در این تحقیق مدلسازی و تحلیل بال آیروالاستیک در شرایط پرواز آزاد صفحه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل ساختاری بال توسعه داده شده، مدل بال گلند و نیرو و ممان آیرودینامیکی مدل ناپایای تئودورسن می باشد. معادلات حاکم سیستم مورد نظر با استفاده از اصل همیلتون بدست آمده اند. معادلات پاره ای سیستم با استفاده از روش عددی گالرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده و با استفاده از انتگرال گیری عددی حل شده است. نهایتا اثرات سرعت زاویه ای مانور غلتش ، تغییر جرم اجرام متمرکز، تغییر جرم بدنه هواپیما، تغییر سختی خمشی و پیچشی بال هواپیما، تغییر مکان اجرام متمرکز روی بال و افزایش و کاهش تعداد اجرام متمرکز روی سرعت و فرکانس فلاتر ارائه شده است. نتایج نشان دهنده این است که تغییر این پارامترها تاثیر مهمی بر سرعت فلاتر دارد.

ابعاد نانو، تو خالی بودن نانولوله ها و دیگر خواص منحصر بفرد نانولولههای کربنی، استفاده از آن ها را بعنوان انتقال دهنده نانو سیالات، دارو (بصورت آرام و مداوم به جریان خون و یا یک عضو خاص) و دیگر سیالات گسترش داده است. از این رو تحلیل پایداری و فرکانس ارتعاشات آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پایان نامه رفتار دینامیکی نانولولههای حاوی سیال با در نظر گرفتن پارامتر ویسکوالاستیک مورد مطالعه قرار گرفته است. اصل همیلتون برای یافتن معادلات حاکم بر نانولولهها استفاده شده است، سپس از تئوری ویسکوالاستیک کلوین و تئوری غیرموضعی جهت بهبود معادلات و اعمال پارامترهای ویسکوالاستیک و غیرموضعی در معادلات حاکم بر نانولوله استفاده شده است. اثر سرعت سیال، ضریب ویسکوالاستیک، سختی بستر الاستیک، پارامتر غیرموضعی، شرایط مرزی و ضریب رعنایی بر پایدرای و فرکانس ارتعاش نانولولههای کربنی در دو حالت تحلیل خطی و تحلیل غیر خطی بررسی گردیدهاند. از نتایج چنین بر میآید که ضریب ویسکوالاستیک، از پارامترهای مهم در تحلیل ارتعاشات نانو لولههای کربنی میباشد. این پارامتر باعث وابستگی ارتعاشات به زمان می- گردد و محدوده پایداری سیستم را افزایش میدهد.

نانوصفحات یکی از انواع مهم مواد نانو ساختار دو بعدی می باشند که امروزه به سبب خواص منحصر به فردشان، کاربرد های وسیعی در صنایع یافته اند. با بهره گرفتن از نانوصفحات چند لایه ای بجای نانو صفحات یک لایه ای، افق-های تازه ای پیش رو محققین قرار گرفته است. در نانوصفحات چند لایه ای، دو نانوصفحه توسط واسطی به یکدیگر متصل شده اند. با توجه به ساختار شش ضلعی قرار گیری اتم ها، این صفحات از خود خواص مکانیکی ماده غیر همسانگرد بروز می دهند. در پایان نامه حاضر اثرات مقیاس کوچک به کمک تئوری غیر موضعی در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت نانوصفحات یک لایه ای و دو لایه ای ارتوتروپیک با استفاده از اصل هامیلتون بدست آمده است. فرکانس های طبیعی نانوصفحات به صورت تحلیلی بدست آمده اند. در این پایان نامه اثرات مقیاس کوچک، خاصیت ارتوتروپیک نانوصفحات، وجود اختلاف دما و خاصیت ویسکوالاستیک واسط و نانوصفحه بررسی شده است. نتایج بدست آمده در این پایان نامه با نتایج ارائه شده در منابع موجود مقایسه شده است. مطابق نتایج با افزایش پارامتر غیر موضعی فرکانس طبیعی کاهش می یابد. همچنین با افزایش اختلاف دما، ضریب میرایی سازه ای و ضریب میرایی واسط ویسکوالاستیک فرکانس طبیعی کاهش می یابد.

در این پایان نامه، ناپایداری ناپایستار نانولوله های کربنی یک سر گیر دار تحت اثر نیرو های پیرو فشاری متمرکز و گسترده بررسی شده است. به منظور پیش بینی مرزهای ناپایداری استاتیکی و دینامیکی، از مدل غیر موضعی تیر اویلر- برنولی استفاده شده است. تأثیر بعضی از مدل های مرسوم بستر ویسکوالاستیک نظیر کلوین- وویت، ماکسول و استاندارد بر تعامل بین نانولوله و محیط اطرافش، در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل بسط یافته همیلتون استخراج شده اند و روش گالرکین برای تبدیل کردن معادلات حاصله به مسئله کلی مقدار ویژه اعمال شده است. همچنین، اثرات پارامتر مقیاس کوچک و خصوصیات ماده ای محیط ویسکوالاستیک اطراف بر مشخصه های پایداری بررسی شده اند. به علاوه، از مدل غیر موضعی تیر اویلر- برنولی برای پیش بینی ناپایداری دینامیکی نانولوله های یک سر گیر دار حامل سیال تحت اثر نیروی گسترده مماسی فشاری، استفاده شده است. در این حالت، فرض می شود که نانولوله، ویسکوالاستیک و در یک سیال ویسکوز جای گرفته باشد. معادلات حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل بسط یافته همیلتون برای یک سیستم باز بدست آمده اند و روش بسط یافته گالرکین به منظور گسسته سازی معادلات حاصله اعمال شده است. همچنین، اثرات پارامتر های سیستم بر مرزهای ناپایداری امتحان شده اند. اعتبار مطالعات حاضر با مقایسه نتایج با نمونه های منتشر شده موجود تایید شده اند.

حل تحلیلی الاستوپلاستیک لوله های جدار نازک تحت فشار داخلی و خمش دوره ای با در نظر گرفتن مکانیک آسیب پیوسته ارائه می گردد. در ابتدا فشار داخلی ثابت به لوله اعمال می شود و بعد از آن مقدار انحنا به صورت دوره ای اعمال می شود. معیار فون-مایسز برای مدل کردن سطح تسلیم استفاده شده است و به علاوه مدل سختی سینماتیکی غیر خطی شاباش برای پیش بینی رفتار لوله استفاده شده است. معادلات با استفاده از الگوریتم نگاشت بازگشتی حل شده است. اعتبار مدل با استفاده از نتایج آزمایشگاهی ارائه شده در دیگر مقالات سنجیده شده است. نتایج نشان می دهد که در فشار های غیر صفر کرنش پلاستیک در جهات مماسی و شعاعی رفتار رچتینگ دارد. نرخ رچتینگ با افزایش فشار افزایش می یابد. با در نظر گرفتن آسیب، کرنش ها رشد بیشتری داشته و تعداد سیکل های بارگذاری تا رسیدن به شکست مشخص خواهد شد. نمودار برهم کنش بری برای فشار ها و انحناهای مختلف رسم شده و نواحی مختلف الاستیک، شیکدان و رچتینگ در آن مشخص شده است

آئروالاستیسیته علمی است که به بررسی اندر کنش بین نیروهای آئرودینامیکی و اینرسی وارد بر یک سازه الاستیک و تأثیر این تداخل بر روند طراحی می پردازد. تغییر شکل های سازه های الاستیک سبب ایجاد نیروهای آئرودینامیکی جدیدی می شوند که این وابستگی بین نیروهای الاستیک و آئرودینامیکی باعث پیدایش پدیده های آئروالاستیک می شود. یکی از مهم-ترین مسائلی که در آئروالاستیسیته مطرح شده و اهمیت بالایی دارد پدیده فلاتر می باشد. اگر سازه اجسام پرنده (هواپیما، موشک،...) کاملاً صلب بودند، مسائل آئروالاستیک هرگز مطرح نمی-شند اما واضح است که در واقعیت جسم کاملاً صلبی وجود ندارد مخصوصاً سازه هواپیماهای مدرن امروزی به عنوان مثال بال هواپیما، بنا به مسائل مهندسی بسیار انعطاف پذیر می باشند. به همین علت در آئروالاستیسیته به بال هواپیما توجه خاصی می شود. در این پایان نامه، تحلیل آیروالاستیک دینامیکی بال هواپیما که موتوری به آن متصل شده و توسط آن نیروی پیرو به بال اعمال می شود درحالی که هواپیما در حال انجام مانورهای مختلف می باشد، مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته شده است. مدل انتخابی برای بال یک تیر یکسرگیردار انعطاف پذیر با زاویه عقب گرد می باشد که موتور به صورت صلب به آن متصل شده و نیروی پیرو موتور در راستای عرضی بال و به مرکز ثقل موتور اعمال می شود. معادلات حاکم بر حرکت بال توسط اصل همیلتون استخراج شده و از توابع دلتای دیراک و هویساید برای مشخص کردن نقطه نصب و اعمال نیروی پیرو استفاده شده است. نیروی های آئرودینامیکی بر اساس مدل آئرودینامیکی پیترز تعمیم یافته که برای بال با زاویه عقب گرد ارائه شده در نظر گرفته شده اند. با استفاده از روش گالرکین، معادلات حرکت که به صورت مشتقات جزئی بوده اند به دسته ای از معادلات دیفرانسیل عادی تبدیل شده اند. نتایج حاصل از این مدل سازی در این پایا ن نامه، تأثیرات سرعت زاویه ای مانورهای مختلف، زاویه عقب گرد بال، نیروی پیرو، وزن موتور و مکان نصب موتور را بر روی سرعت و فرکانس فلاتر و ناحیه پایداری دینامیکی بال را ارائه می دهد

یکی از مهمترین ملاحظات لازم در شبیه سازی المان محدود مسائل مکانیک جامدات غیر خطی مدیریت شبکه محاسباتی و استفاده از دیدگاه های سینماتیکی مناسب برای فرمولبندی مسئله است. در این تحقیق فرایندهای اکستروژن معکوس و اکستروژن مستقیم- معکوس- شعاعی آلومینیوم توسط روش المان محدود شبیه سازی شده اند. با توجه به تغییر شکلهای بزرگ قطعه در این فرآیندها و ناکارآمدی دیدگاه لاگرانژی در شبیه سازی اینگونه مسائل، دیدگاه لاگرانژ-اویلر دلخواه برای فرآیند اکستروژن معکوس و دیدگاه اویلری برای فرایند اکستروژن مستقیم-معکوس-شعاعی به کار گرفته شد ه است. نرم افزار آباکوس برای شبیه سازی المان محدود استفاده شد. برای حل معادلات حاکم کوپله بر این مسائل در دو دیدگاه لاگرانژ-اویلر دلخواه و اویلری، روش جداسازی عملگرها اتخاذ شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی های المان محدود بر حسب نیروی شکل دهی و هندسه محصول نهایی جهت اعتبار سنجی با نتایج تجربی مقایسه شده اند. با مقایسه انجام شده انطباق مناسبی بین این نتایج دیده می شود که این قابلیت دیدگاه های لاگرانژ-اویلر دلخواه و اویلری را در شبیه سازی المان محدود فرآیند اکستروژن نمایان می سازد.

در طی این تحقیق چندین میراگر مغناطیسی ساخته شدند. این میراگرها متشکل از پیستون دارای سیم پیچ مغناطیسی و سیلندر با قابلیت مغناطیسی شدن بودند. سیال عامل این میراگرها سیال شکل پذیر مغناطیسی است. سیال های شکل پذیر مغناطیسی دسته ای از مواد هوشمند می باشند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی ویسکوزیته آن تغییر می کند. با اعمال میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ تعبیه شده درون پیستون میراگر لزجت سیال شکل پذیر مغناطیسی تغییر کرده و ماده از حالت مایع به حالت جامد تبدیل می گردد با بالا رفتن ویسکوزیته سیال میرایی دمپر نیز افزایش می یابد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی مدل ویسکوپلاستیک بینگهام برای سیال غیرنیوتنی و تاثیر عوامل برشی و هندسه بر روی عملکرد دمپر و محاسبه نیروی قابل کنترل و غیرقابل کنترل پرداخته شده است. سپس برای بدست آوردن خواص سیال، در طراحی میراگر مغناطیسی پارامترهایی همچون تعداد دور سیم، اندازه سیم و دیگر ابعاد پیستون را ثابت در نظر گرفته و با تغییر جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی متغیر ایجاد گردیده و مقدار تغییرات ویسکوزیته سیال با توجه به روابط مدل ویسکوپلاستیک بینگهام محاسبه گردید. سه طرح متفاوت از میراگر مغناطیسی انتخاب و ساخته شد و در مورد ویژگی ها و معایب هر طرح بحث و بررسی صورت پذیرفته است. میراگرهای ساخته شده تحت آزمایش های کشش ثابت، کشش و فشار بصورت سیکلی و تست اثر ضربه بر مدل یک چهارم خودرو با استفاده از کنترلر اسکای هوک و بدون استفاده از آن قرار خواهند گرفت و نتایج تجربی بدست آمده ارائه گردیده است.

در این پایان نامه یک کنترل موفق و مناسب درمورد یک ژیروسکوپ 3 درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از موارد استفاده از این کنترل این است که این کنترل می تواند روی یک وسیله پرنده یا متحرک مورد استفاده قرار بگیرد. هدف نهایی در این پایان نامه طراحی یک صفحه پایدار 3 درجه آزادی میباشد. مدل ریاضی مورد استفاده در این پایان نامه براساس معادلات حرکت اویلر می باشد که شرح کامل آن در متن پایان نامه آمده است. براساس همین مدل ریاضی شبیه سازی های غیرخطی ژیروسکوپ انجام و نتایج نشان داده شده است. کنترل کننده مورد استفاده در این پایان نامه یک کنترلر بهینه lqr خواهد بود که نتایج بدست آمده از آن با یک کنترل کننده سادهpid مقایسه خواهد شد. ضرایب کنترل کننده pidبراساس گرادیان خطای ناشی از ضرایب به دست آمده است.آزمایشات و شبیه سازی های انجام شده با بکارگیری این کنترلر، توانایی آن را درمورد پایدار سازی صفحه پایدار نشان می دهد.