یکی از اهداف همیشگی محققان صنعت تولید موتور دستیابی به بازده حرارتی بالاتر بوده است. از جمله روشهای دستیابی به این هدف در موتورهای احتراق داخلی، استفاده از موادی با ضریب رسانایی حرارتی پایین در بدنه سیلندر یا به عبارت دیگر عایق سازی بدنه سیلندر می باشد که در این راستا مواد سرامیکی بهترین انتخاب برای نیل به این هدف می باشند. در سالهای اخیر کاربرد و استفاده از پوششهای سرامیکی در محفظه احتراق مورد بررسی قرار گرفته است ولی از آنجا که عمر این گونه پوششها محدود می باشد. محققان به تازگی به فکر استفاده از مواد جایگزینی از جمله مواد هدفمند در بدنه سیلندر افتاده اند. مواد هدفمند دسته ای جدید از مواد مقاوم در برابر حرارت می باشند که در صنایع پیشرفته کاربرد دارند این مواد به گونه ای ساخته می شوند که در یک طرف سرامیک و در طرف دیگر فلز قرار گرفته و در بین دو سطح ترکیب ویژه ای از دو ماده وجود خواهد داشت. بدین ترتیب خواص مکانیکی از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت خواهد بود این مواد علاوه بر مقاومت حرارتی بالا، در برابر سایش و خوردگی نیز مقاومند. در قسمت اول این تحقیق توزیع درجه حرارت در سیلندر موتور در یک سیکل در حالت گذرا و نیز میزان حرارت تلف شده به سیستم خنک کاری و بیشینه دمای سطح برای مواد مختلفی چون فلز، سرامیک، پوشش سرامیکی و مواد هدفمند (fgm)تعیین شده است در قسمت دوم نیز تنشهای شعاعی و محیطی ناشی از ترکیب شرایط مرزی مکانیکی و حرارتی درون سیلندر موتور به صورت کرنش صفحه از (طول بینهایت) و متقارن محوری مدل سازی شده است و برای تعیین خواص ماده هدفمند از مدل غیر خطی توانی استفاده شده است. همچنین برای حل معادلات حاکم روش چند لایه ای مورد استفاده قرار گرفته است.

وجود تنش های بین لایه ای موضعی با شدت بالا در طول لبه آزاد لمینیت های کامپوزیتی، تحت عنوان اثر لبه آزاد شناخته می شود. به طور مشابه، اثر حاصل از تنش های موضعی بین لایه ای در مجاورت گوشه آزاد لمینیت ها، اثر گوشه آزاد نامیده می شود. هدف اصلی این پایان نامه، مدل سازی اثر گوشه آزاد در لمینیت های کامپوزیتی با الیاف متقارن متعامد و زاویه دار، با استفاده از روش المان محدود و بر اساس مدل سراسری-موضعی می باشد. در این روش، ناحیه سراسری با استفاده از تئوری مرتبه اول برشی و ناحیه موضعی، در مجاورت گوشه آزاد، با استفاده از تئوری لایروایز ردی، مدل می شوند. استفاده از این روش امکان تحلیل لمینیت های تشکیل شده از تعداد دلخواه لایه متعامد، با ضخامت و جنس های متفاوت را به وجود می آورد. همچنین تاثیر عواملی نظیر ضخامت لایه ها، آرایش لایه ها، تعداد لایه ها و تغییر در خواص مواد مورد بررسی قرار می گیرد. تنش های بین لایه ای سبب جدایی بین لایه ای و ترک عرضی در زمینه می شوند، بنابراین بررسی وضعیت زوال لمینیت تحت اثر گوشه آزاد با استفاده از معیارهای زوال از دیگر اهداف این تحقیق است. در نهایت، اعتبار سنجی نتایج حاصل از این مدل، توسط نتایج موجود حاصل از تحقیقات پیشین صورت می گیرد که نشان دهنده تطابق خوبی میان این نتایج است.