روش پتروف-گالرکینِ محلی بدون شبکه (mlpg) ، یک روش عددی برای حل معادلات دیفرانسیل است. در این پایان= نامه کاربرد mlpg در حل مسائل سه بعدی الاستو- استاتیک، با جابجایی های کوچک، به بحث گذاشته شده است. این روش دامن? کلی مسئله ( ) را با m گره و بدون هیچ گونه شبکه بندی شبیه سازی می کند. به علاوه، توابع تقریبزن را از میان درونیاب- هایی چون کمترین مربعات متحرک (mls)، بخش یکپارچه (pu)، توابع شپارد و توابع پای? شعاعی (rbf) برمی گزیند. از آنجایی که روش های بدون شبکه، به خاطر پیوستگی مرتبه بالای توابع شکلشان، در برخورد با مسائل دارای ناپیوستگی ماده ای با دشواری هایی رو به رو می شوند، ترفند ساد? نوینی برای رفع این مشکل ارائه شده است. سپس با به کار گیری یکی از ساده ترین و بهترین اعضای خانواد? mlpg، یعنی mlpg5، یک تحلیل الاستو- استاتیک از استوانه های جدار ضخیم چند لایه، ساخته شده از مواد همسانگرد آورده شده است. نتایج به دست آمده با پاسخ های دقیق و همچنین با نتایج حاصله از یک نرم افزار اجزاء محدود یعنی ansys مقایسه گشته اند. همخوانی قابل پذیرش mlpg با پاسخ های دقیق، به ویژه در مرز ناپیوستگی ماده ای، بهره گیری از این روش را در دیگر مسائل پیشنهاد می نماید.

با توجه به محدودیت روش های دارای شبکه ، جون اعوجاج در المان ها به دلیل تغییر شکل آن و زمان لازم برای مش زدن مجدد آن در فرایندهای دارای تغییر شکل ، استفاده از روش های بدون شبکه می تواند در رفع این مشکلات سود مند باشد. یکی از روش های بدون شبکه شناخته شده روش هیدرودینامیک ذرات هموار( sph) می باشد که توانایی های بالای خود را در فرایند تغییر شکل به اثبات رسانده است . در این رساله به شبیه سازی فرایند نورد توسط روش sph پرداخته شده است و نتایج بدست آمده از توزیع تنش با نتایج نرم افزار ِدفرم مقایسه شده است. دفرم نرم افزاری است که از روش المان محدود برای شبیه سازی فرایند های تغییر شکل فلزات استفاده می کند . رفتار قطعه کار به صورت الاستیک -پلاستیک و غلتک ها به صورت صلب می باشد. در این مطالعه علاوه بر بررسی چگونگی نوزیع فشار ، تنش و چگالی بر روی قطعه فرایند سخت کاری انجام شده و مسئله بار برداری که از مسائل مهم در فرایند های تغییر شکل فلزات به ویژه نورد می باشد و نیز اصطکاک که از نقاط قوت این رساله محسوب می گردد مورد بررسی قرار گرفته ، همچنین مزایای به کارگیری این روش ارائه می گردد .

شکل دهی الکترومغناطیس یک روش شکلدهی دینامیکی نرخ بالاست که در آن نرخ کرنش های بالایی بدست می آیند. در این فرآیند، اثر متقابل جریان ایجاد شده در قطعه کار و میدان مغناطیسی سیم پیچی که در مجاورت آن قرار دارد، باعث تغییرشکل قطعه کار می گردد.هدف اصلی این پایان نامه بدست آوردن تحلیلی بر پای? معادل? تعادل انرژی به منظور مدلسازی تغییرشکل پلاستیک استوانه های فلزی جدار نازک تحت اثر نیروی الکترومغناطیس است. به این منظور سطح تسلیمی ارائه شده که اثرات متقابل نیروها و ممانهای منتجه ی داخلی را در بر می گیرد. همچنین با ترکیب مدل سخت شوندگی توانی و مدل کوپر سایموند، اثرات سخت شوندگی کرنشی و نرخ کرنش بطور توامان در نظر گرفته می شود. روش ارائه شده امکان درنظر گرفتن ترمهای مختلف انرژی جنبشی و کار پلاستیک را فراهم می آورد.

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

در این پایان نامه در ابتدا به بررسی تاریحچ? پدید? جذب انرژی و روابط حاکم بر آن و پارامترهای موثر بر رفتار مچالگی در کارهای انجام شد? گذشته در مورد سلول های جدار نازک به صورت عام و در مورد سلول های منحنی شکل به صورت خاص پرداخته شده است و در مرحل? بعد رفتار مچالگی جاذب های انرژی منحنی شکل تحت بارگذاری شبه استاتیکی به صورت تجربی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. برای تهی? نمونه های s شکل از روش شکل دهی نورد سرد استفاده شده است. نمونه های نهایی از پروفیل تو خالی با مقطع مربعی تولید شده اند برای جلوگیری از چین خوردگی نمونه در هنگام نورد، پیش از عملیات، داخل پروفیل بصورت کامل از ماسه ریخته گری پر شده است. با توجه به اینکه پروفیل های تولید شده توسط عملیات نورد سرد احتیاج به تنش زدایی دارد، تمامی نمونه ها در کور? الکتریکی تنش زدایی شده است. جهت انجام این آزمایش برروی این تیوب ها در راستای بررسی رفتار مچالگی از دستگاه تست کشش و فشار استفاده شده است. جهت قرار گرفتن نمونه های تولید شده به صورت جفت برروی دستگاه یک فیکسچر مخصوص طراحی شده است، تا تبواند بار اعمالی به سازه را انتقال داده را استحکام لازم در طول مدت بارگذاری را داشته باشد سرعت بارگذاری معادل 5 در نظر گرفته شده است. نمودار نیرو به جابه جایی و تغییر شکل عمومی سازه در فواصل مختلف ارائه شده است در نهایت با استفاده از نرم افزار abaqus –explicit تحلیل اجزاء محدود انجام شده و نتایج عددی و تجربی در سه بخش نمودارهای نیرو به جابجایی، تغییر شکل عمومی و مکانیزم فرو ریزش پلاستیک مقایسه شده است که بیانگر تطبیق خوب این نتایج می باشد و سرانجام پس از صحه گذاری بر مدل اجزاء محدود بوسیل? مقایسه با نتایج تحلیل تجربی به بررسی تأثیر متغیرهای هندسی بر قابلیت جذب انرژی و نیروی مچالگی با استفاده از مدل اجزاء محدود پرداخته شده است.

این پایان نامه به بررسی تجربی و شبیه سازی عددی برخورد و نفوذ پرتابه های سوپرکاویتاسیونی از جنس تنگستن، در هدف های آلومینیومی5083 با ضخامت های5 ، 10 و 15 میلی متر می پردازد. برای مدل سازی رفتار ماده و همچنین گسیختگی آن، از معادلات جانسون-کوک استفاده شده است. در همه ی آزمایش ها سرعت برخورد و سرعت خروج گلوله از هدف ها، اندازه گیری شده است. با توجه به نتایج آزمایش ها و شبیه سازی های عددی انجام شده، نمودار های سرعت خروج گلوله از هدف در مقابل سرعت برخورد آن رسم شده و سرعت حد بالستیک برای هر کدام ازهدف ها به دست آمده است. در شبیه سازی عددی از کد های اجزاء محدود abaqus استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، با دقت بالایی به نتایج حاصل از آزمایش ها نزدیک است.

روشfe یک روش کارآمد برای حل آن دسته از مسایل مهندسی است که از روشهای تحلیلی قابل حل نمی باشند. fem با وجود این مزایا با کمبودهایی مواجه است.از جمله عدم توانایی حل مسائل با هندسه های پیچیده، تغییر شکل های زیاد، مسائلی که شامل ترک هستند. برای حل اینگونه مسائل روشهای جدیدی پیشنهاد شدند که روشهای بدون مش نامیده می شوند.روشهای بدون مش نیازی به برقراری ارتباط بین گرهها ندارند.در نتیجه قادر به حل مسائلی هستند که fem از حل آنها باز می ماند. روشهای بدون مش علی رغم تواناییشان در حل این مسائل، کمبودهایی دارند،از جمله زمان بر بودن فرایند حل و دشوار بودن اعمال شرایط مرزی. با توجه به اینکه برای حل برخی مسائل استفاده از روشهای بدون مش اجتناب ناپذیر است و توجه به مزایای fem به لحاظ کوتاه بودن پروسه ی حل و سهولت اعمال شرایط مرزی ایده ی تلفیق این دو روش مطرح شد. رویکردهای مختلفی به منظور تلفیق این روشها ارائه شده است. در این تحقیق با استفاده از مفهوم ذرات مجازی، به تلفیق روش efg و fem پرداخته ایم. دو مسئله مختلف تیر یک سرگیردار تحت بارگذاری و صفحه ی نیمه بی نهایت با ترک مرکزی درmatlab برنامه نویسی و با استفاده از این شیوه ی تلفیقی تحلیل شد. به علاوه تاثیر متغیرهایی از جمله نوع تابع وزن، دامنه ی تاثیر، تعداد المانهای fem، تعداد ذرات روش efg و تغییر تعداد نقاط گوس را در مسئله تیر در روش پیشنهادی بررسی کرده و نتایج را در قالب نمودارها نمایش داده ایم.سرانجام این بررسی ها و نتایج حل دو مسئله را با نتایج حل دقیق مقایسه کردیم.

در این رساله به تجزیه و تحلیل الاستو پلاستیک پوسته کامپوزیتی کروی و پوسته کروی پیزوالکتریک کروی تحت بارگذاری دینامیکی یا انفجاری، با استفاده از روش چبیشف کالوکیشن پرداخته می شود. بنابراین استفاده از کلاهک ها ی کروی دارای رشد قابل توجهی در مکانیک و ساختار عمرانی در سال های اخیر داشته و چون این کلاهک ها از پوسته کروی تشکیل می دهند، تحقیق و تفحص پوسته های کروی مخصوصا کامپوزیت کروی از اهمیت بالایی برای طراحی بر خوردار هستند. این رساله بر اساس سختی ایزوترپیک و تئوری جریان می باشد که ابتدا سختی کرنشی الاستو پلاستیک بیان می شود و کرنش پلاستیک بر این اساس بدست می آید که با ترکیب با کرنش الاستیک معادلات حاکم بر پوسته بدست می آید. این تحلیل با استفاده از روش چبیشف کالوکیشن حل می شود. که ابتدا معادلات را به فرم نموی می نویسیم و سپس با استفاده از نقاط کالوکیشن و روش نیمارک و روش تکرار آنرا برای بدست آوردن جابجایی حل می کنیم. نتایج آنها با مقالات و با نتایج بدست آمده از نرم افزار المان محدود abaqus جهت نشان دادن صحت و درستی نتایج مقایسه می شوند و در ادامه تاثیر بارهای مختلف با شعاع های مختلف روی پوسته کروی کامپوزیت غیر خطی الاستیک و الاستو پلاستیک و پیزوالکتریک بررسی می شود.

در این مطالعه، رفتار صفحات مستطیلی غیرهوشمند و هوشمند تحت اثر بارهای دینامیکی مورد بررسی قرار می گیرد. در هوشمندسازی این سازه ها از قطعات پیزوالکتریک به عنوان ماده هوشمند استفاده می گردد. با استفاده از اصل همیلتون معادلات حاکم بر حرکت سیستم استخراج می شود و از روش بسط توابع ویژه برای حل این معادلات استفاده می گردد. همچنین، الگوریتم کنترل بهینه خطی کلاسیک با فیدبک جابجایی-سرعت به منظور برآورده ساختن هدف های کنترلی مورد استفاده قرار می گیرد. بارگذاری دینامیکی اعمال شده در همه حالات بنابر اهمیت بالای آن در موارد عملی، به صورت جرم متحرک بوده، و در کنار آن به منظور مطالعه اهمیت اثرات اینرسی از بارگذاری به صورت نیروی متحرک نیز استفاده شده است. بارگذاری های انجام شده به دو صورت بار متمرکز و بار گسترده صورت می گیرد و از شرایط مرزی مختلف نیز به منظور بررسی اثرات تکیه گاهی استفاده می شود. صفحه نازک در نظر گرفته شده در این مطالعه به دو صورت نامیرا و میرا فرض می شود و اثرات قرارگیری صفحه روی بستر الاستیک نیز مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین، ارتعاشات صفحات مستطیلی با فرض رفتار خطی سازه میزبان و با اعمال سطوح نسبتا پایینی از ولتاژهای ورودی به محرک ها، تا هدف مطلوب قابل کاهش می باشد. با توجه به هزینه پایین، نصب آسان و سهولت تامین منابع انرژی خارجی در هوشمندسازی سازه های مطالعه شده با استفاده از محرک های پیزوالکتریک، عملکرد سیستم و مکانیزم کنترل فعال پیشنهادی برای توسعه و کاربرد در موارد عملی نظیر به اثبات می رسد

هدف از این تحقیق، مطالعه رفتار های مکانیکی مختلف پوسته های مخروطی کامپوزیتی می باشد. به منظور استخراج معادلات حرکت حاکم برای شرایط بارگذاری گوناگون، بر اساس تئوری پوسته نازک، اصل همیلتون به کار گرفته می شود. برای توصیف رفتار الاستو-پلاستیک پوسته های مخروطی تحت بار دینامیکی داخلی، از تئوری تغییر شکل کلی هنکی استفاده می گردد. روش تحلیلی گلرکین به همراه شکل مود های تیر بعنوان توابع وزن، به خدمت گرفته شده تا معادلات دینامیکی حرکت به دست آید. به کارگیری توابع تیر امکان بررسی نقش شرایط مرزی در رفتار مکانیکی پوسته های مخروطی را فراهم می آورد. سپس، معادلات دینامیکی توسط روش انتگرال زمانی نیومارک حل می گردند. خصوصیات ارتعاشاتی پوسته های مخروطی کامپوزیتی تحت شرایط مرزی مختلف نیز در این رساله به کمک روش گلرکین مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. همچنین، یک راه حل دقیق برای تحلیل کمانش خطی پوسته های مخروطی کامپوزیتی ارائه می گردد. تاثیرات شرایط مرزی، نیم زاویه راس، طول، و تعداد لایه ها بر پاسخ پوسته بطور کامل مورد بررسی قرار می گیرد. نشان داده می شود که نتایج حاصله از مطالعه تحلیلی حاضر در تطابق بسیار خوبی با نتایج دیگر منابع موجود هستند.

در این تحقیق تحلیل ارتعاشات تیر جدار نازک کامپوزیتی و کنترل آن بوسیله لایه های پیزو مد نظر قرار می گیرد. تیرهای جدار نازک در حال دوران مانند پره، در بسیاری از زمینه های مهندسی مکانیک و هوافضا به کار برده می شوند. در این تحقیق کنترل ارتعاشات خمشی یک تیر جدار نازک کامپوزیتی در حال دوران مورد بررسی قرار می گیرد. مساله برای یک تیر تک سلولی که شامل توابع اعوجاج، نیروی گریز از مرکز و تاثیرات لایه پیزو می باشد، فرمولبندی می شود. معادلات حاکم با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده و سپس با روش گلرکین توسعه یافته حل می شوند. برای بدست آوردن ورودی کنترل (ولتاژ ورودی به عملگر) از روش کنترل بهینه استفاده شده است. در شبیه سازی عددی تاثیر پارامترهایی از قبیل سرعت دوران، زاویه لایه و کنترل بهینه تحت اعمال تحریکات خارجی بوجود آمده توسط انفجار ، بر روی تیر جدار نازک با مقطع مستطیلی و با دو نوع پیکربندی متفاوت، مورد بررسی قرار می گیرند.

فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی منجر به ایجاد تغییرات پیچیده فیزیکی و متالورژیکی در قطعه کار می شود. در این فرآیند همچنین عوامل غیرخطی کننده ماده نظیر پارامترهای وابسته به دمای جوش باعث پیچیده تر شدن بیشتر مساله می شود. به همین جهت ارائه یک مدل ریاضی دقیق حرارتی و تنشی در این شرایط بسیار مشکل است.باتوجه به کاربرد وسیع مخازن تحت فشار و لوله ها در صنعت و استفاده فراوان از روشهای مختلف جوشکاری لزوم بسط دادن تحلیل تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری به این کاربرد مهم صنعتی بسیار اهمیت می دهد. در این تحقیق یک تحلیل حرارتی- مکانیکی گذرای سه بعدی برای جوشکاری قوسی با گاز محافظ به روش اجزاء محدود برای دو هندسه یکی جوشکاری تیگ و دیگری جوشکاری میگ در حالت یک پاس انجام شده است. تحلیل حرارتی - مکانیکی به دو بخش تقسیم می شود. در بخش اول یک تحلیل انتقال حرارت گذرای سه بعدی انجام شده و تاریخچه حرارتی جوش محاسبه می گردد. در بخش دوم با استفاده از نتایج دمایی بدست آمده از بخش نخست،یک تحلیل ترمو- الاستو - پلاستیک گذرای سه بعدی برای محاسبه تغییرشکلهای جوشی و تنشهای پسماند جوشی انجام می گردد. سپس جهت صحت نتایج با داده های تجربی موجود مقایسه خواهد شد،پس از آنکه از صحت مدل المان محدود اطمینان حاصل گردید،تنش های پسماند جوشی از این مدل استخراج و به عنوان نتایج صحیح ذخیره می گردد. از نتایج این تحقیق می توان به تطابق بسیار خوب نتایج با داده های تجربی اشاره نمود،بنابراین می توان گفت روش اجزاء محدود قادر به پیش بینی نتایج تنش پسماند جوشکاری می باشد.

در بسیاری از فرایندهای مرسوم شکل دهی مانند کشش عمیق، شکل پذیری ورق های فلزی در اثر باریک شوندگی موضعی یا غیر یکنواخت شدن کرنش ها ، عمدتا در یک ناحیه کوچک در سطح ورق محدود می شود. یکی از ابزارهای مفید برای تعیین شکل پذیری ورق های فلزی، منحنی حد شکل دهی می باشد. این منحنی که ترسیمی از کرنش های ماکزیمم و مینیمم اصلی موجود در سطح ورق است با فرض اینکه فرایند تغییر شکل تحت شرایط تنش صفحه ای رخ می دهد، همراه می باشد. در فرایندهای جدید شکل دهی ورق فلزی مانند شکل دهی افزایشی و شکل دهی پره ای، تماس بین ابزار و قطعه کار سبب تولید کرنش های برشی بین ضخامتی بزرگ می شود و همچنین بدلیل وجود قابل توجهی از تنش نرمال در بسیاری از فرایندهای هیدروفرمینگ، فرض صفحه ای بودن تنش در اینگونه فرایندها مناسب نمی باشد لذا نمودار حد شکل دهی قادر به پیش بینی مناسب شکست نخواهد بود. بنابراین لازم است تا از منحنی حد شکل دهی تکامل یافته شامل هر شش مولفه تنسور تنش برای اینگونه فرایندها استفاده شود. نمودار حد شکل دهی تکامل یافته ترسیمی سه بعدی است و ابزاری ارزشمند برای درک اختلاف بین حدود شکل دهی پیش بینی شده و نتایج تجربی می باشد. در این پژوهش، نمودار حد شکل دهی تکامل یافته با استفاده از مدل تعمیم یافته مارسینیاک و کوچینسکی تعیین شده و محاسبات بر اساس معیار تسلیم ون میسز و با فرض رفتار ایزوتروپیک ماده ارائه شده است. با استفاده از روش نیوتن-رافسون با همگرایی کامل، دستگاه معادلات غیر خطی حل شده است.

فرآیند آهنگری چرخشی، یک روش پیشرفته در شکل دهی فلزات به روش تدریجی است. در این فرآیند، قالب بالایی با زاویه مشخصی، حول محور عمودی یک ماشین با سرعت ثابت می چرخد. همزمان، قالب پایین قطعه را به صورت عمودی و در حالت پیشروی ثابت می فشارد. در این صورت فرآیند قادر است که تنها بخش کوچکی از قطعه را در هر مرحله به صورت مداوم شکل دهد. تغییر شکل تدریجی فلز در این روش نسبت به فرآیند های سنتی آهنگری، علاوه بر کاهش نیروی مصرفی، باعث کاهش ارتعاش در فرآیند، کیفیت یکنواخت، سطح پرداخت مناسب و دقت ابعادی بالا خواهد گردید و کاهش قابل ملاحظه ای از انرژی و ماده مصرفی را در بر خواهد داشت. به این دلیل علاوه بر پارامترهای فرآیند، شامل پیشروی، سرعت دورانی قالب متحرک فوقانی و زاویه چرخش، بررسی عواملی همانند توزیع سرعت جریان فلز، توزیع کرنش موثر و شکل نواحی تماس از اهمیت ویژه ای برخوردار است. علاوه بر آن، عیب های پدید آمده بر اثر تغییر پارامترهای ذکر شده، همانند عیب قارچی شدن ، توزیع ناهمگن کرنش موثر و ایجاد کرنش موضعی زیاد در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است.

در این تحقیق، تاریخچه ای کلی از فرایند خمکاری لوله ها مورد مطالعه قرار می گیرد، که شامل انواع مختلف فرایندهای خمکاری و تاثیرات پارامترهای مختلف طراحی بر فرایند می باشد. با انتخاب روش خمکاری دورانی- کششی و ارائه مدل های تحلیلی، عیوب ایجاد شده در حین فرایند را مورد بررسی قرار خواهیم داد. سپس با توجه به درجه اهمیت هر کدام از این عیب ها، با توجه به روابط تحلیلی و مدل های اجزائ محدود، در جهت رفع و یا اصلاح آن ها، به بهینه سازی شرایط خمکاری و اصلاح پارامترهای هندسی خواهیم پرداخت. در آخر به این سوال پاسخ خواهیم داد که، لوله ای با ابعاد هندسی مشخص را تحت چه شرایطی می توان خم کرد تا عیوب در آن بروز نکند. بدین ترتیب، دانش مورد نیاز برای اجرای فرایند خمکاری لوله های جدار نازک بدست خواهد آمد و در قدم بعدی با طراحی ابزارهای مورد نیاز می توان این فرایند را به اجرا درآورد. شبیه سازی فرایند خمکاری لوله توسط نرم افزار تحلیل اجزائ محدودabaqus انجام شده و نتایج با محاسبات تحلیلی و مشاهدات آزمایشگاهی مقایسه می گردد.

در این پایان نامه، یک روش نوآورانه و منحصر به فرد تحت عنوان شکل دهی پره ای-هیدرو معرفی می گردد. این فرآیند بر پایه ی دو روش شکل دهی پره ای و شکل دهی هیدروفرمینگ می باشد. در فرآیند ابداعی پره ای-هیدرو، ورق از طریق محیطی ثابت شده و ابزار ضمن چرخش حول محور خود به آرامی به سمت ورق حرکت نموده و آن را شکل می دهد. در عین حال فشار سیال موجود در قسمت ماتریس و پشت ورق باعث می شود تا همانند فرآیند هیدروفرمینگ، شکل دهی صورت پذیرد. مکانیزم تغییر شکل در فرآیندهای سنتی کشش عمیق مانند شکل دهی کششی، کشش و خمش می باشد، در حالیکه در فرآیند پره ای-هیدرو علاوه بر کشش و خمش، برش نیز سبب شکل دهی می گردد. شبیه سازی المان محدود فرآیند شکل دهی با استفاده از نرم افزار abaqus انجام شده است. جهت شناخت بهتر فرآیند پره ای-هیدرو و مزیت این روش شکل دهی، مقایسه ای بین این فرآیند و فرآیندهای شکل دهی کششی و شکل دهی هیدروفرمینگ از نظر نیروهای شکل دهی و معیار کرنش ضخامت صورت گرفته است. سپس تأثیر پارامترهای مختلف همانند سرعت ابزار، ضریب اصطکاک، فشار سیال و هندسه ی ابزار بر روی شکل دهی با استفاده از معیار کرنش ضخامت برای سه فرآیند پره ای-هیدرو، هیدروفرمینگ و پره ای مورد بررسی قرار گرفت. ورق شکل داده شده توسط فرآیند پره ای-هیدرو از نظر معایب سطحی مورد بررسی واقع شد. در نهایت فرآیند بهینه سازی برای حداکثر نمودن مینیمم ضخامت با استفاده از روش تاگوچی اجرا می شود. بدین منظور با تعیین شاخص کیفیت، پارامترهای طراحی و آرایه ی متعامد تاگوچی طرح بهینه ای از فرآیند ارائه شده و با استفاده از جدول تحلیل واریانس میزان مشارکت پارامترها در بهینه سازی بدست می آید.

سرعت یکی از مهمترین پارامترها در فرآیندهای ساخت و تولید می باشد که عملکرد، هزینه، بهره وری، انرژی، راندمان و علاوه بر آن، موارد محیطی و ایمنی را تحت تاثیر قرار می دهد. با مرور تاریخچه ای از گذر فرآیندهای تولید، مشاهده می شود که فرآیندهای که همراه با سرعت بالا بوده اند، (همانند براده برداری)، جایگزین فرآیندهای قدیمی شده است. در این پایان نامه، علاوه بر مطالعه بر روی رفتار الاستیک پلاستیک ماده، به چگونگی بدست آوردن معیار آسیب fld، برای تحلیل شکست طی فرآیند شکل دهی عمیق ورق در حالت شبه استاتیک پرداخته می شود. سپس با بررسی اثرات نرخ کرنش بر رفتار شکلدهی ورق های فلزی، معیار آسیب fld جداگانه ای استخراج و تحلیل می شود. با به کار بردن نرم افزار تجاری اجزای محدود، همانند abaqus، شکلدهی بر روی یک قطعه، به صورت مطالعه موردی، مورد بررسی قرار می گیرد. بر این اساس، کارآیی هر دو مدل در حالت استاتیک و دینامیک، تخمین زده و مقایسه می گردد. با مقایسه بین دو معیار آسیب استاتیکی و دینامیکی، مشخص می شود که معیار آسیب استاتیکی قادر به پیشبینی آسیب برای فرآیندهایی که دارای نرخ کرنش قابل توجهی هستند نبوده و برای این گونه موارد باید از معیار حد شکلدهی دینامیکی استفاده نمود.

شکل دهی افزایشی تک نقطه ای (spif) فناوری فرم دهی ورق های فلزی است که به خاطر مزایایش از قبیل افزایش فرم دهی، انعطاف بیشتر در تولید اشکال پیچیده و کاهش نیروهای شکل دهی مورد توجه جوامع تحقیقاتی است. در این روش شکل دهی ورقی که در پیرامون گیردار شده است به وسیله حرکت ابزار نقطه ای نیم کره ای در راستای مسیری خاص به شکل نهایی تبدیل می شود و تغییر شکل موضعی در راستای این مسیر اتفاق می افتد. با افزایش تغییر شکل های موضعی در نهایت شکل نهایی قطعه در ورق ایجاد می شود. اگرچه نکته مهم صحت پیش بینی آسیب پلاستیک در طول فرآیند فرم دهی است. درک صحیح از مکانیزم تغییر شکل و ارزیابی آسیب پلاستیک در شکل دهی افزایشی تک نقطه ای بسیار حائز اهمیت است زیرا که می تواند سبب انتخاب پارامترهای مناسب شکل دهی گردد و بهبود این فرآیند را با حصول شکل پذیری بیشتر امکان پذیر سازد. این پایان نامه از یک مدل آسیب پلاستیک به همراه آنالیز المان محدود برای پیش بینی آسیب در spif برای شکل مخروط استفاده می کند. سپس شبیه سازی های متعددی برای بررسی اثر عوامل مختلف در فرآیند شکل دهی افزایشی نقطه ای از قبیل زاویه شکل دهی، ضخامت ورق، ضریب اصطکاک، سرعت پیشروی ابزار، سرعت دورانی ابزار، گام عمودی و قطر ابزار انجام می شود. آزمایشات تجربی نیز به منظور تعیین اثرات پارامترهای شکل دهی انجام می شود. نشان داده می شود که قابلیت شکل پذیری همزمان با افزایش زاویه شکل دهی، ضریب اصطکاک، نرخ پیشروی ابزار، گام عمودی و قطر ابزار کاهش می یابد. همچنین قابلیت شکل پذیری با افزایش سرعت دورانی ابزار و ضخامت ورق افزایش می یابد.

در پایان نامه ی حاضر، رفتار ارتعاشی نانو مخروط های کربنی تک لایه، با استفاده از روش المان محدود بر پایه ی جرم و فنر مورد بررسی قرار می گیرد. در مدل المان محدود بکار رفته، اتم های کربن با استفاده از المان های جرم متمرکز مدلسازی شده و المان های فنر طولی و پیچشی برای شبیه سازی پیوند کوالانس میان اتم های کربن بکار می روند. المان های فنر طولی، برهم کنش میان هر دو اتم کربن موجود در یک پیوند و المان های فنر پیچشی، برهم کنش پیوندهای مجاور با هر اتم کربن را مدلسازی می کنند. نانو مخروط های کربنی با طول ها و زاویه ی رأس های مختلف، تحت شرایط مرزی متفاوت مدلسازی شده و رفتار ارتعاشی آن ها مورد بررسی قرار می گیرند. فرکانس های طبیعی نانو مخروط های مختلف به صورت گرافیکی ارائه شده و تأثیر نوع شرط مرزی اعمال می شود و همچنین تغییر پارامترهای هندسی نانو مخروط بر مقدار فرکانس بدست آمده، مورد بررسی قرار می گیرد. همانطور که انتظار می رود، تأثیر پارامترهای هندسی بگونه ای است که با افزایش سایز نانو مخروط مقدار فرکانس طبیعی آن کاهش می یابد. بدین صورت که با افزایش زاویه ی رأس نانو مخروط و همچنین افزایش طول آن، مقدار عددی فرکانس حاصل کاهش می یابد. نوع شرط مرزی اعمال شده به نانو مخروط نیز سبب تغییر مقدار فرکانس بدست آمده می شود. نتایج حاکی از این است که هرچقدر شرط مرزی اعمالی، اتم های کربن بیشتری را درگیر کند، مقدار فرکانس طبیعی حاصل افزایش می یابد.

درحال حاضر، در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، روش هیدروفرمینگ لوله استفاده می شود. زیرا مزایای آن نسبت به سایر روش های شکل دهی بیشتر است. اکثراً لوله ها قبل از فرایند هیدروفرمینگ، تحت خمکاری با یکی از روش های خمکاری قرار می گیرند. خمکاری به روش کششی- دورانی یکی از روش های رایج برای خمکاری لوله های جدار نازک می باشد که در این پژوهش از آن استفاده شده است. شبیه سازی های اجزای محدود فرایندهای پیش- خمکاری و هیدروفرمینگ لوله خمکاری شده کمک می کند تا علاوه بر امکان سنجی فرایند هیدروفرمینگ برای اجزای خاص، از تعداد سعی و خطاهای تجربی در جهت ایده آل سازی کیفیت محصول نهایی کاسته شود. در این پژوهش از دو مدل سازی اجزای محدود استفاده شده است. ابتدا لوله در فرایند خمکاری کششی- دورانی شیبه سازی شده سپس لوله خمکاری شده با کرنش ها، تنش ها، عیوب باقیمانده و ضخامت لوله در مرحله آخر فرایند خمکاری وارد فرایند هیدروفرمینگ شد. سپس با استفاده از روش های عددی و تحلیلی- عددی به بررسی کیفیت محصول نهایی و پارامترهای تأثیرگذار بر روی آن پرداخته شد.