چکیده در این پژوهش انواع مختلف روش های تحلیل مخازن سوخت بررسی شده است و پس از مقایسه مزایا و معایب هر یک از آنها، مخزن سوخت لکوموتیو er 24 به عنوان یک مدل واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل هندسی این مخزن بر اساس نقشه های موجود در شرکت لکوموتیو سازی مپنا به کمک نرم افزار solidworks ایجاد شده است تا در ادامه به کمک نرم افزار ansys تحلیل های اجزاء محدود مورد نظر روی آن صورت گیرد. این مخزن به دو روش مورد تحلیل اجزاء محدود قرار گرفته است. در روش اول برای بارگذاری مخزن از منحنی سرعت-زمان استاندارد لکوموتیو در زمان توقف استفاده شده است. همچنین در این حالت مخزن سوخت شامل 80% سوخت و 20% هوا در نظر گرفته شده است. در ادامه پس از حل معادلات سیالاتی حاکم بر جریان های دوفاز، فشار بیشینه بر روی دیواره های مخزن سوخت حاصل شده است. در روش دوم نیز برای بارگذاری مخرن، از بارگذاری توصیه شده در استانداردهای ایمنی مثل din en 12663 استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش، مشاهده شده است که بارگذاری های توصیه شده در استانداردهای ایمنی، تنش های بزرگتری را در بدنه مخزن ایجاد می کنند. در ادامه پس از شناسایی نواحی بحرانی مخزن از نظر میزان تنش، بهینه سازی آن مورد نظر قرار گرفته است. برای این منظور با توجه به پیچیدگی هندسه و همچنین بزرگی ابعاد مخزن، متغیرهای بهینه سازی به ویژگی های هندسی صفحات جاذب داخلی آن محدود شده اند. یعنی با تغییر چیدمان داخلی مخزن، به کمک تغییر ضخامت، زاویه خم، شعاع سوراخ و همچنین تعداد صفحات جاذب؛ آرایش بهینه صفحات جاذب به منظور کاهش وزن و همچنین کاهش هزینه ساخت صفحات جاذب مورد جستجو قرار گرفته است. به دلیل گستردگی فضای حل و همچنین عدم دسترسی به یک رابطه تحلیلی برای محاسبه تنش در مخزن، استفاده از الگوریتم های تکاملی در فرآیند بهینه سازی مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور از الگوریتم ژنتیک چند هدفه غیر مغلوب (nsga-ii) در کنار شبکه های عصبی مصنوعی (anns) به عنوان ابزاری قدرتمند در تقریب توابع هدف و قیود استفاده شده است. در نهایت پس از انتخاب یکی از اعضای مجموعه جواب نهایی و مقایسه آن با طرح اولیه مخزن سوخت، مشاهده شده است که مخزن بهینه علاوه بر اینکه تمامی شرایط مورد نظر در استانداردهای ایمنی را برآورده می سازد، حدود 39% وزن کمتر و همچنین 73% هزینه ساخت کمتری نیز دارد. واژگان کلیدی: مخزن سوخت، صفحات جاذب، تلاطم، تحلیل اجزاء محدود، شبکه های عصبی، بهینه سازی و ... .

کاربرد نانوگیره ها در ساخت، مونتاژ و جابجایی قطعات و مجموعه ها در مقیاس نانو به سرعت رو به گسترش است. از جمله این کاربردها می توان به جداسازی نانوذرات از محیط رشد آن ها، تغییرشکل نانوساختارها و انجام انواع آزمون های مکانیکی نظیر تست کشش برروی اجزاء ساخته شده از مواد جدید در دامنه های مختلف نیرویی اشاره نمود. جابجایی قطعات و ذرات در مقیاس نانو و تولید ساختارهای پیچیده در این مقیاس، بدون دراختیار داشتن نانوگیره هایی با دقت، حساسیت وکنترل پذیری مناسب امکان پذیر نیست. وجود نیروهای سطحی از یک سو باعث سهولت گیرش و انتقال ذرات و قطعات در مقیاس نانو می گردد و از سوی دیگر رهاسازی دقیق این ذرات و قطعات را با دشواری مواجه می سازد. بر این اساس، شناخت نانوگیره ها و بررسی عملکرد آن ها، هم به عنوان یک ابزار پرکاربرد مستقل و هم به عنوان وسیله ای برای ساخت سیستم های نانویی پیچیده تر اهمیت زیادی یافته است. از همین روست که طراحی، ساخت، پیاده سازی و بهبود عملکرد نانوگیره ها و برطرف کردن مشکلات نمونه های موجودآن ها توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه یک متدولوژی برای طراحی دهانه نانوگیره ها برای دستیابی به اهداف خاصی همچون گیرش و جدایش نانو ذرات از بستر رشد آن ها بدون آسیب دیدگی هیچ یک از دو قطعه، به کمک روش دینامیک مولکولی می باشد. فرایند پیشنهادی برای انجام این کار به گونه ای است که برای حل مسایل مشابه همچون گیرش و کشش رشته های پلیمری و پروتئینی نیز قابل استفاده خواهد بود. در فرایند پیشنهادی ابتدا استحکام کششی و پایداری جانبی نمونه نانویی مورد آزمایش (در این جا نانولوله کربنی) به همراه انواع تغییرشکل های بازگشت ناپذیر ایجاد شده بر اثر اعمال بار جانبی به آن مورد بررسی قرار می گیرد. سپس عمق نفوذ ایجاد شده در دهانه نانوگیره در فرآیند گیرش نانولوله کربنی به ازای نیروهای مختلف به کمک نمودارهای نیرو- عمق نفوذ تخمین زده شده و حد مناسبی از عمق نفوذ به جا مانده در دهانه نانوگیره که تضمین کننده عدم آسیب نانولوله در حین گیرش و جدایش نانو ذرات باشد انتخاب می گردد. نتایج بدست آمده برای محاسبه نیروی اصطکاک بین دهانه نانوگیره و نمونه مورد استفاده قرار می گیرد و مقدار نیروی اصطکاک به ازای ضخامت های متفاوت دهانه تعیین می شود. هم چنین وابستگی عددی نیروی اصطکاک به سطح تماس بررسی شده و نتایج به دست آمده از طریق مقایسه با نتایج پژوهش های قبلی اعتبار سنجی می گردد. در مرحله بعد بر اساس نتایج بدست آمده معیاری برای طراحی دهانه این دسته از نانوگیره ها ارائه می شود. در پایان نیز آسیب احتمالی قسمت فوقانی دهانه نانوگیره به روش اجزاء محدود بررسی می گردد. کلمات کلیدی: نانوگیره، نانولوله کربنی، تست کشش، روش دینامیک مولکولی

این گزارش به بررسی روشی جدید با استفاده از ترکیبی از روش شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک می پردازد. که هدف از آن انجام طراحی های پیچیده مهندسی به کمک ماشین است ، که این حیطه ای است که کمتر رایانه تا به حال در آن موفق بوده است . در این روش ابتدا شبکه عصبی رایانه را قادر به حل مسائلی می سازد که با توجه به پیچیدگی آنها در حل تحلیلی آنها امکان پذیر نیست و مدل سازی آنها توسط روشهای معمول کامپیوتری نیازمند زمانی طولانی است . در این گزارش ، روش جدیدی از ترکیب دو شبکه عصبی دو لایه بجای یک شبکه عصبی چهار لایه برای اولین بار ارائه شده است که مزایای آن نسبت به شبکه چهار لایه با توجه به زمان حل و خطا کاملا قابل توجه است . پس از آن از الگوریتم ژنتیک بعنوان روشی قدرتمند برای بهینه سازی در فضاهای بزرگ با تعداد پارامترهای ورودی زیاد، استفاده شده است . با ترکیب این دو روش رایانه با تعداد ناچیزی آزمایش برای تربیت شبکه عصبی قادر به ارائه طرح برتر خواهد بود.

کیفیت "فرمانپذیری" (handling) یک خودرو که بیانگر رفتار دینامیکی آن در حرکت بر روی مسیرهای منحنی است متاثر از ویژگیهای هندسی و عملکردی ساز و کارهای گوناگون بکار رفته در خودرو نظیر سیستم فرمان، سیستم تعلیق و سیستم ترمز می باشد. بر این اساس در طراحی هر یک از سیستمهای یاد شده باید تاثیر ویژگیهای آن سیستم در فرمانپذیری خودرو بعنوان یکی از معیارهای مهم در نظر گرفته شود. در این پژوهش ، تاثیر هندسی (و به طور مشخص مختصات اتصالات) ساز و کار دنده شانه ای بکار رفته در سیستمهای معمول فرمان بر فرمانپذیری خودرو بررسی شد و روش جدیدی برای دستیابی به بهترین کیفیت فرمانپذیری با استفاده از الگوریتمهای ژنتیک پیشنهاد شده است . بدین منظور مدل دینامیکی فرمان دنده - شانه ای با مدل دینامیکی کل خودرو تلفیق شده و پارامترهای دینامیکی و قیدهای سینماتیکی ساز و کار فرمان در مدل دینامیکی مناسبی که با استفاده از مدل خطی تایر برای بررسی فرمانپذیری خودرو انتخاب شده ادغام گردیده است . معادلاتی که به این طریق بدست می آید به ازاء ورودی پله ای به غربیلک فرمان و به کمک نرم افزار matlab حل شده و مغادیر شاخصهای فرمانپذیری خودروی مورد نظر محاسبه می گردد. در روش پیشنهادی برای یافتن مختصات مطلوب اتصالات ساز و کار فرمان از یک الگوریتم ژنتیک استفاده شده و مزایای استفاده از این روش نیز توضیح داده شده است .

یکی از مسایلی که از دیرباز در صنایع خودروسازی مورد توجه قرار گرفته است کاهش وزن قطعات خودرو است . دراین تحقیق روشی برای طراحی بهینه پانل های بدنه خودرو با توجه به معیارهای سختی و ‏‎dent resistance‎‏ ارائه شده است . مدل مورد استفاده دراین تحقیق ، مدل پانل دو انحنایی با ابعادی مشابه ابعاد سقف خودروی ملی است . دراین روش ، ارضا معیارهای پذیرش سختی و ‏‎dent resistance‎‏ به عنوان قیدهای بهینه سازی مطرح هستند و هدف کمینه کردن وزن پانل است . دراین مسئله از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شده است . محاسبه مقادیر سختی و ‏‎dent resistance‎‏پانل به کمک روش اجزا محدود صورت می گیرد که از نظر محاسباتی روش پرهزینه ای است و از آنجا که الگوریتم ژنتیک دفعات بسیار زیادی نیاز به محاسبه توابع قید دارد لذا باید رفتار این توابع را بوسیله یک مدل ریاضی ساده تقریب زد، بدین منظور از شبکه های عصبی استفاده شده است .

طراحی و ترکیب بندی مکانیزمها، درانجام کارهای پیچیده حرکتهای پیچیده حرکتهای غیرخطی کنترل شده و انتقال نیرو از جمله مسائل مورد توجه مهندسان مکانیک می باشد. بطور کلی در طراحی یک مکانیزم و تعیین پارامترهای سینماتیکی آن برای سه کاربرد ایجاد مسیر، تابع و حرکت، روش تحلیلی و عددی منحصربفردی وجود ندارد. از دلایلی که هنوز طراحان با توجه به مشکلات و محدودیتهای روشهای تحلیلی به سمت آنها گرایش دارند، آن است که حل عددی ترکیب بندی مکانیزمها منجر به یک مسئله بهینه سازی مقید می شود که تابع هدف به شدت غیر خطی است و کار با مشتقات جزئی این تابع در روشهای مبتنی بر گرادیان فرایندی سخت و زمانگیر است.

براساس استانداردهای پذیرفته شده در صنعت مخازن تحت فشار استحکام اتصال نازلهای بسیار بزرگ به مخزن با کمک معیارهای ویژه ای که متضمن مقاومت مکانیکی مجموعه تحت شرایط مختلف کاری می باشند، ارزیابی می گردد. این معیارها تنش های موجود و یا ترکیب آنها در محل اتصال را با مقادیر مجازی که در استانداردهای مربوطه تعریف شده اند، مورد مقایسه قرار داده و در صورت برآورده شدن قیدهای مذکور ، مقاومت مکانیکی مجموعه مخزن و نازل را تضمین می کنند. با در نظرگرفتن مسائل اقتصادی ، طراحان مخازن تحت فشار می کوشند تا در عین ارضا معیارهای فوق، وزن مجموعه مورد طراحی را به حداقل برسانند. از آنجا که وزن مجموعه مخزن و نازل مستقیما تابع ضخامت ورقهای شکل دهنده آنهاست، مسئله فوق به عنوان یک مسئله کمینه سازی مفید در نظر گرفته می شود که در آن ، ضخامت مخزن و نازل به عنوان متغیر مستقل در نظر گرفته می شوند و وزن کل مجموعه و معیارهای تنشی به ترتیب تابع هدف و قیدهای مسئله را تشکیل می دهند.به دلیل پیچیدگی و نایکنواختی توزیع تنش در محل اتصال نازل های بسیار بزرگ به مخزن ، محاسبه تنشهای مذکور و در نتیجه بررسی قیدهای این مسئله کمینه سازی به روش تحلیلی مقدور نیست به همین دلیل ، روالی برای طراحی اینگونه نازلهای بزرگ ارائه نشده است.برای این منظور ناگزیر از روشهای عددی و بویژه روش اجزا محدود استفاده می گردد . از سوی یگر به دلیل حجم بالای محاسبات انجام شده در این روشها و زمان و هزینه زیادی که برای آنها صرف می شود ، استفاده از آنها در الگوریتم های بهینه سازی که نیازمند تکرار محاسبات به دفعات زیاد هستند ، عملا امکان پذیر نیست . به همین دلیل است که در حال حاضر تعیین ضخامت بهینه ورقهای مخزن و نازل عمدتا به صورت تجربی و نه چندان بهینه انجام می گیرد.

با توجه به شرایط کاری خاص سکوهای نفتی و عدم امکان دسترسی آسان به آنها، هزینه طراحی، ساخت، نصب، تعمیر و نگهداری آنها بسیار زیاد است از اینرو بهینه سازی آرایش تجهیزات این سکوها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در تعیین آرایش بهینه تجهیزات هدف کمینه کردن وزن لوله ها و سیال درون آنها (با نسبت معین) می باشد که همزمان می بایست قیدهای عملی مسئله همچون عدم تقاطع دستگاه با کناره های محوطه، عدم قرار گیری تجهیزات سنگین در نقاط ضعیف سازه سکو، رعایت حداکثر طول لوله (در موارد افت فشار دما) و مهمتر از همه عدم قرار گیری تجهیزات بر روی یکدیگر، رعایت گردند.قید عدم قرارگیری تجهیزات بر روی یکدیگر از این نظر حائز اهمیت است که با قرارگیری هر دستگاه بخش جدیدی به این قید اضافه می گردد که بیان ریاضی آن عملا غیرممکن است از طرف دیگر بعلت اینکه تعداد حالتهای ممکن جهت چیدن تجهیزات فوق العاده زیاد است (گستردگی فضای جستجو) امکان استفاده از روشهای کلاسیک بهینه سازی غیرممکن به نظر می رسد، در حالیکه روش الگوریتم ژنتیک بعلت امکان جستجو در فضاهای گسترده، عدم نیاز به تعریف توابع جبری قیدها و حضور متغیرهای گسسته در مسئله برای حل اینگونه مسائل مناسب تشخیص داده شد. پس از مشابه سازی آرایش تجهیزات بر روی سکو با اعمال قیدها قرارگیری پارامترهای موثر در الگوریتم ژنتیک با حل یک مسئله ساده تعیین گردید. نهایتا از این روش برای حل مسائل واقعی (تعیین آرایش سکوهای نفتی) استفاده گردید.

ابتدا به روشهای کلی بهینه سازی مش مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق از بین روشهای مختلف، روش بهسازی که تغییری در نحوه اتصال المانها نمی دهد استفاده شده است. روشهای لاپلاس، روشهای مبتنی بر بهینه سازی و روشهای مدلسازی فیزیکی مورد بحث قرار گرفته اند. روشهای لاپلاس بعلت سادگی و ارزانی انها بسیار مورد توجه هستند اما در صورتی که مش اولیه بیش از حد معوج باشد و یا دامنه های مقعر وجود داشته باشند ممکن است به تولید المانهای معکوس منحر شوند. روشهای مبتنی بر بهینه سازی علیرغم گرانتر بودن سنبت به روشهای لاپلاس، بعلت تضمین برای بهتر کردن مش و دقت قابل کنترل به موازات ارزان شدن قدرت محاسباتی مورد توجه بیشتر قرار گرفته اند. یکی از روشهای بهینه سازی الگوریتم های ژنتیک می باشند که در فضاهای جستجوی بزرگ و یا وجود پارامترهای گسسته نتایج خوبی دست می دهد. سپس بحثی راجع به روشهای بهینه سازی بویژه الگوریتم های ژنتیک ارائه گردیده است. مساله بهسازی مشهای ‏‎quad‎‏ با استفاده از مفاهیمی مانند ‏‎node‎‏ کاری و ناحیه کاری و معیار کیفیت المان مدلسازی شده است. دو معیار متفاوت انجام شده است. ابتدا مساله با روش ناحیه کاری تک نقطه ای برای چندین مثال کلی حل شده است. سپس روشهای ناحیه کاری دو و چهار نقطه ای ارائه گردیده اند. در حالت سه بعدی ساده نیز برای المان ‏‎hexahedron‎‏ مساله بررسی شده است. در انتها پیشنهاداتی برای ادامه تحقیق ارائه شده است.

با توجه به فوق ایمنی بودن سیستم ترمز خودرو و نقش حیاتی آن در پیشگیری از بوجود آمدن حوادث ناگوار، پژوهش بر روی عملکرد این سیستم و تاثیر آن بر عملکرد دینامیکی خودرو را ضروری و پراهمیت جلوه می دهد. در این پایان نامه پس از مدلسازی دینامیکی خودرو و سیستم ترمز و استخراج معادلات دیفرانسیل حاکم برآنها، به صورت کلی حل دو نوع مساله مدنظر قرار می گیرد. ابتدا به کمک مدلهای دینامیکی بدست آمده ، عملکرد دینامیکی خودرو هنگام ترمزگیری بررسی و تحلیل می گردد. سپس با استفاده از نتایج قسمت قبل(تحلیل) و با انتخاب تابع هدف و به کمک روشهای ریاضی مبتنی بر بهینه سازی، سیستم ترمز به منظور بهبود عملکرد دینامیکی خودرو هنگام ترمزگیری بهینه سازی (طراحی بهینه) می گردد. به طورکلی با انجام این پژوهش، علاوه بر بالا رفتن سرعت و دقت تحلیل و بررسی عملکرد دینامیکی خودرو هنگام ترمزگیری ، زمان و هزینه جهت بررسی تغییرات احتمالی درخودرو و سیستم ترمز کاهش قابل ملاحظه ای یافته است. همچنین با انجام بهینه سازی، رهیافت جدیدی در طراحی بهینه سیستم ترمز خودروها به کمک کامپیوتر ارائه گردیده که به نوبه خود می تواند کمک موثری به طراحان سیستم ترمز در مراکز تحقیق و توسعه کارخانجات خودروسازی باشد.

دراین پایان نامه با فرض ثابت بودن محل موقعیت دهنده ها و گیره بندیها ، مقدار نیروی گیره بندی در مقابل نیروی ماشینکاری وارد شده بهینه شده به طوری که ماکزیمم تغییرشکل ایجادشده در قطعه کار حداقل شده و ضمن تامین پایداری قطعه کار تنش در هیچ نقطه ای از قطعه کار از تنش حداکثر معادل بیشتر نشود . آنگاه برای مدلسازی تماس بین قطعه کار و اجزای فیکسچر از المان تماسی ‏‎ ‏‎point-to-point‎‏ نرم افزار ‏‎ansys‎‏ استفاده شده است زیرا این امر امکان بررسی وضعیت تماس قطعه کار با اجزای فیکسچر را بعد از وارد شدن نیروهای ماشینکاری ممکن می سازد . در ضمن دراین المان پارامتر تداخل معرف نیروی گیره بندی می باشد . در ادامه به کمک نرم افزار ‏‎eeasynn‎‏ یک شبکه عصبی آموزش داده شده است که با گرفتن مقادیر پارامتر تداخل به عنوان ورودی حداکثر تغییر شکل و حداکثر تنش ایجاد شده در قطعه کار و وضعیت تماس موقعیت دهنده ها و گیره بندیها با قطعه کار را به عنوان خروجی می دهد . سپس به کمک یک نرم افزار الگوریتم ژنتیک به نام ‏‎goal‎‏ مقدار پارامتر تداخل بهینه به صورتی تخمین زده شده است که هم قطعه کار تحت عملیات ماشینکاری پایدار بماند و هم نیروی گیره بندی سبب تغییر شکل پلاستیک یا الاستیک قطعه کار نگردد . در نهایت با داشتن رابطه بین پارامتر تداخل و نیروی کلمپ مقدار بهینه نیروی کلمپ محاسبه شده است .

یکی از کاربردهای ربات در مناطقی است که بهر دلیلی وجود انسان در آن محل میسر نیست. یکی از مسائلی که در این رباتها مورد توجه قرار می گیرد بحث مسیریابی هوشمند ربات در منطقه یا زمین مورد نظر می باشد. بطوریکه موانع را شناسایی کرده و موانع متحرک و ثابت را تشخیص داده و براساس این تشخیص مسیر بهینه را که کوتاهترین است انتخاب بکند. در این پروژه سعی بر آن شده است که به کمک الگوریتم ژنتیک و کروموزومهای طول متغیر کوتاهترین مسافت و بهترین مسیر و کمترین تغییر جهت را به این ربات بدهد، به نحوی که کمترین مصرف سوخت و کمترین استهلاک را در عملگرهای مربوطه داشته باشد.