تحلیل غیر خطی پوسته های استوانه ای fgm جدار نازک با سطح مقطع مدور و نقص اولیه تحت بارگذاری یکنواخت محوری و شرایط مرزی مختلف ارائه گردیده است. بدین منظور تئوری کلاسیک پوسته جدار نازک (kirchhoff-love) با روابط سینماتیکی donnell (donnell-type) و با در نظرگیری رفتار الاستیک مواد بکاد گرفته می شود. به علاوه روش حل مبتنی بر رهیافت نیمه تحلیلی در پیوند با روش تفاضل محدود (fdm) شرح داده می شود و نتایج برای پوسته استوانه ای fgm ساخته شده از ترکیب های مختلف فلز و سرامیک با نقص اولیه بدست می آیند. اثر نقص اولیه، پارامترهای هندسی، ماده سازنده و شرایط مرزی بر روی رفتار کمانش و پس کمانش مورد مطالعه قرار می گیرد

ساختار پایان نامه پیش رو را می توان به دو بخش کلی تقسیم نمود. در بخش نخست، تحلیل الاستیک استوانه جدار ضخیم پیزوالکتریک تحت بارگذاری های دینامیکی با تاکید بر بارگذاری الکترومغناطیسی ارائه می شود. در نوشتن معادلات حرکت استوانه از معادلات پوسته برای استوانه های جدار ضخیم استفاده می گردد. این معادلات برحسب نیروها و گشتاورهای خمشی منتجه نوشته می شوند. فرمولبندی براساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول شکل خواهد گرفت و نهایتاً پس بدست آمدن معادلات حرکت براساس جابجائی ها از روش حل ناویر جهت تبدیل معادلات دیفرانسیل جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی استفاده می شود. در بخش دوم، رفتار پلاستیک استوانه های جدار ضخیم تحت بارگذاری الکترومغناطیسی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. مطابق بخش اول، معادلات حرکت برای پوسته های جدار ضخیم برحسب نیروها و گشتاورها منتجه نوشته می شوند. روابط بین این نیرو ها و گشتاورها با تنش های کلی به وسیله فرضیات حاکم بر پوسته های جدار ضخیم بیان می گردد. تئوری تغییر شکل پلاستیک به منظور مرتبط ساختن تنش ها و کرنش ها به کار بسته خواهد شد. جهت تبدیل معادلات دیفرانسیل جزئی بدست آمده به معادلات دیفرانسیل معمولی از روش گلرکین استفاده می گردد. روش نیومارک برای حل و انتگرال گیری از روابط بدست آمده به کار می رود. نهایتاً نتایج به دست آمده با نتایج سایر منابع موجود مقایسه می گردد. بررسی پاسخ ها بیانگر دقت مطلوبی بین نتایج مذکور است. بی تردید مهم ترین کمک این پایان نامه ارائه یک مدل ساده و دقیق جهت پیش بینی رفتار الاستیک و پلاستیک پوسته های استوانه ای جدار ضخیم تحت بارهای خارجی دینامیکی به ویژه بارهای الکترومغناطیسی است.

در این رساله از یک روش اجزاء محدود نیمه تحلیلی برای بررسی اثر پیزو الکتریکها برکمانش حرارتی پوسته های الاستیک دورانی مرکب بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (fosdt) استفاده شده است. روش اجزاء محدود نیمه تحلیلی یکی از مناسبترین روشها برای تحلیل سازه های دورانی متقارن می باشد که با کاهش حجم محاسبات در زمان کوتاهتری پاسخهایی قابل قبول ارائه می نماید. برای تخمین دمای کمانش حرارتی بحرانی بکمک معادله مقدار ویژه تحلیل خطی صورت می پذیرد. المان مورد استفاده در این تحلیل، المانی سه گره ای ایزوپارامتریک با پانزده درجه آزادی می باشد. تاثیر پارامترهایی از قبیل زاویه الیاف، نوع توزیع حرارت در امتداد ضخامت، میزان برش در راس پوسته نیم کره، نحوه چینش لایه های پیزو الکتریک، میزان بهره کنترلی و شرایط مرزی مورد بررسی قرار گرفته است. برای دانستن چگونگی رفتار پس از کمانش سازه، انجام تحلیل غیر خطی ضروری می باشد. بنابراین بمنظور تکمیل بحث و بعنوان کار جانبی با در نظر گرفتن تغییر شکلهای بزرگ، پس کمانش ترموالاستیک با هندسه غیر خطی برای پوسته های کامپوزیت استوانه ای و نیم کره نیز مطالعه شده است. تحلیل غیر خطی برای تعیین ارتباط میان ماکزیمم جابجایی و افزایش دما و محاسبه حداقل دمایی که منجر به کمانش پوسته می گردد، انجام شده است. در تحلیل غیر خطی از المانی سه گره ای مشابه حالت خطی اما با پنجاه و هفت درجه آزادی در هر المان استفاده شده است. با ترکیب روش نیوتن رافسون و طول کمان اقدام به حل معادلات غیر خطی شده است. برای بدست آوردن مسیر ثانویه تعادل بعد از نقطه انشعاب، روش مستقیم بمنظور وارد نمودن نقص اولیه بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از کار حاضر با نتایج مراجع موجود، مورد ارزیابی قرار گرفته است. زاویه الیاف و میزان برش در راس نیم کره در نحوه توزیع تنشهای منتجه محوری و محیطی نقش بسیار مهمی را ایفا می نمایند. میزان بهره کنترلی و نحوه چینش لایه های پیزو الکتریک در تعیین مقدار دمای کمانش حرارتی تاثیر بسزایی دارد. در مقایسه تحلیل غیر خطی با تحلیل خطی دمای متناظر با نقطه انشعاب در نمودار پس کمانش ترموالاستیک غیر خطی با حداقل دمای کمانش بحرانی در نمودار تحلیل پیش کمانش خطی سازگاری مناسبی دارد که این مساله تطبیق نتایج حاصل از تحلیل خطی و غیر خطی را نشان می دهد.

در میان سیستم های جدید نانو مکانیکی که می توانند بر پایه نانو ساختار های کربن ساخته شوند، نانو نوسانگر های فرکانس بالا یا نوسانگر های گیگا هرتز، مورد توجه بسیاری از محققین در دو دهه اخیر قرار گرفته اند. در این پایان نامه، رفتار نوسانگر-های گیگا هرتز که شامل انواع مختلفی از نانو ساختار های کربن هستند، به طور کامل مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. بر مبنای تئوری تقریب پیوسته و با استفاده از انرژی پتانسیل لنارد-جونز، روابطی تحلیلی و یا نیمه تحلیلی برای محاسبه بر‎هم‎کنش های واندروالس ارائه شده است. با استفاده از قانون دوم نیوتن و با صرف نظر از اثرات اصطکاک، معادله حرکت به طور مستقیم و بر اساس توزیع واقعی نیرو حل گردیده است. به منظور محاسبه فرکانس نوسانات چنین سیستم هایی، یک رابطه نیمه تحلیلی از معادله انرژی و بدون اعمال هیچگونه فرض ساده سازی استخراج شده است. فرمول ارائه شده برای فرکانس، دارای این مزیت است که به پارامتر های هندسی و نیز شرایط اولیه حرکت وابسته می باشد. بنابراین، با استفاده از این رابطه، تاثیر متغیر های مختلف سیستم بر روی فرکانس نوسانات، مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس چنین مطالعاتی، برخی ویژگی های جدید برای نانو نوسانگر ها مشخص شده است.

امروزه، در صنعت تمایل زیادی ، برای توسعه روش های ساختی که منجر به تولید سریع قطعات جدید شود، وجود دارد. روش شکل دهی زنجیره ای، روشی نوین و در عین حال راه حلی اقتصادی برای تولید سریع قطعات از ورق فلز، در تعداد کم می باشد. در این روش می توان ورق را که توسط قید مهار شده است، بوسیله ی یک ابزار سر کروی متصل به دستگاه کنترل عددی شکل داد. تحلیل متغیرهای زیاد این فرآیند، توسط روش های تحلیلی- عددی، منجر به شناخت فرآیند جهت تولید مسیر ابزار cnc و تولید بی عیب قطعه می گردد. تحلیل های تجربی و عددی، نشان دهنده بالا بودن حد شکل دهی این فرآیند، نسبت به روش های سنتی می باشد. در کار حاضر سعی شده است از دو منظر به موضوع شکل دهی زنجیره ای پرداخته شود. ابتدا با روش تحلیلی (مدل سازی ریاضی) فرآیند را بررسی نموده و برخی از پارامترهای موثر در شکل دهی معرفی شده است. به این صورت که کدام تنش ها در بروز شکست موثرند. منظر دوم نگاه عددی به فرآیند شکل دهی زنجیره ای می باشد. در این قسمت، فرآیند مدل سازی شده و با استفاده از نرم افزار به تحلیل پرداخته شده است. که در آن نیز اثرات پارامترهای مختلف روی قابلیت شکل پذیری ورق بررسی گردیده است. توسعه این روش می تواند باعث تحول در نمونه سازی قطعات و محصولات در صنایع با تولید کم در کشور گردد.

در این پایان نامه، فرآیند شناسایی یک ترک لبه ای باز در تیرهای دارای خواص تابعی (fgm) با استفاده از پاسخ فرکانس سازه مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، یک مدل المان محدود از تیر سالم و سپس تیر دارای ترک بر اساس تئوری تیر اولر-برنولی ایجاد می گردد تا مشخصه های ارتعاش تیر تخمین زده شود. در تحلیل المان محدود، از المان دو گره خطی با شش درجه آزادی برای محاسبه ماتریس های سفتی و جرم استفاده می شود. در مدل سازی ترک، با اصلاح ضرایب شدت تنش تیر همگن با استفاده از یک تابع تصحیح تقریبی گویا، ضرایب شدت تنش تیر fgm استخراج می گردند. سپس، ترک را به صورت یک نرمی محلی شبیه سازی کرده و بر اساس اصول مربوط به مکانیک شکست که بر پایه نرخ رهایی انرژی کرنشی مورد بررسی قرار می گیرد ماتریس سفتی المان دارای ترک محاسبه می شود. با استفاده از مدل ایجاد شده، معادله حرکت ارتعاشات آزاد تیر با شرایط تکیه گاهی گیردار-آزاد حل شده و تاثیر اندازه و موقعیت ترک بر روی فرکانس های طبیعی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. نشان داده می شود که نتایج حاضر حاصل از تحلیل فرکانس در تطابق بسیار خوبی با نتایج دیگر منابع موجود هستند. برای تعیین پارامترهای ترک، با رسم کنتورهای فرکانس مربوط به سه مود اول، مسأله دینامیکی به صورت معکوس انجام شده و نقطه تقاطع سه منحنی به عنوان اندازه و موقعیت ترک پیش بینی شده انتخاب می شود. نتایج عددی بیان می کنند که روش حاضر از کارآیی بالایی در تشخیص کمی ترک برخوردار بوده و قابل استفاده در پروسه بازرسی سلامت سازه می باشد.

در قسمت اول این پایان نامه رفتار کمانشی پوسته های استوانه ای مشبک کامپوزیتی?تحت نیروی محوری توسط روش های تحلیلی و المان محدود بررسی شده است. ابتدا یک روشی تحلیلی بر مبنای روش آغشته سازی تقویت کننده ها بدست آمده و سپس دقت نتایج آن توسط مدل المان محدود بدست آمده توسط نرم افزار abaqus اندازه گیری شده که نشان می دهد مدل تحلیلی نیروی کمانش را در ناحیه کمانش کلی پوسته ی تقویت شده با دقت مناسبی پیشبینی می کند. همچنین رفتار کمانشی پوسته های تقویت شده با تقویت کننده در اشکال مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. به علاوه تاثیر افزایش ضخامت بر روی این پوسته ها بررسی شده که نشان می دهد بیشترین میزان افزایش نیروی کمانش به ازای افزایش وزن در ناحیه کمانش کلی اتفاق می افتد و همچنین نیروی کمانش پوسته ی تقویت شده بعد از یک ضخامت مشخص کمتر از نیروی کمانش پوسته ی تقویت نشده خواهد بود. در قسمت دوم یک مدل تحلیلی بر مبنای تئوری سندرز برای بررسی رفتار ارتعاشی پوسته های تقویت نشده با شرایط مرزی مختلف بدست می آید و سپس دقت آن توسط نرم افزار اندازه گیری شده که تطابق خوبی در این نتایج دیده می شود. در انتها رفتار ارتعاشی مدل های استفاده شده در قسمت اول در شرایط مرزی مختلف بطور مختصر مطالعه می شود.

شکل دهی انفجاری که یکی از روش های شکل دهی با نرخ انرژی بالاست، شیوه ای متداول در ساخت قطعات پیچیده می باشد که امروزه در بسیاری از صنایع پیشرفته مانند هوافضا کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. هدف این رساله بررسی تجربی و عددی شکل دهی انفجاری ورق های چهارگوش است که با توجه به اینکه امکان انجام آزمایشات عملی میسر نبود، برای بررسی صحت نتایج، نتایج بدست آمده از نرم افزار با نتایج آزمایشات موجود در مقالات مقایسه شده است. در تحلیل مسائل تغییر شکل های بزرگ که برای مدلسازی شکل دهی انفجاری با استفاده از نرخ انرژی بالا مورد استفاده قرار می گیرد، نتایج حاصل به علت ساده سازی های فراوان، از دقت و صحت لازم برخوردار نمی باشد. از این رو کاربرد روش های عددی می توانند نتایج بهتر و قابل اعتمادتری بدست دهد. در این رساله از نرم افزار abaqus برای مدلسازی عددی شکل دهی انفجاری یک ورق چهار گوش استفاده کرده ایم. در مدلسازی عددی از دو نوع مش s4r و c3d8r استفاده شده است و به تبع دو نوع مدلسازی انجام شده است. دلیل استفاده از این دو نوع مش، بررسی تغییرات ضخامت ورق می باشد. در مورد المان های c3d8r به این علت که نرم افزار با توجه به ابعاد المان انتخابی شروع به مش زدن ضخامت ورق می کند، امکان دریافت خروجی به صورت تغییرات ضخامت وجود ندارد. پس با توجه به اینکه ضخامت ورق در مقایسه با سایر ابعادش، کوچکتر است آنرا به صورت shell مدل کرده و از المان های s4r برای مش بندی استفاده می کنیم تا تغییرات ضخامت را بررسی کنیم. در بخش دیگری از این رساله، مدل هایی برای پیش بینی نسبت خیز به ضخامت صفحات چهارگوش ارائه شده است. برای حالت بارگذاری یکنواخت، مدلی با استفاده از مدل ارائه شده برای صفحات دایره ای و پارامترهای ایمپالس بی بعد صفحات دایره ای و مستطیلی، حاصل شده است و همین طور مدلی بی بعد براساس پارامترهای موثر بر فرایند و با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد ارائه شده است. برای حالت بارگذاری متمرکز، مدلی بی بعد براساس پارامترهای موثر بر فرایند و با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد ارائه شده است. در پایان، نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شده است که انطباق خوب نتایج این تحلیل عددی را نشان می دهد.

یکی از دلایل شکست سازه ها و اجزای مکانیکی یا یک ماشین حتی در یک مدت بسیار کوتاه ، ارتعاشات ناخواسته و کنترل نشده است . بنابراین کنترل ارتعاش یکی از موضوعات مورد تحقیق در بین مهندسان بوده است. در این بین وزن کم، استحکام بالا ، قدرت تحمل بار و تجمع خواص دو یا چند ماده در یک ماده در یک کامپوزیت باعث استفاده از این مواد در مهندسی شده است. آلیاژهای حافظه دار با خواص بی همتایی مانند حافظه داری شکل ،pseudoelasticity و تغییر شگفت آور خواص مکانیکی، در سال های اخیر به عنوان مواد نوین در مصارف پزشکی و غیر پزشکی مانند عملگرها و یا تجهیزات جذب و کنترل ارتعاش به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. از طرفی دیگر بدون استفاده از روش های عددی حل معادلات کاربردی مهندسی با دقت بالا تقریبا غیر ممکن خواهد بود. در بین روشهای عددی موجود ، روش المان مرزی با توجه به مزایایی که دارد ، در مهندسی در حال گسترش است. در این رساله پس از تشریح خواص آلیاژ های حافظه دار ، معادله لاپلاس که بیانگر معادله فیزیکی تعداد زیادی از مسائل است به کمک روش المان مرزی حل شده است.سپس معادله پواسون نیز با توجه به شباهت با معادله ارتعاش صفحه ، در باقی ماندن بخشی از انتگرال سطح در محاسبات ، با دقت محاسباتی قابل قبول حل شده است. سپس ارتعاش یک صفحه کامپوزیتی چند لایه متقارن مجهز به الیاف آلیاژهای حافظه دار به روش دقیق بررسی شده است و در نهایت این صفحه به روش المان مرزی حل شده و ارتعاش آزاد آن بحث شده است.

با توجه به کاربردهای وسیع جاذب های انرژی در صنایع مختلف مانند خودرو، هوافضا، نظامی و غیره، این اجزا از اهمیت بسزایی برخوردار می باشند. در رساله حاضر به مطالعه ی تحلیلی و تجربی مقاطع جداره نازک بعنوان جاذب انرژی پرداخته شده است. سطوح مقطع مختلفی برای لوله ها انتخاب شده است و آزمایشات تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی انجام می شود. بعلاوه، اثر پارامترهای مختلف هندسی تا حد امکان بررسی خواهد شد تا نحوه ی کنترل مقدار انرژی جذب شده و نحوه ی اثرگذاری این پارامترها بر روی انرژی جذب شده آشکار گردد. در انتها نیز نتایج تحلیلی بدست آمده و نتایج تجربی با هم مقایسه شده تا قابلیت بکارگیری و دقت مدل تحلیلی در پیش بینی رفتار لوله های مختلف با سطوح مقطع متفاوت بعنوان جاذب انرژی تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی مشخص شود.

هدف این پژوهش بررسی تاثیر هندسه غشاء صماخ روی تخریب این غشاء تحت بارگذاری آکوستیکی ، با استفاده از المان محدود است. غشاء صماخ نقش مهمی در عملکرد شنوایی دارد. بنابراین بررسی تاثیر خصوصیات هندسی این غشاء می تواند در افزایش سطح شنوایی در بیمارانی که دچار افت شنوایی انتقالی هستند موثر باشد. ابتدا در مورد آناتومی غشاء صماخ ، ساختار و اطلاعات تجربی آزمایشگاهی مطالبی آورده شده است. سپس به طور اجمالی انواع مدلسازی ها بررسی شده است و خصوصیات هندسی و شرایط مرزی مشترک از بین آن ها انتخاب شده است. سپس در انسیس تحلیل آنالیز هارمونیک انجام شده است. غشا صماخ تحت بارگذاری 120 دسیبل بارگذاری شد، که آستانه درد است و تحت این بارگذاری دچار آسیب می شود. در این حالت تخریب غشاء صماخ تحت آنالیز هارمونیک بررسی شد. پس از انجام آنالیز هارمونیک ، طراحی بر اساس احتمالات در انسیس روی نتایج انجام شد. برای انجام این آنالیز ، ابتدا یک فایل ماکرو در انسیس از نتایج به دست آمده از بارگذاری آکوستیکی تهیه شد. پارامتر های ورودی شامل زاویه قرارگیری این غشاء نسبت به کانال گوش و نیز ارتفاع مخروط غشاء می باشد. این پارامترها دارای عدم قطعیت می باشند و می توانند تغییر کنند. دو پارامتر جابه جایی قسمت برآمدگی غشاء و ماکزیمم تنش در غشاء به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شدند . نتایج نشان می دهد که ارتفاع مخروط غشاء تاثیر زیادی در مقاومت این غشاء تحت بارگذاری آکوستیکی دارد. در نتیجه در جراحی هایی که روی این غشاء صورت می گیرد باید این پارامتر به عنوان یکی از پارامترهای اصلی در نظر گرفته شود

در این رساله، رفتار کمانشی غیرخطی تیرها و پوسته های استوانه ای ایزوتروپیک، مرکب و مدرج هدفمند تحت انواع بارگذاری مکانیکی و گرمایی و شرایط مرزی متنوع مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور روش المان محدود بر پایه دو رهیافت کلاسیک و مکانیک محیط پیوسته به کار گرفته می شود. پس از گسسته سازی و درونیابی معادلات و تشکیل فرم ضعیف سیستم معادلات غیر خطی شبه استاتیکی، سه الگوریتم تنظیم بار، تنظیم جابجایی و طول کمان برای حل آن معرفی شده که برای حل مسائل ناپایداری شامل جهش الگوریتم طول کمان بکار برده می شود. برای تحلیل غیر خطی خمشی تیرها از المانهای یک بعدی با استراتژی لاگرانژی و المانهای دو بعدی با استراتژی اویلری استفاده شده و در پی آن، دو رهیافت مذکور به منظور تحلیل غیرخطی کمانش تیرهای کامل و ناقص به کمک المانهای یک بعدی و استراتژی لاگرانژی به کار گرفته می شود. یک مدل فون میسز تنش صفحه ای با سخت شوندگی ایزوتروپیک رفتار پیش و پس کمانش الاستو پلاستیک تیرهای fgm تحت بار مکانیکی را پیش بینی می کند. ایده اصلی در تحلیل غیرخطی هندسی و مادی تیرهای fgm استفاده از ظرفیت پلاستیسیته فاز فلز به عنوان یک ماده تغییر شکل پذیر در طول بارگذاری می باشد. اثرات شماره مودهای محوری، نقص هندسی، شاخص توانی ماده fgm، پارامترهای هندسی و شرایط مرزی روی نقطه کمانش بحرانی، مسیرهای پیش و پس کمانش، نقطه انشعاب پلاستیک و توزیع تنش به طور کامل مطالعه می شود. در ادامه یک فرمول بندی جدید المان محدود غیرخطی نیمه تحلیلی برای استوانه های نازک بر اساس رهیافت مکانیک محیط پیوسته معرفی شده همچنین به کمک این رهیافت، یک مدل ریاضی برای اعمال نقص هندسی اولیه استوانه، به وسیله گرادیان تغییر شکل پیشنهاد می شود. یک مقایسه بین رهیافت مکانیک محیط پیوسته و رهیافت کلاسیک برای رفتار کمانشی پوسته های استوانه ای کامل و ناقص تحت بارگذاری محوری فشاری، گرمایی و پیچشی صحت جوابها را ارزیابی می کند. رهیافت کلاسیک برای استوانه ها بر اساس تئوری پوسته های نازک و برپایه تقریب فون-کارمن تعریف می شود. در تحلیل کمانش غیر خطی استوانه کامل دو روش یعنی روش های آشفتگی و اغتشاش بار که تعویض مسیر اولیه به مسیر ثانویه کمانش را برعهده می گیرد با یکدیگر مقایسه می شوند.

در این پژوهش چندین مدلسازی های تحلیلی برای بررسی رفتار الاستیک- پلاستیک نرخ بالای صفحات دایره ای تحت بارگذاری انفجاری ارایه می گردد.مدلسازی بر پایه ترکیب سینماتیک سازه ای تغییر شکل و جنبه های پدیدار شناختیویسکوپلاستیک ماده بنا نهاده می شود. بنا بر ماهیت تغییر شکل و لزوم یافتن پاسخ های گام به گام یکپارچه متناسب با پیشروی بارگذاری، معادلات ساختاری در حالت نموی بیان می شوند. با استفاده ازتئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، سیستم غیرخطی هندسی از نوع فون – کارمن ومدلدینامیکی غیرخطی ورق میندلین،معادلات نموی سینماتیکی ودیفرانسیلی حاکم استخراج می شوند.با پیاده سازی قانون جریانو در نظر گرفتن یکسخت شوندگی کرنشی مرکب،مدل های ویسکوپلاستیک با پایه فیزیکی به معادلات ملحق می شوند. جهت انتگرالگیری معادلات ساختاری،یک الگوی نیمه ضمنی از الگوریتم صفحه-متقاطع برای روند نگاشت برگشتی بکار برده می شودتادر تقریب پارامترهای بروز شونده زمانی، سازگاری تابع تسلیم نیز همزمان تضمین گردد. جهت گسسته سازی معادلات ریاضی، روش شبه – طیفی کالوکیشن بر پایه چند جمله ای های چبیشف بنا نهاده می شود. برای خطی سازی مکانی و گسسته سازی زمانی به ترتیب از برون یابیمربعی و روش پیمایش زمانی ضمنی هوبالت استفاده میگردد. تاریخچه زمانی پارامترهای عمده در فرآیند نظیر؛ کرنش پلاستیک موثر، نرخ کرنش پلاستیک موثر، تنش تسلیم دینامیکی، درجه حرارت افزوده شدهو خیز مرکز ورق به ازای چند ورق فلزی و نیز سیستم های مختلف فون – کارمن محاسبه می شود. انتشار زمانی نواحی پلاستیک از طریق توزیع تنش های منتجه بدست می آید. بخشی از نتایج مدلسازی شبه طیفی با داده های تجربیحاصل از لوله انفجار و بخشی دیگر نیز با شبیه سازی اجزای محدود مقایسه می شوند. همچنین،چندین پانل دایره ای کامپوزیتی ساخته شده از الیاف- فلز و شیشه نیز مورد آزمایش قرار می گیرند.در بخش دیگری از رساله،مدلسازی مذکور برای تحلیل غیر متقارن ورق های قطاعی حلقوی با چندین شرط مرزی و هندسه نیز توسعه داده می شود تابه عنوان محکی برای مقایسه سایر تحلیل های آتی مورد بهره برداریقرار گیرد.همچنین دو مدلانرژی بر پایه تئوری حدی جهتپیش بینی سر راست فرآیند مخصوصاًدر حالت آستانه ای مود دوم شکست ارایه می گردند.با توجه بهالگوهای تغییر شکل ومعادله تعادل انرژی در مود های اول و دوم شکست، تئوری خط تسلیم به نحوی بکار برده می شود تا خیز دائمی و سهم سرعت باقیمانده پسا- شکست ورق همچنان به شکل فرم بسته ولی دقیق بدست آیند. نتایج بدست آمده برای فلزات مختلف با نتایج آزمایشگاهیبارگذاری انفجاری مقایسه و صحه گذاری می گردند. کارایی این نوع نگرش در تحلیل حدی سازه ها امتحان و کاربرد آن در مدل های سرراست امتحانمی گردد.

پوسته های استوانه ای بدلیل کاربرد بسیار زیاد در صنایع مختلف، یکی از سازه هایی می باشد که از دیرباز جهت طراحی صحیح و استفاده مطمئن مورد توجه محققین قرار گرفته است و با توجه به نیاز صنایع، مواد مختلفی جهت ساخت این سازه ها استفاده می شود که اخیرا مواد با تابع هدفمند بدلیل خواص مطلوب مکانیکی که مهمترین آن مقاومت بالای حرارتی می باشد، قابلیت جایگزینی با مواد رایج در صنایع مختلف را دارد که لازمه آن شناسایی رفتار مکانیکی پوسته های استوانه ای با تابع هدفمند می باشد. با مروری بر تحلیلهای انجام شده روی پوسته های استوانه ای مشاهده می شود که اکثرکارهای ارائه شده با استفاده از تئوریهای ساده شده پوسته ها انجام شده و در نتیجه جوابهای حاصل شده از دقت بالایی برخوردار نمی باشد، بطوریکه در خصوص پوسته های جدار ضخیم این موضوع از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. از طرفی دیگر، اکثر کارهای ارائه شده جهت تحلیل پوسته های استوانه ای با تابع هدفمند شامل پوسته های با تابع هدفمند یک بعدی بوده که امکان کنترل خواص مکانیکی آنها با تغییر کسر حجمی فقط در یک بعد و اکثرا در جهت ضخامت امکانپذیر می باشد، در حالیکه امروزه با ارائه مواد با تابع هدفمند چند بعدی شرایط طراحی پوسته های استوانه ای با تابع هدفمند دو بعدی در جهت محوری و شعاعی فراهم شده است. با توجه به مطالب ذکر شده اهمیت بررسی دقیق رفتار مکانیکی پوسته های استوانه ای با تابع هدفمند دو بعدی با استفاده از تئوری سه بعدی الاستیسیته جهت استفاده در صنایع مختلف کاملا مشخص می باشد که در رساله حاضر در سه بخش تحلیل کمانشی، دینامیکی و رفتار غیرخطی مادی پوسته های استوانه ای جدار ضخیم با تابع هدفمند دو بعدی ارائه شده است. تحلیل ارتعاشات آزاد با بررسی کسرهای حجمی ماده با تابع هدفمند در جهات شعاعی و محوری، شرایط مختلف مرزی روی فرکانسهای طبیعی و مدهای ارتعاشی انجام شده است. تعیین بار بحرانی فشاری خارجی با بررسی تاثیر دما، کسرهای حجمی و شرایط مرزی، بار بحرانی حرارتی با بررسی ولتاژ محرک پیزوالکتریک و کسرهای حجمی انجام شده است. بررسی رفتار غیر خطی مادی پوسته های استوانه ای جدار ضخیم با تابع هدفمند دو بعدی با مدل الاستیک-پلاستیک خطی و با استفاده از معیار تسلیم ون مایزز، قانون جریان پرانتل-رس و قانون سخت شوندگی ایزوتروپیک برای اولین بار در کار حاضر ارائه شده است. معادلات حاکم در هر سه بخش مذکور با استفاده از روش بدون المان با میانیابی شعاعی نقطه ای حل شده است. نتایج حاصل شده با نتایج ارائه شده در کارهای مختلف مقایسه شده است.

سازه های عمدتا" به دو روش فولادی و بتنی ساخته می شوند که هرکدام از این دو روش دارای مزایا و معایبی می باشند. از جمله معایب ستون های فولادی میتوان به احتمال کمانش موضعی در سازه های بلند مرتبه ، خوردگی فولاد و همچنین مقاومت پایین آن در مقابل آتش سوزی اشاره نمود. از طرف دیگر ، ستون های بتنی نیز دارای معایبی چون استفاده از قالب بندی ، مقاومت پایین بتن در کشش می باشند. در سال های اخیر استفاده از ستون های کامپوزیت در ساخت سازه های با ارتفاع مختلف ، این مشکلات را حل نموده است. در واقع ستون های کامپوزیت با بهره گیری از مزایای بتن و فولاد بصورت مشترک ، معایب موجود در آن ها را به حداقل رسانیده و به عنوان یک المان سازه ای کارآمد عمل می نماید. مطالعات گذشته نشان داده اند که مزایای ستون های کامپوزیت در سازه های بلند مرتبه نمایان تر از سازه های با ارتفاع کم می باشند که این مطلب در نتایج مربوط به این پژوهش نیز به وضوح دیده می شود. هدف اصلی این تحقیق بررسی رفتار لرزه ای انواع ستون های کامپوزیت در قاب در حالت غیر ارتجاعی تحت بار دینامیکی می باشد. همچنین به منظور ملموس تر شدن ویژگی های ستون های کامپوزیت ، این ستون ها با ستون های فولادی مورد مقایسه قرار گرفته است. لذا در این پژوهش از سه تیپ ستون کامپوزیت و یک تیپ ستون فولادی (ipb) استفاده بعمل آمده است ، تیپ 1 (مقاطع فولادی ipb) ،تیپ 2 (مقاطع فولادی ipb مدفون در بتن) ، تیپ 3 (مقاطع جدار نازک فولادی پر شده از بتن) ، تیپ 4 (مقاطعipb نیمه مدفون در بتن) که این ستون ها برای قاب های ساختمانی 3 و 8 طبقه به روش پلاستیک طراحی شده اند. برای بررسی رفتار لرزه ای مدل ها از سه شتاب نگاشت زلزله قوی استفاده شده است و تحلیل مدل ها با روش آنالیز دینامیکی غیر خطی توسط نرم افزار seismostructانجام گرفته است.در این مطالعه مشخص شد که قاب های طراحی شده با ستون های کامپوزیت تیپ 2و4 رفتار سازه ای مشابهی دارند بطوریکه شکل پذیری، نرمی و عملکرد مناسب برای دفع نیروی جانبی از ویژگی های این دو مقطع می باشد. مدل کامپوزیت تیپ 3 با اینکه دارای ابعاد مقاطع بزرگی است اما در تحمل لنگر خمشی ضعیف بوده و این به نقش ضعیف بتن در کشش بر می گردد. از طرفی مقدار بتن در مقطع در تحمل نیروی فشاری نقش بسزایی دارد و برای سازه های با نیروی فشاری بالا مقاطع کامپوزیت تیپ 2و3 بهترعمل می کنند.

تراکم پودرهای فلزی با استفاده از بار ضربه ای و موج انفجار برای تولید انبوه قطعات کوچک که در آنها دانسیته و استحکام مکانیکی بالا ضروری می باشد، کاربرد وسیعی دارد. چرخ دنده ها و یاتاقانها دربسیاری از ماشین ها از این طریق تولید می شوند. اجزا و قطعات کوچک از موادی نظیر آلیاژهای آهن ، مس ، نیکل ،فولاد را می توان با نرخ 1500 عدد در ساعت تولید نمود. دانسیته این قطعات غالبا بیشتر از 95 درصد دانسیته تئوریک است . زمینه هایی وجود دارد که در آنها استفاده از روش ضربه ای و انفجاری تراکم پودر ها کاربرد داشته و روشهای متداول دیگر میسر نمی باشد، که عبارتند از: الف - مواردی که تعداد محدودی از قطعات باید تولید شود. ب - مواردی که قطعاتی با ابعاد بزرگ باید تولید شود. ج - مواردی که پودرهای سخت باید مورد استفاده قرار گیرند. زیر تراکم آنها به آسانی میسر نیست . د- مواردی که هندسه قطعات مناسب نیست . اگر نسبت طول به قطر (l/d) بزرگتر از 10 باشد. رابطه بین پارامترهای هر سامانه و نوع بارگذاری و پارامترهای سخت شوندگی پودرهای فلزی و میزان جذب انرژی آنها، از پیچیدگی های خاصی برخوردار است. ارائه مدلی بین پارامتر های مذکور، زمینه ای برای کنترل فرایند و افزایش کیفیت محصول بدست آمده، در این نوع فرایند خواهد شد زیرا شکل دهی قطعات توام با سخت شوندگی آنها از ایدآل ترین حالها در مباحث متالوژی ومکانیک مواد است. لذا دستیابی به این تکنولوژی با استفاده از تراکم پودرهای فلزی تحت بارگذاری با نرخ انرژی بالا میسر خواهد بود. کنترل و مهار انرژی حاصل از بارگذاری ضربه ای و انفجاری اثر مستقیمی بر انجام بهینه این فرایند و سخت شوندگی پودر های فلزی خواهد داشت. لذا ارائه مدلی برای پارامتر های بارگذاری و مشخصه های پودر، اهداف فوق را محقق خواهد کرد. در این رساله تحقیقات در دو بخش تجربی و نظری انجام می شود. در بخش آزمایشهای تجربی پودر سرامیک-فلزی با جنسهای مختلف توسط سیستم اعمال بار ضربه ای متراکم می شود.پس از مرحله ی تراکم ،انجام بررسی های میروسکوپی و تست های مکانیکی برای تعیین ساختار اتصال بین ذرات پودر و استحکام مکانیکی آن انجام می پذیرد . در این سری از آزمایشها میزان جذب انرژی و میزان سخت شوندگی توسط انواع مختلف پودر بررسی می شود.

در این پایان نامه، فرآیند نفوذ پرتابه ها در اهداف فلزی تک لایه و چند لایه بصورت تجربی بررسی شده است. پرتابه ها توسط یک تفنگ گازی با سرعتهای مختلف به هدف پرتاب شده است. در آزمایشهای انجام شده پارامترهای موثر در فرآیند نفوذ نظیر شکل هندسی پرتابه، سرعت لحظه برخورد، جنس و ضخامت هدف، تعداد لایه ها بر میزان عمق نفوذ پرتابه در هدف بررسی شده است. در این مجموعه آزمایشها از دو جنس مختلف فولادی و آلومینیومی با ضخامت 2 و 3 میلیمتر استفاده شده است و شکل پرتابه به صورت کروی با قطر 18.29 mm می باشد. در بخشی دیگر، این فرآیند توسط نرم افزار تجاری abaqus شبیه سازی شده و نتایج آن با نتایج تجربی مقایسه شده است و همچنین با استفاده از داده های تجربی مدل عددی بی بعد، عمق نفوذ بر حسب پارامترهای موثر در فرآیند با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد svd ارائه شده است. نتایج بدست آمده از تطابق نسبتاً خوبی با نتایج تجربی برخوردار است.

جهت افزایش ایمنی سرنشینان خودرو در تصادفات از جانب، پروفیل های مختلف بعنوان ضربه گیر در درب های خودرو مورد استفاده قرار می گیرند. در ساخت این پروفیل ها مواد کامپوزیتی گزینه مناسبی می باشند، زیرا دارای استحکام ویژه و سفتی بالا می باشند. در تحقیق حاضر، جذب انرژی پروفیل کامپوزیتی کلاهی شکل به روش عددی، تجربی و تحلیلی، در شرایط تکیه گاهی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بهینه سازی آن انجام شد. پروفیل های جاذب انرژی کلاهی شکل کامپوزیتی با استفاده از 4 لایه الیاف شیشه/پلی استر یک جهته ساخته شده است. طول پروفیل 1 متر و ضخامت آن 3 میلیمتر بوده است. بارگذاری های مختلف مانند شبه استاتیکی، دینامیکی با سرعت متوسط و دینامیکی با سرعت بالا به پروفیل ها اعمال شد تا محدوده کامل قابلیت جذب انرژی پروفیل جاذب انرژی کلاهی شکل کامپوزیتی با زوایای الیاف مختلف نشان داده شود. در تحقیق حاضر مشخص شد مدل عددی و مدل تحلیلی ارائه شده تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد. مدل عددی و مدل تحلیلی با استفاده از نتایج تجربی با دقت خوبی صحه گذاری شدند. بنابراین جهت صرفه جویی در هزینه و زمان می توان بجای انجام آزمایش از این مدل ها جهت بررسی تاثیر لایه چینی و شرایط تکیه گاهی مختلف در رفتار جاذب انرژی کلاهی شکل کامپوزیتی استفاده کرد.

امروزه فرآیندهای شکل¬دهی با آب به دلیل کم هزینه بودن و شکل پذیری مناسب از اهمیت بالایی نسبت به سایر انواع شکل¬دهی برخوردار هستند. بدین منظور در این پایان نامه تغییر شکل پلاستیک ورق¬های مستطیلی فولادی و آلومینیومی گیردار تحت بارگذاری هیدرودینامیکی به وسیله دستگاه دراپ¬همر مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این پایان نامه، این فرآیند از سه دیدگاه مدلسازی تحلیلی، بی بعد و عددی مورد بررسی قرار می¬گیرد. لازم به توضیح است که آزمایش¬های تجربی متفاوتی در راستای عنوان این پایان نامه در آزمایشگاه ضربه دانشگاه گیلان با دستگاه دراپ¬همر انجام گرفته است که نتایج بدست آمده این دسته از آزمایشات شامل خیز مرکز ورق، توزیع کرنش¬ها، نمودارهای فشار- زمان و همچنین اثر خواص مکانیکی ورق و ضخامت آن بر روی این نتایج تجربی مطالعه شده است. در قسمت مدلسازی تحلیلی، مدل¬هایی با استفاده از دو روش لولای پلاستیک و انرژی ارائه شده است که در آن اثرات نرخ کرنش وارد شده است. نتایج بدست آمده برای حداکثر خیز ورق از این دو مدل تحلیلی توافق بسیار خوبی با نتایج تجربی بدست آمده در آزمایشگاه دارند. لذا بهره گیری از این دو مدل در تعیین خیز مرکز ورق مطلوب است. در قسمت تحلیل ابعادی، با استفاده از داده¬های تجربی بدست آمده و همچنین در نطر گرفتن چند پارامتر بصورت ورودی و خروجی، مدل کاملا بی بعدی برای خیز مرکز ورق، بصورت تابعی ریاضی از چند متغیر ارائه شده است. از مقایسه نتایج بدست آمده از این مدل با نتایج تجربی می¬توان به صحت مدل بی بعد ارائه شده برای ورق¬های مستطیلی تحت بارگذاری هیدرودینامیکی دست پیدا کرد. در بخش شبیه سازی عددی اجزای محدود، از نرم افزار abaqus استفاده شده است که با مقایسه این نتایج با داده¬های تجربی می¬توان به دقت مدل شبیه سازی شده پی برد.

در این پایان نامه ساختار میکروسکوپی پوسته خرخاکی با استفاده از تصاویر به دست آمده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است و علاوه بر آن پاسخ دینامیکی پوسته این جانور ، تحت ضربه یک پرتابه به شکل مخروط، به روش اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار آباکس مطالعه شده است. تأثیر پارامترهای مهم از جمله چگالی پوسته، مدول یانگ، ضریب پواسون و شرایط تکیه گاهی در محاسبات لحاظ شده اند. شکل خاص پوسته جانور که یک کامپوزیت می باشد، باعث شده که علیرغم ضخامت ناچیز، در برابر بارهای خارجی، مقاومت مطلوبی از خود نشان دهد. همچنین جانور قادر است در صورت احساس خطر خود را جمع کرده و بدن خود را به شکل یک کره درآورد. بنابراین به منظور بررسی اثرات احتمالی این قابلیت تغییر شکل در بدن جانور، بارگذاری بر روی پوسته، در دو وضعیت صاف و کروی، با زوایای برخورد مختلف و سرعت های متفاوت انجام شد. با مقایسه ای که بین دو وضعیت صاف و کروی با شرایط یکسان انجام شد، این نتیجه حاصل گردید که میزان تنش وارد بر پوسته در حالتی که جانور خود را به شکل کره جمع می کند، کمتر از حالت نرمال است که این امر بیانگر تاثیر مثبت مکانیزم حفاظتی تغییر شکل حشره می باشد. علاوه بر آن نتایج حاکی از این است که مقدار تنش وارد بر پوسته جانور با افزایش سرعت برخورد در هر دو وضعیت صاف و کروی، افزایش می یابد. همچنین تا زاویه برخورد 50 درجه، مقدار تنش ماکزیمم کاهش یافته و پس از آن تا رسیدن به زاویه 90 درجه این مقادیر افزایش می یابند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در زاویه برخورد50 درجه، کمترین میزان تنش در پوسته به وجود خواهد آمد. همچنین فرکانس های مربوط به دو وضعیت صاف و کروی پوسته خرخاکی در نرم افزار آباکس محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه گردیده اند. به علاوه پدیده آغاز و رشد ترک در پوسته خرخاکی مورد بررسی قرار گرفته و الگوی تشکیل ترک در پوسته در دو حالت طولی و عرضی، نمایش داده می شود و در نهایت طول بحرانی ترک محاسبه می گردد.

در این رساله ارتعاشات غیرخطی تیرهای متحرک و شتابدار محوری بررسی شده است. در دسته اول که شامل تیرهای متحرک محوری می شود، سیستم دارای سرعت ثابت در طول حرکت می باشد، درحالیکه در دسته دوم که تیرهای شتابدار محوری را در بر می گیرد سرعت محوری تیر متغیر با زمان است. در هریک از این مسایل می توان از تئوری های مختلف تیر برای مدل سازی سیستم استفاده نمود. با توجه به گستردگی کاربرد تئوری های اویلر برنولی و تیموشنکو برای مدل سازی تیرهای با طول و سطح مقطع های متفاوت، از این دو تئوری در پایان نامه موجود بهره گرفته شده است. به منظور دست یابی به روابط حاکم بر حرکت ارتعاشی تیرهای متحرک و شتابدار محوری، از اصل همیلتون و همینطور قانون دوم نیوتن استفاده شده است. بدین ترتیب معادلات کوپل غیرخطی حاکم بر ارتعاشات اجباری تیرهای متحرک محوری اویلر برنولی و تیموشنکو استخراج گردیده است. شکل های مختلف ساده سازی شده معادلات تیرهای اویلر برنولی و همچنین ارتعاشات خطی و آزاد سیستم های متحرک از این معادلات کلی قابل نتیجه گیری هستند. علاوه بر آن معادلات کوپل غیرخطی ارتعاشات تحت تحریک داخلی تیرهای شتابدار محوری اویلر برنولی و تیموشنکو در حالت کلی ارائه شده است. سپس به منظور بدست آوردن پاسخ های زمانی و فرکانسی سیستم، معادلات حاکم با استفاده از روش های عددی و تحلیلی مناسب حل گردیدند. بدین ترتیب جنبه های مختلف موجود در ارتعاشات غیرخطی آزاد و اجباری تیرهای متحرک محوری مورد مطالعه قرار می گیرد که از آن جمله می توان به بررسی فرکانس های طبیعی سیستم، سرعت های بحرانی، فرکانس تشدید، دامنه ارتعاشات و تاثیرات پارامترهای گوناگون بر این پدیده ها اشاره کرد. همچنین در تیرهای شتابدار محوری انواع مباحث ذکر شده در حضور تحریک داخلی سیستم بررسی شده است.

رساله پیشرو به بررسی رفتار مکانیکی پوسته¬های حلزونی با استفاده از مدل المان محدود سه بعدی، پرداخته است. برای این منظور، ابتدا به کمک معادلات نربز (nurbs)، یک هندسه استاندارد در طراحی به کمک کامپیوتر، ایجاد شده که این موضوع نخستین بار، برای پوسته¬های حلزونی انجام گرفته است. در مرحله بعد، پوسته نربز تشکیل شده، با روش اتوماتیک جبهه پیشرونده، مش¬بندی می¬شود. برایمش بندی موفق پوسته¬های حلزونی، ابتدا لازم است آن را به زیر بخش¬هایی تقسیم بندی نمود. با توجه به هندسه خاص این پوسته¬ها و لبالب (conformal) نبودن زیر بخش¬ها، از تکنیک خاصی برای مش بندی این پوسته¬ها استفاده شده است. استفاده از این روش نوین باعث شد که مش بندی ایجاد شده علاوه بر یکدست نمودن گسسته¬سازی مرزها، امکان همپوشانی گره¬های مرزی را نیز فراهم کند. پوسته¬های مش¬بندی شده، در نهایت به نرم افزار انسیس انتقال یافته و تحت تحلیل¬های عددی قرار می¬گیرند. تحلیل-های عددی شامل سه بخش، تحلیل برخورد، کاربردهای ساختارهای حلزونی در مسائل مهندسی و بهینه سازی پوسته¬ها با روش الگوریتم ژنتیک است. برای تحلیل برخورد، سه مقدار پیشروی در پوسته، در دو حالت خواص ماده ایزوتروپیک و ارتوتروپیک انجام گرفته است که حالت اول از انطباق قابل قبولی با نمونه¬های تجربی برخوردار است. در بخش کاربردها، عملکرد این پوسته¬ها تحت فشار داخلی و خارجی بررسی شده و همچنین نوع چیدمان لایه¬های کامپوزیتی در این پوسته¬ها نیز، مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت، پارامترهای هندسی سازنده پوسته¬های حلزونی، به کمک الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده و مستحکم¬ترین هندسه ارایه می¬شود.

در این رساله اتصال بین ورق های همجنس آلومینیوم- آلومینیوم (آلیاژ 5083) و غیرهمجنس آلومینیوم- مس به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با موفقیت صورت گرفته است. در جوشکاری ورق¬های همجنس اثر پارامترهای سرعت پیشروی و دورانی و در جوشکاری ورق¬های غیرهمجنس اثر تغییر هندسه پین ابزار بر ریزساختار، سختی و استحکام اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات ریزساختاری منطقه اغتشاشی نمونه¬های جوش شده نشان داد که ریزساختار منطقه اغتشاشی شامل دانه¬های ریزتر و هم محور نسبت به فلز پایه است که افزایش سرعت دورانی و کاهش سرعت پیشروی که باعث افزایش گرمای ورودی و یا کاهش نرخ خنک کاری می شوند، باعث رشد اندازه دانه¬ها در منطقه اغتشاشی می¬گردد که در نتیجه باعث کاهش سختی در این ناحیه می¬شود. در این پژوهش برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق آلومینیوم به مس از شش نوع ابزار مربعی، مثلثی، مخروطی ساده، مخروطی رزوه دار، استوانه¬ای ساده و استوانه¬ای رزوه دار استفاده شد که بررسی تصاویر ماکرو نشان داد که در اتصال¬های ایجاد شده با پین مربعی و مخروطی رزوه دار اختلاط آلومینیم و مس بطور محسوسی بیشتر از سایر اتصال¬ها است. نمونه¬های جوش شده با پین¬های مربعی و مخروطی رزوه دار بالاترین استحکام را در بین سایر نمونه¬ها داشتند. با توجه به ترتیب قرارگیری اثر هندسه¬ی پین¬ها روی خواص مکانیکی همانند ترتیب اثر آنها روی اختلاط مواد، نتیجه¬گیری شد که در جوش¬های غیر همجنس هرچه اختلاط مواد افزایش یابد نتیجه¬ی آن منجر به افزایش استحکام نیز خواهد شد. شبیه سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در این پژوهش با روش لاگرانژی و به کمک نرم¬افزار deform-3d صورت گرفت که مقایسه نتایج دمایی شبیه سازی با نتایج تجربی مقاله مرجع تطابق خوبی داشت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که افزایش سرعت پیشروی تاثیر چندانی بر روی کاهش بیشینه¬ی دمایی ندارد در حالیکه با افزایش سرعت دورانی بیشینه¬ی دمایی افزایش محسوسی پیدا می¬کند. علاوه بر نتایج دمایی بررسی¬هایی بر روی جریان مواد و نیروهای وارد بر ابزار صورت گرفت که نتایج با شرایط تجربی تطابق قابل قبولی داشتند.

در این پایان نامه پس از مروری بر تحقیقات انجام شده در رابطه با بال¬های حشرات و جمع آوری نمونه¬هایی از ملخ صحرایی، ساختار میکروسکوپی بال¬های ملخ به کمک میکروسکوپ الکترونی مورد مطالعه قرار می¬گیرد و عوامل ساختاری موجود به همراه ویژگی¬های آن¬ها شناسایی می¬گردند. سپس به منظور بررسی تأثیر عوامل ساختاری شناسایی شده بر رفتار بیومکانیکی بال، 8 مدل مختلف که شامل یک یا ترکیبی از عوامل ساختاری بال می¬باشند ایجاد شده و ابعاد اندازه¬گیری شده به کمک عکس¬های میکروسکوپی، در آن¬ها لحاظ می¬شوند. مدل 1 فاقد عوامل ساختاری بوده و مدل¬های 2 تا 8 نیز به ترتیب شامل رگ¬های طولی، رگ¬های عرضی، رگ¬های طولی و عرضی، چین و چروک¬ها، چین و چروک¬ها و رگ¬های طولی، چین و چروک-ها و رگ¬های عرضی و در نهایت چین و چروک¬ها و رگ¬های طولی و عرضی می¬باشند. پس از اتمام فرآیند مدلسازی، با استفاده از روش المان محدود تأثیر حضور عوامل ساختاری بر فرکانس¬های طبیعی و مدهای ارتعاشی مدل¬ها بررسی می¬شود و نشان داده می¬شود که چین و چروک¬های موجود در بال مقادیر بیشترین جابه¬جایی¬های ایجاد شده در مد ارتعاشی اول مدل¬ها را از لبه طولی بال به لبه عرضی آن انتقال می¬دهند. علاوه بر این حضور عوامل ساختاری سبب افزایش فرکانس های طبیعی مدل ای 2 تا 8 نسبت به مدل 1 می¬شوند. در ادامه پس از اعمال نیروهای اینرسی و آیرودینامیکی به مدل¬ها تنش¬ها و جابه¬جایی¬های ایجاد شده در آن¬ها در 10 زمان مختلف در طول یک سیکل حین پرواز محدود شده محاسبه می¬شوند. نتایج به دست آمده در این بخش نشان می¬دهند که حضور عوامل ساختاری در بال سبب کاهش تنش¬های ایجاد شده در مدل¬های 2 تا 8 و همچنین کاهش تغییرات آن¬ها در طول یک سیکل پرواز نسبت به مدل 1 می¬شود. کلید واژه: بال ملخ، روش المان محدود، فرکانس طبیعی، تنش

فرآیندهای جوشکاری انفجاری از انواع جوشکاری های سرد می باشند که در آن ها دو قطعه کار عموماً دو قطعه هم جنس و یا غیر هم جنس بر اثر ضربه و فشار به یکدیگر اتصال دائم دار می شوند.تحقیقات به عمل آمده در این پایان نامه مربوط به جوشکاری انفجاری لوله های هم محور و تولید لوله های مرکب با استفاده از ترکیب گاز های استیلن و اکسیژن در فشار بالا200psi که روش نسبتاجدید و ابتکاری در تولید لوله های مرکب است و برای اولین بار در کشور و شاید در جهان مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است. با توجه به این موضوع، برای انجام آزمایش های مورد نیاز طراحی و ساخت دستگاه جدیدلازم وضروری گردیده است. کلیه ی قطعات مورد نیاز انجام آزمایش ها ابتدا در نرم افزار catia طراحی شده و سپس به دقت ساخته شده اند. آزمایش های متنوع با تغییر در پارامتر های گوناگون مانند ضخامت لوله ی داخلی، میزان فشار گازها و فاصله ی بین لوله ها انجام شد. ابتدا پارامترهای مورد نظر توسط نرم افزار آباکوس مدل سازی شدند و نتایج آن ها با داده های خروجی از آزمایش ها مقایسه گردیدند. نتایج حاصله نشان دادند که استفاده از مخلوط گاز های استیلن و اکسیژن قدرت انفجار بسیار خوبی در مقایسه با مواد منفجره شیمیایی مانند tnt ,c4 ندارند و اتصال نسبتاً ضعیفی در حد انطباق عالی بین قطعه ها رخ می دهد.

در این پایان نامه تغییر شکل پلاستیک ورق¬های دایره¬ای گیردار فولادی و آلومینیومی تحت شرایط بارگذاری هیدرودینامیکی با بهره گیری از آزمایشات تجربی به وسیله دستگاه چکش پرتابه¬ای مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. تست¬های تجربی متعددی با به¬کار بردن دستگاه چکش پرتابه¬ای با استفاده از تغییرات ضخامت و جنس ورق مورد استفاده و همچنین ارتفاع¬های مختلف برای سقوط وزنه، انجام شده است. نتایج بدست¬آمده از آنها برحسب خیز مرکز ورق، توزیع کرنش¬ها و ... ارزیابی و همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر خواص مکانیکی ورق ، ضخامت آن و فاصله استقرار چکش یا انرژی انتقالی، بر روی رفتار تغییر شکل ورق، مطالعه شده است. در روش مدلسازی تحلیلی، مدل ارائه شده با استفاده از روش انرژی و با در نظر گرفتن تابع مفروض گسترده تغییر شکل بر اساس شواهد تجربی، تعیین شده است. در این مدل اثرات نرخ کرنش، کرنش شعاعی و محیطی و همچنین اثرات انرژی کرنشی، خمشی و غشایی توامان لحاظ شده است. محاسبه مدل ارائه شده بر اساس مفروضات منطقی و پایه ای است. لذا این روش می تواند در مطالعه رفتار تغییر شکل پلاستیک ورقها تحت بارگذاری دینامیکی استفاده شود. نتایج حاصل از این مدل برای خیز مرکز ورق، توافق مطلوبی را با نتایج اندازه¬گیری شده در تست¬های تجربی نشان می دهد. لذا به¬کار بردن این مدل در پیش بینی خیز مرکز ورق تحت شرایط مختلف بارگذاری هیدرودینامیکی مناسب است. در روش مدل سازی عددی از نرم افزار ansys workbench استفاده شده است. نتایج بدست آمده در این شبیه سازی با نتایح تجربی انجام گرفته مطابقت خوبی دارد.

بال حشرات بسیار سبک وزن و در عین حال دارای استحکام مکانیکی بالاست. بال حشره باید بتواند در برابر ایجاد و گسترش ترک، که بسیار برای بال به عنوان سازه ترد مضر است، مقاومت مطلوب را داشته باشد. سوال اینجاست که چطور بال از ایجاد و گسترش ترک در برابر نیروهای اعمالی محیطی جلوگیری می¬کند. در این رساله تلاش بر آن است که با رفتار بال در برابر ترک بیشتر آشنا شد. عکس¬های میکروسکپی گرفته شده نشان می¬دهد که لبه بالایی بال در یک نقطه به نام نادس ناپیوستگی دارد که سبب متمرکز شدن تنش در آن نقطه شده و احتمال ایجاد ترک در آن نقطه را افزایش می¬دهد. همچنین عکس¬ها نشانگر آن است که رگه از سه لایه عمده تشکیل شده¬است، که دو لایه کناری از جنس کیتین و لایه میانی از جنس پروتئین است. این پروژه برای اولین بار تلاش می¬کند که ایجاد و گسترش ترک در بال و رگه حشرات را به روش عددی شبیه سازی کند. در این رساله از روش پردازش عکس استفاده شده¬است تا بتوان از بال ملخ یک مدل المان محدود ایجاد کرد. مدل¬های بال و رگه به کمک نرم افزار المان محدود آباکس تحت تست کشش قرار می¬گیرند. برای تعریف رفتار ترک از قانون کشش- جدایش خطی استفاده شده¬است. نتایج به دست آمده، که تطبیق خوبی با نتایج تجربی به دست آمده دارند، نشان می¬دهد که رگه¬ها در بال ملخ به عنوان یک سدی در برابر رشد ترک در بال عمل می¬کند و بیشترین تاثیر را در میزان سختی کل بال دارد. در نتایج همچنین توزیع تنش اصلی اول در بال و رگه نمایش داده شده است که می توان از آن به عنوان یک معیار برای تشخیص نواحی بحرانی استفاده کرد. یافته¬های به دست آمده نشان می¬دهد که طول بحرانی ترک در بال به مقدار 605 میکرو متر می¬باشد که با نتایج تجربی به دست آمده تطابق مناسبی دارد.

کاربرد میکروسازه ها در بسیاری از سیستم ها، ضرورت مطالعه ی رفتار مکانیکی آنها را ایجاب می کند. بررسی مشخصه های پس کمانش یکی از زمینه های مهم تحقیقاتی در این راستا می باشد. نتایج تجربی نشان داده است که تئوری کلاسیک محیط پیوسته، تنها در ابعاد ماکرو قابل اعتماد است و برای پیش بینی رفتار مواد در مقیاس های میکرو و نانو، پاسخ مناسبی ارائه نمی کند. بنابراین، برای توجیه رفتار سازه ها با ابعاد بسیار کوچک، لازم است از تئوری¬های تعمیم یافته محیط پیوسته استفاده شود. نشان داده شده است که تئوری الاستیسیته گرادیان کرنشی قادر به پیش بینی رفتار وابسته ابعادی میکروسازه ها می باشد. در این رساله، تئوری الاستیسیته گرادیان کرنشی میندلین برای استخراج معادلات وابسته ابعادی میکروپوسته های استوانه ای مورد استفاده قرار گرفته است. با بهره گیری از تکنیک حساب تغییرات و اصل کار مجازی، معادلات کلی حاکم بر رفتار میکروپوسته های استوانه ای و شرایط مرزی کلاسیک و غیرکلاسیک مرتبط بدست آمده است. مزیت مدل های ارائه شده این است که به ازای مقادیر خاصی از پارامترهای مقیاس طول، معادلات بدست آمده به مدل هایی براساس تئوری های گرادیانی ساده تر نظیر تنش کوپلی اصلاح شده و گرادیان کرنشی اصلاح شده کاهش می یابد. معادلات ارائه شده را می توان برای بررسی رفتار وابسته ابعادی استاتیکی و دینامیکی میکروپوسته های استوانه ای نظیر ارتعاشات غیرخطی آزاد و اجباری، کمانش، پس کمانش و پایداری دینامیکی مورد استفاده قرار داد. رفتار دینامیکی میکرولوله های حاوی سیال و میکروپوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد هدفمند را نیز می توان به کمک این مدل ها بررسی کرد. بعد از استخراج معادلات وابسته ابعادی، رفتار وابسته ابعادی کمانش محوری میکروپوسته های استوانه ای با شرایط مرزی ساده براساس معادلات ارائه شده براساس تئوری مرتبه اول برشی و روش حل تحلیلی ناویر بررسی شده است. هم چنین، برای مطالعه ی پس کمانش محوری میکروپوسته های استوانه ای با تکیه گاه های ساده، یک روش تحلیلی ارائه شده است. با ارائه نتایج عددی، اثر عواملی نظیر پارامتر مقیاس طول مادی بی بعد، ضریب شعاع میانی به ضخامت، ضریب طول به شعاع میانی، شماره مودهای محوری و محیطی بر رفتار کمانش و پس کمانش محوری میکروپوسته های استوانه ای بررسی شده است.

کمانش پلاستیک دینامیکی پوسته های استوانه ای دایروی تحت ضربه محوری در حالت متقارن و همچنین جذب انرژی تحت این شرایط، مورد بررسی قرار گرفته است.

این پایان نامه به مدل سازی و کنترل بهینه کوادروتور می پردازد. مدل سازی اولین گام در طراحی سیستم های کنترلی می باشد. مدل سازی دینامیکی این ربات پرنده را می توان به دو بخش استخراج معادلات دینامیکی سیستم و در نظر گرفتن دینامیک عملگرها تقسیم نمود. با توجه به نیاز کوادروتور به انجام مانورهای سریع و ملاحظات مصرف انرژی، از سه روش کنترل خطی برای حفظ پایداری پرنده و رسیدن به ارتفاع مطلوب و انجام سایر مانورها استفاده شده است. از کنترل کننده خطی جایابی قطب و تناسبی-مشتقی-انتگرال گیر و بهینه برای پایدارسازی وضعیت و پرواز خودمختار کوادروتور استفاده شده و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.