در این پایان نامه پاسخ دینامیکی ورقهای لایه ای مرکب تحت اثر ضربه با سرعت کم با استفاده از نرم افزار abaqus بررسی شده و نتایج حاصل با تئوریهای مختلف مقایسه گردیده است. در ابتدا چندین مساله استاتیکی توسط نرم افزار مدل و نتایج حاصله با حل دقیق همان مساله مقایسه و دقت نرم افزار و مدل تولیدی نشان داده شده است. در مرحله بعد پاسخ دینامیکی ورقهای مرکب بدون ناپیوستگی در هندسه بدست آمده است تا همانطوری که کارآیی این نرم افزار در مدل کردن مسائل استاتیکی اثبات گردید در مورد مسائل دینامیکی هم بررسی شود. در زمینه مسائل دینامیکی ابتدا رفتار ورقهای مرکب تحت بار ضربه ای عرضی در نظر گرفته شد و دقت مدل ایجاد شده با حلهای موجود مورد مقایسه قرار گرفت. مشاهده شد که نرم افزار abaqus اینگونه مسائل را در حداقل زمان با دقت خوبی حل می کند. در مرحله بعد حل دینامیکی چند لایه های مرکب تحت ضربه با سرعت کم مورد تحقیق قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار ls-dyna یک کد ماکرو تولید شد که قابلیت تغییر مسأله را به صورت کلی دارد و در صورت وجود ناپیوستگی در هندسه می توان آنرا در فایل ورودی تعریف کرد؛ با توجه به اینکه نتایج حاصل از این نرم افزار در مقایسه با حلهای مشابه چندان رضایت بخش نبود، مسأله مشابه بوسیله نرم افزار قدرتمند abaqus مدل گردید. به این ترتیب ورقهای دارای سوراخ بوسیله این نرم افزار مورد بررسی قرار گرفت که در این صفحات جهت الیاف هر لایه، نحوه چیدمان لایه ها و همچنین شرایط مرزی می تواند به صورت دلخواه در نظر گرفته شود. همچنین در این حل، تماس بین گلوله با ورق به صورت کلی مدل گردید. بطوریکه مدل ایجاد شده قابلیت محاسبه نیروهای تماسی، تغییر مکان گلوله و ورق و تنشها را دارا است. در نهایت جوابهای حاصل با نتایج موجود مورد مقایسه گرفت و قابلیت مدل تأیید گردید.

در این پژوهش به بررسی ارتعاشات آزاد تحت هدایت حرارتی و کمانش تیر ساندویچی هدفمند بر اساس تئوری دو بعدی الاستیسیته پرداخته شده است. بر این اساس یک کد عددی با کوپل تئوری لایه ای و روش عددی دیفرانسیل کوادریچر ارائه گردیده است. تیر مورد نظر بر روی بستر ارتجاعی غیرخطی وینکلر-پسترناک قرار دارد و دارای هسته ی تمام فلزی و لایه های هدفمند می باشد. خواص ماده هدفمند مطابق رابطه ی توانی ساده فرض شده است به طوری که خواص اجزای سازنده آن در کلی ترین حالت وابسته به دما می باشند. همچنین تیر می تواند دارای ضخامت متغیر باشد. برای مطالعه رفتار ارتعاشی تیر در ابتدا به تحلیل ترموالاستیک پرداخته شده و سپس به کمک روابط کرنش- جابجایی غیر خطی، تنش های اولیه حاصل از تحلیل ترموالاستیک در تحلیل ارتعاشی اثر داده شده است. به منظور اطمینان از صحت نتایج، تیر مورد نظر به کمک تئوری مرتبه اول برشی و نرم افزار المان محدود abaqus نیز مدل شده است. علاوه بر این نتایج با مثال های متعددی مقایسه شده و صحت نتایج مورد تایید قرار گرفته است. اثر پارامتر های مختلفی نظیر اندیس جزء حجمی، نسبت طول به ضخامت، مدول های بستر، دما و ضخامت لایه های هدفمند مورد مطالعه قرار گرفته است. در مطالعه همگرایی روش دیفرانسیل کوادریچر مشاهده می شود که این روش یک روش عددی کارآمد با سرعت همگرایی بالا است که حجم محاسبات را به شکل قابل توجهی کاهش می دهد. به علاوه نتایج حاصل تائید می کنند که استفاده از تئوری لایه ای کوپل با روش دیفرانسیل کوادریچر نتایجی دقیق و منطبق با حل المان محدود abaqus ارائه می دهد. بکارگیری این روش در تحلیل تیر های ضخیم، مود های فرکانسی بالا، مدول های بستر زیاد و اندیس های جزء حجمی پایین، ضرورت استفاده از آن را بیشتر نمایان می سازد. با بررسی اثر افزایش تغییر دما بر روی فرکانس طبیعی تیر مشخص می شود که کاهش فرکانس طبیعی در این حالت برای تیر گیردار بیشتر از مفصلی می باشد. همچنین اثر افزایش مدول های بستر و ضخامت لایه های هدفمند و کاهش اندیس جزء حجمی به دلیل افزایش درصد سرامیک، افزایش فرکانس طبیعی تیر می باشد.

در این پژوهش، ارتعاش آزاد نانولوله های کربنی یک جداره به عنوان یکی از مهمترین انواع نانوسازه ها، مورد مطالعه قرار می گیرد. بررسی رفتار دقیق ارتعاشی نانولوله ها منوط به لحاظ شرایط واقعی در مساله است. از آنجا که نانولوله ها عملا در مرحله ساخت به طور کامل مستقیم نیستند و گاهی انحنای آنها قابل ملاحظه است، بررسی رفتار مکانیکی آنها با لحاظ هندسه واقعی نقش مهمی در طراحی خواهد داشت. لذا در این پایان نامه ابتدا ارتعاشات آزاد خطی نانولوله های کربنی تک جداره مستقیم و خمیده با استفاده از ترکیب تئوری کلاسیک تیرهای خمیده و الاستیسیته غیرموضعی بررسی می شود. سپس معادلات حاکم حاصل با استفاده از روش عددی کارای دیفرانسیل کوادریچر برای شرایط مرزی مختلف حل می گردد. تئوری غیرموضعی به دلیل لحاظ اثر مقیاس نانو توانایی پیش بینی دقیق رفتار ارتعاشی نانولوله ها را دارد. در مرحله بعدی تحقیق، به کمک تئوری تیر اویلر- برنولی و الاستیسیته غیرموضعی، معادله ارتعاش آزاد غیرخطی نانولوله های کربنی یک جداره در دو حالت نانولوله های مستقیم و نانولوله ها با انحنای کم، به دست می آید و روش تحلیلی هموتوپی برای حل معادلات حاصل و تولید روابط تحلیلی ارائه می گردد. براساس تاریخچه، این روابط اولین بار برای نانولوله های خمیده در تحقیق حاضر ارائه می شود. از قابلیت های مهم دیگر تحلیل حاضر، لحاظ اثر دما و همچنین اثر محیط الاستیک از نوع وینکلر و پسترناک می باشد. در نهایت اثر پارامترهای مختلف مانند زاویه کمان تیر خمیده، پارامتر غیرموضعی مربوط به مقیاس نانو، ثابت های الاستیک وینکلر و پسترناک، تغییر دما، ماکزیمم دامنه ارتعاش و شرایط مرزی مختلف روی فرکانس طبیعی خطی و غیرخطی نانولوله بررسی می شود. بررسی نتایج، دقت و سرعت همگرایی بالای روش دیفرانسیل کوادریچر و کارآمدی این روش در کاهش زمان محاسبات را نشان می دهد. مطالعات انجام شده نشان می دهد که افزایش پارامتر مقیاس نانو همواره با کاهش مقدار فرکانس طبیعی همراه است. در ضمن افزایش دما برای حالت دمای پایین محیط و افزایش ثابت های محیط الاستیک، سبب افزایش مقادیر فرکانس طبیعی می شود. همچنین با بررسی نتایج، لزوم در نظر گرفتن اثر انحنای اولیه به منظور دستیابی به جواب های دقیق تر، مشخص گردید.

در این پایان نامه، نظر به کاربرد گسترده و اهمیت بالای نانولوله های کربنی، تحلیل کمانش و پس از کمانش نانولوله های کربنی یک جداره انجام می شود. اکثر تحقیقات در این زمینه، فرضیاتی را استفاده می کنند که کمتر جنبه واقعی و کاربردی دارد. نانولوله ها عموماً در مرحله ساخت دارای انحنای اولیه هستند. جهت تحلیل رفتار واقعی این نانولوله ها نیاز است که این انحنا در روابط منظور گردد. در این پایان نامه، نخست، بار بحرانی کمانش نانولوله های کربنی خمیده با انحنای زیاد واقع در یک محیط الاستیک و تحت اثر افزایش دما محاسبه می شود. در ادامه، تحلیل فرا کمانش نانولوله های کربنی مستقیم و نانولوله های کربنی دارای انحنای اولیه کم ارائه می شود. جهت تحلیل کمانشی از تئوری تیر نازک خمیده و برای تحلیل غیر خطی فرا کمانشی از تئوری تیر اویلر-برنولی استفاده می گردد. ابتدا معادلات تعادل ارائه می گردد. با ترکیب آنها با روابط الاستیسیته غیر محلی، معادلات حاکمه استخراج می شوند. روش الاستیسیته غیر محلی امکان لحاظ اثرات بعد نانو را فراهم می کند. برای حل معادلات خطی و غیر خطی حاصل، از روش عددی کارآمد دیفرانسیل کوادریچر و همچنین روش دقیق تحلیلی استفاده می شود. روابط دقیقی جهت بررسی پایداری این نانولوله ها برای اولین بار ارائه می گردد. محیط الاستیک اطراف نانولوله به صورت بستر الاستیک غیر خطی وینکلر-پسترناک مدلسازی می گردد. اثرات پارامترهای مختلف مانند مقدار انحنای اولیه، مقیاس طولی نانو، مدول بستر الاستیک وینکلر و پسترناک، دما و شرایط مرزی بر روی بار بحرانی و رفتار فرا کمانش نانولوله های کربنی بررسی می شود. نتایج حاصل از هر سه تحلیل نشان می دهد که وجود مقیاس طولی نانو در معادلات، تاثیر بسزایی در بار بحرانی کمانش و جابجایی پس از کمانش نانولوله کربنی دارد. مشاهده می شود که افزایش این پارامتر سبب کاهش بار بحرانی و افزایش جابجایی پس از کمانش می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که افزایش هر دو ضریب وینکلر و پسترناک بستر الاستیک سبب افزایش بار بحرانی و کاهش جابجایی پس از کمانش می شود و ضریب پسترناک تاثیر بزرگتری نسبت به ضریب وینکلر بر روی نتایج می گذارد.

در این پایان نامه با استفاده از یک روش نیمه تحلیلی به نام روش حلقه محدود رفتار کمانشی پوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد کامپوزیتی لایه ای بررسی شده است. روش حلقه محدود در واقع برگرفته از روش نوار محدود است و برای اولین بار توسط نگارنده پایان نامه به کار گرفته شده است. در این روش به جای المان نوار از المانی به نام حلقه استفاده می شود. با توجه به اینکه موضوع مورد بحث پوسته های استوانه ای است، لذا در ابتدا تئوری های مربوط به تغییر مکان و کرنش پوسته ها ارائه شده اند. ابتدا یک حلقه محدود معرفی شده است و توابع مناسب برای بیان تغییر مکان نقاط این حلقه هنگام اعمال بار، پیشنهاد شده اند. این توابع به صورت حاصلضرب توابع هارمونیک در محیط حلقه و توابع شکل چند جمله ای در عرض حلقه می باشند. سپس با استفاده از روش انرژی و محاسبه انرژی کرنشی و همچنین انرژی پتانسیل ناشی از بارهای اعمالی، ماتریس-های سفتی الاستیک و هندسی برای یک حلقه محاسبه شده اند. با استفاده از یک کد عددی به زبان برنامه نویسی فرترن ماتریس های مربوط به حلقه ها روی همگذاری شده و ماتریس های سفتی الاستیک و هندسی کل سازه حاصل شده اند. در ادامه با حل معادله به دست آمده که یک معادله مقدار ویژه تعمیم یافته می باشد بار کمانش سازه محاسبه شده است. به منظور بررسی صحت، نتایج حاصل از تحقیق حاضر با نتایج حاصل از روش المان محدود و نیز نتایج ارائه شده در برخی از مقالات موجود مقایسه شده اند. انطباق بین نتایج مقایسه شده حاکی از مناسب بودن روش حلقه محدود جهت تحلیل پوسته های استوانه ای است.

در این تحقیق، با توجه به اهمیت بالای نانوکامپوزیت ها، ارتعاشات آزاد و اجباری و رفتار پس از کمانش تیرهای هدفمند تقویت شده با نانولوله های کربنی مورد مطالعه قرار گرفت. مهم ترین مسأله در تحلیل نانوکامپوزیت ها لحاظ کردن اثر بعد نانو در رفتار ماده ی مورد نظر است. در اینجا، ضریبی به عنوان ضریب کارآیی نانولوله ی کربنی در معادله ی مدول الاستیسیته ی معادل تیر در نظر گرفته شد که مقدار آن از مقایسه ی نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیک مولکولی با مقادیر حاصل از قانون ترکیب به دست می آید. در ابتدا، معادلات حاکم ارتعاش یک تیر هدفمند cntrc با استفاده از تئوری تیر اویلر-برنولی و هندسه ی غیرخطی ون-کارمن و به کمک روش انرژی و اصل همیلتون استخراج شد و سپس روش نیمه تحلیلی تغییرات تکراری برای حل معادله ی نهایی مورد استفاده قرار گرفت و روابطی تحلیلی برای فرکانس غیرخطی و پاسخ زمانی تیر نانوکامپوزیت ارائه گردید. همچنین تاثیر نیروی جانبی هارمونیک بر پاسخ زمانی تیر بررسی شد. در تحلیل بعدی رفتار پس از کمانش تیر نانوکامپوزیت مطالعه شد و معادلات حاکم مانند قسمت قبل استخراج گردید. در هر دو تحلیل فوق اثر بستر الاستیک غیرخطی لحاظ شد و نتایج برای دو شرط مرزی دو سر مفصل و دو سر گیردار ارائه گردید. در انتها اثر پارامترهای مختلف مانند ماکزیمم دامنه ی ارتعاش، نسبت حجمی نانولوله ی کربنی، نسبت لاغری تیر، شرایط مرزی مختلف و ثابت های بستر الاستیک غیرخطی مطالعه شد. بررسی نتایج، دقت و همگرایی سریع روش تغییرات تکراری را نشان می دهد. مطالعات انجام شده نشان داد که می توان تاثیر بعد نانو را بدون نیاز به محاسبات پیچیده در رفتار مواد نانو کامپوزیت لحاظ کرد. با توجه به نتایج مشخص می شود که با افزایش نسبت حجمی نانولوله ی کربنی، فرکانس طبیعی غیرخطی و خطی و نیروی پس از کمانش و نیروی کمانش افزایش می یابند. با بررسی اثر ضرایب بستر الاستیک غیرخطی می توان دریافت که افزایش تمامی این ضرایب باعث افزایش فرکانس های غیرخطی و خطی و همچنین نیروهای پس از کمانش و کمانش می شوند. نتایج نشان داد که در حالت تیر دو سر مفصل مقدار فرکانس طبیعی غیرخطی با تغییر علامت دامنه ی ماکزیمم ارتعاش تغییر می کند. در ضمن دیده می شود که اعمال نیروی هارمونیک جانبی باعث ایجاد تغییری هارمونیک در پاسخ زمانی تیر هدفمند cntrc می گردد. همچنین با بررسی نتایج، لزوم تحلیل غیرخطی رفتار ارتعاشی مشخص گردید.

در این پایان نامه رفتار کمانشی مکانیکی و حرارتی پوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد مرکب چندلایه در یک محیط الاستیک پیوسته، با استفاده از روش نیمه تحلیلی حلقه محدود بررسی شده است. روش حلقه محدود برگرفته از روش نوار محدود است که در آن به جای المان نوار از المان حلقه استفاده می شود. با توجه به اینکه موضوعات مورد بحث، پوسته های استوانه ای، اثرات تغییرات درجه حرارت و بستر الاستیک است، در ابتدا تئوری-های مربوط به تغییرمکان و کرنش پوسته ها، روش های مدل سازی بسترهای الاستیک و روابط مربوط به کرنش و تنش های حرارتی در مواد کامپوزیتی ارائه شده اند. با معرفی یک حلقه محدود و پیشنهاد توابع مناسب برای بیان تغییرمکان نقاط این حلقه هنگام اعمال بارهای مکانیکی و حرارتی و نیز استفاده از روش انرژی و محاسبه کرنش و همچنین انرژی پتانسیل ناشی از بارهای اعمالی و نیز انرژی مربوط به بستر الاستیک که بر اساس مدل بستر الاستیک خطی وینکلر و پسترناک به دست می آیند، ماتریس های سختی الاستیک و هندسی برای یک حلقه محدود محاسبه شده اند. با استفاده از کد عددی به زبان برنامه نویسی فرترن، ماتریس های مربوط به حلقه ها رویهم گذاری شده و ماتریس های سختی الاستیک و هندسی کل سازه حاصل شده است. سپس با حل معادلات به دست آمده که یک معادله مقدار ویژه تعمیم یافته می باشد، بار کمانش سازه و تغییرات درجه حرارت بحرانی کمانش محاسبه می شوند. همچنین به منظور بررسی اثرات تغییرات سختی بستر الاستیک بر روی رفتار کمانشی سازه مطالعات پارامتری صورت گرفته است. به منظور بررسی صحت روش، نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از روش المان محدود مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده حاکی از مناسب بودن روش حلقه محدود جهت تحلیل کمانش مکانیکی و حرارتی سازه های استوانه ای در محیط الاستیک است.

در این پژوهش ارتعاشات آزاد غیر خطی و پایداری میکرو/نانو تیر ها و لوله ها به عنوان یکی از مهمترین نوع میکرو/نانو سازه ها مورد مطالعه قرار می گیرد. در واقع با توجه به اهمیت و کاربرد روز افزون نانوسازه ها، بررسی و شناخت خصوصیات مکانیکی و ارتعاشی آن ها ضروری به نظر می رسد. لذا در این پایان نامه، ارتعاشات با دامنه بزرگ و پایداری میکرو/نانو تیر ها و لوله ها با استفاده از تئوری اصلاح شده کوپل تنش و تئوری گرادیان کرنش بررسی می شود و معادلات حاکم با استفاده از روش های نیمه تحلیلی هموتوپی، تغییرات هی و دامنه- فرکانس هی برای اولین بار حل می گردد. در ابتدا با استفاده از تئوری تیر اویلر– برنولی و اصل همیلتون معادلات حرکت و تعادل به دست آمده است. این معادلات یک بار با استفاده از تئوری اصلاح شده کوپل تنش و بار دیگر با استفاده از گرادیان کرنش، استخراج گردیده اند. این دو تئوری به دلیل لحاظ اثر مقیاس اندازه، توانایی پیش بینی دقیق رفتار ارتعاشی، کمانش و پس کمانش نانو تیر ها را دارند. برای حل معادلات غیر خطی از روش های نیمه تحلیلی قدرتمند هموتوپی، تغییرات هی و دامنه فرکانس هی استفاده شده است. بدین ترتیب روابط تحلیلی دقیقی جهت بررسی ارتعاشات و پایداری میکروتیر/نانولوله-ها برای اولین بار ارائه می شود. همچنین رفتار خطی سازه با استفاده از روش قدرتمند دیفرانسیل کوادریچر بررسی شده است. محیط الاستیک اطراف میکروتیر/نانو لوله به صورت بستر الاستیک پسترناک مدل سازی شده است وشرایط مرزی مختلف ساده، گیردار و ساده-گیردار برای دو سر تیر لحاظ گردیده است. در گام بعدی اثر پارامتر های مختلف مانند ضرایب خطی، غیر خطی و برشی محیط الاستیک، تغییرات دما، بار محوری، ماکزیمم دامنه ارتعاشات و شرایط مرزی مختلف بر روی فرکانس ارتعاشی غیر خطی و نیروی کمانش و پس کمانش میکرو تیر/نانولوله بررسی شده است. بررسی نتایج، دقت روش های نیمه تحلیلی مورد استفاده و همچنین دقت و سرعت همگرایی بالای روش دیفرانسیل کوادریچر را نشان می دهد. در انتها نتایج حاصل از دو تئوری اصلاح شده کوپل تنش و تئوری گرادیان کرنش با هم مقایسه می گردند تا ضرورت استفاده از این تئوری های اصلاح شده به منظور بررسی دقیق تر رفتار میکرو/نانوتیر ها، مشخص تر شود.

نانولوله های کربنی که دارای خواص بالای الکتریکی، مکانیکی و قابلیت انتقال سیال می- باشند به عنوان مواد جدید در فناوری نانو مورد استفاده قرار می گیرند. محدوده ترا پاسکالی مدول یانگ و توانایی تحمل کرنش های بالا بدون ایجاد ترک، آن ها را تبدیل به یکی از قویترین مواد شناخته شده تا الان می کند. در این تحقیق تاثیر جریان سیال، بار فشاری محوری و اختلاف دما بر روی ارتعاش خطی، غیرخطی و پایداری نانولوله کربنی تک جداره در یک محیط الاستیک خطی مورد بررسی قرار گرفته است. از تئوری تیر اویلر-برنولی با لحاظ هندسه غیر خطی وان کارمن و تئوری غیر موضعی تنش برای مدل کردن رفتار ارتعاشی با دامنه بزرگ نانولوله کربنی استفاده شده است. برای به دست آوردن معادله حاکم از روش انرژی و اصل همیلتون استفاده شده است. رابطه دامنه و فرکانس غیرخطی برای این نانولوله تک جداره در حضور جریان سیال و وجود اختلاف دما با استفاده از دو روش نیمه تحلیلی max-min و هموتوپی برای اولین بار بدست می آید. به این ترتیب روابط تحلیلی برای بررسی اثرات مختلف روی فرکانس طبیعی خطی و غیرخطی نانولوله ارائه می گردد. مزیت این دو روش نسبت به روش های قبل که معمولا برای حل معادلات غیر خطی استفاده می شود در همگرایی سریع و دقت آنها می باشد، به طوری که با تعداد ترمهای کم، دقت خوبی حاصل می گردد. نمودارهای دامنه_ فرکانس که تاثیر سرعت جریان سیال و اختلاف دمای نانولوله بر روی نسبت فرکانسی را نشان می دهد مورد بحث قرار گرفته است. در ضمن مسأله ارتعاش خطی نانولوله حاوی سیال با لحاظ اثرات ویسکوزیته با روش قدرتمند دیفرانسیل کوادریچر نیز تحلیل شده است. بر اساس نتایج حاصل، افزایش سرعت جریان و افزایش اختلاف دما قبل از مقادیر بحرانی باعث افزایش نسبت فرکانس غیر خطی به خطی می شود ولی بعد از مقدار بحرانی افزایش مقادیر سرعت و دما باعث کاهش مقدار نسبت فرکانس غیر خطی می گردد. همچنین مشاهده می شود که در حالت کلی افزایش سرعت جریان و دما به ناپایداری بیشتر سازه منجر می گردد.

در این تحقیق، مدلسازی و تحلیل دینامیکی پوستههای مدرج تابعی متقارن محوری تحت بارهای متقارن و نامتقارن مکانیکی و حرارتی بررسی و ارائه میشود. بدین منظور در ابتدا با ترکیب روش های تئوری لایه ای، روش دیفرانسیل کوادریچر، بسط فوریه و روش نیومارک دو روش عددی توانمند سه بعدی به نام های lwdq و lwdqn معرفی می گردد. در روش lwdq در ابتدا با استفاده از تئوری لایه ای کامل، تغییرات مولفه های جابجایی در راستای شعاعی مدلسازی می شود و سپس با به کارگیری اصل هامیلتون ، معادلات حاکم و شرایط مرزی در پوسته های فوق تعیین می گردد. پس از آن جهت تقریب مشتقات مولفه های جابجایی در راستای محوری و همچنین در بازه زمانی از روش دیفرانسیل کوادریچر و از بسط فوریه، برای تقریب تغییرات مولفه های جابجایی در راستای مماسی استفاده می شود. روش lwdqn، مشابه روش lwdq می باشد با این تفاوت که جهت تقریب مشتقات مولفه های جابجایی در بازه زمان از روش نیومارک استفاده می شود. همچنین در پوسته های در معرض شار حرارتی، جهت تقریب مشتقات مکانی و زمانی دما در معادله انتقال حرارت، مشابه روش lwdq عمل می شود. گفتنی است که در تحلیل های مکانیکی- حرارتی انجام گرفته، خواص اجزاء سازنده پوسته، وابسته به دما در نظر گرفته خواهد شد. مدلسازی های انجام گرفته در این تحقیق شامل: مدلسازی پوسته های استوانه ای مدرج تابعی تحت فشار دینامیکی متقارن محوری و نامتقارن، مدلسازی مکانیکی- حرارتی پوسته های استوانه ای مدرج تابعی در معرض شار حرارتی و فشار دینامیکی متقارن محوری و نامتقارن، مدلسازی پوسته های مخروطی ناقص مدرج تابعی تحت فشار دینامیکی متقارن محوری و نامتقارن و مدلسازی دینامیکی پوسته مخروطی ناقص مدرج تابعی تحت فشار دینامیکی متحرک محلی می باشند. در انتهای این تحقیق نیز با اقتباس از تئوری های تحلیل دینامیکی پوسته های مدرج تابعی، به مدلسازی و تحلیل دینامیکی، مخازن کامپوزیتی لایه ای پلیمری در معرض حرارت آتش و تحت بارگذاری دینامیکی متقارن و نامتقارن پرداخته خواهد شد. به منظور تایید صحت و دقت مدلسازی، نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی و ارتعاشات آزاد پوسته های مدرج تابعی به دو روش ارائه شده در این تحقیق با نتایج ارائه شده در مقالات و همچنین نتایج حاصل از مدلسازی در نرم افزار اجزای محدود ansys مقایسه خواهد شد. گفتنی است که در این تحقیق برای بررسی توانمندی دو روش lwdq و lwdqn، مدل های مختلف ارائه شده برای توزیع مواد مدرج تابعی مدلسازی و تحلیل خواهد شد. درنهایت اثر پارامترهای مختلف هندسی و مادی مانند تاثیر شرایط مرزی، شرایط بارگذاری، ابعاد هندسی پوسته، چگونگی توزیع ماده مدرج تابعی، شرایط محیطی و ... بر رفتار دینامیکی پوسته های مدرج تابعی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. بررسی رفتار همگرایی و اعتبارسنجی روش های فوق بیانگر آن می باشد که هر دو روش تدوین شده، روش هایی با همگرایی سریع، زمان محاسباتی کم و بسیار دقیق می باشند و می توان از آنها به عنوان روش هایی پایه در تحلیل دینامیکی و طراحی پوسته های مدرج تابعی استفاده نمود.

روش های مختلفی جهت برآورد و پیش بینی میزان نشست در اثر حفر تونل وجود دارد که شامل روش های تجربی، عددی، آزمایشگاهی و نشست واقعی ثبت شده توسط ابزار دقیق می باشد. در روش تجربی پیش بینی میزان نشست با استفاده از روابط تجربی ارائه شده توسط محققان انجام گرفته است. در روش عددی پیش بینی میزان نشست توسط نرم افزار و با ارائه یک مدل اجزا محدود صورت پذیرفته است. در روش آزمایشگاهی نیز با ساختن مدل متناسب با واقعیت در آزمایشگاه به پیش بینی میزان نشست می پردازد. در نشست واقعی، میزان نشست توسط ابزار مانند میخ های کنترل نشست و ابزار دقیق مانند کشیدگی سنج ها و استفاده از دوربین های دقیق نقشه برداری ثبت شده است. در این پژوهش یک مدل دو بعدی اجزا محدود از مسیر تونل عبور خط یک قطار شهری شیراز توسط نرم افزار plaxis 2d v8.2 تهیه شده است. سپس نتایج حاصل از روش عددی با روش های تجربی و نشست واقعی ثبت شده توسط ابزار، مقایسه شده است. در پیش بینی نشست به روش تجربی با توجه اینکه جنس زمین، لایه های خاک، روش حفاری و سطح آب زیرزمینی و ... در روابط لحاظ نمی شود، بنابراین نمی توان به نتایج حاصل از آن اعتماد نمود. در نتیجه در اکثر موارد نتایج حاصل شده با مقادیر واقعی و اعدادی که از روش عددی بدست آمده اند هم خوانی ندارد. با توجه به نتایج بدست آمده از روش های پیش بینی میزان نشست، روش عددی در مقایسه با روش تجربی از دقت بالاتری برخوردار است.

به علت کاربرد گسترده میکرو/نانوتیرها در ریز سازه ها، برای مثال در میکروسکوپ نیروی اتمی، سیستم های میکرو/نانو الکترو مکانیکی، ریز پردازنده ها، بیو سنسورها و بسیاری از تجهیزات مهندسی پزشکی، به مطالعه رفتار ارتعاشی و پایداری آنها پرداخته شده است. ارتعاشات آزاد خطی و غیرخطی و بار بحرانی کمانش و رفتار پس از کمانش میکرو/نانوتیرهای ساخته شده از مواد هدفمند برای دو شرط مرزی دو سر تکیه گاه ساده و دو سر تکیه گاه گیردار برررسی شده است. معادله های حاکم با روش انرژی و استفاده از اصل همیلتون بدست آمده اند. معادله دیفرانسل حاکم با روش تحلیلی هموتوپی که یک روش قدرتمند در حل مسائل غیر خطی می باشد، حل شده است. در این پایان نامه از تئوری غیر کلاسیک کوپل تنش که یک حالت خاص از تئوری گرادیان کرنش می باشد استفاده شده است، و به جای سه پارامتر اندازه که در تئوری گرادیان کرنش نیازاست، تنها نیاز به یک پارامتر اندازه می باشد. هر دو تئوری تیر اولر-برنولی و تئوری تیر تیموشنکو استفاده شده و نتایج بدست آمده از این دو تئوری با مراجع مختلف مقایسه شده است. ماده میکروتیر از مواد هدفمند می باشد که معمولا از دو فاز سرامیک و فلز تشکیل می شوند. جهت نشان دادن ویژگی های مواد هدفمند در راستای ضخامت از هر دو ایده ارائه شده توسط ردی و موری تاناکا جهت مقایسه با مراجع مختلف استفاده شده است. اثرات دمایی روی فرکانس طبیعی و بار بحرانی کمانش برررسی شده است. در این بررسی دمای سراسر میکروتیر به طور یکنواخت افزایش می یابد. در عمل در بسیاری از موارد، محیطی که میکروتیر در آن قرار دارد محیطی الاستیک می باشد، جهت شبیه سازی این محیط های الاستیک، حالت کلی که بستر از سه لایه خطی، برشی و غیرخطی تشکیل شده، در نظر گرفته شده است و اثرات هر سه لایه بررسی شده است. نمودارها و جداول متعددی جهت نشان دادن اثر پارامتر اندازه، شاخص توانی ماده هدفمند، دما، بستر الاستیک، نسبت لاغری میکروتیر، شرایط تکیه گاهی مختلف، روی فرکانس طبیعی و بار بحرانی کمانش میکروتیر هدفمند بدست آمده است.

امروزه دسته ی جدیدی از ربات ها به نام ربات های اسکلت خارجی که بر بدن انسان پوشانده می شوند توجه محققان را به خود جلب نموده است. البته ایده¬ی رباتی که بتوان آن¬را پوشید و باعث افزایش قدرت انسان شود و توانایی بلند کردن و جابجایی قطعات سنگین را به انسان بدهد از دیرباز ذهن انسان را به خود جلب کرده بود. این نمونه از ربات¬ها برای کل بدن یا قسمتی از آن قابل طراحی و ساخت است که در این پایان نامه جهت کمک به معلولین و جانبازان عزیز روی مدل¬سازی، دینامیک و کنترل نوع پایین تنه آن پرداخته شده است. از آنجا که تنها چند کشور محدود مانند آمریکا و ژاپن به این دانش دست پیدا نموده¬اند و به نتایج سودمندی در زمینه¬های نظامی و کمک به معلولان رسیده¬اند، بر آن شدیم که پای در این عرصه گذاشته و این دانش نوپا در کشور عزیزمان نیز به¬کار گرفته شود. با این وجود راه زیاد و مشکلات فراوانی در این زمینه وجود دارد که نمی¬توان در این پژوهش به همه¬ی جوانب امر پرداخت. امید است که پایه¬ای بر کار¬های آینده باشد. در این پایان¬نامه مدل¬سازی دینامیکی اساس کار قرار گرفته و با به¬دست آوردن معادلات دینامیکی حرکت، پایه کار¬های بعدی و به¬دست آوردن پایداری و کنترل سیستم فراهم گردیده¬است. در مقالات موجود به صورت کامل و واضح به این منظور پرداخته نشده¬است و تنها نمونه¬های ساده بررسی شده¬اند که جهت شبیه¬سازی مناسب نیستند. بنابراین معادلات دینامیکی سیستم را بر اساس روش لاگرانژ و در نظر گرفتن نه درجه آزادی برای مدل هفت عضوی به¬دست آورده و سپس به شبیه¬سازی معادلات و بررسی صحت آن¬ها در جعبه ابزار سیمولینک پرداخته شده است. جهت شبیه¬سازی احتیاج به داده¬های راه رفتن انسان سالم است. این داده¬ها به صورت معمول توسط آزمایش در آزمایشگاه¬های توان¬بخشی به¬دست می¬آیند ولی بنا بر محدودیت¬های موجود این نیاز به کمک داده¬های جمع¬آوری شده¬ توسط وینتر که بسیار معتبر است، رفع گردیده است. پس از صحت سنجی معادلات حاصل به کنترل ربات پرداخته می¬شود. برای این منظور کنترل تطبیقی مناسب تشخیص داده¬شد تا عدم قطعیت¬های موجود در پارامتر¬های سیستم را برطرف گرداند و سیستم با همان زوایای مناسب طراحی به حرکت خود ادامه دهد. در این راستا با کنترل دینامیک معکوس وفقی و کنترل بر اساس غیر فعالیت وفقی به کنترل ربات پرداخته شده و نتایج خوبی حاصل گردیده است. در نهایت پس از بررسی کنترل به پایداری حرکت ربات پرداخته شده است. از آنجا که حرکت ربات پویا است، دو روش نقطه¬ی ممان صفر و نقطه¬ی نشانگر چرخشی پا وجود دارد. برای اولین¬بار با استفاده از روش نشانگر چرخش پا که روش کاملتری نسبت به روش دیگر است مسأله¬ی پایداری حرکت بررسی گردیده است. این روش در صورت ناپایداری مقدار آن¬را نیز مشخص می¬کند.

هدف از پژوهش حاضر، آسیب شناسی آموزش زبان انگلیسی در مقطع متوسطه اول (راهنمایی) ناحیه یک شهر شیراز از نگاه معلمان زبان انگلیسی این دوره بوده است. به این منظور، با استفاده از پرسش نامه محقق ساخته 34 سوالی بر مبنای مقیاس لیکرت، نظرات 120 معلم زبان انگلیسی ناحیه یک مورد بررسی قرار گرفت. روش این پژوهش که از نوع توصیفی-پیمایشی است و در آن از آزمون های تی تک نمونه ای و فریدمن استفاده شده، حاکی از آن است که در زمینه هر شش عامل کلان شناسایی شده در امر آموزش شامل: معلم، دانش آموز، کتاب های درسی، نظام و برنامه ریزی درسی، فضا و امکانات آموزشی و والدین، مشکل جدی وجود دارد. همچنین تجزیه و تحلیل داده ها در قالب آزمون های تی تک نمونه ای نشان می دهد که این عوامل به یک اندازه بر رفتار آموزشی معلم اثر ندارند. به علاوه، رتبه بندی عوامل فوق براساس آزمون فریدمن گویای آن است که نظام و برنامه ریزی درسی جدی ترین و امکانات آموزشی کمترین مانع در امر آموزش مطلوب زبان انگلیسی در مدارس محسوب می شوند.

در این پایان نامه به ارائه ی فرمول بندی اجزای محدود و اجزای محدود توسعه یافته برای تحلیل ورق های نازک و ضخیم ایزوتروپیک و اورتوتروپیک بر اساس تئوری دو متغیره برشی پرداخته شده است. تئوری برشی دو متغیره اثرات برش خارج از صفحه را در نظر می گیرد و تنش برشی خارج از صفحه را در امتداد ضخامت به صورت سهمی پیش بینی می کند. بنابراین در این تئوری شرایط سطوح بدون تنش ارضا می شود و نیازی به ضریب اصلاح برش نیست. این تئوری برای ورق های نازک و ضخیم قابل اعمال است و به دلیل داشتن تنها دو پارامتر مجهول از سهولت کافی جهت اعمال به مسایل مختلف ورق برخوردار است. به منظور توسعه ی فرمول بندی اجزای محدود از اصل همیلتون استفاده شده است و برای گسسته سازی دامنه ی مساله، یک المان مستطیلی خطی طراحی گردیده است که دارای 6 درجه آزادی در هر گره می باشد. فرمول بندی اجزای محدود ارائه شده در قالب یک کد در نرم افزار matlab تدوین شده است. این کد قابلیت اعمال به مسایل استاتیکی، ارتعاشاتی و کمانش ورق های نازک و ضخیم ایزوتروپیک و اورتوتروپیک تحت شرایط تکیه گاهی مختلف را دارد. به منظور بررسی صحت روابط و کارآیی کد تدوین شده چند مساله ی شناخته شده حل شده است و نتایج بدست آمده با حل دقیق و نتایج دیگر تئوری های رایج مقایسه شده است. برای توسعه ی روابط به مسایل مکانیک شکست از روش اجزای محدود توسعه یافته استفاده شده است. روش اجزای محدود توسعه یافته یکی از روش های نوین و کارآمد برای مدلسازی انواع ناپیوستگی ها از جمله ترک در سازه ها می باشد. در این روش یک سری توابع از جواب های تحلیلی مسایل ساده استخراج شده و سپس در فضای تقریب مسایل پیچیده تر استفاده می شود. متناسب با این توابع یک سری درجات آزادی به گره های اطراف ناپیوستگی افزوده می شود که به این فرآیند غنی سازی گفته می شود. به منظور بررسی پارامترهای شکست ورق یک کد اجزای محدود توسعه یافته بر مبنای تئوری برشی دو متغیره در نرم افزار fortran تدوین شده است. با حل چند مساله شناخته شده از کارایی کد اجزای محدود توسعه یافته اطمینان حاصل شده است.

در این پژوهش اثرات سطح و اندازه بر روی ارتعاشات غیر خطی و رفتار پس از کمانش نانوتیرها و نانولوله¬ها بررسی شده است. از آنجایی که نانولوله¬ها و نانوتیرها دارای خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی ممتازی هستند پیش¬بینی رفتار ارتعاشی و پس از کمانش آنها ضرروری است. معادلات حاکم بر مسأله برای هر دو تئوری اولر برنولی و تیموشنکو بطور جداگانه بدست آمده¬اند. برای نشان دادن رفتار غیر خطی سازه از فرضیات غیر خطی فون کارمن استفاده شده است. معادلات حاکم بر مسأله با استفاده از اصل همیلتون و تئوری غیر موضعی تنش استخراج شده¬اند. در این پروژه، روش هموتوپی برای بدست آوردن فرکانس-های ارتعاشات غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته است. سپس رفتار پس از کمانش نانوتیر مورد مطالعه قرار گرفته است. در هر دو تحلیل اثر بستر الاستیک خطی لحاظ شده است. نتایج بدست آمده با نتایج موجود همخوانی خوبی دارند. اثر سطح،پارامتر اندازه، طول، ضخامت، دامنه ارتعاشات و شرایط مرزی بر فرکانس غیر خطی و نیروی بحرانی پس از کمانش مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می¬دهد که اثرات سطح فرکانسغیر خطی ارتعاشات و نیروی بحرانی پس از کمانش را افزایش و افزایش پارامتر غیر موضعی فرکانس غیر خطی ونیروی بحرانی پس از کمانش را کاهش می¬دهد.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت پلی ‏آمید 6،6 (از یک سو در تماس با یک صفحه ‏ی گرافینی و از سوی دیگر در تماس با خلا)، به وسیله ‏ی شبیه‏ سازی دینامیک مولکولی مطالعه شده‏ است. به منظور دستیابی به خواص مکانیکی زنجیره ‏های دراز پلیمری (که شبیه ‏سازی اتمی آن ‏ها میسر نیست)، روش شبیه‏ سازی دانه‏ بندی درشت مورد استفاده قرار گرفته‏ است. از آن ‏جایی که دمای انتقال شیشه‏ ای یک فاکتور بسیار مهم در تعیین خواص سیستم‏ های پلیمری می ‏باشد، در ابتدا، دمای انتقال شیشه ‏ای برای توده‏ ی پلیمری محاسبه شده‏ است. این منظور با بهره‏ گیری از یک مدل دانه‏ بندی درشت موجود برای پلیمر مذاب فراهم گردیده ‏شد. در ابتدا با سرمایش مرحله‏ ای پلیمر مذاب، دمای انتقال شیشه ‏ای پلیمر k 210 تعیین گشته‏ است. سپس مقادیر موضعی ضریب پواسون و مدول یانگ برای پلیمر شیشه ‏ای به صورت تابعی از فاصله از صفحه‏ ی گرافینی محاسبه شده‏ اند. نتایج نشان می ‏دهند که در نزدیک صفحه‏ ی گرافینی (جایی که لایه‏ ی چگال پلیمری در تماس با سطح تشکیل می‏ شود)، این دو خاصیت مکانیکی تقویت شده‏ اند. با افزایش فاصله از صفحه، ضریب پواسون و مدول یانگ نانوکامپوزیت به مقادیر مربوط به ضریب پواسون و مدول یانگ توده ‏ی پلیمری همگرا شده و با نزدیک شدن به خلا، افت می ‏کنند.

در این پژوهش رفتار مکانیکی نانولوله های کربنی و همچنین نانولوله های کربید سیلیسیم با استفاده از تئوری دینامیک مولکولی بر اساس تابع پتانسیل ترسف مورد مطالعه قرار گرفته است. در مرحله اول ضریب الاستیسیته ی نانولوله های کربید سیلیسیم و کربنی برای ساختارهای آرمچیر و زیگ-زاگ به ازای قطرهای مختلف بدست آمده و اثر تغییر قطر نانولوله ها و همچنین تاثیر تغییرات دمای سیستم بر ضریب الاستیسیته ی این نانولوله ها بررسی شده است. نتایج حاصل با جواب های موجود در مقالات مقایسه گردیده است و صحت مدل موجود مورد تایید قرار گرفته است. محاسبات انجام شده نشان می دهد که مقادیر مدول یانگ در نانولوله های کربنی و کربید سیلیسیم به ازای افزایش دمای سیستم کاهش می یابد. در مرحله دوم پدیده کمانش بر اثر بار محوری-فشاری در نانولوله های کربنی و کربید سیلیسیم مدلسازی گردیده و مقادیر باربحرانی کمانش برای نانولوله ها با ساختارهای آرمچیر و زیگ-زاگ بدست آمده است. در این مرحله اثر تغییرات طول، دما وقطر نانولوله و همچنین اثر پارامتر نرخ کرنش بر مقادیر باربحرانی کمانش بررسی شده است. بر اساس نتایج حاصله نانولوله ها دارای دو مود کمانشی می باشند. در مود اول کمانش تغییر شکل نانولوله ها مشابه پوسته ها بوده و در مود دوم کمانش، رفتار آنها شبیه ستون ها می باشد. مشاهده شد که با افزایش طول و قطر نانولوله های کربنی و کربید سیلیسیم، مقدار بار بحرانی کمانش کاهش قابل توجهی می یابد. در مرحله سوم، کمانش نانولوله های کربنی وکربید سیلیسیم با ساختارهای آرمچیر و زیگ-زاگ برای حالتهای مختلف نقص شبکه بررسی شده است.

هدف از این تحقیق، بررسی تحلیلی فرایند اتوفریتاژ با در نظر گرفتن مدل سخت شوندگی ایزوتروپیک و سینماتیک می باشد. همچنین نشان داده می شود که ترکیب دو فرایند اتوفریتاژ و شرینک فیت تا چه حد به کاهش تنش ون میزز در جداره سیلندر کمک می کند و پارامترهای بهینه این عملیات استخراج می گردد. در ادامه نیز روش کدنویسی اجزاء محدود در ناحیه پلاستیسیته توضیح داده می شود و به کمک کد نوشته شده در نرم افزار متلب فرایند اتوفریتاژ مورد بررسی قرار می گیرد.