افرادی که بطور روزانه و برای مدت طولانی با ابزارهای مرتعش سر و کار دارند در معرض ابتلا به طیف گسترده ای از صدمات و اختلالات در سیستم گردش خون، اعصاب، مفاصل و استخوانها و ماهیچه ها، و در اعضای مختلفی از بدن انسان مانند انگشتان دست، مچ، آرنج، شانه و سر و گردن قرار دارند. به همین علت تاکنون تحقیقات زیادی برای شناخت بهتر مکانیزم های ایجاد و توسعه اینگونه آسیب ها از طریق انجام آزمایشات گوناگون، مدلسازی دست انسان و بررسی فاکتورهای مختلف دخیل در این پدیده صورت گرفته است. هدف از انجام این پایان نامه ارایه مدل های جدیدی از دست و بدن انسان برای تجزیه و تحلیل پاسخ دینامیکی آن به ارتعاشات وارده از سوی ابزارهای مرتعش و همچنین تخمین میزان جذب انرژی ارتعاشی در بخش های مختلف بدن و بویژه زیرساختارهای دست انسان می باشد. در مجموعه این کار مدل های دینامیکی مختلفی از دست و بدن انسان پیشنهاد شده است که در هر بار سعی شده است تا به تکمیل مدلهای قبلی پرداخته شود تا دقت مدلسازی افزایش یابد و نتایج قابل اعتمادتری از آن حاصل شود. همچنین، در این تحقیق برای اولین بار یک مدل تمام بدن برای بررسی جذب توان ارتعاشی در قسمتهای فراتر از دست طراحی و مورد بررسی قرار گرفت. همین مدل در ادامه با اندکی تغییر برای مدلسازی دست و بدن کاربر یک ابزار ارتعاشی در حالی که دستکش ضد ارتعاش در دست دارد، مورد استفاده قرار گرفت تا میزان تاثیر گذاری این دستکش ها مورد مطالعه قرار گیرد. در پایان کار نیز با توجه به اینکه هنوز مقیاس مناسبی برای تعیین شدت آسیب رسانی و مضر بودن ابزارهای مرتعش شناخته نشده است، سعی شده است تا با تعریف دو کمیت جدید که به نوعی با میزان شیوع یکی از مهمترین صدمات وارده به دست انسان در تناسب هستند، معیارهای جدیدی برای تخمین پتانسیل ابتلا به این صدمات در کاربران اینگونه ابزارها یافته شود.

هدف از ارائه این پایان نامه بررسی ارتعاشات آزاد تیرهای ساندویچی ساده و خمیده به کمک نرم افزار abaqus و مقایسه نتایج این نرم افزار با تئوری های موجود می باشد. بدین منظور برای آشنایی بیشتر با تیرهای ساندویچی توضیحاتی در ارتباط با این سازه ها و اجزای تشکیل دهنده و کاربرد آنها آورده شده است. سپس تئوری مربوط به این سازه ها با توضیح معادلات آنها شرح داده شده و از طریق روش های عددی مرسوم این تئوری ها مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج عددی بدست آمده از نرم افزار abaqus همراه با شکل مودها و فرکانس های طبیعی آن به نمایش گذاشته شده و برای بررسی دقت نتایج بدست آمده، این نتایج با نتایج حاصل از تئوری ها مقایسه شده و مشاهده می شود که این نتایج بسیار به هم نزدیک می باشند و این نشاندهنده دقت بالای این نرم افزار در بررسی ارتعاشات تیرهای ساندویچی می باشد. در نهایت اثر پارامترهای مکانیکی و هندسی مربوط به تیر توسط نرم افزار abaqus و همچنین تئوری های موجود ارائه شده نشان داده شده اند.

تمامی اجزای هواپیماها، موشک ها و به طور کلی تمامی وسایل پرنده با سرعت بالا که در جریان هوا حرکت می کنند، ممکن است مشکلات ساختاری شدیدی مانند فلاتر پانل را تجربه کنند. تغییر شکل های بزرگ ایجاد شده به دلیل وجود غیرخطی های سازه ای در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های ایروالاستیک پیچیده ای می گردند. همچنین در ساخت این اجزا و یا بدلیل نیروهای آیرودینامیکی امکان پیدایش عیوب هندسی دور از ذهن نیست. این عیوب تاثیر مخربی بر روی رفتارهای ایروالاستیک ایجاد می نمایند که شناسایی آن می تواند در پیش بینی صحیح تر سرعت بحرانی مفید باشد. هدف این پژوهش بررسی تاثیر این عیوب بر روی رفتار ایروالاستیک مدل بال مستطیلی واقع در جریان آیرودینامیکی با سرعت بالا می باشد. مدل بال مورد بررسی یک ورق یکسر گیردار می باشد. در این بررسی برای بدست آوردن معادلات ورق از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و برای بررسی تاثیر غیرخطی های سازه ای از روابط کرنش-جابجایی ون-کارمن استفاده شده است. عیوب هندسی بصورت انرژی کرنشی که موجب کاهش در سفتی ساختار می شود مدل شده است. مدل سازی جریان آیرودینامیکی بر طبق تئوری شبه پایای مرتبه اول پیستون صورت پذیرفته است.رفتار ایروالاستیک ساختار غیرخطی شامل سیکل حدی و فلاتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته شده است. در ادامه معادلات را برای یک ورق مدرج تابعی ساخته شده از سرامیک و فلز که دارای خصوصیات متفاوت در راستای ضخامت می باشد بدست آورده شده است. همچنین تاثیرات عیوب هندسی، توزیع کسر حجمی، تغییرات دماییو تغییر نسبت منظری بر روی سرعت فلاتر و دامنه نوسانات سیکل حدی مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این پروژه از کلاس جدیدی از سازه ها تحت عنوان مکانیزم های انعطاف پذیر استفاده خواهد شد که شامل یک یا چند عضو انعطاف پذیر می باشند. به دلیل اینکه این مکانیزم ها صورت پیشرفته تری از مکانیزم های متعارف هستند، کاربردهای آنها روز به روز در حال گسترش است. بسته به شرایط تعریف شده، برخی از اعضای این مکانیزم ها در محدوده الاستیک تحت تغییر شکل بزرگ قرار می گیرند که همین عامل موجب ایجاد شرایط غیرخطی در سازه می شود. با استفاده از این خصوصیت می توان به طراحی فنرهای غیرخطی پرداخت؛ بدین صورت که یک مدل ریاضی متشکل از معادلات استاتیکی و دینامیکی حاکم بر مکانیزم و قیود بین اعضاء شامل نیرو، جابجایی، ممان و شیب در دستگاه مختصات کلی ارائه خواهد شد. در این مدل از توابع مختلفی شامل منحنی بیزیر و غیره جهت تعریف شکل اولیه مکانیزم استفاده می شود. سپس با استفاده از تکنیک حل عددی پرتابه ای چند گانه در ترکیب با روش های بهینه سازی شامل حداقل مربعات خطا و برنامه ریزی غیرخطی درجه دو، معادلات حل خواهند شد. در ادامه، پارامترهای مورد نیاز جهت طراحی فنر غیرخطی شناسایی شده و با تعریف تابع هدف و توابع جریمه، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه نمودن این پارامترها استفاده می گردد. همچنین پنج فنر غیرخطی در این پروژه طراحی می شود. در انتها با بررسی روابط بین فنرهای غیرخطی شامل فنرهای سری، موازی و نیز تأثیر پارامترهای مختلف طراحی بر فنر، نمودار نیرو- جابجایی فنر با تغییر ابعاد به نمودارهای دیگر تعمیم داده خواهد شد. کلمات کلیدی: مکانیزم های انعطاف پذیر، تغییر شکل بزرگ، روش پرتابه ای چند گانه، برنامه ریزی غیرخطی درجه دو، منحنی بیزیر، الگوریتم ژنتیک.

در این پژوهش، با فرض اینکه خواص ماده با استفاده از یک توزیع نمایی در دو جهت شعاع و ضخامت تغییر کنند، خمش متقارن ورق های گرد، حلقوی و ضخامت متغیر fgm دو جهته مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات تعادل حاکم بر ورق با استفاده از 3 تئوری ورق کلاسیک (cpt)، مرتبه اول برشی (fst) و مرتبه سوم برشی غیر مقید (utst) با استفاده از روش نمودار جسم آزاد در تئوری کلاسیک و روش کار مجازی در تئوری های مرتبه اول و سوم برشی به دست آورده شده و سپس با یک روش نیمه تحلیلی حل شدند. در این روش ابتدا با صرف نظر از تغییر خواص در جهت شعاعی معادلات تعادل به دست آمده برای تغییرات در جهت ضخامت به شکل تحلیلی حل شده و سپس با تقسیم ورق به تعدادی حلقه های تودرتو و اعمال شرایط سازگاری بین آنها، تغییر خواص در جهت شعاعی مدل گردید. بدین ترتیب که هر حلقه به عنوان یک fgm یک جهته در راستای ضخامت در نظر گرفته می شود که خواص مکانیکی کل حلقه برابر خواص لایه ی میانی آن حلقه است. بنابراین مدول الاستیسیته برای هر حلقه در جهت شعاعی ثابت ولی از حلقه ای به حلقه ی دیگر تغییر می کند. همچنین با توجه به اینکه ضریب پواسون در یک بازه ی کوچک تغییر می کند، برای کل ورق ثابت در نظر گرفته می شود. برای حل تحلیلی در جهت ضخامت، معادلات تعادل در تئوری های ورق کلاسیک و مرتبه اول برشی به یک معادله ی دیفرانسیل حاکم مشخص رسیده، مستقیماً حل شدند و خیز ورق به شکل یک تابع صریح از نیروی وارده و تعدادی ضریب ثابت به دست آمد. اما در تئوری مرتبه سوم برشی غیر مقید، به دلیل عدم امکان دیکوپله کردن معادلات تعادل خیز ورق fgm دوجهته به عنوان تابعی از خیز ورق همگن که به وسیله ی تئوری ورق کلاسیک به دست آمده است معرفی گردید. با این روش، خیز و تنش های شعاعی و محیطی برای ورق های گرد، حلقوی و ضخامت متغیر با شرایط مرزی مختلف محاسبه شده و در نهایت پاسخ های به دست آمده با یک حل المان محدود به کمک نرم افزار ansys مقایسه می شوند. این مقایسه نشان می دهد که روش های ارائه شده در این پژوهش تطابق بسیار خوبی با نتایج به دست آمده از حل ansys دارند. همچنین با مقایسه ی جواب های به دست آمده از تئوری های مختلف این نتیجه به دست می آید که برای این نوع از ورق ها پاسخ های به دست آمده از تئوری مرتبه اول برشی از دقت قابل قبولی برخوردار بوده و بنابراین نیازی به استفاده از تئوری های مرتبه بالاتر و پیچیده تر نمی باشد. علاوه بر این مشخص شد که ورق های مورد اشاره عملکرد بهتری از ورق های fgm یک جهته و یا همگن ایزوتروپیک مشابه داشته و بنابراین بالقوه می توانند جایگزین مناسبی برای آنان باشند.

در دهه های اخیر، پیشرفت گسترده صنایع مختلف بویژه صنعت هوافضا وگسترش روزافزون نیاز به موادی با مقاومت حرارتی و استحکام مکانیکی بالا در این صنایع، سبب گردیده است که روز به روز بر اهمیت و کاربرد functionally graded materials یا بطور مخفف مواد fgm افزوده شود و بررسی رفتار این مواد به عنوان موادی پیشرفته با ساختار جدید، یکی از موضوعات مورد توجه بسیاری از محققین باشد. با توجه به کاربردهای مهندسی وسیع ورق، و اینکه عمده کاربرد مواد fgm در محیط هایی با دماهایی بسیار بالا است، بررسی رفتار دینامیکی ورق های fgm تحت شرایط حرارتی بالا می تواند بسیار مطلوب باشد. هدف از پژوهش حاضر، تحلیل ارتعاشات آزاد یک ورقfgm دوجهته مستطیلی شکل تحت تغییرات دمای یکنواخت و خطی با استفاده از روش ریلی- ریتز و با در نظر گرفتن وابستگی خواص فیزیکی به دما است. در بسط مولفه های میدان تغییر مکان از سری چندجمله ای چبیشف استفاده شده است. تغییرات دما فقط در راستای ضخامت ورق در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده از این روش، با نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود (با استفاده از نرم افزار انسیس) مقایسه شده است. در ادامه، تاثیر عوامل مختلفی نظیر اندیس کسر حجمی، شرایط تکیه گاهی، و میدان دما بر رفتار ورق مورد بحث قرار گرفته است. نتایج ارائه شده نشان می دهد که این پارامترها تاثیر قابل توجهی بر رفتار ارتعاشی و فرکانس های طبیعی ورق دارند. این تاثیر در فرکانس طبیعی اول نسبت به فرکانس های طبیعی بعدی بسیار بیشتر می باشد.

آیروالاستیسیته مفهومی است که نشان دهنده ی تراکنش بین تغییر شکل های یک سازه ی الاستیک در جریان هوا و نیروی آیرودینامیک ایجاد شده بدلیل وجود جریان هوا می باشد. آیروالاستیسیته به بررسی پدیده های فیزیکی شامل تعامل مابین نیروهای اینرسی، الاستیک و آیرودینامیک می پردازد. تمامی اجزای هواپیماها، موشک ها و به طور کلی تمامی وسایل پرنده با سرعت بالا که در جریان هوا حرکت می کنند، ممکن است مشکلات ساختاری شدیدی مانند فلاتر پانل را تجربه کنند. تغییر شکل های بزرگ ایجاد شده به دلیل وجود غیرخطی های سازه ای در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های ایروالاستیک پیچیده ای می گردند. همچنین در ساخت این اجزا و یا بدلیل نیروهای آیرودینامیکی امکان پیدایش ترک دور از ذهن نیست. ترک در ورق، با تغییر سفتی سیستم به واسطه جریان آیرودینامیک باعث بروز رفتارهای پیچیده ای در آن می گردد در نتیجه در جریان آیرودینامیک مشابه، ورق با موقعیت ترک و عمق نسبی مختلف رفتاری متفاوت نسبت به ورق سالم خواهد داشت. ترک در بعضی موقعیت ها باعث زودتر و در باقی موقعیت ها باعث دیرتر رخ دادن فلاتر از فلاتر بال سالم می شود، درنتیجه بررسی آن می تواند در پیش بینی صحیح تر سرعت بحرانی مفید باشد. بنابراین هدف این پژوهش بررسی تاثیر ترک بر روی رفتار ایروالاستیک مدل بال مستطیلی واقع در جریان آیرودینامیکی با سرعت بالا می باشد. مدل بال مورد بررسی یک ورق یکسر گیردار می باشد. برای بدست آوردن معادلات ورق از تئوری های ورق کلاسیک و تغییر شکل برشی مرتبه اول و برای بررسی تاثیر غیرخطی های سازه ای از روابط کرنش-جابجایی ون-کارمن استفاده شده است. همچنین ترک بصورت فنر پیچشی در ساختار مدل می گردد که در کل سیستم موجب کاهش در سفتی ساختار می شود. مدل سازی جریان آیرودینامیکی بر طبق تئوری شبه پایای مرتبه اول پیستون صورت پذیرفته است. درنهایت رفتار ایروالاستیک ساختار غیرخطی ورق سالم و ترک دار شامل سیکل حدی و فلاتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته شده است.

در این پایان نامه، آنالیز مگنتوترموالاستیک پوسته مدرج تابعی تورویدی شکل تحت تاثیر میدان مغناطیسی ثابت و بارگذاریهای مکانیکی و دمایی انجام پذیرفته است. فرض شده است که خصوصیات مواد به متغیر مکانی شعاع وابسته بوده و برحسب تابع توانی از شعاع بیان شده است، درحالیکه ضریب پواسون ثابت اختیار شده است. روابط اولیه و بنیادی با استفاده از تئوری لاگرانژ-گرین در مختصات کلی خمیده استخراج شده و با روابط ساختاری موجود تنش و کرنش ماده همسانگرد، تنش ها برحسب مولفه های جابه جایی و دمایی بدست آمده و با در دست داشتن معادلات تعادل در مختصات تورویدال و روابط پایه استخراج شده، معادلات ناویر بدست خواهند آمد. میدان جابه جایی و تنش با بکارگرفتن تقریب چند جمله ای و فوریه روش تفاضل تربیعی گسسته سازی شده و به فرم سری در آمده است. نتایج از این روش با نتایج مدل المان محدود مقایسه شده و تطابق خوبی را نشان می دهد. تاثیرات ناهمگنی مواد، تغیرات دما و ضخامت پوسته تورویدال بر روی توزیع میدانهای تنش و جابه جایی بررسی شده است.

کشف نانولوله های کربنی (cnts) و خواص فوق العاده آنها، پنجره ای جدید در زمینه مواد و نانوتکنولوژی باز کرده است. یکی از جاذبه های جهانی در استفاده از cntها، بکارگیری آنها در ساخت کامپوزیتها است. در تحقیق حاضر، نانوکامپوزیتهای مس تقویت شده با cnt، با درصدها و انواع مختلف cntهای چند دیواره اصلاح شده، ساخته و خواص مکانیکی و الکتریکی آنها بررسی شده است. در مرحله ی اول، خواص سطحی cntهای اولیه به دو صورت عامل دار و پوشش دار کردن الکترولس، اصلاح شد. در مرحله ی بعد با ترکیب امواج التراسونیک و آسیاب کاری مکانیکی، پودر کامپوزیتی مس و cnt آماده شد. لازم به ذکر است پارامترهای انتخابی آسیاب کاری، با طراحی آزمایش به روش تاگوچی بررسی و مناسب ترین حالت برای آسیاب نمونه ها انتخاب شد. در نهایت، نمونه ها با استفاده از دستگاه پرس گرم سینتر شدند. مشخصه یابی نمونه ها نشان داد افزایش زمان آسیابکاری منجر به بهبود خواص مکانیکی می شود، اما چگالی آسیب های وارد شده به cntها افزایش یافته که این امر خصوصاً برای خواص الکتریکی نامطلوب است. بررسی نتایج استفاده از نانولوله های عامل دار نشان داد عامل دار کردن و شدت گروه های عاملی تاثیر بسزایی در بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت دارد. به گونه ای که به ازای افزودن 1% وزنی cnt عامل دار، میکروسختی به ترتیب 116% و 58% نسبت به مس خالص اولیه و مس خالص آسیاب شده بهبود یافته است. با این حال، بهترین نتایج میکروسختی، با استفاده از cntهای پوشش داده شده به دست آمد. اضافه کردن 1% وزنی cnt پوشش داده شده، بهبود 150 درصدی میکروسختی نسبت به نمونه ساخته شده با مس خالص اولیه به وجود آورده است. شدت گروه های عاملی بر خواص الکتریکی نانوکامپوزیت نیز تاثیرگذار می باشد. برقراری تعادل بین شدت گروه های عاملی و تخریب cntها از مواردی است که باید در نظر گرفته شود. به علت حضور مقدار اکسیژن بیشتر در cntهای پوشش داده شده (که نقش اساسی در بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت است)، مقاومت الکتریکی نمونه های ساخته شده با cntهای پوشش دار بهبود نیافته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد کلید اصلی برای رسیدن به خواص اصلاح شده، بهبود توامان واکنش سطحی cnt و مس و یکنواختی پخش می باشد.

چکیده استفاده از مواد هوشمند در سازه ها کاربرد های مختلفی پیدا کرده است. عملگری و حسگری عملکرد هایی از این گونه اند که به عنوان ابزار هایی برای کنترل ارتعاشات سازه استفاده می شود. اخیرا کاربرد دیگری نیز مورد توجه قرار گرفته و آن هم بحث برداشت انرژی از ارتعاشات سازه می اشد. سازه در رفتار ارتعاشی خود دارای انرژی می شود و می توان به وسیله مبدل های الکترومکانیکی از حرکت مکانیکی سازه بعنوان یک منبع انرژی بهره برد و به وسیله مبدل ها آن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و محصول این تبدیل را در سیستمی دیگر به مصرف رسانده یا ذخیره کرد. در این پژوهش سعی داریم خصوصیات کامپوزیت های پلیمر یونی-فلزی را معرفی می کنیم و معادلات عملگری و حسگری را برای براساس سبک فرمول نویسی متعارف استخراج خواهیم کرد. سپس معادلات حاکم بر برداشت انرژی از ارتعاشات تیر اویلر برنولی به وسیله نوار های کامپوزیت بدست می آوریم. در مرحله بعد بر اساس تئوری کلاسیک غیر خطی معادلات بال را که انرژی توسط یک ورق خطی از جنس کامپوزیت ، از آن برداشت می شود، بدست می آوریم. در آخرین مرحله بال را تحت بارگذاری نیروهای آیرودینامیک مادون صوت قرار می دهیم و اثرات برداشت انرژی را بر محدوده پایداری و دامنه سیکل حدی مطالعه می کنیم. همچنین ولتاژ و توان تولیدی را زمانی که نوسانات در سیکل حدی واقع می شود ، بدست می آوریم.

امروزه کنترل ارتعاشات ناخواسته در سازه های عظیم و لوازم مکانیکی با کمترین هزینه ممکن از اهمیت بالایی برخوردار است. از کارآمدترین تجهیزاتی که برای این منظور استفاده می گردد، جاذب دینامیکی نام دارد. این وسیله یک زیرسیستم دینامیکی است که به مجموعه اصلی متصل گشته و نوسانات مخرب و نامطلوب آن را در یک محدوده فرکانسی تعدیل می نماید. در این پژوهش نحوه عملکرد پاندول جاذب دینامیکی به عنوان عضوی از این گروه بزرگ، بررسی شده است. این ابزار برخلاف جاذب های معمول از نیروی جاذبه زمین بجای نیروی الاستیک برای انجام وظایف خود بهره می برد. معادلات دینامیکی غیرخطی حاکم بر مسئله به ترتیب توسط روش های لاگرانژ و توازن هارمونیک استخراج و حل می گردد. روش حل مذکور تنها برای تحلیل پاسخ حالت ماندگار قابل استفاده بوده و در مورد پاسخ گذرا کارایی نخواهد داشت. عمل بهینه سازی به صورت عددی و برای یافتن جاذب مطلوب به منظور کنترل بهتر نوسانات زیرسیستم اولیه (اصلی) صورت می پذیرد. نشان داده می شود که حل مسئله با انجام عمل خطی سازی روی معادلات حاکم، علاوه بر ناتوانی در تخمین دقیق پاسخ مجموعه در هنگام افزایش دامنه نوسانات پاندول جاذب، قادر به دست یابی به تمامی پاسخ ها نیز نخواهد بود. اما در این تحقیق، جواب مسئله به دو دسته پاسخ اولیه (دائمی) و ثانویه (مقطعی) تقسیم بندی می شود. همچنین بیان می گردد که باوجود احتمال بسیار اندک رخداد پاسخ های ثانویه، مطالعه آن ها به دلیل تأثیرگذاری بر پاسخ اولیه از اهمیت بسزایی برخوردار است. به علاوه، کیفیت کار پاندول جاذب ارتعاش با طول متغیر و میرایی غیر خطی در کنار نتایج حاصل از آزمایش عملی مورد رسیدگی قرار می گیرد.

چکیده ندارد.