امروزه کاهش وزن محصولات، نه یک اختیار که یک الزام است. این موضوع در مورد محصولاتی که موجب آلودگی هوا می شوند از اهمیت بیشتری برخوردار است. در همین راستا طراحی فریم شاسی یک خودرو خدمات شهری با هدف حداقل سازی وزن آن انجام شده است. در بخش اول، ابتدا توضیحاتی در مورد خوردو مورد نظر و مشخصات فنی آن آورده و هدف گذاری اولیه انجام شده است. همچنین مبانی طراحی فریم شاسی از جمله انواع حالات بارگذاری نیز ارائه شده است. جانمایی اجزاء خودرو انجام شده و بر این اساس فضای قابل طراحی برای استفاده در بهینه سازی توپولوژی به دست آمده است. در بخش دوم پروژه، بهینه سازی توپولوژی فریم، برای چند تابع هدف انجام گرفته است و مسیرهای انتقال نیرو و هیئت کلی شاسی به دست آمده است. به این منظور، به هر المان چگالی فرضی ای که عددی بین 0 و 1 است نسبت داده شد. با ارتباط سختی هر المان به این چگالی فرضی، در طی روند بهینه سازی با هدف حداقل سازی نرمی سازه المان هایی که نقش سازه ای کمتری هستند حذف شدند. با تفسیر نتایج بهینه سازی توپولوژی سه طرح مفهومی برای فریم شاسی ارائه شده است. مدل اجزای محدود تیر هر یک از طرح ها تهیه و بهینه سازی ابعادی به منظور کاهش وزن انجام شده است. سه طرح با هم مقایسه شدند و یکی انتخاب شد. در گام بعد اتصالات اعضا و دسته های سیستم تعلیق با استفاده از روش بهینه سازی توپولوژی طراحی شدند. مدل اجزای محدود پوسته کل فریم شاسی تهیه و مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج با نتایج مدل تیر مقایسه و مدل سازی مورد تایید قرار گرفته است. در انتها نقاط ضعف شاسی شناسایی و راه حل های مناسب جهت رفع آن ارائه و اعمال شده است. طرح نهایی فریم شاسی با وجود وزن کم، از مشخصات سازه ای مطلوبی برخوردار است.

سوراخکاری عنوانی است که کلیه روشهای براده برداری بمنظور ایجاد سوراخهای استوانه ای روی قطعات را شامل می شود. امروزه روشهای متعددی برای سوراخکاری بوجود آمده اند ولی با توجه به آنکه اکثر سوراخها در صنعت دارای قطری بین 10 الی 20 میلی متر می باشند پرکابردترین عملیات سوراخکاری "مته کاری" می باشد. همان گونه که مشهود است عملیات مته کاری در تمامی صنایع اعم از میکرو تا ماکرو، صنایع نظامی، خودرو سازی، صنایع ماشین سازی و حتی در زمینه های نوین تکنولوژی مثل بیوتکنولوژی و هوا فضا یکی از پرکاربردترین عملیات ماشینکاری می باشد. اما با تمام عمومیت کاربرد مته کاری هنوز شبیه سازی کامپیوتری کاملی از این فرآیند به دلیل پیچیدگی هندسی و شرایط خاص آن ارائه نشده است. با این وجود ضرورت شبیه سازی به خصوص برای موارد ویژه مثل تولید انبوه یک قطعه حساس (قطعات کامپیوتری و یا ابزارهای پزشکی) و یا قطعات با کاربرد ویژه و با دقت بالا مثل سوراخ کاری قطعات شاتل به دلیل هزینه های بالای انجام آزمایشات و یا سوراخکاری اعضای استخوانی بدن انسان مثل لثه ها و دیگر استخوانها بمنظور بررسی احتمال تخریب بستر همیشه احسـاس می شده است. با توجه به اهمیت فرآیند سوراخکاری و بررسی عوامل موثر در آن، در این تحقیق اقدام به شبیه سازی فرآیند سوراخکاری شده است. نکات تئوری المان محدود موثر در فرآیند شبیه سازی به تفصیل برشمرده شده است. فرآیند شبیه سازی بکمک آزمایشات عملی و همچنین روابط تجربی مندرج در کتاب مرجع ماشینکاری تحت بررسی قرار گرفته و صحت آن تأیید شده است. به منظور دستیابی به معادله حاکم بر رفتار فرآیند شبیه سازی، از روش تاگوچی 32 آزمایش برای 4 متغیر سرعت تغذیه، سرعت دورانی، قطر و زاویه سر مته طراحی گردید. سپس بکمک نتایج آزمایشات شبیه سازی بر اساس روش شبکه عصبی معادله حاکم بر گشتاور و نیروی محوری فرآیند سوراخکاری در ماده ck45 محاسبه گردید. براساس معادلات مذکور معادله حاکم بر توان مصرفی نیز محاسبه شده است. فرآیند بهینه یابی بر اساس الگوریتم ژنتیک و نوار ابزار gatool نرم افزار matlab روی تابع توان صورت گرفته است. نتیجه بهینه سازی بیانگر تأثیر زاویه سر مته بر توان مصرفی می باشد. تأثیر زاویه وابسته به مقادیر سرعت تغذیه و قطر مته می باشد.

توربین های گازی کاربرد فراوانی در صنعت نیروگاهی، برق، گاز و صنایع هوایی دارند. امروزه، روشهای اقتصادی برای تعمیر پره های توربینهای گازی بر مبنای جوشکاری دو جنسی ابداع شده است. در این پایان نامه، روشی برای تعیین عمر خزشی یک قطعه تعمیر شده از دو جنس مختلف بر مبنای تحلیل اجزای محدود گذرا پیشنهاد شده است. هر دو جنس از سوپر آلیاژ پایه نیکل اند بطوریکه ماده پایه از gh4049 و ماده فیلر از inconel718 بوده است. این کار به کمک زبان طراحی پارامتری (apdl) در نرم افزار ansys انجام گرفت. خزش، تغییر شکل آهسته پلاستیک مواد در دماهای بالای 40 درصد دمای مطلق ذوب آنها است و در طراحی ادواتی که در دمای بالا انجام وظیفه می نمایند اهمیت یافته و یکی از ملاک های طراحی است که باید در نظر گرفته شود. خزش به عنوان آسیب شناخته شده و منجر به ایجاد ترک و کاستن مقاومت مکانیکی مواد در مقابل بارگذاری های حتی زیر حد تسلیم آنها می شود. پره های توربین در دمای قریب به 70% دمای مطلق ذوب آنها انجام وظیفه می کنند، از اینرو مهمترین آسیب مورد توجه آنها پدیده خزش می باشد. پس از آنکه یک مدل مناسب از این مدل طبق الگوهای پیشنهاد شده در مراجع ساخته شد، یک تحلیل گذرا با زمان انجام شده و در هرکدام از مواد، معیار کرنش 5/0 درصد با عمر گسیختگی هر کدام از اجزای تعمیر شدگی، چک شد. مدل دیگری بر اساس پیشبینی عمر تنش گسیختگی، با پارامتر لارسن میلر، انجام شد و عمر ماده تعمیر شده -که دارای جنس نرمتری نسبت به ماده پایه بود- همواره عمر کمتری را با هندسه فرضی، داشت. اما با توجه به افزایش تنشها در ماده پایه بر اساس خزش بیشترِ ماده فیلر، یک تحلیل تلفیقی انجام گرفت و عمرهای جدید و مبتنی بر در نظر داشتن افزایش تنش با گذشت زمان صورت گرفت. بر این اساس عمری به مراتب کمتر از آنچه بدون حالت گذرا محاسبه شده بود (برخی موارد در حدود 50%) پیشبینی شد. در نتایج اخذ شده مکان تنش حداکثری در ماده پایه بوده و با گذشت زمان، محل آن از ریشه پره به کنار ناحیه تعمیر شده منتقل گشته و اندازه آن پس از زمان محاسبه شده، مقدار زیادی (نزدیک 2 برابر در اثر خزش) افزایش پیدا کرد و از مقدار آن در ریشه که در ابتدای بارگذاری حداکثر است، بیشتر گشت. این پدیده وقتی دما و دور گردش توربین بیشتر باشد، بیشتر و سریعتر نمود پیدا میکند. این حالت مشابه ایجاد تمرکز تنش در صفحه ای با سوراخ کوچک تحت تنش تک محوره است. اساس این روش استفاده از قانون کسری جمع آسیب است. برای اطمینان از صحت و قابلیت اعتماد به این روش، مدلی از المانهای بحرانی در مجاورت هم با جنس سرب به عنوان جنس نرمتر و قلع70%-سرب 30% بعنوان جنس سخت تر ساخته شد و توسط آزمایش رفتار خزش آنها زیر بار مناسبی مطالعه شد. زمان گسیختگی ماده با کد مشابه نوشته شده برای سوپر آلیاژها مطابقت خوبی داشت، بطوریکه ماده سریعتر گسیخته شده به درستی پیشبینی شده و خطای پیشبینی عمر آن با مقدار آزمایش شده تنها 6 درصد اختلاف داشت. روش سنتی پیشبینی عمر در این مورد خطای 20 درصدی داشت.

مخازن cng به دلیل پر و خالی شدن های متوالی، به طور متناوب تحت فشارهای بسیار بالا قرار می گیرند. ترک های سطحی مخزن می توانند با مکانیزم خستگی-خوردگی رشد کنند. بنابراین، این مخازن برای یک عمر کاری محدود طراحی شده و ترک های اولیه آن ها نباید از یک حد مجاز بزرگ تر باشد. بارگذاری مخزن پس از عمر کاری، باعث رشد ترک های سطحی و عبور آن ها از ضخامت می گردد. استانداردهای مخازن cng عملکرد نشت قبل از شکست برای این محصول الزامی می دانند. در این تحقیق، با استفاده از مکانیک شکست و آسیب، روش هایی تحلیلی برای ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست و تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه مخازن cng فولادی پیشنهاد شده است. در این تحقیق، یک روش ساده و کاربردی برای تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه و یک مدل تحلیلی نوین برای ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست ارایه شده اند. این روش ها در تحلیل یک مخزن 60 لیتری ساخت شرکت فابر ایتالیا ، به کار گیری می شوند. برای تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه، از رهیافت رشد معکوس ترک های بحرانی استفاده شده است. رشد معکوس ترک های سطحی بحرانی برای بازه زمانی به اندازه عمر کاری مخزن، گستره ای از اندازه ترک های اولیه با عمر مجاز را به دست خواهد داد. ضرایب شدت تنش ki ترک های سطحی نیم بیضی با استفاده از حل های شناخته شده نیومن و راجو محاسبه شده اند. رشد ترک نیز با انتگرال گیری چرخه به چرخه از روابط رشد خستگی، محاسبه گردیده است. برای ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست، تحلیل پایداری رشد نرم ترک سطحی بحرانی در هنگام عبور از ضخامت، پیشنهاد شده است. ضخامت باقیمانده در پیشانی این ترک سطحی، تحت فشار بیشینه به صورت نرم شکسته شده و یک ترک تمام عمق به وجود می آید. پایداری ترک حاصل، به معنی وقوع عملکرد نشت قبل از شکست ارزیابی می گردد. شبیه سازی رشد نرم با به کارگیری یکی از شناخته شده ترین مدل های میکرومکانیکی آسیب یعنی مدل گرسن (gtn)، انجام می شود. این مدل آسیب، در نرم افزار abaqusexplicit پیاده سازی شده است. در این تحقیق، مدل آسیب گرسن به طور موفقیت آمیزی توانایی خود را در تحلیل رشد نرم ترک های سطحی، شبیه سازی پدیده عبور از ضخامت و پیش بینی پدیده قایقی شدن پیشانی ترک در حین رشد نرم نشان داده است. تعدادی از پارامترهای مدل با استفاده از روابط موجود به دست آمده اند. پارامتر های کسر حجمی حفره اولیه (f0) و بحرانی (fc) نیز با شبیه سازی آزمون خمش سه نقطه ای تجربی و کالیبراسیون اجزای محدود نمودار j-?a تعیین شده اند. در نهایت، شبیه سازی رشد ترک مدل یک هشتم ساده مخزن، پایداری رشد و عملکرد نشت مخزن مورد بررسی را نشان داده است.

درحال حاضر ترکیب شناخته شده فلز و سرامیک، کاربردهای صنعتی فراوانی دارد و در تکنولوژی امروز اتصال های آنها هر روز اهمیت بیشتری پیدا می کنند. شکست در سطح اتصال یا نزدیکی آن، قابلیت اطمینان این گونه اتصال ها را محدود کرده است. در اکثر موارد، بهبود یافتن خواص بین سطحی از طریق آزمایش و خطا انجام می گیردکه روشی پرهزینه و زمان بر است. با این حال روش های محاسباتی، دامنه وسیعی را برای بررسی رفتار بین سطحی فلز- سرامیک فراهم کرده اند. محققین نشان داده اند که انرژی شکست بین سطحی این مواد به شدت به ترکیب شیمیایی سطح تماس، جهت گیری سیستم های لغزش نسبت به صفحه و جهت شکست بستگی دارد. در این پایان نامه به بررسی اثر جهت گیری های قسمت فلز در مواد مرکب فلز- سرامیک بر روی انرژی شروع ترک پرداخته شده است. بدین منظور برای به دست آوردن جهتی از فلز که بیشترین انرژی شکست را ارائه کند، مدلی دوبلوری از آلومینا و فلز تک بلوری ارائه شده است. این مدل در سطح اتصال فلز و سرامیک دارای ترک است و تحت کشش تک محوری قرار دارد. برای شبیه سازی ها از نرم افزار آباکوس استفاده گردیده است. به منظور بررسی جهت های مختلف فلز تک بلوری، یک سری آزمایش با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، طراحی گردیده است. در نهایت با به دست آمدن انرژی شکست هر آزمایش، از روش بهینه سازی تاگوچی برای یافتن جهتی که بیشترین انرژی شکست را ارائه می کند، استفاده شده است.

اتصالات جوشی معمولاً با عیوب مختلفی از جمله ذرات سرباره، تخلخل یا مُک و پیرتردی همراه هستند. این عیوب می توانند منشا شکل گیری ترک هایی باشند که هنگام سرویس دهی قطعه در آن شکل گرفته و به آرامی رشد کرده و در نهایت منجر به شکست قطعه گردند. رفتار خستگی یک سازه ی جوشکاری شده بواسطه ی پارامترهای زیادی که به طبیعت اتصالات جوشکاری شده وابسته است، از پیچیدگی های فراوانی برخوردار است. در این میان تنش های پسماند به عنوان یکی از اثرات حاصل از سیکل های حرارتی در جوشکاری های چند پاسه، تاثیر غالبی بر رشد ترک خستگی دارد. تنش های پسماند کششی معمولاًً زیانبار بوده و سازه های جوشکاری شده را نسبت به آسیب خستگی، ترک خوردگی تنشی و شکست مستعد می سازند. در مواردی که احتمال رشد عیوبی از جمله ترک های سطحی در سیستم های لوله کشی وجود دارد، تنش های پسماند جوشی در مقایسه با تنش های ناشی از بارهای طراحی سهم زیادی را در میدان تنش کلی دارا هستند. به علاوه به منظور جلوگیری از بروز ترک خوردگی تنشی میان دانه ای در ریشه جوش در لوله های فولادی زنگ نزن لازم است تا نیازمندی های خاصی در ارتباط با شرایط کاری، خواص مواد و تنش های پسماند جوشی برآورده گردد. از این رو به دست آوردن تخمینی مناسب از میدان تنش های پسماند جوشی ضروری می باشد. در تحقیق حاضر میدان های دمایی و تنش های پسماند ایجاد شده در اتصالات جوشی لوله های فولادی زنگ نزن sus304 با انجام یک تحلیل ترمو- الاستیک- پلاستیک به صورت عددی محاسبه شده است. این اتصال جوشی، یک اتصال لب به لب محیطی بوده که در دو پاس و به روش جوشکاری قوس تنگستنی با گاز محافظ صورت گرفته است. فرآیند جوشکاری به صورت دوبعدی و سه بعدی در نرم افزار اجزای محدود abaqus به کمک یک زیر برنامه به منظور اعمال شار حرارتی به مدل شبیه سازی شده است. شار اعمالی از نوع دو بیضی است. همچنین جهت مدل سازی پاس های جوشی و ورود المان های مذاب به داخل حوضچه ی جوش از تکنیک تولّد و مرگ المان ها استفاده شده است. پس از مدل سازی فرآیند فوق، تاثیر ترتیب جوشکاری بر شکل گیری تنش های پسماند در لوله با در نظر گرفتن 4 نوع حرکت پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها نیز فرآیند تاثیر فرآیند هیدروتست پس از جوشکاری بر کاهش این تنش ها ارزیابی شده است. جهت ارزیابی صحت نتایج به دست آمده، نتایج حاصل از شبیه سازی مدل فوق با نتایج حاصل از اندازه گیری تجربی تنش های پسماند با استفاده از روش کرنش سنجی سوراخ مقایسه شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که انتخاب ترتیب مناسب جوشکاری می تواند تا حدود زیادی تنش های پسماند کششی را کاهش و در مواقعی آن ها را به تنش های فشاری تبدیل نماید. همچنین، نتایج این تحقیق نشان می دهد که بارگذاری هیدروتست پس از فرآیند جوشکاری می تواند تا 70% تنش های پسماند جوشی را کاهش دهد.

پمپ های ژیروتوری یکی از پرکاربردترین انواع پمپ های جابجایی ثابت هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف به خصوص در موتور های احتراق داخلی کاربرد دارند. با توجه به کاربرد روزافزون این گونه پمپ ها نیاز به بهینه سازی آن ها بیش از پیش احساس می شود. در این پروژه ابتدا معادلات حاکم بر پروفیل روتور یک پمپ اپی تروکاید با استفاده از تئوری پوش استخراج شده است، سپس با توجه به مشخصات حجمی، دینامیکی و هندسی پمپ توابع هزینه و قیود حاکم بر مسئله بهینه سازی به دست آمده است. برای عمومیت بخشیدن به حل بهینه و نیز کاهش تعداد متغیر های طراحی تمامی متغیر ها به جز متغیر تعداد دندانه، با استفاده از شعاع دایره مراکز دندانه روتور خارجی بی بعد شده اند که این امر به توابع هزینه بی بعد نیز می انجامد. در ادامه با توجه به وجود متغیر های صحیح و توابع گسسته، نوعی الگوریتم ترکیبی بر مبنای رقابت و جستجوی مستقیم و روش الگوریتم رقابتی ترتیبی برای حل مسئله بهینه با یک تابع هزینه مورد استفاده قرار گرفته اند. برای حل مسئله بهینه سازی چندهدفه نیاز به تبدیل مسئله بهینه سازی چند هدفه به یک مسئله بهینه سازی تک هدفه می باشد برای این منظور از روش معیار سراسری استفاده شده است. عملیات بهینه سازی با استفاده مقادیر مختلف جابجایی بی بعد شده صورت گرفته و در هر حالت نقطه، مقدار و پروفیل بهینه برای هر یک از توابع هزینه به دست آمده و منحنی های مربوط به نرخ جریان و فاکتور نسبی نرخ سایش ترسیم شده اند، از طرفی تاثیر پارامتر های مختلف مانند تعداد دندانه و میزان جابجایی بی بعد شده بر هر یک از توابع هزینه مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان به منظور مقایسه بهتر، چندین پمپ نمونه با استفاده از ترکیب های مختلف توابع هزینه، بهینه سازی شده اند. نتایج حاصل بهبود قابل توجهی را در اکثر پمپ ها نشان می دهد.

امروزه در علم طراحی مکانیک، هدف تنها طراحی وسیله ای جهت برآوردن نیاز نمی باشد، بلکه طراحی بهینه و کاهش وزن محصولات، نه تنها یک اختیار که یک الزام است. این موضوع در مورد محصولات صنعت هوا-فضا از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. در همین راستا طراحی tailboom یک هواپیمای مدل به وسیله روش بهینه سازی توپولوژی انجام و سپس طرح حاصله، با هدف حداقل سازی جرم آن تحت بهینه سازی قرار گرفته است. در این پروژه ابتدا توضیحاتی پیرامون بهینه سازی به روش توپولوژی آورده شده است. سپس سازه هواپیما و اجزای تشکیل دهنده آن و همینطور مانور های هواپیما حول محورهای اصلی آن، به طور مختصر معرفی شده اند. در گام بعد،tailboom یک هواپیمای سبک انتخاب شده و بهینه سازی توپولوژی مدل برای سه حالت بارگذاری انجام گرفته است.سه حالت بارگذاری عبارتند از نیروهای وارده به سکان های عمودی و افقی هواپیما در حالت برخاست هواپیما، پرواز هواپیما تحت جریان باد عمودی و پرواز هواپیما تحت جریان باد جانبی. با انجام بهینه سازی توپولوژی بر روی سازه، مسیر های انتقال نیرو و هیبت کلی tailboom بدست آمده است. بدین منظور به هر المان چگالی فرضی بین 0 تا 1 نسبت داده شد و با ارتباط سختی هر المان به این چگالی فرضی، در طی روند بهینه سازی با هدف حداقل نرمی سازه، المان هایی که دارای نقش سازه-ای کمتری بودند حذف شدند. با تفسیر نتایج بهینه سازی توپولوژی طرحی مفهومی ارائه و به وسیله المان های تیر مدل و آنالیز گردیدند. و در گام آخر مدل تهیه شده با هدف کاهش وزن، تحت عملیات بهینه سازی به روش مرتبه اول قرار گرفت. در نهایت مدل بدست آمده تحت هر سه حالت بارگذاری حل و تحلیل گردید. کوچک بودن مقاطع محاسبه شده و همچنین توزیع یکنواخت کانتور تنش، نشان از کارایی روش بهینه سازی توپولوژی در طراحی سازه ها دارد.

در سال های اخیر با افزایش تقاضای انتقال انرژی، تکنولوژی طراحی و ساخت لوله های فولادی درزدار توسعه ی چشمگیری یافته است. لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال دو روش عمده در تولید لوله های درزدار محسوب می شوند که در تولید آنها معمولاً از روش جوشکاری زیرپودری به خاطر سرعت و بازدهی بالااستفاده می شود. در صنعت به منظور کنترل کیفیت جوش، با استفاده از فشار آب در فرآیند هایدروتست تنش های پسماند ناشی از جوش را کاهش می دهند. کاهش تنش ها در فرآیند هایدروتست می تواند باعث افزایش عمر لوله شده و احتمال بروز عیوبی همچون خوردگی تنشی و خستگی را کاهش دهد. حین عملیات احداث خطوط لوله، توپوگرافی مسیر ایجاب می نماید که درصدی از لوله ها نیاز به خمکاری داشته باشند. این خمکاری عمدتاً در محل نصب خطوط لوله و توسط ماشین آلات مخصوصی تحت عنوان ماشین خمکاری و به روش سرد و بر مبنای روش خمکاری سه غلتکی انجام می شود. هدف اصلی در تحقیقِ حاضر تعیین تأثیرات تنش های پسماند ناشی از جوشکاری بر روی فرآیند خمکاری سرد لوله های قطور است. از این رو بدست آوردن تخمینی مناسب از میدان تنش های پسماند ناشی از جوشکاری در کل لوله ضروری می باشد. بدین منظور در گام نخست فرآیند جوشکاری قوسی زیرپودری لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال x70 به کمک نرم افزار اَنسیس در مقیاس سه بعدی شبیه سازی شده است. در مدل جوشکاری از آنالیز غیر مستقیم استفاده شده و خواص ترموفیزیکی و مکانیکی فولاد به صورت متغیر با دما تعریف شده است. در این تحلیل، مدل منبع حرارتی بر اساس توزیع دوبیضوی چگالی توان گُلداک ارائه شده است. پس از تحلیل حرارتی و دستیابی به تاریخچه ی دمایی، مدل مکانیکی بررسی و سپس توزیع تنش های پسماند ناشی از جوشکاری به دست آمده است. نتایج حاصله نشان داد که تنش های پسماند طولی در نزدیک خط جوش کششی هستند. پس از شبیه سازی جوشکاری، تأثیر فرآیند هایدروتست به منظور کاهش تنش های پسماند جوشکاری ارزیابی شده است. همچنین به منظور اعتبارسنجی شبیه سازی های انجام شده، توزیع تنش های پسماند قبل و بعد از فرآیند هایدروتست در لوله های اسپیرال توسط روش کرنش سنجی سوراخ و بر اساس استاندارد astm-e837 بدست آمده است. تطابق بسیار خوبی بین تنش های پسماند بدست آمده از نتایج آزمایشگاهی و روش المان محدود وجود دارد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بارگذاری هایدروتست در لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال توانسته است تا 70% تنش های پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری را کاهش دهد. در مرحله دوم تنش ها و کرنش های پسماند از طول محدود به کل لوله ی درزجوش مستقیم و اسپیرال توسعه یافته و تأثیر تنش های پسماند ناشی از جوشکاری (بعد از انجام هایدروتست) در خمکاری لوله های اسپیرال و درزجوش مستقیم و عیوب هندسی حاصله از جمله دوپهنی لوله بررسی شده است. نتایج نشان می دهد عیوب هندسی همچون دوپهنی در خمکاری لوله های اسپیرال نسبت به لوله های درزجوش مستقیم، به میزان بسیار ناچیزی افزایش یافته است. واژه های کلیدی: لوله اسپیرال، لوله درزجوش مستقیم، جوشکاری زیرپودری، روش کرنش سنجی سوراخ، تنش پسماند، هایدروتست، خمکاری سرد

امروزه استفاده از سیستم های مکاترونیکی در صنایع و حوزه های مختلف اعم از صنایع نظامی و هوا فضا، اتوماسیون تولید، تجهیزات ماشینکاری با سیستم کنترل عددی، صنایع نفت و گاز، تجهیزات عمرانی و ... رو به پیشرفت است. ترکیب ابزارهای هیدرولیکی و الکترونیکی در یک سیستم کنترل نیازمند یک رابط میان این دو قسمت است که این پل ارتباطی شیرهای سرو الکتروهیدرولیکی می باشد. یک شیر وظیفه جهت دهی و کنترل جریان یا فشار سیال هیدرولیکی را بر عهده دارد. شیرهای الکتروهیدرولیکی که از دو قسمت الکترومغناطیسی و هیدرولیکی تشکیل شده اند، وظیفه تبدیل سیگنال های کم توان الکتریکی را به سیگنال های هیدرولیکی بر عهده دارند، به صورتیکه بتوان به کمک این سیگنال های خروجی ابزارهای هیدرولیکی را با دقت و سرعت بالا کنترل کرد. امروزه پرکاربردترین نوع شیرهای سرو الکتروهیدرولیکی نوع دو مرحله ایی فلاپر- نازلی با موتور گشتاوری خشک و با سیستم بازخورد نیرویی می باشد که از دقت و سرعت پاسخ بالایی برخوردار است. این شیرها از قطعات بسیار ظریف و دقیقی ساخته شده اند که حساسیت های انتخاب مواد و ساخت بالایی دارند که اگر به دقت انتخاب نشوند، می توانند دقت و پایداری کل سیستم کنترل را تحت الشعاع قرار دهند. در این میان نقش پایلوت شیر که از دو بخش الکترومغناطیسی و هیدرولیکی تشکیل شده است، پررنگ تر می باشد. این تحقیق به بررسی تکنولوژی ساخت بخش پایلوت یک نمونه شیر سرو دو مرحله ایی فلاپر- نازلی با موتور گشتاوری خشک و سیستم بازخورد نیرویی می پردازد. در فصل اول ابتدا به صورت جامع به معرفی انواع شیرهای الکتروهیدرولیکی پرداخته و انواع ساختارها و مکانیزم های مختلف آن بیان شده است. ساختمان شیرهای دومرحله ایی فلاپر- نازلی با بازخورد نیرویی توصیف شده و نقش هر کدام از قطعات در مجموعه شیر بیان شده است. در فصل دوم روابط تئوری حاکم بر قسمت های مختلف شیر شامل روابط الکترومغناطیسی، مکانیکی و هیدرولیکی آورده شده و تأثیر برخی از متغیرهای حساس قطعات بر روی عملکرد شیر نشان داده شده است. با توجه به اینکه در این تحقیق برای ارائه تکنولوژی ساخت شیر سرو، از روند مهندسی معکوس استفاده کرده ایم، یک نمونه شیر سرو دو مرحله ایی فلاپر –نازلی با بازخورد نیرویی مدل moog-g761 را انتخاب کرده و در فصول سه و چهار، به بررسی های کمی و کیفی بر روی نمونه موجود پرداختیم. ابتدا قطعات شیر نمونه، دمونتاژ شده و ابعاد برداری هندسی بر روی آنها انجام گرفت. سپس جنس قطعات تحت آنالیز عنصری قرار گرفت تا بتوان به مواد به کار رفته در قطعات و حساسیت های آن پی برد. در ادامه از سطوح ماشینکاری شده قطعات عکس برداری sem انجام گرفت و همچنین آزمون های سختی و زبری سنجی نیز بر روی قطعات صورت گرفت. در نهایت با اجماع نتایج به دست آمده از مراحل قبلی و متون فنی موجود بهترین فرآیند ساخت برای هرکدام از قطعات پیشنهاد گردید.

یکی از پارامترهای مهم در فرآیند نورد گرم ورق، تعیین دقیق ضخامت محصول در پایان فرآیند است. تغییر شکل الاستیک اجزای قفسه نوردکه از نیروی زیاد نورد به وجود می آید، تغییرات ضخامت ورق را به همراه دارد. برای افزایش کیفیت ورق خروجی و تعیین دقیق ضخامت نهایی ورق، لازم است تغییر شکل الاستیک اجزای قفسه محاسبه شوند. برای تعیین تغییر شکل قفسه از منحنی کشیدگی قفسه کمک گرفته می شود. در این تحقیق، منحنی کشیدگی یک قفسه نورد گرم در فولاد مبارکه اصفهان به روش اجزای محدود استخراج می شود و به کمک داده های تجربی، که از خط نورد اندازه گیری شده است، مورد راستی آزمایی قرار می گیرد. برای استخراج منحنی کشیدگی، اجزای اصلی تشکیل دهنده قفسه شامل سازه اصلی، غلتک های کاری، غلتک های پشتیبان، سیستم حرکتی، لاینرهای قفسه مدل سازی شده و با اعمال نیروی عمودی نورد منحنی کشیدگی قفسه محاسبه می گردد. نتایج به دست آمده تطابق قابل قبول منحنی کشیدگی استخراج شده به روش عددی را با نتایج تجربی نشان می دهد. در پایان تاثیر پارامترهای مختلف بر روی منحنی کشیدگی قفسه از جمله تاثیر اصطکاک، لقی جانبی و عمودی، تغییر قطر غلتک کاری و تغییر قطر غلتک پشتیبان مورد بررسی قرار می گیرد.

خستگی یکی از مهم ترین انواع شکست موجود در مهندسی است. خودرو ها، کشتی ها، هواپیما ها، پمپ ها و پل ها از جمله سازه-هایی هستند که در معرض آسیب های ناشی از این پدیده می باشند. لوله های انتقال گاز نیز همواره با نوسانات فشار گاز داخلی همراهند. از طرفی عوامل متعددی ممکن است سبب ایجاد ترک های پیش بینی نشده ای در بدنه این لوله ها گردد که منجر به شروع فرایند خستگی می شود. وجود نواحی دارای تنش پسماند حاصل از جوشکاری در این لوله ها می تواند منجر به افزایش نرخ رشد ترک خستگی در آن ها گردد. هدف این تحقیق شبیه سازی ترک مذکور با استفاده از روش اجزای محدود توسعه یافته و تعیین عمر خستگی لوله می باشد. بدین منظور ابتدا با استفاده از یک آنالیز ترمو الاستیک-پلاستیک در نرم افزار abaqus مقدار و توزیع تنش پسماند ایجاد شده در فرایند جوشکاری لب به لب دو لوله از جنس api 5l-x70 محاسبه شد. سپس در نواحی جوشکاری شده لوله، یک ترک نیم بیضوی با ابعاد مشخص در صفحه شعاعی و در امتداد محور لوله، به گونه ای که قطر بزرگتر آن مماس با سطح داخلی لوله باشد در نظر گرفته شد. فشار داخلی و تنش پسماند ناشی از جوشکاری لوله به عنوان بار خارجی به مدل اعمال شده و به کمک مکانیک شکست الاستیک خطی، عمر لوله دارای ترک محاسبه گردید. نتایج روش ارائه شده تا حد امکان با نتایج تجربی و تحلیل های نظری مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد

بررسی رفتار مکانیکی پانل های کامپوزیتی پوشش داده شده با رویه های کشسان، در صنعت هوافضا دارای اهمیت بسیار می ‍‍ باشد. این پانل ها در ساختارهایی که نیاز به تحمل بار و تغییر شکل های بزرگ و وزن سبک دارند، به صورت گسترده استفاده می شوند. چنین پانل هایی معمولا دارای هسته ی موج دار کامپوزیتی هستند، که از الیاف شیشه یا کربن و رزین اپوکسی ساخته شده اند. رویه های فوقانی و تحتانی از مواد پلیمری بوده، که بر روی هسته کشیده می شوند. هدف از این پروژه، بررسی و مطالعه ی رفتار مکانیکی هسته های موج دار کامپوزیتی پوشش داده شده با رویه های کشسان در آزمایش های کشش، بارگذاری چرخه ای و خمش، به صورت آزمایشگاهی، عددی وتحلیلی می باشد. از این رو، ابتدا به منظور ارزیابی ویژگی های مکانیکی رفتار ماده، تعدادی آزمایش کشش ساده بر روی نمونه های استاندارد کامپوزیتی و الاستومری انجام شد. هم چنین آزمایش بارگذاری چرخه ای بر نمونه های الاستومری در راستا های طولی و عرضی انجام شد. سپس آزمایش های کشش، بارگذاری چرخه ای و خمش سه نقطه ای بر هسته ی موج دارکامپوزیتی و پانل پوشش داده شده با رویه ی کشسان صورت گرفت و نمودارهای نیرو-جابجایی به دست آمده از آزمایش ها بررسی شدند. راه کار های عددی و تحلیلی برای شبیه سازی رفتار مکانیکی پانل موج دار ارائه شدند. نزدیکی خوب مشاهده شده بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی و آزمایش های انجام شده، بیانگر توانایی روش اجزا محدود در پیش بینی رفتار مکانیکی پانل موج دار کامپوزیتی است. در ادامه سطح ناهموار پانل ساندویچی به هنگام خمش،که نقص اصلی آیرودینامیکی این ساختار در بال مورفینگ است به صورت آزمایشگاهی و عددی مطالعه و دو پیشنهاد برای رفع این نقص ارائه شد. سرانجام ایده ی جدیدی از هسته ی موج دار کامپوزیتی دوطرفه با رویه ی کشسان ارائه شد و با استفاده از شبیه سازی اجزا محدود رفتار مکانیکی آن در آزمایش های کشش و خمش بررسی شد.

امروزه سیستمهای الکتروهیدرولیکی به عنوان یکی از رایجترین سیستمهای مورد استفاده در صنایع حساسی چون هوافضا، انرژی اتمی و کاربردهای دریایی، به کار گرفته می شوند. به علت حساسیست کاربرد این سیستم ها عیب یابی آن ها مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق یک سیستم الکتروهیدرولیکی متشکل از سیلندر دوکاره و شیر سرو فلاپر نازل دومرحله ای در نظر گرفته شد و نشتی سیلندر و تغییر مدول بالک درآن بررسی گردید. عیب یابی در این تحقیق به کمک روش های مبتنی بر عیب یابی بر پایه مدل ریاضی سیستم انجام شده است. به علت غیر خطی بودن فضای حالت از ابزار کالمن فیلتر توسعه یافته جهت تخمین متغیرهای فضای حالت استفاده شده است. پایش وضعیت سیستم در دو سطح پی بردن به وجود عیب و تعیین نوع عیب انجام می شود. در مرحله اول تغییرات باقیمانده متشکل از مقادیر تخمینی و مقادیر حقیقی متغیرهای فضای حالت، ملاک تعیین وجود عیب است و با کمک تست والد به وجود عیب در سیستم پی برده می شود. در مرحله دوم مدول بالک به عنوان متغیر افزونه در فضای حالت به آن اضافه گردید و توسط کالمن فیلتر توسعه یافته تخمین زده شد. مشاهده شد که در حالت سالم مقادیر تخمینی به مقادیر واقعی رسید و در حالت معیوب در مدت زمان قابل قبولی تغییر در مقادیر تخمینی مشاهده شد و به مقادیر تغییر یافته نزدیک شد.

یکی از مشکلاتی که در نورد محصولات فلزی وجود دارد، ارتعاشات اجباری موجود در دستگاه نورد است. این ارتعاشات موجب کاهش کیفیت سطح ورق شده و همچنین می تواند عامل اولیه ای برای ارتعاشات خودتحریک چتر نیز باشد. این ارتعاشات بر اثر وجود عیوب در قطعات مختلف تجهیز می تواند باشد. از جمله این عیوب می توان به خارج از مرکزی غلتک ها، بیضیگونی غلتک ها، سایش دندانه چرخدنده ها، خرابی اجزاء کوپلینگ و خرابی اجزاء یاتاقان های غلتشی اشاره کرد. تجهیزات قفسه نورد حین فرآیند نورد بر اثر ارتعاشات تولید صدا کرده که این صدا در موقع بروز چتر به مراتب افزایش می یابد. از فرضیات مطرح شده به عنوان منبع تولید صدا، جدایش ورق از غلتک و غلتک ها از یکدیگر می باشد. برای تحلیل ارتعاشات، مدل دینامیکی از تجهیز نورد در فضای سیمولینک و متلب تهیه شده است. با توجه به اینکه ارتعاشات در قفسه های نورد از برهمکنش سازه و فرایند ایجاد می گردد، این مدل شامل دو بخش مدل فرآیند و مدل سازه می باشد. مدل سازه به صورت عمودی با دو درجه آزادی و مدل فرایند به صورت دینامیکی در نظر گرفته شده است. به منظور مدل سازی ارتعاشات اجباری باید عیوب محتمل در قفسه نورد، به عنوان نیروی خارجی به مدل سازه اعمال گردد. با توجه به اینکه هر کدام از این عیوب نیرویی با فرکانس مربوط به خود ایجاد می کند می توان با تحلیل فرکانسی ارتعاشات اجباری سیستم به شناسایی عیوب در تجهیز نورد پرداخت. برای صحت سنجی نتایج از داده های عملی موجود در واحد نورد سرد دوقفسه مجتمع فولاد مبارکه استفاده شده است. این واحد از دو قفسه نورد چهار طبقه تشکیل شده است. کاهش ضخامت ورق طی سه پاس و به صورت رفت و برگشتی صورت می گیرد. جهت نورد در پاس دوم به صورت معکوس می باشد. کلیه شرایط نورد توسط ده ها سنسور اندازه گیری شده و به صورت سیگنال های دیجیتال و آنالوگ دخیره می گردد. با مقایسه ی فرکانس های غالب در محتوای فرکانسی اطلاعات عملی ثبت شده در واحد نورد سرد با نتایج شبیه سازی ها می توان عیوب موجود در تجهیز را شناسایی کرد. با بررسی اطلاعات چندین کلاف از واحد نورد سرد مشخص شد که عیب رایج در این واحد خارج از مرکزی غلتک های پشتیبان می باشد. همچنین وجود سایش در یک طرف دندانه-های چرخدنده گیربکس قفسه ی اول نیز شناسایی شد. برای بررسی مدل جدایش یک مدل سینماتیکی ارائه شده است. با توجه به اینکه در این مدل اثرات اینرسی و برگشت فنری در نظر گرفته نشده بود، به کمک مدل اجزاء محدود مدل کامل تری ارائه شد. با توجه به اینکه دامنه ارتعاشات در موقع چتر به مقدار بیشینه ی خود می رسد، احتمال جدایش در وضعیت چتر مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی، آزمایشاتی برای بررسی چگونگی نوسانات غلتک ها انجام گرفت. باتوجه به نتایج شبیه سازی ها و آزمایشات معلوم گردید که در آستانه ی چتر جدایشی بین ورق و غلتک و همچنین غلتک ها صورت نمی گیرد.

مواد مرکب موادی با استحکام و سختی بالا و چگالی کم هستند که با این ویژگی ها جایگزین موادی مانند فولاد و آلومینیوم در صنعت شده اند اما این مواد به آسیب ایجاد شده در اثر ضربه حساسند. ضربه های با سرعت کم آسیب داخلی در سازه ایجاد می کنند که با رشد این آسیب در بارگذاری های بعدی استحکام سازه به طور ناگهانی کاهش می یابد. در این پایان نامه به بررسی مقاومت ضربه ای و استحکام خمشی پس از ضربه تیرهای مرکب چندلایه با مقطع ناودانی و از جنس شیشه پلی استر پرداخته شده است. برای این منظور معیارهای آسیب مناسب موجود برای شکست دینامیک مواد مرکب جستجو شدند و از این میان معیارهای هو، هاشین، ماکزیمم کرنش و معیار پاک به زبان فرترن برنامه نویسی و در بسته نرم افزاری آباکوس وارد شدند. شبیه سازی های ضربه و خمش پس از ضربه نشان داد که معیار ماکزیمم کرنش برای شکست الیاف و معیار هو برای شکست زمینه بهترین دقت را در پیش بینی محل و زمان رخداد آسیب و استحکام خمشی پس از ضربه دارند. در ادامه آزمایش ضربه با انرژی های مختلف با تغییر ارتفاع ضربه زن بر تیر کوتاه 25 سانتیمتری و تیر بلند 50 سانتیمتری انجام شد و بر روی هر نمونه ضربه خورده آزمایش خمش صورت گرفت. در آزمایش های ضربه نوعی شکست زمینه در محل اتصال جان تیر به بال تیر اتفاق می افتاد که ناشی از لایه لایه شدن و تمرکز کرنش در گوشه تیر بود و استحکام خمشی پس از ضربه تیر را بسیار تحت تاثیر قرار می داد و نیز سبب اختلاف زیاد بین نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج حاصل از آزمایش ها می شد برای رفع این مشکل این ناحیه با المان چسب مدل شد. استفاده از المان چسب برای مدل سازی این نوع آسیب روش نوینی بود که در ادبیات تحقیق بررسی نشده بود. به عنوان چند نمونه از نتایج به دست آمده در پایان نامه می توان به این موارد اشاره کرد: معیار پاک در تعیین محل شکست الیاف در کشش و فشار دقت کمی داشت. در شبیه سازی ها با ثابت نگه داشتن ارتفاع سقوط ضربه زن سه روند خطی برای تغییر استحکام خمشی و مدول خمشی پس از ضربه بر حسب انرژی ضربه برای تیر 50 سانتیمتری و روند خطی برای تغییر استحکام خمشی پس از ضربه برای تیر 25 سانتیمتری مشاهده شد. علاوه بر این با تغییر ارتفاع سقوط ضربه زن و ثابت نگه داشتن جرم ضربه زن نیز سه روند برای تغییر استحکام خمشی پسماند تیر بر حسب انرژی ضربه مشاهده شد که در ناحیه اول آسیب زمینه و در نتیجه کاهش استحکام اندک بود. در ناحیه دو استحکام خمشی به نصف مقدارآن بدون آسیب ضربه ای قبلی می رسید و در ناحیه سه روند نمودار تخت بود.

ماشینکاری در سیر پیشرفت و تحول خود همواره با چالش هایی روبرو بوده است. بعضی از این چالش ها چون ماشینکاری قطعات شکننده و مواد سخت، دستیابی به خصوصیات کیفی مناسب نظیر صافی سطح یا تلورانس های ابعادی و هندسی لازم، کاهش نیروهای ماشینکاری، افزایش عمر ابزار، غلبه بر مشکلات ناشی از براده های نا مناسب و نظایر این موارد می باشد. بنابراین مطالعه برای تقابل با این چالش ها در حوزه های مختلف در جریان است. توسعه ابزارهای برشی، ماشین آلات و روش های بهینه سازی شرایط ماشینکاری در زمره این مطالعات هستند.فولاد آلیاژی aisi 4140 یک فولاد کم آلیاژ مولیبدن دار می باشد، که به طور گسترده در ساخت قطعات صنعتی به خصوص در صنایع پتروشیمی و هوایی به دلیل سختی پذیری بالا و مقاومت سایشی خوب به کار می رود.به دلیل وجود عناصر مولیبدن و نیکل در ساختار این فولاد و تشکیل کاربیدهای سخت، ماشینکاری آن مشکل می باشد.با توجه به گستره کاربرد این نوع فولاد و قابلیت ماشینکاری آن، لازم است که فرایند ماشینکاری آن اقتصادی شود.بدین منظور هدف در این پژوهش، بررسی و تحلیل تاثیر پارامترهای ماشینکاری بر کیفیت سطح، نیروهای ماشینکاری و سایش ابزار فرایند فرزکاری این فولاد می باشد.همچنین یافتن شرایط ماشینکاری می-باشد که در آن شرایط، بهترین کیفیت صافی سطح حاصل شود.در این پژوهش ابتدا بوسیله طراحی آزمایش فاکتوریل کامل و تاگوچی، آزمایش ها طراحی شد و با استفاده از آنالیز واریانس، تاثیرگذاری پارامترهای ماشینکاری بر صافی سطح، نیروهای ماشینکاری و سایش ابزار مشخص گردیده است.جهت طراحی آزمایش چهار فاکتور سرعت برشی، نرخ پیشروی، عمق برش و عرض درگیری بعنوان پارامترهای ورودی با سه سطح انتخاب شدند.به منظور یافتن شرایط ماشینکاری بهترین کیفیت سطح، از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک استفاده شد.ابتدا رابطه بین پارامترهای ماشینکاری و زبری سطح با استفاده از شبکه عصبی و نرم افزار متلب استخراج شد و سپس بوسیله الگوریتم ژنتیک، پارامترهای بهینه بدست آمد.الگوریتم ژنتیک یک کلاس خاص از الگوریتم های تکاملی می باشد که در آن از مفاهیم بیولوژیکی مانند وراثت، جهش و پیوند استفاده شده است. الگوریتم ژنتیک، الگوریتمی قوی در حل مسائل بهینه سازی می باشد که مهمترین مزیت آن در یافتن نقطه بهینه مطلق و گیر نکردن در نقاط بهینه محلی می باشد.در پایان جهت تست عملکرد شبکه آموزش دیده و کارکرد الگوریتم ژنتیک، شرایط بهینه بدست آمده مورد آزمایش عملی قرار گرفت که با خطای 5/4 درصد، نشان داد شبکه تعلیم داده شده قادر به تخمین مقادیر صافی سطح با دقت بالایی می باشد.

صنعت نورد به عنوان یکی از مهمترین و سودآورترین صنایع جهان محسوب می شود. پدیده چتر از جمله معضلات کلیدی و مهم موجود در این صنعت است. چتر یا ارتعاشات ناخواسته قفسه نورد نه تنها بر روی کیفیت محصول اثر سوء دارد، بلکه کاهش قابل ملاحظه ای بر بازده خطوط نورد دارد. با توجه به سرمایه گذاری بسیار زیاد در این صنعت، طبیعتاً پدیده چتر امری نامطلوب برای صاحبان این صنعت به شمار می آید. لذا در تحقیق حاضر تلاش شده است تا با شبیه سازی پدیده چتر و شناخت آن اقدام به افزایش سرعت خطوط نورد با قید اجتناب از چتر گردد. بدین منظور، مدلی جدید برای سازه قفسه نورد با امکان ارتعاش در راستای افقی پیشنهاد شده است و با بررسی برهم کنش این مدل و مدل فرایند نورد، ارتعاشات چتر شبیه سازی گردیده است. این مدل قادر است سرعت آستانه چتر را بسته به شرایط ورق پیش بینی نماید. در ادامه با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، شیبه سازی هایی در شرایط مختلف نورد انجام شده است و با به کارگیری شبکه عصبی مصنوعی تابعیت سرعت آستانه چتر نسبت به سایر پارامترهای تاثیرگذار نیز مشخص گردیده است. در مرحله آخر سرعت خروجی آخرین قفسه که بیان گر حجم تولید است، به عنوان تابع هدف بیشینه شده است. لازم به ذکر است در کلیه مراحل قیود و ثوابت سیستم با نظر کارشناسان شرکت فولاد مبارکه اصفهان و به طور خاص برای خط تاندم دو قفسه ای نورد سرد اعمال گردیده است که از مهمترین آن ها می توان به اعمال قیود بیشینه مقدار نیرو در پاس اول و دوم در راستای حفظ کیفیت ورق اشاره کرد. نتایج حاصله از بهینه سازی افزایش سرعت خروجی ورق تا 20%را نشان می دهد. همچنین به منظور اعتبارسنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی ها با اطلاعات عملی خط تاندم دو قفسه ای نورد سرد مقایسه شده است که نشان دهنده تطابق مناسب نتایج با اطلاعات عملی است.

پیشرفت تکنولوژی روشهای اتصال متعددی مثل انواع روش های جوشکاری، دوختن ورق، لحیم کاری و.. . پیش پای صاحبان صنایع بزرگ قرار داده است. هریک از این روش ها فراخور شرایط دارای مزایا و معایب و کاربردهای خاص خود می باشند. در مجتمع فولاد مبارکه به منظور تولید پیوسته ورق، از جوشکاری مقاومتی جهت اتصال کلاف های ورق استفاده می شود. هرچند جوشکاری یکی از روش های آسان به منظور اتصال دو ورق می باشد ولی معایبی نیز به همراه دارد. ترک های گرم و سرد که حین فرایند جوشکاری ایجاد می گردد ورق را مستعد پارگی می نماید علاوه بر آن تنش های پسماند ناشی از جوشکاری مقاومتی روی ورق از طرفی تحمل بار ورق ها را کاهش می دهد و از طرفی دیگر به رشد ترک های ایجاد شده حین جوشکاری مقاومتی سرعت می بخشد. در این پروژه به منظور بررسی تاثیر جوشکاری مقاومتی در شکست ورق به دنبال شبیه سازی فرایند درزجوش مقاومتی در یکی از نرم افزارهای تحلیلی می باشیم این فرایند یک فرایند الکتریکی-حرارتی-مکانیکی- متالورژیکی است که بررسی عوامل موثر در آن با تکیه بر آزمایش میسر نمی باشد. جوشکاری مقاومتی اغلب به صورت نقطه ای انجام می‎ گیرد و به همین دلیل اغلب کارهای محققان روی جوش نقطه ای تمرکز داشته است و شبیه سازی درزجوش مقاومتی انجام نشده است. لذا به منظور مدلسازی صحیح این فرایند، باید به طور کامل جوشکاری مقاومتی مورد بررسی قرار گیرد. از جمله جوانب آن مسئله رفتار سطوح در تماس است که باید به منظور مدلسازی صحیح مورد بررسی قرار گیرد تا بتوان به طور صحیح فرایند را شبیه سازی کرد. با توجه به اینکه نرم افزارهای تحلیلی فاقد المانی با درجات آزادی دما، جابجایی و پتانسیل الکتریکی هستند به منظور شبیه سازی برنامه ای به زبان پایتون در نرم افزار abaqus نوشته شده است. این برنامه در بازه های زمانی 0007/0 ثانیه تحلیلهای ترمومکانیکی و الکتروترمال را انجام می دهد. چون کار مشابهی در زمینه شبیه سازی درزجوش مقاومتی انجام نشده است اعتبارسنجی برنامه مذکور به کمک شبیه سازی نقطه جوش مقاومتی و مقایسه نتایج آن با نتایج سایر محققین انجام گرفته است نهایتا تاثیر تغییر شکل ورق ناشی از جوشکاری مقاومتی در رشد ترک در ورق دارای درزجوش مقاومتی به کمک تئوری المان محدود توسعه یافته انجام شده است همچنین به منظور بررسی دقیقتر رشد ترک در ورق جوشکاری شده، پدیده رشد ترک به کمک آزمایش کشش ساده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

چتر در نورد پدیده ای است که به طور ناگهانی بروز کرده و در مدت زمان کوتاهی اثرات مخرب خود را اعمال می کند. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روشهای نظری و عملی، شناخت جامع تری از پدیده چتر در نورد سرد حاصل گردد. فعالیت های انجام شده در این رساله را می توان به سه بخش تقسیم کرد. بخش اول به شبیه سازی های انجام شده برمی گردد. در بخش دوم آزمایش های عملی انجام گرفته و تحلیل شده است. بخش سوم مربوط به بهینه سازی سرعت نورد با قید اجتناب از چتر می باشد. برای مطالعه چتر نیاز به مدلی است که هم دربردارنده فرآیند نورد و هم شامل سازه آن باشد. مدل های موجود همگی تحلیلی بوده و دارای فرضیات ساده کننده زیادی می باشند. در این تحقیق برای اولین بار تکنیک ale در اجزاء محدود به منظور شبیه سازی پدیده چتر مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از مدل اجزاء محدود باعث حذف بسیاری از فرضیات ساده کننده فرآیند شده است. در این رساله چهار مدل اجزاء محدود مختلف، همگی با استفاده از تکنیک ale، ارائه شده است. در مدلهای دوم وچهارم شرایط حاکم بر واحد نورد دو قفسه ای مجتمع فولاد مبارکه شبیه سازی شده و نتایج آن با داده های عملی حاصل از این واحد مقایسه شده است. تحلیل و بررسی مدلهای اجزاء محدود نشان داد که بخش الاستیک ورق که بین قفسه ها قرار می گیرد، نقش مهمی در بروز پدیده چتر دارد. بازبینی روابطی که تاکنون برای تعیین کشش ها مورد استفاده قرار می گرفته است، منجر به مطرح شدن ایده جدیدی در شبیه سازی رفتار بین قفسه ای ورق گردید. این ایده متکی بر تئوری پخش امواج در محیط الاستیک می باشد. تئوری مطرح شده در قالب یک برنامه شبیه سازی پیاده شده و صحت کارایی آن از طریق مقایسه با داده های عملی اثبات شده است. بنابراین در ادامه سعی شد با انجام آزمایش های عملی، فهم بهتری از چتر در نورد حاصل گردد. بدین منظور سه آزمایش طراحی گردید و در این واحد انجام شد. در این آزمایش ها با استفاده از سنسورهای شتاب سنجی که در محل های مختلف قفسه نصب گردید و همچنین به کمک میکروفون، رفتار هر دو قفسه در لحظه وقوع چتر تحلیل شد. بخش آخر این رساله به بهینه سازی فرآیند نورد در واحد نورد دوقفسه ای مجتمع فولاد مبارکه پرداخته است. مشکلی که در این واحد وجود دارد این است که امکان استفاده از سرعت نامی دستگاه وجود ندارد و چتر به صورت یک بازدارنده عمل می کند. در این واحد، نورد در سه مرحله به صورت رفت و برگشتی صورت می گیرد. مشکل چتر بیشتر در مراحل دوم و سوم خود را نشان می دهد. هدف از این بخش، تنظیم پارامترهای نورد به منظور دستیابی به سرعت های بالاتر بوده، به گونه ای که پدیده چتر هم رخ ندهد. بدین منظور بر پایه شبیه سازی هایی که انجام شده بود و با ترکیب روشهای طراحی آزمایش، شبکه عصبی، تحلیل آماری و الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی انجام پذیرفت. نقاط بهینه در عمل هم مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که حدود 20 درصد افزایش سرعت در مرحله دوم و حدود 10 درصد افزایش سرعت در مرحله سوم حاصل شده است.

در پایان نامه ی حاضر شکست دینامیکی و رشد سریع ترک در لوله های فولادی خطوط انتقال گاز دارای ترک محوری اولیه شبیه-سازی شده است ، در شبیه سازی از تئوری مدل ناحیه چسبنده و جهت رشد ترک و محاسبه ی مشخصات انتشار ترک از المان های چسبنده استفاده شده است. در بررسی شکست، دو معیار نرخ آزادسازی انرژی و زاویه ی بازشدگی نوک ترک به کار گرفته شده است. از آن جا که در این نوع شکست خواص ماده تابع سرعت رشد ترک است ، اثر تغییرات سرعت در لوله های فولادی از جنس c300 اعمال شده است. برای لوله های فولادی api x65 حل عددی در هندسه ها و وفشار های مختلف انجام شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر روی معیارهای شکست بررسی شده است. در این پایان نامه روشی جهت تعیین خواص ناحیه چسبنده معرفی شده است که بر مبنای مدل ناحیه چسبنده ، نتایج آزمایش های انجام شده در مقیاس واقعی که فشار بحرانی ایجاد شکست دینامیکی را مشخص می کند و آزمایش رشد ترک به وسیله ی وزنه ی سقوطی در تعیین چقرمگی شکست دینامیکی فولاد، می باشد.

پدیده ی شکست دینامیکی مهم ترین چالشی است که صنعت خطوط لوله با آن مواجه است. با توجه به پرهزینه بودن و نیز خطرناک بودن انجام آزمایش های تجربی، شبیه سازی تحلیلی و عددی در این زمینه ضروری می باشد. جهت دستیابی به نتایج دقیق، باید تاثیر متقابل خروج سیال از ترک و تغییرشکل لوله، بر همدیگر، در شبیه سازی لحاظ شود. در پژوهش حاضر با به کارگیری اندرکنش دوسویه ی سیال و سازه، خروج گاز پرفشار از دهانه ی یک چاک بیضوی که در راستای محور لوله قرار گرفته، شبیه سازی شده است. همچنین با استفاده از اندرکنش یک سویه ی سیال و سازه، یک رهیافت نوین برای ترک های ایستا ارائه، و برای یک ترک محوری ایستا پارامترهای ترک نظیر فاکتور شدت تنش دینامیکی و بازشگی ترک، شبیه سازی و محاسبه شده است. جهت اعتبارسنجی نتایج، از نتایج دو آزمایش تجربی استفاده شده است. یکی از این دو آزمایش بر روی لوله ی آلومینیومی و دیگری با استفاده از لوله ی لاستیکی انجام شده است. در هر دو مورد، تطابق خوبی بین نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی مشاهده شد

عملیات شکست هیدرولیکی از جمله روش هایی است که برای در صنایع بالادستی و به منظور افزایش بازده تولید مخازن نفت و گاز به کار می رود. با وجود قدمت مخازن ایران و کاهش میزان تولید در بعضی از مخازن و هم چنین هزینه استخراجی بالای آن ها، تا کنون عملیات شکست هیدرولیکی بر روی آن ها انجام نشده است. از این رو پروژه حاضر، با هدف شبیه سازی فرایند شکست هیدرولیکی به روش اجزاء محدود تعریف شده است، به امید آن که آغازی بر تحقیقات و زمینه ای برای اجرای موفق عملیات شکست هیدرولیکی در این مرز و بوم باشد. در شبیه سازی انجام شده از اطلاعات آزمایشگاهی سنگ مخزن چاه بنگستان اهواز به عنوان داده های ورودی استفاده شده و مدل دوبعدی کرنش صفحه ای برای تحلیل فرایند شکست هیدرولیکی در نرم افزار abaqus6.12 طراحی شده است. تنش های درجا از روابط رایج پیشنهاد شده استخراج گردیده و فشار منفذی و تخلخل برای مدل همگن الاستیک در نظر گرفته شده است. به منظور تحلیل و بررسی مکانیزم جوانه زنی و رشد ترک، برای نخستین بار در این زمینه از روش نوین اجزاء محدود توسعه یافته (xfem) استفاده شده تا برای شبیه سازی ترک به مش بندی ویژه ای نیاز نباشد. هم چنین از مدل آسیب بر مبنای تنش اصلی بیشینه به عنوان معیار ترک استفاده شده است. در این پژوهش مدل هایی با ترک اولیه و بدون ترک اولیه، تحت شرایط مختلف تحلیل و اثر پارامترهایی نظیر تنش های درجا، فشار منفذی، موقعیت ترک های اولیه و خصوصیات مکانیکی سنگ مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، راستای بحرانی برای جوانه زنی و رشد ترک، راستای عمود بر تنش کمینه درجا به دست آمد و در رقابت ترک های اولیه زاویه دار نسبت به راستای بحرانی، ترک هایی که نزدیک تر به راستای بحرانی بودند، رشد کردند، چرا که بر طبق نمودار فشار رشد استحصال شده برای ترک های اولیه زاویه دار در مدل های دارای 6 ترک، هر چه ترک اولیه از راستای عمود بر تنش درجای کمینه دورتر باشد، به فشار بیش تری برای رشد نیاز دارد. بیش ترین فشار مورد نیاز، در مرحله جوانه زنی مشاهده شد و به ازای هر مرحله از رشد ترک، فشار کاهش یافته و پس از فاصله گرفتن از دهانه چاه، به مقدار مشخصی میل کرد. در رشد ترک های زاویه دار، بلافاصله در اولین مراحل، مسیر ترک به سمت راستای بحرانی متمایل شده و با شیب تندی رشد کرد. در ادامه پس از رشد ترک تقریباً به اندازه شعاع دهانه چاه، ازشیب مسیر ترک کاسته و تقریبا به صورت افقی ادامه یافت. اثر فشار منفذی در مرحله جوانه زنی با کاهش فشار مورد نیاز به اندازه مقدار فشار منفذی و در مرحله رشد با کاهش کمتری مشاهده گردید. به عبارت دیگر مشخص شد، تنش موثر در حضور فشار منفذی معیاری برای استفاده در تحلیل ترک هیدرولیکی به شمار می رود. برای بررسی صحت شبیه سازی و نتایج به دست آمده، نتایج با تئوری و تحقیقات موجود مقایسه شد که انطباق بالا و خطای کم نسبت به تئوری های موجود، از اعتبار و دقت بالای شبیه سازی انجام شده حکایت دارد.

آسیب های داخلی را می توان ناشی از حضور و گسترش ترک ها و حفره های میکروسکوپی که سرانجام باعث شکست قطعه می شوند، دانست. برای بیشتر مواد فلزی، رفتار ماده ترکیبی از واکنش های ترد و نرم و مد کمکی است که به میزان چشمگیری وابسته به دما و نرخ بارگذاری است. یکی از مهم ترین این مدها که باعث تخریب مواد در فلزات می شود، آسیب خستگی است و معمولاً در سازه های مکانیکی که تحت چرخه های بارگذاری و یا دمایی به تعداد زیاد قرار می گیرند، مشاهده می شود. شکست های خستگی کم چرخه ممکن است زمانی که سازه تحت بارگذاری های چرخه ای سنگین قرار می گیرد به وجود آیند، که باعث می شود کرنش های بازگشت ناپذیر سبب شروع و رشد ترک شوند. به طور کلی در خستگی کم چرخه تعداد چرخه کمتری (کمتر از 104 چرخه) تا شروع شکست لازم است. هدف اصلی از این تحقیق بررسی آسیب خستگی کم چرخه تحت بارگذاری چرخه ای است. به منظور دست یابی به این هدف با استفاده از روابط حاکم بر این پدیده که در برگیرنده تغییر شکل های پلاستیک و کرنش های کوچک است زیر برنامه ای تدوین می شود تا به توان از آن برای بررسی آسیب خستگی کم چرخه در مسایل مختلف سود برد. در تحقیق حاضر مکانیزم آسیب خستگی کم چرخه با استفاده از تئوری الاستیک– پلاستیک- آسیب مورد بررسی قرار می گیرد. آسیب خستگی کم چرخه با تغییر شکل های پلاستیک در ماده همراه است. مدل های مکانیک آسیب بر مبنای مکانیک آسیب پیوسته، cdm، از مناسب ترین روش ها در ارزیابی رفتار خستگی در مواد نرم به شمار می روند. با استفاده از مدل های پلاستیسیته فلزی در چار چوب مکانیک آسیب پیوسته مدلی جهت بررسی آسیب خستگی کم چرخه ارایه می شود. یک مدل پلاستیسیته مستقل از نرخ، شامل کار سختی همسان غیر خطی، کار سختی سینماتیک غیرخطی (مدل چابوچ- مارکویس) و آسیب نرم (مدل لمتر- چابوچ) تحت شرایط هم دما و وضعیت کرنش کوچک مورد مطالعه قرار می گیرد. مدل کار سختی سینماتیک غیر خطی این امکان را فراهم می کند تا پلاستیسیته چرخه ای برای فلزات به خوبی مدل سازی شود. مکانیک آسیب پیوسته با ارایه ی یک رویکرد محلی از شکست، یکی از مفیدترین ابزارهای موجود در پیش بینی شروع و تکثیر ماکروترک ها است. در این تحقیق از روش هم بسته برای حل معادلات استفاده خواهد شد. رفتار ماده با استفاده از معادلات ساختاری که تخریب تدریجی را توصیف می کنند، مدل می شود. تخریب میکروسکوپیک یک میکروحجمک نماینده به وسیله یک متغیر پیوسته (در فضا و زمان) که در مقیاس ماکرو تعریف می شود با نام متغیر آسیب، مدل خواهد شد. فاز نهایی تکامل آسیب به وسیله یک معیار محلی و متناظر با شکست میکرو حجمک نماینده و بنابراین شروع یک ماکروترک آشکار می شود. تغییر شکل منطقه کاملاً آسیب دیده متناظر با تکثیر ماکرو ترک است. راستی آزمایی این زیربرنامه با نتایج دیگر مراجع مورد بررسی قرار می گیرد. تطابق پیش بینی عمر خستگی کم چرخه دیافراگم یک شیر گاز و محل بروز ترک در آن با نتایج تجربی، توانایی های این زیربرنامه را به صورت برجسته نشان می دهد.

یکی از مهمترین مسائل در سازه های جوشکاری شده وجود تنش پسماند و اعوجاج حاصل از جوش میباشد. هدف اصلی از این پروژه بررسی اثر جوشکاری زیر پودری توسط چند الکترود به صورت همزمان می باشد که تکنیک ذکر شده معمولا در صنایعی مانند کشتی سازی و لوله سازی برای جوشکاری های طولانی بر روی ورقهایی با ضخامت 6 تا 45 میلیمتر استفاده میگردد. در این تحقیق فرایند جوشکاری زیر پودری توسط چند الکترود به کمک روش اجزا محدود به صورت دو بعدی شبیه سازی شده است. هدف اصلی این شبیه سازی بررسی تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری و تغییر شکل زاویه ای ورق و همجنین اثرات پیش گرم کردن ورق به منظور بررسی تغییرات این تنشها و تغییر شکلها میباشد. در شبیه سازی انجام شده از کد تهیه شده در نرم افزار abaqus استفاده شده است. در این کد دو مرحله حل غیر کوپله حرارتی و مکانیکی لحاظ شده است. از حل حرارتی تاریخچه دمایی و از حل مکانیکی، توزیع تنش بدست می آید. مقایسه نتایج بدست آمده در این تحقیق با نتایج آزمایشگاهی و تحلیل های عددی ارائه شده توسط دیگر محققان تطابق خوبی را نشان میدهد.

با پیشرفت هایی که در صنعت ساخت و تولید صورت گرفته، نیاز به سازه هایی با قابلیت تحمل بارهای بالاتر مطرح شده است. سازه های پیش تنش دار که پیش از اعمال بار کاری اصلی تحت پیش تنش های اولیه فشاری قرار دارند، یکی از راه حل هایی است که در این مورد کاربرد دارند. پیش تنش ایجاد شده در چنین سازه هایی می تواند تمام تنش ناشی از بار کاری یا قسمت اعظمی از آن را تحمل کند. هدف اصلی از ایجاد این پیش تنش علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بار به نسبت سازه های یکپارچه، بهبود عمر خستگی با کاهش تنش متوسط در سیکل های بارگذاری و باربرداری نیز هست. در این تحقیق، ضمن بررسی روش های ایجاد پیش تنش در مورد مقاطع گرد (سیلندرها) و مقاطع غیرگرد، طراحی این دو دسته کلی از سازه پیش تنش دار مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلف ایجاد پیش تنش در سازه ها و تجهیزات لازم مورد مطالعه قرار گرفته و مقایسه شده اند. روابط تحلیلی موجود با نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود برای مقاطع گرد و غیرگرد مقایسه شده و اعتبار نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. برای سیلندر سیم پیچی شده، به عنوان نمونه ای از مقاطع تحت پیش تنش استوانه ای شکل، فرایند سیم پیچی و وضعیت تنشی قالب در شرایط کاری، با استفاده از دو شیوه زیر شبیه سازی گردیده است. در روش اول، شبیه سازی بر اساس مدل سازی تمامی لایه های سیم پیچی است و وضعیت سیلندر در طی فرایند سیم پیچی مورد توجه قرار می گیرد. در این روش، پیش تنش ها به صورت کرنش های معادل حرارتی اعمال شدند. نتایج تطابق خوبی با روابط تحلیلی موجود در منابع داشتند. در روش دیگر، لایه ها به صورت قطعه ای یکپارچه فرض شدند و پیش تنش ها با یافتن میدان دمایی معادل و اعمال این میدان به قطعه مدل کننده لایه های سیم اعمال گردیدند. این میدان حرارتی با استفاده از روابط تحلیلی موجود محاسبه گردید. در این شیوه، تنها وضعیت نهایی سیلندر پس از اتمام فرایند سیم پیچی قابل مطالعه است. برای قاب سیم پیچی شده، به عنوان نمونه ای از مقاطع غیر گرد تحت پیش تنش، ابتدا یک روند طراحی مکانیکی اولیه مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از نتایج حاصل از این طراحی، می توان شبیه سازی لازم را برای تأیید نهایی طرح اولیه انجام داد. این شبیه سازی ابتدا با استفاده از یک مدل دوبعدی و با درنظرگرفتن لایه های سیم به صورت قطعه ای یکپارچه صورت گرفت. نتایج نشان داد که این مدل به اندازه کافی دقیق نیست و سفتی اضافی لایه ها که با درنظرگرفتن آن ها به صورت یک قطعه ایجاد شده، عامل این اشکال است. برای بهبود این مدل ساده اولیه، سپس لایه ها به صورت قطعات مجزا فرض شدند و شبیه سازی دوباره انجام شد. در نهایت، مقایسه ای میان نتایج حاصل از مدل سازی لایه ها به صورت یک قطعه و مدل سازی به صورت قطعات مجزا صورت گرفت. نتایج نشان دهنده تفاوت قابل توجهی بود و مدل سازی لایه لایه سیم ها ضوری به نظرمی رسد. البته نیازی به مدل سازی تمام لایه های سیمی نیست و می توان چند لایه را به عنوان یک قطعه مدل نمود. مدل سازی اولیه لایه های سیمی با قطعات کمتر صورت گرفت و سپس تعداد این قطعات مدل کننده دو برابر بیشتر گردید تا از کافی بودن تعداد قطعات اطمینان حاصل شود. برای ارزیابی نتایج شبیه سازی دوبعدی، مدل سه بعدی قاب نیز مورد بررسی قرار گرفت. در مدل سازی سه بعدی نیز مثل مدل سازی دوبعدی، ابتدا لایه ها به صورت قطعه یکپارچه و سپس به صورت چند قطعه مجزا مدل شدند. نتایج شبیه سازی سه بعدی نشان دادند که تطابق خوبی بین مدل سازی دوبعدی و سه بعدی قاب وجود دارد. می توان نتیجه گرفت در چنین مواردی، طراحی و شبیه سازی اولیه می تواند با استفاده از مدل لایه لایه دوبعدی صورت گیرد. نتایج می تواند در نهایت می توان با استفاده از یک شبیه سازی سه بعدی لایه لایه از صحت نتایج مطمئن شد.

در این پروژه فرآیند جوشکاری لوله هایی از جنس سوپر آلیاژ incoloy800 که یکی از آلیاژهای بر کاربرد در دماهای بالا می باشد به صورت عددی مدل سازی شده است. جوشکاری به روش قوسی با الکترود تنگستنی و گاز محافظ آرگون در دو پاس انجام شده است. مدل سازی به روش آنالیز اجزاء محدود و به کمک نرم افزار ansys8.1 صورت پذیرفته است. شرایط مدل سازی بصورت سه بعدی، گذرا و غیر خطی می باشد، برای اضافه نمودن فلز جوش در حین جوشکاری از تکنیک تولد و مرگ المان ها استفاده گردیده است. در مدل توسعه داده شده این مکان وجود دارد که حرارت ورودی به منطقه جوش بصورت کاملا حجمی، کاملا سطحی و یا ترکیبی از حرارت حجمی و سطحی به مدل اعمال شود. به منظور بررسی صحت و دقت نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده، توزیع حرارتی در نمونه ها در حین جوشکاری با نصب ترموکوپل در چندین نقطه و ثبت نمودار های درجه حرارت- زمان توسط کامپیوتر اندازه گیری شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با اطلاعات تجربی حاصله، تطابق خوبی را نشان می دهد. با استفاده از مدل یازبینی شده، تاثیر راندمان جوشکاری، میزان حرارت ورودی و نسبت حرارت ورودی سطحی به حجمی بر روی نتایج مدل سازی هر کدام بطور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. برای بدست آوردن نتایج ساختاری، با استفاده از توزیع دمایی در چندین نقطه از حوضچه جوش، زمان انجماد موضعی آن نقاط مشخص شده است. سپس فاصله بین شاخه های ثانویه دندریتی در نمونه های واقعی اندازه گیری شده و ارتباط آن با زمان انجماد موضعی و معادله حاکم بر فاصله بین شاخه های ثانویه دندریتی برای سوپر آلیاژ incoloy800 تعیین گردیده است.

در وسایل نقلیه موتوری سبک وسنگین جهت تعدیل اثرات نامطلوب ناشی از ناهمواری سطح جاده از سیستم تعلیق استفاده می شود. این پروژه با توجه به نیاز به خودروی خدمات شهری باهدف طراحی و بهینه سازی سیستم تعلیق مناسب برای این خودرو تعریف شده است. پس از بررسی مقدماتی موضوع موردبحث ومدل دینامیکی خودرو، درفصل سوم به طراحی سیستم تعلیق عقب وجلو برای این خودرو پرداخته ونقشه های ساخت سیستم تعلیق ارایه گردیده است. درفصل های بعدی شبیه سازی پروفیل جاده ومدل دینامیکی خودرو درنرم افزار msc.adams آورده شده است. سپس طراحی آزمایش هابه روش تاگوچی، مدل سازی به کمک شبکه عصبی و بهینه سازی پایداری وفرمان پذیری خودرو با الگوریتم ژنتیک توسط نرم افزار matlab7.4 انجام شده است. در انتها بهینه سازی طراحی وتوپولوژی بازوی پیرو سیستم تعلیق عقب خودروی خدمات شهری به کمک نرم افزاراجزامحدودansys بررسی می گرددونتیجه به صورت کاهش درصدی از وزن اولیه ارایه می شود.

بررسی علل تخریب لوله های انتقال نفت و گاز نظر محققان زیادی را به پدیده مخرب ترک خوردگی تنشی جلب نموده است. این پدیده عموما ناگهانی و بسیار خطرناک است. فشار داخلی خطوط لوله انتقال نفت و گاز تغییرات قابل توجهی دارد و این تغییرات باعث بروز پدیده خستگی در لوله می گردند. دو اثر مخرب خستگی و خوردگی تنشی موجب بروز خستگی خوردگی تنشی در لوله ها تلفیق می-گردد. این پدیده که سرعت تخریب در آن بیشتر از خستگی یا خوردگی تنشی است عموما در محیط های با ph نزدیک خنثی ایجاد می-شود. در این تحقیق، هدف بررسی عمر لوله ها در معرض آسیب خستگی خوردگی تنشی است. ترک های موجود در سطح خارجی لوله در مقاطع مختلف لوله در نزدیکی خط جوش و نیز روی خط جوش مورد بررسی قرار گرفته است. تنش های پس ماند ناشی از جوش-کاری در نواحی اطراف خط جوش باعث بروز ترک های بحرانی در نواحی اطراف خط جوش شده اند. ترک ها با ابعاد مختلف در نرم-افزار اجزاءمحدود abaqus مدل شده اند و کوچکترین ابعاد ترک برای شروع خستگی خوردگی تنشی محاسبه شده است. در ادامه لوله ها با جوش کاری در شرایط مختلف مورد بررسی قرارگرفته اند و مقاطع بحرانی از نظر میزان تنش پس ماند در آن ها مشخص شده و اثر کاهش تنش های پس ماند ناشی از جوش کاری بر عمر لوله و موقعیت ترک بحرانی در لوله مشخص شده است.

در این پروژه هدف بهینه سازی عملکرد سیستم تعلیق نوعی خودروی خدمات شهری می باشد. بدین منظور با استفاده از مدل سازی ارتعاشاتی سیستم تعلیق در حالات یک چهارم خودرو، نصف خودروی طولی و مدل کامل خودرو به استخراج معادلات حرکت پرداخته شده است. با استفاده از مدل های مختلف بهینه سازی به علت افزایش تعداد درجات آزادی سیستم تعلیق مدل شده، کارایی آن افزایش می یابد زیرا به مدل خودروی واقعی نزدیک تر شده و پارامترهای بیشتری دارای نقش تاثیرگذار در بهینه سازی خواهند شد.در ادامه سعی شده است تا با استفاده از روش های بهینه سازی کاملاً جدید به بهینه سازی سیستم تعلیق با چند تابع هدف پرداخته شود. به علت مزایای الگوریتم ژنتیک در مسایل بهینه سازی اهتمام به استفاده ازآن شده است. همانطور که در نتایج به دست آمده مشاهده خواهد شد کارایی این روش در بهینه سازی سیستم تعلیق خودرو در هر سه مدل یک چهارم، نصف خودروی طولی و مدل کامل خودرو بسیار بالا است. تعریف توابع هدف در مدل های ارایه شده به گونه ای بوده است که با بالا رفتن درجات آزادی، تعداد شاخص های عملکرد سیستم تعلیق نیز افزایش یافته است. این شاخص های عملکرد همواره به گونه ای انتخاب شده اند که هم راحتی سرنشین تامین شود و هم محدودیت-های فضایی و مکانی اجزاء سیستم تعلیق را پوشش دهد. توجه به مسایل پایداری سیستم تعلیق نیز از جمله موارد رعایت شده در انتخاب شاخص های سیستم تعلیق می باشد. قیود به کار رفته در بهینه سازی مذکور شامل بازه های است که مقادیر پارامترهای سیستم تعلیق باید از آن بازه ها انتخاب شوند. در نهایت برای هر کدام از مدل ها معادلات حرکتی سیستم تعلیق نوشته شده و ماتریس های جرم، سختی و میرایی به دست آورده شده است. با اعمال تحریک تصادفی که نشات گرفته از مدل جاده های واقعی می باشد، به حل همزمان معادلات برای استخراج تابع انتقال پرداخته شده است. برای ایجاد تابع هدف مناسب در یک رنج فرکانسی مشخص از ریشه ی میانگین مربع تابع انتقال استفاده شده است و این مقدار به عنوان مقداری که باید مینیمم شود در نظر گرفته شده است. در پایان با استفاده از روش بهینه-سازی چند تابع هدف، الگوریتمی برای استفاده در الگوریتم ژنتیک آورده شده است. پارامترهای طراحی همان اجزاء سیستم تعلیق یعنی سختی فنر و ضریب میرایی در نظر گرفته شده است. در نهایت با مقایسه ی مقدار شاخص های عملکرد به ازای حل بهینه و جواب های حاصل از خودروی حاضر برای شاخص های مورد نظر این تفاوت به روشنی قابل مشاهده خواهد بود.

در این تحقیق فرآیند جوشکاری قوسی زیرپودری لوله های اسپیرال به کمک نرم افزار ansys در مقیاس سه بعدی و با استفاده از کد (ماکرو) شبیه سازی شده و تنش های پسماند حاصل از آن محاسبه شده است. شبیه سازی این فرآیند در قالب دو حل مجزای حرارتی و مکانیکی انجام گرفته است بدین صورت که ابتدا مدل المان محدود حرارتی جسم تحلیل شده و نتایج حل مرحله ی حرارتی به عنوان بار به مدل مکانیکی جسم اعمال گردیده و نهایتاً با تحلیل مدل المان محدود مکانیکی تنش های پسماند محاسبه شده است. با شبیه سازی حرارتی توزیع دما پیش بینی و تاریخچه ی دمایی محاسبه شده است. در این تحلیل، مدل منبع حرارتی بر اساس توزیع دو بیضوی چگالی توان گلداک ارایه شده است. پس از تحلیل حرارتی و دستیابی به تاریخچه ی دمایی، مدل مکانیکی بررسی شد. سرانجام توزیع تنش های پسماند بدست آمد. لازم به ذکر است که در این تحقیق از خواص ترموفیزیکی و مکانیکی وابسته به دما استفاده شد. در اولین تنش پسماند اصلی مقدار کششی بسیار بزرگی نزدیکی خط جوش مشاهده شد. برای جلوگیری از ترک های ناشی از جوشکاری، تنش های پسماند کششی بالا را باید کاهش داد. یکی از راهکارهای صنعتی برای کاهش این تنش ها استفاده از فرآیند هایدروتست است. در پایان این تحقیق، توزیع تنش های پسماند پس از فرآیند جوشکاری و پس از فرآیند هایدروتست با هم مقایسه شد و بدلیل انجام فرآیند هایدروتست تنش پسماند کاهش یافت. صحت و دقت نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی سنجیده شد. مقایسه ی بین تنش های پسماند به دست آمده از آزمایش ها و روش المان محدود تطابق خوبی را نشان داد، از این رو مدل المان محدود پیشنهاد شده، توانایی تحلیل تنش های پسماند ناشی از جوشکاری را در لوله های اسپیرال دارد.

هدف اصلی در این پایان نامه، استخراج روشی برای شبیه سازی و بررسی پدیده برگشت فنری در فرایند شکل دهی خزشی ورقهای تیتانیوم بااستفاده از نرم افزار المان محدود abaqus می باشد. این چکیده دربرگیرنده سرفصل های مربوط به کارهای انجام شده برای رسیدن به این هدف و همچنین نتایج بدست آمده از آن است. در فصل اول ابتدا کلیاتی در رابطه با انواع فرایندهای شکل دهی و ویژگیهای آنها بیان شده و سپس فرایند شکل دهی خزشی و پدیده برگشت فنری تعریف و تشریح شده است. با بیان خصوصیات این فرایند و مقایسه آن با فرایندهای معمول دیگر، اهمیت این فرایند شکل دهی کاملاً مشخص می شود. در ادامه تاریخچه مختصری از فعالیتهای علمی و عملی صورت گرفته در رابطه با فرایند شکل دهی خزشی و پدیده برگشت فنری در این فرایند آورده شده و در پایان مواردی از کاربردهای صنعتی فرایند مذکور به ویژه در صنایع هوافضا مطرح شده است. در فصل دوم ابتدا مطالبی در رابطه با آزمایشهای استاندارد برای تعیین رفتار وابسته به زمان مواد به همراه نمودارهای آنها بیان شده و نمودار استاندارد خزش معرفی شده است. در ادامه نیز روابط تیوری حاکم بر پدیده خزش بیان می شود و معادلات مربوط به مسأله خزش یکنواخت صفحات تحت خمش استخراج خواهد شد. در فصل سوم به طورکلی در رابطه با قابلیتهای نرم افزار abaqus برای شبیه سازی پدیده خزش صحبت شده است. انواع مدلهای خزشی موجود در نرم افزار معرفی و در رابطه با ویژگیهای هریک از آنها صحبت می شود. در ادامه انواع روشهای انتگرال گیری مورداستفاده در آنالیزهای خزشی بیان و محدوده پایداری هریک از این روشها بررسی خواهد شد؛ در آخر نیز درمورد انواع آنالیزهای مورد استفاده در فرایندهای خزشی صحبت شده است. در فصل چهارم روند استخراج شده برای شبیه سازی فرایند شکل دهی خزشی و پدیده برگشت فنری در نرم افزار abaqus به طور کامل تشریح می شود و مسایلی که در رابطه با هریک از مراحل این شبیه سازی وجود دارد به تفکیک توضیح داده خواهند شد. در فصل پنجم نیز ابتدا نتایج بدست آمده از شبیه سازی انجام شده در فصل قبل بیان شده و با استفاده از نمودارهای حاصل، اثر هریک از پارامترهای موثر در مقدار برگشت فنری مشخص می شود. در رابطه با تعیین اثر پارامترهای موثر بر مقدار برگشت فنری، اثر سه پارامتر اساسی مدت زمان شکل دهی اولیه، مدت زمان ایجاد خزش و ضخامت قطعه کار بررسی شده و مطابق با مطالب و نمودارهای ارایه شده در فصل پنج مشخص شده است که مقدار برگشت فنری قطعه کار از مدت زمان شکل دهی اولیه آن مستقل می باشد ولی به دلیل رابطه مستقیم مقدار آزادسازی تنشها با پارامترهای مدت زمان ایجاد خزش و ضخامت قطعه کار، رابطه معکوسی بین دو پارامتر مذکور و مقدار برگشت فنری وجود دارد. در ادامه نیز از مقایسه نتایج و نمودارهای بدست آمده با نتایج موجود، صحت و اعتبار شبیه سازی موردنظر بررسی خواهد شد و سپس یک جمع بندی کلی از قابلیت های فرایند شکل دهی خزشی و نتایج حاصل از شبیه سازی این فرایند ارایه شده و در نهایت پیشنهاداتی برای توسعه و ادامه کار مطرح شده است.

امروزه در صنعت خودروسازی، سیستم فرمان یک سیستم فوق ایمنی به شمار می آید. اما متأسفانه تاکنون خودروسازان داخلی کمتر به مباحث طراحی آن پرداخته اند. از اهداف عمده این پایان نامه، دستیابی به دانش طراحی مجموعه سیستم فرمان است که با جهت گیری به سمت خودروهای نیمه سنگین و سنگین در این پایان نامه انجام پذیرفته است. روند طراحی فرمان در اینجا به صورت گام به گام مطرح شده و در کنار آن، سیستم فرمان خودروی خدمات شهری مبارز طراحی گشته است. نحوه تألیف این پایان نامه به این شکل است که در فصل های مختلف، عوامل موثر بر سیستم فرمان مورد بحث و بررسی قرار گرفته و روابط حاکم بر آنها استخراج شده است. مباحثی مانند اجزای تشکیل دهنده و انواع آن، هندسه فرمان، نیروهای فرمان، فرمان پذیری و پایداری از سرفصل های این پایان نامه می باشند. مرز بندی داخل هر فصل، بر اساس حالت استاتیکی و دینامیکی به صورت مجزا بوده و روابط حاصل با نرم افزارهای مربوطه مانند adams و نیز تست های آزمایشگاهی و تجربی، مورد تأیید قرار گرفته است. همگام با طرح مباحث فوق و استفاده از روابط هرفصل، سیستم فرمان خودروی نیسان جونیورز و نیز خودروی خدمات شهری به نحو کاربردی مورد بررسی قرار گرفته است. در همین رابطه، با اصلاح میله بندی خودروی نیسان خطای فرمان آن به طور چشمگیری کاهش یافته و تقریباً به صفر رسیده است. سیستم فرمان خودروی خدمات شهری نیز طراحی جدید شده است و اجزای آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. میله بندی خودروی خدمات شهری، دارای خطای آکرمن می باشد و طی این پایان نامه، مکانیزم فرمان آن مورد بهینه سازی قرار گرفته که نتایج حاصل از آن، گویای کاهش 55 درصدی در خطای آکرمن این خودرو است. بهینه سازی مکانیزم آن، بر مبنای روش الگوریتم ژنتیک است که برای تعریف تابع هدف آن، از شبکه های عصبی و نیز آرایه های متعامد تاگوچی استفاده گشته است.

شکل دهی با پرتو لیزر فن آوری نوینی است که با استفاده از یک پرتو لیزر غیر متمرکز و با اعمال تنش های حرارتی و بدون استفاده از نیروهای خارجی، ورق های فلزی را شکل می دهد. از جمله کاربردهای بالقوه فرایند شکل دهی لیزر ی می توان به نمونه سازی سریع، اصلاح اعوجاج ها و همراستاسازی و تنظیم اجزاء فلزی در مقیاس ماکرو و میکرو اشاره کرد. در این تحقیق ابتدا به بررسی مکانیزم های فرایند شکل دهی با پرتو لیزر و مدل های تحلیلی ارایه شده برای آن ها پرداخته شده است. سپس پارامترهای تاثیر گذار بر فرایند لیزر فرمینگ مورد بحث قرار گرفته اند. در این تحقیق فرآیند لیزر فرمینگ در یک خط مستقیم به کمک نرم افزار ansys و با استفاده از کد (ماکرو) شبیه سازی و توزیع دما، تنش و کرنش های حاصل از آن محاسبه شده است. شبیه سازی این فرآیند در قالب دو حل مجزای حرارتی و مکانیکی انجام گرفته است بدین صورت که ابتدا مدل حرارتی جسم حل شده و نتایج حل مرحله ی حرارتی به عنوان بار به مدل مکانیکی جسم اعمال گردیده و نهایتاً با حل مدل مکانیکی زاویه خم ایجاد شده محاسبه شده است. لازم به ذکر است که در این تحقیق از خواص ترموفیزیکی و مکانیکی وابسته به دما استفاده شد. علاوه بر این یک سری آزمایش بر روی ورق های فولاد زنگ نزن 304 aisi با استفاده از یک منبع لیزر co2 با موج پیوسته انجام گردید. سطح نمونه ها به منظور افزایش جذب انرژی پرتو لیزر با گرافیت پوشش داده شده بود. مقایسه ی نتایج شبیه سازی المان محدود با نتایج آزمایشگاهی تطابق خوبی را نشان می دهد.

چکیده در فرایند برش واحد نورد سرد مجتمع فولاد مبارکه برای باز کردن کلاف های فولادی و هدایت آن به داخل خط از یک سری پینچ-رول با روکش لاستیکی، استفاده می گردد. این غلتک ها تنها نیروی لازم برای کشاندن ورق را فراهم می آورند و هیچ گونه تاثیری روی ضخامت و صافی سطح ورق ندارند. به دلیل بارگذاری های مکانیکی که روی این غلتک ها وجود دارد، پس از یک دوره کوتاهِ کاری (حدود 3 الی 6 ماه)، روکش لاستیکی آنها دچار شکست گشته و احتیاج به روکش مجدد دارند. به همین دلیل آمیزه هایی از جنس پلی یورتان بمنظور افزایش استحکام شکستِ این روکش لاستیکی، سنتز شد. یافتن بهترین نوع آمیزه (کامپاند) از بین آمیزه های پلی یورتان با سختی های مختلف انگیزه اصلی این پژوهش بود. در این کار پژوهشی برای آزمایش آمیزه ها یک مدل آزمایشگاهی کوچک از این غلتک تهیه شد. از آنجا که دو نیروی مکانیکی اصلی-یکی نیروی عمودی حاصل از جک های هیدرولیکی و دیگری نیروی کشش از عقب توسط قرقره کلاف بازکن- بر روکش وارد می شود، دو آزمایش اصلی برای تست لاستیک درنظر گرفته شد. در آزمایش اول تنها نیروی عمودی به لاستیک اعمال شد. در ادامه برای مدل نمودن نیروی کشش از عقب یک پمپ روی غلتک بالایی قرار گرفت که با بستن خروجی آن یک گشتاور مخالف روی غلتک مذکور ایجاد نموده و به نوعی نیروی کشش از عقب را مدل می کرد. به دلیل مشکلات سیستم هیدرولیکی و کم بودن توان پمپ این طرح به نتیجه نرسید. در پایان با ایجاد تغییراتی روی دستگاه، مدل نهایی بدست آمد که در این مدل لاستیک مانند تسمه ای بین غلتک بالایی و یک غلتک ثالث دوران می نمود و نیروی کشش در آن بوسیله افزایش فاصله بین این دو غلتک بوجود می آمد. در این طرح، ترک های اولیه در روکش-های لاستیکی غلتک با سختی های متفاوت ایجاد و میزان رشد ترک بررسی شد. همچنین تحلیل نرم افزاری هر یک از طرح های دستگاه به وسیله نرم افزار اجزا محدود abaqus انجام شد. در پایان ضرایب ثابت رشد ترک برای لاستیک های مختلف بدست آمد و مقایسه نسبی بین استحکام شکست آنها انجام شد.

ارتعاشات و نوسانات نیرو در دستگاه های نورد گرم هر ساله خسارات فراوانی را به صنایع فولاد وارد می کند. ارتعاشاتی که در نورد گرم مشاهده شده است، بر خلاف نورد سرد از جنس ارتعاشات خود تحریک نیست زیرا در نورد گرم بدلیل دمای بالای ورق،کاهش مدول الاستیسیته تاثیر قابل توجهی بر پایداری سیستم می گذارد. از سوی دیگرتنش تسلیم برشی هم بدلیل وابستگی به دما و نرخ کرنش در این پایداری بی تاثیر نیست. ارتعاشاتی که در قفسه های نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه مشاهده شده است از جنس ارتعاشات اجباری است و منبع این ارتعاشات وجود عیوب مختلف دراجزای مکانیکی این سیستم می باشد که در این پروژه با شبیه سازی دستگاه و فرایند نورد گرم در نرم افزار سیمولینک و مطلب و مدل سازی عیوب موجود در خط نورد گرم به عیب یابی این سیستم پرداخته شده است. مدل نورد گرم از دو بخش مدل سازه و مدل فرایند تشکیل شده است. محققان پیشین مدل فرایند نورد سرد را تهیه کرده اند ولی هنوز مدلی برای فرایند نورد گرم ارایه نشده است و یکی از ابتکارات این پروژه ارایه مدل مناسب برای فرایند نورد گرم می باشد. با تلفیق این دو مدل و وارد کردن مدل مناسب نیرویی برای وجود یک خرابی دردستگاه نورد می توان به بررسی پاسخ سیستم نورد به این منابع ارتعاشی و مطالعه روی فرکانس و دامنه های ماکزیمم در این پاسخ ها پرداخت. در فصل اول، تعاریف، تاریخچه مطالعات و تقسیم بندی های ارتعاش بیان گردیده و به توضیح مسیله پرداخته شده است. در فصل دوم مدل های مختلف سازه نورد و نحوه محاسبه سختی های پیچشی و عمودی ارایه شده است. در فصل سوم ماهیت فرایند نورد و مدل های مختلفی که تاکنون برای آن مطرح کرده اند، آورده شده و سپس به ارایه مدل فرایند نورد گرم پرداخته شده است.در فصل چهارم مدل های مناسبی برای عیوب مختلف در اجزای دستگاه نورد بیان شده که از پژوهش های محققین گذشته استفاده شده است. در فصل پنجم به بررسی نتایج شبیه سازی پرداخته شده و تاثیر پارامترهای مختلف در نوسانات نیرو مورد تحلیل قرار گرفته است.

پیشرفت های مداوم در روش های ریخته گری در نیمه نخست قرن بیستم باعث ابداع روش ریخته گری گریز از مرکز افقی برای تولید لوله گردید که به مرور جایگزین روش ریخته گری در ماسه شد. لوله های چدن نشکن که سال هاست در شبکه های مدرن آب آشامیدنی و فاضلاب به عنوان لوله ی استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد، توسط همین روش در ماشین های لوله ریزی موسوم به ماشین دی لاوود ریخته گری می شوند. هدف این پروژه استفاده از روش اجزا محدود برای شبیه سازی حرارتی و مکانیکی فرآیند ریخته گری گریز از مرکز افقی لوله های چدن نشکن و در نهایت تخمین عمر خستگی حرارتی قالب های مورد استفاده در ماشین های لوله ریزی می باشد. در شبیه سازی انجام شده از کد (ماکرو) تهیه شده در نرم افزار ansys استفاده شده و با ارائه یک مدل عددی تقارن محوری شامل لوله و قالب، تاریخچه ی توزیع دما در لوله و قالب طی فرآیند انجماد مذاب و سیکل های دمایی مختلف لوله ریزی بدست آمده است. در این تحلیل، شرایط مرزی و اولیه ی متناسب با شرایط عملی و همچنین تابعیت خواص ترموفیزیکی مواد با دما در نظر گرفته شده است. نتایج حل حرارتی فرآیند ریخته گری با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و تحلیل های عددی ارائه شده توسط محققان دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد. در ادامه، توزیع دمای قالب به عنوان ورودی برای تحلیل مکانیکی، مورد استفاده قرار گرفته و با در نظر گرفتن تابعیت خواص مکانیکی قالب با دما و اعمال قید مکانیکی لازم، تنش و کرنش ایجاد شده در قالب طی سیکل های مورد نظر، بدست می آید. نتایج حاصل از شبیه سازی مکانیکی با نتایج آزمایشگاهی و تحلیل های عددی اراَیه شده توسط محققان دیگر نیز مقایسه شده که تطابق خوبی دیده می شود. در پایان با قرار دادن مقادیر تنش و کرنش سیکل پایدار در فرمول های مربوطه همچون مارو یا مانسون-هالفرد، عمر قالب تخمین زده شده و با نتایج تجربی مقایسه می شود. شبیه سازی انجام گرفته نشان می دهد، بیشینه دمای ایجاد شده در قالب نقش موثری در افزایش یا کاهش عمر قالب خواهد داشت.

نیاز روزافزون صنعت به ورق های فلزی با ابعاد دقیق و کیفیت بالا محققان را بر آن داشته تا با مطالعه ی دقیق تر فرایند نورد سرد ورق پاسخگوی نیاز های علمی در این زمینه باشند. از این میان می توان به تحقیقات در زمینه ی روانکاری نورد اشاره نمود. امولسیون آب و روغن از جمله ی روانساز هایی است که به شکل گسترده در صنایع نورد به کار گرفته می شود و لازم است رفتار آن در روانکاری نورد دقیق تر بررسی شود. در این تحقیق با تکیه بر روانکاری مخلوط و استفاده از معادله ی چنگ و مارسالت در این زمینه و ترکیب آن با معادله ی رینولدز توسعه یافته ی ین و کرودا، مدلی برای نورد سرد با امولسیون آب و روغن ارائه شده است و به منظور نزدیک تر شدن فرضیات به شرایط واقعی نورد، کشش های جلو و عقب بر ورق به مدل اضافه شده است. مسئله در دو ناحیه ی ورودی و کاری بررسی می شود که شامل حل دو معادله ی دیفرانسیل غیر خطی مرتبه اول برای یافتن فشار کل و نسبت تماس به همراه معادله ی مرتبه دوم رینولدز برای یافتن فشار فیلم روانکار است. حل مسئله، در یک چرخه شامل پنج حلقه ی سعی و خطا برای ارضاء شرایط مرزی و دستیابی به مجهولات مسئله صورت می پذیرد. در انتهای حل، تغییرات غلظت، توزیع فشار ، نیرو و گشتاور نورد و ضخامت فیلم روانکار به همراه سایر مجهولات بدست آمده ضمن اینکه تغییر شعاع الاستیک غلتک ها به کمک رابطه ی معروف هیچکاک محاسبه می شود. نتایج نشان می دهد که اثر غلظت اولیه ی امولسیون بر متغییر های نورد در سرعت بالا خیلی چشمگیر-تر از سرعت های پایین است و افزایش غلظت سبب افزایش ضخامت فیلم، کاهش نیروی نورد و جابجایی نقطه ی خنثی می شود. با افزودن حل عددی نشان می دهد که در کشش های پایین ورق، استفاده از امولسیون به جای روغن خالص سبب نزدیک شدن نقطه ی خنثی به و رودی، و در کشش های بالا سبب نزدیک شدن آن به خروجی می گردد.

مکانیک آسیب یکی از بخش های مهندسی مکانیک است که بهتعیین عمر قطعات و تعیین محل های آسیب پذیر است . این شاخه از علم مکانیک برای مدل سازی ریز حفره ها در فرآیندهای صنعتی بسیار کارآمد است.مدل های متنوعی که تاکنون در زمینه مکانیک آسیب ارائه شده اند بیشتر برای مواد نرم و یا مواد ترد بوده است. اماامروزه بررسی آسیب موادی با رفتار دوگانه ی نرم و ترد بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. این مواد تحت بارگذاری های مختلف در امتدادهای مختلف مقاطع شکست متفاوتی از خود نشان می دهند که بیانگر رفتار دوگانه این مواد است.این مواد به علت استحکام بالا در برابر بارگذاری های متفاوت در فرآیندهای صنعتی بسیار کاربرد دارند و در صنایع مختلفی مانند صنایع هوایی از آن ها استفاده می شود. آلیاژ 2024 آلومینیوم از جمله این مواد استکه به علت استحکام بالا نسبت به وزن کم بسیار پرکاربرد است به طوری که به طور گسترده در ساخت اجزای صنعت هوایی کاربرد دارد.این ماده در دمای محیط نرمی کمی از خود نشان می دهد؛ با انجام عملیات حرارتی بر روی این ماده می توان آن را برای اسفاده-های کاربردی فراوان آماده کرد. بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی رفتار آلیاژ آلومینیوم 2024 به شدت به جهت بارگذاری وابسته است؛ به طوری که رفتاری بین حالت نرم و ترد از خود نشان می دهد. این ماده به طور خاص در امتداد عمودی رفتار شبه ترد از خود نشان می دهد. برای مدل سازی رفتار این ماده کینتزل یک مدل همگن نرم-ترد ارائه داده است. در این پژوهش در ابتدا به بررسی رفتار ورق این آلیاژ تحت بار محوری بر اساس مدل آسیب شبه ترد کینتزل پرداخته شده است. اکثر کارهایی که در زمینه مکانیک آسیب بر روی مواد نرم-ترد صورت گرفته است تحت بارگذاری یکنواخت بوده و مدل های آسیب تحت بارگذاری های دوره ای پیاده سازی نشده-اند. از این رو در این پژوهش با توجه به کاربرد بسیار مواد نرم- ترد، به پیاده سازی مدل آسیب شبه ترد کینتزل تحت بارگذاری های دوره ای پرداخته شده است. هدف این پژوهش تعیین عمر قطعات مکانیکی شبه ترد تحت بارگذاری های مختلف بر اساس اصل رشد آسیب است؛ از این روبا توجه به این پیاده سازی برای تخمین عمر یک مورد مطالعاتی در صنایع هوایی استفاده شده است. بررسی عملکرد بال هواپیما از جنس آلیاژ 2024 آلومینیوم تحتفشار هوا مورد مطالعاتی این پژوهش است. این پژوهشنشان می-دهدمواد نرم-ترد تحت بارگذاری های دوره ای استحکام خوبی از خود نشان می دهند؛ علاوه برآن با توجه به سهم کمتر بخش آسیب تردتاثیر آسیب ترد به مراتب از آسیب نرم بر روی آسیب کلی ماده کمتر است. هم چنین تاثیر کرنش اعمالی بر روی آسیب ترد به مراتب کمتر از آسیب نرم است.

معرفی ترکیبات و سوخت های جایگزین که بیش از چهار دهه از عمر آن در صنایع سیمان می گذرد در10 سال گذشته و با افزایش نرخ انرژی از اهمیت بالایی برخوردار گشته است. استفاده از سوخت های جایگزین حاصله از مواد دورریز، زباله و تایر امکان کاهش هزینه ی انرژی که بیشترین تأثیر را در قیمت تمام شده سیمان دارد فراهم آورده است. با وجود گذشت چهار دهه از استفاده سوخت جایگزین حاصله از ضایعات در سایر کشورها در صنایع، هنوز تحقیقات گسترده ای در ایران در این زمینه انجام نپذیرفته است. بر اساس بررسی صورت گرفته مشخص گردید، با وجود انجام فعالیت های زیاد در سایر کشورها و وجود نتایج مثبت مربوط به این پژوهش ها، شک و تردیدهای بسیاری در زمینه ی استفاده از سوخت جایگزین در ذهن مدیران این صنعت وجود دارد، که برخی از آن ها عبارت اند از: تأثیرات مربوط به استفاده از سوخت های جایگزین بر روی کیفیت کلینکر تولیدی، شرایط کوره، گازهای خروجی، هزینه ی مورد نیاز جهت استفاده دائم از سوخت جایگزین، و مدت زمان بازگشت سرمایه. در این پروژه استفاده از تایر به عنوان ابتدایی ترین سوخت جایگزین پیشنهادی، جهت استفاده در صنعت سیمان، مورد بررسی قرار گرفته است. شرح مختصری از سیستمهای تزریق سوخت جایگزین، مزایا، معایب، کارهای انجام گرفته در دنیا و نتایج خروجی هر یک ارائه شده است. با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، یک برنامه جهت بهینه سازی استفاده از سوخت های جایگزین به همراه مواد خام نوشته شده است. این برنامه با توجه به محدودیت ها و مشخصات مربوط به کلینکر و با دریافت ترکیب شیمیایی مواد خام و سوخت ها قادر است مقدار بهینه استفاده از هر یک را با توجه به قیمت تمام شده مشخص نماید. نتایج خروجی نشان می دهد می توان تایر ضایعاتی را تا 100 درصد جایگزینی بدون تأثیر منفی بر روی کلینکر به عنوان سوخت در شرکت سیمان بجنورد مصرف نمود. در گام دوم و در قسمت دوم برنامه با مشخص شدن ترکیب مواد خام و سوخت شرایط جدید کوره، دمای پخت، فازهای کلینکر تولیدی، میزان هوای مورد نیاز، میزان گازهای خروجی و... محاسبه می شود. نتایج نشان دهنده عدم تغییر محسوس در تمامی موارد به جز گازها بوده، در زمان استفاده از سوخت تایر با افزایش حجم گازهای خروجی مواجه خواهیم بود. در گام بعدی هزینه ی مورد نیاز جهت 10 درصد جایگزینی سوخت در خط 2 سیمان بجنورد و مدت زمان بازگشت سرمایه با توجه به هزینهی تجهیزات، سالن، برق مصرفی تجهیزات و حقوق کارکنان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی ها نشان دادکه استفاده از سوخت جایگزین در صنایع سیمان با وجود قیمت بسیار پایین سوخت در ایران مقرون به صرفه خواهد بود و با مدیریت، برنامه ریزی و هماهنگی امکان امحاء زباله در کوره های سیمان بدون افزایش هزینه های جاری امکان پذیر است. در گام نهایی پیشنهادات مربوط به طراحی اولیه کانال تزریق سوخت تایر به کوره و مکان نصب کانال تزریق سوخت به کوره ارائه شده است.

در این پایان نامه با استفاده از ترکیب توابع دوتایی جریان از مکانیک سیالات و توابع شکل از اجزاء محدود و روش کران بالا روشی درتحلیل فرایند فورجینگ چرخدنده های ساده و مارپیچ ارائه شده است که می تواند محدودیت موجود در روش کران بالای اجزایی در تخمین الگوی واقعی جریان ماده را برطرف نماید. در این روش ابتدا منطقه تغییر شکل به چندین حوزه تفکیک شده و هر حوزه با یک المان جریان سه بعدی شبیه سازی می شود سپس برای هر المان جریان با توجه به شرایط مرزی المان، دوتابع جریان پیشنهاد می شود. به جزء گره های واقع بر سطح آزاد شمش می توان مقادیر جریان گرهی را با استفاده از توابع جریان پیشنهاد شده تعیین نمود. میدان سرعت و میدان نرخ کرنش بدست آمده از توابع دوتایی جریان، تابعی از مجهولات گرهی خواهند بود که می توان این مجهولات را با روش مینیمم سازی نرخ انرژی مصرفی تعیین نمود در نتیجه کمینه ایی برای کران بالای انرژی مصرفی تعیین خواهد شد. در تحلیل حاضر اثرات پارامترهایی همچون ثابت اصطکاک، مدول، تعداد دندانه و زاویه مارپیچ در نیرو و فشار نسبی فورج بررسی شده است. از قابلیت های این روش تعیین میدان توزیع کرنش و پیش بینی تحدب سطح آزاد شمش در حال جریان می باشد. در انتها، نتایج حاصل از این روش با نتایج تجربی و تحلیلی دیگر محققین و همچنین با نتایج حاصل از نرم افزار اجزاء محدود مقایسه شده که مشاهدات، توافق خوبی را مابین نتایج نشان می دهد.

تشخیص علت شکست مواد و میکرومکانیزم های حاکم بر آن، نقش قابل توجهی در توسعه مواد جدید و افزایش استحکام و مقاومت به شکست آن ها ایفا می کند. در تحقیق حاضر شکست نرم در فولادهای دوفازی استحکام بالا در مراحل مختلف ایجاد، رشد و به هم پیوستن حفره ها و ترک ها، مشخصهیابی و شناسایی شده است. این بررسی ها با انجام آزمون کشش، مقطع زدن و بررسی دقیق ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی در نمونه های ورق از فولاد dp780 با دو شکل هندسی بدون شیار و شیاردار، انجام گرفت. نمونه های تغییر شکل یافته از فولادهای دو فازی مذکور با سیستم ebsd مورد مطالعه و بررسی ریزساختاری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جوانه زنی حفره ها در این فولادها مستقل از تاثیر شیار عمدتا بر اساس دو مکانیزم گسستگی فصل مشترک بین فاز سخت ثانویه و فاز نرم زمینه و کشیده شدن و گلویی شدن دانه های مارتنزیت و ایجاد ترک و حفره در ناحیه گلویی شده، واقع می شود. بررسی های ebsd نشان داد که در فولادهای دو فازی با افزایش کرنش، عدم تطابق بین فریت و مارتنزیت زیاد تغییر نمی کند ولی عدم تطابق در فصل مشترک دو دانه فریت حاوی ذرات مارتنزیت نزدیک به هم بسیار افزایش می یابد. لذا شرایط برای ایجاد حفره در این مکان ها بسیار مساعد خواهد بود که این مساله با مشاهدات آزمایشگاهی تایید شد. از طرف دیگر مشاهده شد که بعلت بالاتر بودن غیر یکنواختی کرنش در دانه های بزرگ تر نسبت به دانه های کوچک تر، حفره ها ابتدا در مرز دانه های فریت درشت تر جوانه می زنند. به علاوه مشاهده شد که سینتیک رشد حفره در نمونه بدون شیار به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه شیاردار است. این رفتار به کاهش بیشتر مقدار تنش سه محوری در وسط ناحیه گلویی در نمونه شیاردار در مقایسه با ناحیه بدون شیار نسبت داده شد. مشاهدات تجربی به عمل آمده نشان داد که علیرغم افت تنش سه محوری در ناحیه گلویی شده نمونه شیاردار، افزایش شدید کرنش موضعی در این ناحیه عامل غالب بوده و افزایش شدید دانسیته حفره ها را به همراه داشته است. این امر موجب افزایش احتمال اتصال حفره ها و کاهش کرنش شکست نهایی شده است. در بررسی سینتیک رشد حفره ها مشاهده شد که مدل های بر پایه مدل rice&treacey نمی توانند پیش بینی خوبی را برای رفتار فولاد دوفازی ارائه کنند، زیرا این مدل ها برای ساختار تک فازی توسعه داده شده اند. در عمل بررسی های انجام شده نشان داد که رشد حفره ها در ساختار دوفازی فریت-مارتنزیت شدیدتر از ساختار تک فازی است. بررسی دقیق مورفولوژی حفره ها همراه با آنالیز سطح شکست، نشان داد که در نمونه بدون شیار که تغییرات کرنشی یکنواختی را تا زمان شکست متحمل شده است، مکانیزم نهایی اتصال حفره ها عبارت از اتصال جانبی و برشی حفره های رشد کرده، است. این در حالی است که در نمونه شیاردار، اتصال حفره ها بواسطه پدیده اتصال ورقه ای حفره ها انجام می شود. با بررسی مدل های موجود نشان داده شد که شرایط بحرانی اتصال حفره ها در فولاد مذکور مستقل از اثر شیار، با معیار معرفی شده توسط brwon & embury تطابق بسیار خوبی دارد. در نهایت با بررسی دقیق رفتار شکست، ساختار مطلوب که مقاومت به آسیب بالاتری را دارا باشد، به صورت ساختاری دو فازی حاوی ذرات سخت و ریز ثانویه در زمینه فریتی دانه ریز که حاوی مقداری عناصر آلیاژی استحکام بخش باشد، پیشنهاد شد. بر اساس این نتایج فولادی دوفازی و فوق ریز دانه تولید گردید که خواص مطلوب را از نظر شکست و آسیب از خود نشان داد. استحکام کششی این فولاد با استحکام فولاد دو فازی dp980 که از جمله مستحکم ترین فولادهای دوفازی تجاری موجود است، قابل مقایسه است. از طرف دیگر انعطاف پذیری کل و یکنواخت این آلیاژ به ترتیب در حدود 12 و 36 درصد بیشتر از فولاد dp980 است که نشان از قابلیت بالای شکل دهی این ماده دارد.

سرعت نورد بالا و فروکاست زیاد از شرایط مطلوب برای افزایش تولید در فرایند نورد سرد ورق می باشند. ولی اغلب، این شرایط سبب به وجود آمدن چتر می شوند که باعث کاهش کیفیت محصول و صدمه زدن به دستگاه ها می گردد. با توجه به ارزش بالای دستگاه های نورد، پایین نگه داشتن میزان تولید به واسطه وقوع چتر می تواند اثر چشمگیری بر روی قیمت محصولات نورد داشته باشد. لذا انجام پژوهش هایی جهت کنترل پدیده چتر ضروری به نظر می رسد. از سوی دیگر نتایج تجربی نشان داده است که شرایط اصطکاکی نقش بسیار مهمی در چتر ایفا می کند. فعالیت های انجام شده در این تحقیق را می توان به دو قسمت اصلی تقسیم کرد. در قسمت اول این تحقیق مکانیزم های مختلف ایجاد پدیده چتر شناسایی شده و این پدیده با استفاده از مدل های ساده اصطکاکی مدل سازی شده است. برای انجام این کار از نرم افزار متلب و سیمولینک کمک گرفته شده است. همچنین با اضافه کردن موارد تکمیلی مانند حل غیرخطی مدل فرایند، در نظر گرفتن تغییر شکل الاستیک غلتک کار و کارسختی ماده ورق سعی شده تا مدل به واقعیت نزدیک تر گردد. صحت سنجی نتایج از دیدگاه چهار پارامتر خروجی برنامه یعنی سرعت بحرانی چتر، فرکانس غالب، نیرو وگشتاور نورد صورت گرفته و برای این منظور از نتایج عملی واحد نورد سرد تاندم دو قفسه ای مجتمع فولاد مبارکه اصفهان استفاده شده است. بررسی تأثیر ضرایب اصطکاک بر روی چتر بخش دیگری از فعالیت های قسمت اول تحقیق حاضر است. یکی از مهم ترین دستاورد های قسمت اول تحقیق این است که برای رسیدن به سرعت بحرانی ماکزیمم در واحد تاندم دو قفسه ای، مقدار ضریب اصطکاک قفسه دوم بایستی تا حد امکان افزایش یابد. این در حالی است که مقدار بهینه ضریب اصطکاک قفسه اول وابسته به مقدار ضریب اصطکاک قفسه دوم تغییر خواهد کرد. از طرفی ارتعاشات سازه باعث می شود روانکاری سیستم از حالت پایا خارج شود و در نتیجه اصطکاک بین ورق و غلتک تابعی از زمان و موقعیت گردد. داشتن فهمی جامع از پدیده روانکاری ناپایا می تواند به ساختن یک مدل اصطکاکی واقعی برای فرایندهای تحت ارتعاش کمک کند و همچنین می تواند راهکارهایی جهت جلوگیری از ارتعاشات ارائه دهد. لذا در قسمت دوم این تحقیق سعی شده فهم درستی از پدیده روانکاری ناپایا حاصل شود و مدل چتر بر مبنای روانکاری ناپایا تهیه گردد. همچنین در بخش تکمیلی قسمت دوم با کاستن از فرضیات، مدل سازی روانکاری ناپایا در حالت مکانیزم غالب روانکاری در فرایند نورد سرد یعنی رژیم روانکاری مخلوط صورت گرفته است. در نهایت علاوه بر صحت سنجی نتایج از دیدگاه چهار پارامتر خروجی، مقایسه ای بین نتایج حاصل شده از دو قسمت فوق با یکدیگر صورت گرفته و تأثیر پارامترهای روغن بر روی چتر بررسی شده است. از نتایج کلیدی قسمت دوم می توان به دقیق تر شدن مدل چتر با لحاظ کردن روانکاری ناپایا و همچنین مشخص شدن تنش برشی حدی روغن به عنوان یک پارامتر تأثیرگذار بر روی چتر اشاره کرد. از جمله اصلی ترین نوآوری های این تحقیق عبارتند از: تعیین نحوه تأثیرگذاری ضرایب اصطکاک بر روی پدیده چتر در واحد تاندم دوقفسه ای، مدل سازی دینامیکی فرایند نورد با لحاظ کردن روانکاری ناپایا برای کاربردهای عملی مانند بررسی پدیده چتر، نحوه تأثیرگذاری پارامترهای روغن بر روی ارتعاشات سیستم.

طی دو دهه گذشته تلاش های بسیاری جهت ابداع و توسعه روش های تغییرشکل شدید برای تولید نمونه های فلزی بسیار ریزدانه ویا نانوساختار انجام شده است. مهمترین ویژگی فرایندهای تغییر شکل شدید، اعمال کرنش بسیار زیاد به قطعه بدون ایجاد تغییر در سطح مقطع آن می باشد. تغییر شکل شدید فلزات به روش های گوناگون اعمال می شود که در میان آنها فرایند اکستروژن زاویه ای (ecap) به دلیل قابلیت تولید قطعات حجیم و امکان تولید تجارتی و صنعتی، بیشتر از سایر روش ها مورد توجه قرار گرفته است. امروزه گستره استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک در فرایندهای شکل دهی رو به افزایش است. علت های عمده این گسترش، قابلیت ها و ویژگی های ایجاد شده در فرایند و ماده ی در حین ارتعاشات آلتراسونیک می باشد که از آنها تحت عناوین اثرات سطحی و اثرات حجمی یاد می شود. در این پایان نامه ارتعاشات آلتراسونیک در حین فرایند ecap اعمال شده و اثرات آن بر روی خواص مکانیکی نمونه، اندازه ی دانه تولید شده، یکنواختی ساختار ایجاد شده و هم چنین نیروی مورد نیاز فرایند مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور یک سیستم شامل قالب ecap با زاویه قالب 120 درجه، تمرکزدهنده ی ارتعاشات آلتراسونیک با فرکانس تشدید khz20، روبند و دیگر تجهیزات لازم برای سوار کردن مجموعه بر روی پرس طراحی و ساخته شد. در دو حالت همراه با ارتعاشات آلتراسونیک و بدون حضور ارتعاشات آلتراسونیک، نمونه های آلومینیومی (آلومینیوم خالص 98/99) از قالب عبور داده شده و سپس در مقطع میانی نمونه پارامترهای ذکر شده مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد که ارتعاشات آلتراسونیک باعث کاهش بیشتر اندازه دانه شده و به عبارت دیگر اعمال ارتعاشات آلتراسونیک راندمان فرایند ecap را افزایش می دهد. خواص مکانیکی نمونه از قبیل استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی بعد از حضور ارتعاشات آلتراسونیک نسبت به شرایط عادی افزایش پیدا کردند. با بررسی میکروسختی در سطح نمونه مشخص شد که یکنواختی اندازه دانه با حضور ارتعاشات آلتراسونیک بیشتر می شود. نشان داده شد که ارتعاشات آلتراسونیک نیروی مورد نیاز فرایند را کاهش داده و میزان کاهش در دامنه های ارتعاشی بالاتر، بیشتر خواهد بود. مسیر جدیدی برای فرایند ecap در طی عبورهای متوالی از قالب معرفی و سپس اثر این مسیر پیشنهادی در شرایط بدون حضور ارتعاشات آلتراسونیک و با حضور ارتعاشات مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از مسیر پیشنهادی یکنواختی ساختار را در مقایسه با مسیرهای سنتی بهبود بخشید. مدل های المان محدود مطابق با شرایط عملی ذکر شده آماده و نتایج شبیه سازی با نتایج عملی موجود مورد مقایسه قرار گرفتند. به منظور اعمال ارتعاشات آلتراسونیک در شبیه سازی های المان محدود، تکنیک جدیدی تحت عنوان تکنیک سنبه الاستیک معرفی شد. استفاده از مدل معرفی شده کمک می کند تا شرایط شبیه سازی با شرایط واقعی بسیار به یکدیگر نزدیک باشند. کلیه شبیه سازی های انجام شده بر پایه مدل معرفی شده دارای انطباق بسیار خوبی با نتایج تجربی بودند. به منظور بررسی اثر ارتعاشات آلتراسونیک بر تنش شارش ماده، مجموعه ای طراحی و ساخته شد که با سوار کردن آن بر روی دستگاه تست کشش این قابلیت فراهم شد تا بتوان ارتعاشات آلتراسونیک را در حین تست کشش اعمال کرد. در این راستا نمونه هایی با اندازه دانه متفاوت تحت آزمایش تست کشش همراه با آلتراسونیک قرار گرفتند. در کلیه نمونه ها بعد از اعمال ارتعاشات تنش شارش افت کرده و به عبارتی در ماده نرم شدگی دیده شد. مشاهده شد که هرچقدر دانه ها ریزتر باشند نرم شدگی ماده کمتر است. این نرم شدگی کمتر در مواد ریزدانه تر به چگونگی حرکت نابجایی ها درماده نسبت داده شد.

برای تشخیص سلامت دستگاه¬های نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه تست کالیبراسیون انجام می¬شود.در این تست نیرویی از مرتبه¬ی نیروی نورد به مدت حدوداً شش ثانیه اعمال می¬شود و سپس پس از آن نیرویی از مرتبه¬ ای پایین تر به مدت حدوداً شش ثانیه اعمال می¬شود.بعد از هربار تعویض غلتک و یا عدم تنظیم سیستم کامپیوتری تست کالیبراسیون انجام می¬شود.در تست کالیبراسیون شرایطی همانند شرایط هنگام نورد ایجاد می¬شود با این تفاوت که در شرایط کالیبراسیون ورق بین غلتک¬های کار وجود ندارد.این تست می-تواند به عنوان ابزاری مناسب برای تخمین شرایط نورد به کار برده شود واز نتایج این تست می¬توان برای تصمیم گیری در مورد انجام یا عدم انجام نورد استفاده کرد. در قفسه¬های نهایی واحد نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه نوساناتی در نیروی کالیبراسیون مشاهده شده است که نگران کننده می¬باشد چون ممکن است این نوسانات در نهایت منجر به کیفیت پایین محصول نهایی شود.یکی از اهداف این تحقیق اینست که از روی نوسانات مشاهده شده در تست کالیبراسیون بتوان عیوب سخت افزاری و میزان خرابی را به تفکیک مشخص کرد تا در صورت تشخیص بحرانی بودن شرایط از انجام نورد جلوگیری گردد. منحنی¬های مربوط به نیروها در تست کالیبراسیون در نرم افزار ایباآنالایزر بیانگر اینست که قدر مطلق بیشینه¬ی دامنه¬ی نوسانات تقریباً ثابت است و وقوع ارتعاشات اجباری محتمل به نظر می-رسد.هدف اصلی این پروژه تعیین عوامل سخت افزاری است که باعث این گونه ارتعاشات می¬شوند. برای نیل به هدف فوق الذکر ابتدا باید مدل ریاضی مناسب برای دستگاه نورد تهیه شود.مدل دستگاه شامل دو مدل عمودی و پیچشی می¬باشد.سپس معادلات دیفرانسیل مربوطه استخراج می¬گردند.درگام بعدی باید ضرایب سختی عمودی،ضریب سختی پیچشی معادل و ممان اینرسی جرمی معادل بدست آید.سپس اثر عوامل سخت افزاری شامل عیوب خروج از مرکزیت وبیضی گونی غلتک¬های کار وپشتیبان،مقاومت در برابر غلتش، عدم همراستایی در کوپلینگ¬های چرخ دنده،عیوب موجود در چرخ دنده¬ها و انواع عیوب موجود در یاتاقان¬های غلتشی در معادلات دیفرانسیل بدست آمده وارد می¬شود و این اثرات به صورت تغییرات نیرو و یا به صورت تغییرات گشتاور بر مدل¬های عمودی و پیچشی اعمال می¬شوند.در نهایت معادلات با استفاده از نرم افزار simulink به صورت کوپله حل می¬گردند.لازم به ذکر است تمامی پارامترهای مدل براساس نقشه¬ها و اطلاعات موجود در مجتمع فولاد مبارکه می¬باشد. جواب¬های بدست آمده با جواب¬های ایباآنالایزر مقایسه¬ می¬شود.در ابتدا جواب¬ها با استفاده از نرم افزار matlab و تبدیل فوریه¬ی سریع به حوزه¬ی دامنه بر حسب فرکانس برده می¬شوند.جواب¬های ایباآنالایزر هم می¬بایست به حوزه¬ی دامنه بر حسب فرکانس برده شود.در ادامه فرکانس¬ها و دامنه¬های بدست آمده از شبیه سازی با فرکانس¬ها و دامنه¬های موجود در ایباآنالایزر مقایسه می¬گردند تا نوع عیب و شدت خرابی مشخص شود. از نتایج شبیه سازی مشخص می¬شود که عیوبی بر نوسانات نیروی کالیبراسیون تأثیر گذارند که در مدل عمودی وارد می¬شوند و در واقع به صورت تغییرات نیرو ظاهر می¬شوند.از جمله¬ی این عیوب می¬توان به خروج از مرکزیت وبیضی گونی غلتک¬های کار وپشتیبان و انواع عیوب موجود در یاتاقان¬های غلتشی اشاره کرد.به عبارت دیگر عیوبی که در مدل پیچشی وارد می¬شوند و به صورت تغییرات گشتاور هستند نظیر مقاومت در برابر غلتش، عدم همراستایی در کوپلینگ¬های چرخ دنده و عیوب موجود در چرخ دنده¬ها بر نوسانات نیرو در تست کالیبراسیون تأثیر قابل توجهی ندارند.از مقایسه¬ی نتایج با جواب¬های ایباآنالایزر مشخص می¬شود که خروج از مرکز وبیضی گونی از مهم ترین عیوب هستند و با افزایش میزان خروج از مرکز یا بیضی گونی ،دامنه¬ی نوسانات هم به همان نسبت افزایش می یابد و یکی از قابلیت¬های برنامه¬ی نوشته شده اینست که میزان خروج از مرکز یابیضی گونی را می¬توان از آن استخراج نمود.تعیین دامنه¬ی بحرانی برای عیوب یاتاقان¬ها از نتایج این تحقیق می¬باشد.از نوآوری¬های این تحقیق ایجاد مدل دینامیکی قفسه¬ی نورد در حالت کالیبراسیون و هم چنین مقایسه¬ی نتایج تئوری وعملی می¬باشد.

ضربات با سرعت پایین می توانند با ایجاد آسیب در ماده مرکب عمر آن را کاهش دهند و از این رو حایز اهمیت هستند. در این پایان نامه به بررسی مقاومت ضربه ای و استحکام خمشی پس از ضربه تیرهای مرکب چندلایه با مقطع ناودانی و از جنس شیشه پلی استر پرداخته شده است. با جستجوی معیارهای آسیب مختلف معیارهای هو، هاشین، ماکزیمم کرنش و معیار پاک به زبان فرترن برنامه نویسی و در بسته نرم افزاری آباکوس وارد شدند. شبیه سازی های ضربه و خمش پس از ضربه نشان داد که معیار ماکزیمم کرنش برای شکست الیاف و معیار هو برای شکست زمینه بهترین دقت را در پیش بینی محل و زمان رخداد آسیب و استحکام خمشی پس از ضربه دارند. در ادامه آزمایش ضربه با انرژی های مختلف با تغییر ارتفاع ضربه زن بر تیر کوتاه 25 سانتیمتری و تیر بلند 50 سانتیمتری انجام شد و بر روی هر نمونه ضربه خورده آزمایش خمش صورت گرفت. در آزمایش های ضربه نوعی شکست زمینه در محل اتصال جان تیر به بال تیر اتفاق می افتاد که ناشی از لایه لایه شدن و تمرکز کرنش در گوشه تیر بود و استحکام خمشی پس از ضربه تیر را بسیار تحت تاثیر قرار می داد و نیز سبب اختلاف زیاد بین نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج حاصل از آزمایش ها می شد برای رفع این مشکل این ناحیه با المان چسب مدل شد. استفاده از المان چسب برای مدل سازی این نوع آسیب روش نوینی بود که در ادبیات تحقیق بررسی نشده بود. به عنوان چند نمونه از نتایج به دست آمده در پایان نامه می توان به این موارد اشاره کرد: معیار پاک در تعیین محل شکست الیاف در کشش و فشار دقت کمی داشت. در شبیه سازی ها با ثابت نگه داشتن ارتفاع سقوط ضربه زن سه روند خطی برای تغییر استحکام خمشی و مدول خمشی پس از ضربه بر حسب انرژی ضربه برای تیر 50 سانتیمتری و روند خطی برای تغییر استحکام خمشی پس از ضربه برای تیر 25 سانتیمتری مشاهده شد. علاوه بر این با تغییر ارتفاع سقوط ضربه زن و ثابت نگه داشتن جرم ضربه زن نیز سه روند برای تغییر استحکام خمشی پسماند تیر بر حسب انرژی ضربه مشاهده شد که در ناحیه اول آسیب زمینه و در نتیجه کاهش استحکام اندک بود. در ناحیه دو استحکام خمشی به نصف مقدارآن بدون آسیب ضربه ای قبلی می رسید و در ناحیه سه روند نمودار تخت بود.

مکانیک شکست ظرفیت تحمل بار سازه هایی که دارای عیوب اولیه ای می باشند را مطالعه می کند، بنابراین قادر است عمر باقی مانده یک جسم ترک دار را تحت بارگذاری خستگی تعیین کند.پدیده شکست در اثر خستگی در چرخ دنده ها نیز دیده می شود. از مهم ترین و رایج ترین دلایل شکست آنها، شکست در ریشه دندانه است. هدف پروژه حاضر تخمین عمر جعبه دنده اصلی دستگاه قیچی هالدن مجتمع فولاد مبارکه است. بنابراین ابتدا دستگاه قیچی مورد تحلیل سینماتیکی قرار گرفت. سپس جعبه دنده اصلی مورد تحلیل دینامیکی قرار گرفت. بعد از مشخص شدن میزان گشتاور وارد بر چرخ دنده و تعیین چرخ دنده بحرانی توزیع دقیق بار روی دندانه های آن و موقعیت اولیه ترک مشخص شد. برای شبیه سازی رشد ترک خستگی در چرخ دنده از روش اجزای محدود توسعه یافته (xfem) استفاده شده است.نتایج اطلاعات مفیدی در مورد تخمین عمر چرخ دنده در اختیار ما قرار می دهد تا به کمک آن از شکست ناگهانی چرخ دنده ها و عوارض ناشی از آن جلوگیری شود.

خستگی، یکی از مهم ترین و شایع ترین علل شکست در قطعات مکانیکی تحت بارگذاری چرخه ای است و قطعاتی مانند پره توربین موتور های هوافضایی و یا پره کمپرسور ها قطعاتی اند که قربانی این فرآیند شکست هستند. مهم ترین روش برای بهبود عمر خستگی این گونه قطعات، ایجاد تنش پسماند فشاری با روش های گوناگون است. در این پایان نامه فرآیند لیزر شاک پینینگ یا lsp با استفاده از دوسری تجهیزات لیزری پرانرژی و کم انرژی موردمطالعه تجربی قرارگرفته است. به این منظور نمونه هایی از جنس های مس خالص و همچنین آلیاژ آلومینیم 6061- t6 با استفاده از فرآیند lsp فرآوری شده و مقدار تغییر شکل نمونه های مسی و نیز شرایط سطحی، مقدار تغییرات سختی، ریزساختار، تنش پسماند و زبری نمونه های آلومینیمی بعد از فرآیند ارزیابی شده است. بررسی ها نشان داد که فرآیند lsp می تواند در نمونه های مسی، تغییر شکل به شکل خمش ایجاد کند که می توان از آن به عنوان یک فرآیند خم کاری فویل ها استفاده کرد. همچنین سختی و تنش پسماند فشاری و زبری سطح نمونه های آلومینیمی را افزایش داده و موجب بروز ریزدانگی در آن ها شود. علاوه بر آن نتایج نشان داد که در صورت رعایت نکردن مسائل فنی، این فرآیند می تواند باعث بروز ریزترک هایی در نواحی مانند گوشه های داخلی و بسته شود.

در این تحقیق در پی آن هستیم تا با استفاده از لانه زنبوری نومکس و هم چنین خاصیت ضربه پذیری ماده مرکب مورد استفاده، میزان لانه زنبوری مورد نیاز برای جلوگیری از ایجاد آسیب در تیر در اثر ضربه با انرژی مشخص را به دست آوریم. تیر کامپوزیتی مورد استفاده در این تحقیق از جنس شیشه-پلی استر با مقطع ناودانی است که به روش پالتروژن تولید شده است. به منظور آگاهی از میزان آسیب وارده، مقاومت محوری تیر سالم و تیر ضربه خورده بدون لانه زنبوری مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آن تاثیر استفاده از یک و دو لایه لانه زنبوری در کاهش آسیب وارد بر تیر و افزایش مقاومت محوری تیر بررسی شده است.

در این پژوهش مقاومت خمشی- پیچشی تیرهای با مقطع ناودانی و l شکل از جنس شیشه- پلی استر ساخته شده به روش لایه چینی دستی پس از بارگذاری ضربه ای خمشی و پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است که برای اندازه گیری میزان تاثیر ضربه بر این تیرها، مقاومت خمشی- پیچشی پس از ضربه با مقاومت تیرهای سالم مورد مقایسه قرار گرفته است.

امروزه کاهش وزن محصولات، نه یک اختیار که یک الزام است. این موضوع در مورد محصولاتی که موجب آلودگی هوا می شوند از اهمیت بیش تری برخوردار است. در همین راستا طراحی شاسی خودرو مینی با هدف حداقل سازی وزن آن انجام شده است. در بخش اول، ابتدا توضیحاتی در مورد خودرو موردنظر آورده شده و هدف گذاری اولیه انجام شده است. همچنین مبانی طراحی شاسی و بدنه نیز ارائه شده است. سپس با توجه به جانمایی اجزاء خودرو، فضای طراحی جهت استفاده در بهینه سازی توپولوژی به دست آمده است. پس ازآن، بهینه سازی توپولوژی شاسی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده و مسیرهای انتقال نیرو و شکل کلی شاسی به دست آمده است.با تفسیر طرح بهینه سازی توپولوژی طرحی مفهومی برای شاسی ارائه شده است. در این پروژه به طور وسیعی از نرم افزار آباکوس و کتیا استفاده شده است. در انتها تحلیل های خمش و پیچش استاتیکی جهت شناسایی نقاط ضعف شاسی در این بارگذاری ها انجام گردید و به اصلاح نواقص طرح پرداخته شد. طرح نهایی ارائه شده باوجود وزن کم، از مشخصات سازه ای مطلوبی برخوردار است.

هدف این پژوهش، ارائه یک الگوریتم متالورژیکی برای توصیف تحولات ریزساختار فولادهای کربن- منگنز حین نورد گرم است. در این پژوهش، داده های آزمون پیچش گرم و داده های خط نورد گرم صنعتی استفاده می شود. این داده ها برای محاسبه کرنش حقیقی، نرخ کرنش و تنش جریان میانگین سیمز، شعاع غلتک تخت شده، کرنش اضافی و لغزش بین غلتک و ورق استفاده شده اند. سپس با توجه به این پارامترهای مکانیکی، تنش جریان میانگین بر پایه معادله بهبودیافته میساکا برای پیش بینی رفتار ورق فولادی کربن- منگنز توسعه یافته است. این مدل مقدار عناصر آلیاژی، میزان تبلور مجدد بین مراحل، انباشت کرنش و امکان شروع تبلور مجدد بین مراحل را درنظر می گیرد. همچنین یک الگوریتم متالورژیکی شامل پیش بینی تحولات ریزساختار حین نورد گرم (محدوده آستنیت) و تبدیل فاز، برای فولادهای کربن- منگنز توسعه یافته است.

ریخته گری گریز از مرکز به طور وسیعی برای تولید برخی از کامپوزیت ها، لوله ها و برخی از غلتک های کار مورد استفاده قرار می گیرد. غلتکهای کار مورد استفاده در صنعت نورد عمدتاً به سه روش ریختهگری میشوند: ریختهگری گریز از مرکز، ریختهگری با یک بار ریختن در حالت ثابت، ریختهگری با دو بار ریختن در حالت ثابت و غلتکهای فولادی معمولاً به روش فورجینگ تولید میشوند. غلاف بیرونی غلتک های کار که سال هاست در خطوط نورد مورداستفاده قرار می گیرد، توسط همین روش و معمولاً در ماشین های غلتک ریزی موسوم به ماشین دی لاوود ریخته گری می شوند. در صنایع نورد هزینه مربوط به مصرف غلتکها و تبعات ناشی از آن، از جمله هزینه توقفات لازم جهت تعویض و یا تعمیر غلتکها، یک موضوع بسیار مهم است. هدف این پروژه استفاده از روش اجزا محدود برای شبیه سازی حرارتی و مکانیکی فرآیند ریخته گری گریز از مرکز افقی غلاف بیرونی غلتکهای کار و درنهایت تخمین عمر خستگی حرارتی قالب های مورداستفاده در ماشین های غلتک ریزی می باشد.

فرآیند نورد، روشی پیچیده با پارامترهای متنوع است که افزایش رقابت بین تولیدکنندگان و یا مشتریان به ورق های با کیفیت بهتر، فرآیندها را به سمت بهبود روش ها و کاهش عیوب و به ویژه افزایش کیفیت ظاهری ورق سوق می دهد. بررسی پارامترها، پیش بینی و مدلسازی فرآیند می تواند اطلاعات مفیدی در اختیار گذاشته و بدون صرف هزینه های گزاف و انجام روش های تجربی، تأثیر عوامل مختلف را در ایجاد و یا کاهش عیوب شکلی مورد بررسی قرار داد. در این تحقیق سعی شده است که ضمن بررسی اثر برخی از عوامل مهم فرآیند نورد، روشی نیز جهت مدلسازی فرآیند وتعیین عملکرد بهینه آن ارائه گردد. بر این اساس در اولین گام، مدل اولیه ای از تغییر شکل های الاستیک غلتک و قفسه ها توسعه و بهبود داده شده و اثر پارامترهای مختلف بررسی گردیده است. سپس شبیه سازی شبکه عصبی نورد به کمک مدل توسعه یافته اخیر انجام گرفته است. درنهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک و شبیه سازی شبکه عصبی، پارامترهای فرآیند نورد با هدف کاهش عیوب شکلی و موج ورق ها بهینه سازی شده اند. نتایج حاصل از روش ارائه شده در این پژوهش در مقایسه با روش های مورد استفاده در گذشته و نیز اطلاعات فرایند نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه بهبود قابل قبولی را نشان می دهد.

در این تحقیق به کمک آزمایشات عملی و تحلیلهای نظری که عمدتا بر پایه روش عددی اجزا محدود قرار دارند فرآیند نورد حلقه مورد بررسی قرار گرفته است. بخش اصلی تحقیق شامل تحلیل اجزا محدود و غیرخطی فرآیند نورد حلقه به کمک نرم افزار ‏‎ansys‎‏ است که برای حلقه هایی با ساختار الاستیک-پلاستیک و یا ساختار ویسکوالاستیک-پلاستیک به انجام رسیده است.