وجود عیب در سازه سبب تغییر خواص مودال سازه شامل فرکانس طبیعی، ضریب میرایی، شکل مود و توابع پاسخ فرکانسی می شود که با استفاده از این خواص می توان سلامت سازه را بررسی کرد. فرکانس طبیعی و ضریب میرایی فقط وجود یا عدم وجود عیب در سازه را تعیین می کند. از طرف دیگر تغییرات شکل مود یا توابع پاسخ فرکانسی سازه علاوه بر اطلاع از وجود یا عدم وجود عیب، قابلیت تعیین موقعیت و شدت عیوب سازه را دارد. در این تحقیق سه روش برای بررسی سلامت سازه ارائه می شود. در روش اول شاخص عیب بر اساس شکل مود تعریف می شود و با استفاده از این شاخص موقعیت و شدت عیوب در تیر تک لایه و جدایش بین لایه ای در تیر مرکب چند لایه ارائه می شود. پارامتر های موثر بر عملکرد این روش در تعیین موقعیت عیوب تیر و جدایش بین لایه ای در شرایط مختلف تعیین می شود. پارامتر های موثر بر عملکرد این روش برای تعیین موقعیت عیوب و جدایش بین لایه ای در شرایط مختلف بررسی می شود. مقایسه روش ارائه شده با تحقیقات پیشین نشان می دهد این روش با حسگرهای کمتری و بدون نیاز به شکل مود سازه سالم، عیوب سازه را با دقت مناسبی شناسایی می کند. روش دوم بر اساس انحنای توابع پاسخ فرکانسی، در این تحقیق برای آشکارسازی سلامت سازه ارائه می-شود و از این روش برای تعیین موقعیت عیوب تیر تک لایه و جدایش بین لایه ای در تیر مرکب استفاده می شود. پارامتر های موثر بر این روش شامل، فرکانس و دامن? نیروی تحریک، موقعیت عیوب و شرایط تکیه گاهی، تعداد حسگرها و نرخ داده برداری در دقت تعیین موقعیت و شدت عیوب بررسی می شود. شناسایی جدایش بین لایه ای بر اساس پاسخ دینامیک سازه تحت اثر بارگذاری متناوب روش دیگری است که در این تحقیق بررسی می شود. در این روش شاخص عیبی بر اساس اختلاف جابه جایی سطوح فوقانی و تحتانی ورق ارائه می شود. این روش عملکرد مناسبی در شناسایی موقعیت جدایش بین لایه ای در ورق مرکب چندلایه دارد. پارامترهای بهینه برای تعیین موقعیت جدایش بین لایه ای شامل فرکانس و دامنه نیروی تحریک، موقعیت عیب و تکیه گاه، نرخ داده برداری و موقعیت عیب در ضخامت ورق بررسی می شود و نشان داده می شود که با استفاده از این روش سلامت ورق مرکب به صورت موضعی بررسی می شود و بر خلاف روش های پیشین نیازی به تحلیل پاسخ کل ورق نیست.

آشکارسازی سلامت سازه در حین سرویس دهی باعث کاهش هزین? تعمیر و نگهداری، افزایش زمان بهره وری و قابلیت اطمینان می شود. شناسایی عیوب براساس امپدانس سازه یکی از روش های آشکارسازی سلامت سازه است که مقدار آن در هر نقطه به هندسه و خواص مواد وابسته است. با توجه به مشکلات اندازه گیری مستقیم امپدانس مکانیکی سازه در حین سرویس دهی، لایه های پیزوالکتریکی به سازه متصل می شود و امپدانس الکترومکانیکی آنها اندازه گیری می شود. این تحقیق روشی برای شناسایی عیوب براساس امپدانس الکترومکانیکی سازه ارائه می دهد. ابتدا روش اجزای محدودی برای محاسب? امپدانس الکترومکانیکی مبدل های پیزوالکتریکی متصل به سازه ارائه می شود و امپدانس الکترومکانیک برحسب هندسه و خواص مواد تشکیل دهند? مبدل پیزوالکتریک و سازه تعیین می شود. پاسخ الکترومکانیک لایه های پیزوالکتریک براساس رفتار ناهمسانگرد خطی آنها تعیین می شود و اثر کوپل میدان تغییر شکل و میدان اختلاف پتانسیل در تحلیل آنها در نظر گرفته می شود. پس از صحه گذاری این روش با مقایس? نتایج آزمایشگاهی و مدل های تحلیلی پژوهشگران پیشین، این روش برای تعیین امپدانس مبدل های پیزوالکتریک متصل به ساز? سالم و معیوب استفاده می شود و شاخصی برای ارزیابی سلامت سازه محاسبه می شود. نتایج تحلیل نشان می دهد مقدار این شاخص نسبت به عیوب هندسی بسیار کوچک در مقایس? با ابعاد سازه حساس است. فرکانس های تشدید الکترومکانیک نیز با این روش تعیین می شود که مقایس? آنها در ساز? سالم و معیوب نشان می دهد مقدار فرکانس های تشدید نسبت به خواص سازه بسیار حساس است. آرایشی از مبدل های پیزوالکتریک برای تعیین موقعیت هندسی عیوب در سازه استفاده می شود و با شبیه سازی امپدانس هر یک از مبدل ها و محاسب? شاخص نشان داده می شود فاصل? عیوب نسبت به مبدل تأثیر قابل توجهی بر تغییر امپدانس الکترومکانیک دارد که به عنوان معیاری برای تعیین موقعیت عیوب سازه استفاده می شود. کلی? پارامترهای موثر بر عملکرد این روش آشکارسازی سلامت سازه تحلیل می شود و مقدار بهین? آنها براساس هندسه و خواص سازه و لایه های پیزوالکتریک تعیین می شود.

جدایش بین لایه ای یکی از عیوب رایج در مواد مرکب است که موجب کاهش قابل توجه استحکام و سفتی قطعات مواد مرکب است. ترموگرافی ارتعاشی یکی از روش‏های مناسبشناسایی جدایش بین لایه ای در مواد مرکب است که با ارسال امواج مکانیکی به درون سازه، نواحی دارای جدایش بین لایه ای در اثر سایش سطوح آنها نسبت به یکدیگر به مبدل حرارتی تبدیل شده و انرژی ناشی از امواج مکانیکی به انرژی حرارتی تبدیل می‏شود. هدف این پایان‏نامه شبیه سازی آزمایش ترموگرافی ارتعاشی در ورق های چندلایه مواد مرکب به منظور شناسایی عیوب جدایش بین لایه‏ای است. روابط حاکم بر پاسخ ترموالاستیک مواد مرکب بیان می‏شود تا ارتباط بین میدان جابه‏جایی و حرارتی تعیین شود و با حل همزمان روابط حاکم بر میدان جابه‏جایی و حرارتی، افزایش دمادر هر نقطه یورق تحت اثر ارتعاش اجباری تعیین می شود. برای شبیه سازی تحریک ورق در آزمایش ترموگرافی ارتعاشی، جابه جایی گذرایی در حد میکرومتر به ناحیه ی مشخصی از ورق اعمال می شود که موجب انتشار امواج الاستیک در ورق می شود. این معادلات برای نمونه ای از ورق چندلایه دارای دو عیب جدایش بین لایه ای حل می شود که نتایج آزمایشگاهی آن وجود دارد تا مراحل شبیه سازی آزمایش ترموگرافی ارتعاشی با مقایسه ی نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی صحه گذاری شود.اثر پارامترهای موثر بر عملکرد ترموگرافی ارتعاشی با استفاده از مدل ارائه شده بررسی شدهتا با شناسایی اثر این پارامترها علاوه بر کاهش سعی و خطا در آزمایش ترموگرافی به منظور دستیابی بهنتایج مناسب، مدل مناسبی برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی و ارتباط آن با شدت و موقعیت عیوب تهیه شود.مدل ارائه شده برای بررسی پارامترهای مختلف آزمایش مانند دامنه‏ی تحریک، موقعیت عیب، عمق عیب، بررسی اثر نیروی پیش بار در ایجاد تحریک غیرآشفته بررسی شده و روشی برای یافتنفرکانس بهینه تحریک برای کسب نتایج بهتر در آزمایش ترموگرافی ارتعاشی ارائه می شود.کلمات کلیدی:جدایش بین لایه‏ای، ترموالاستیک،ترموگرافی ارتعاشی، آشکارسازی سلامت سازه، تحلیل اجزای محدود.

چکیده آزمایش غیرمخرب ترموگرافی نوری یکی از روش های شناسایی جدایش بین¬لایه¬ای در مواد مرکب است که در این روش آزمایش، بار حرارتی به صورت پالسی یا متناوب به یک سطح قطعه اعمال می شود. هدف این پایان¬نامه شبیه سازی آزمایش ترموگرافی نوری پالسی و متناوب برای شناسایی جدایش بین¬لایه¬ای در مواد مرکب است.در این پایان¬نامهپاسخ حرارتی گذرای مواد مرکب با تحلیل اجزای محدود در ترموگرافی نوری تحت اثر بار حرارتی پالسی با استفاده از نرم افزار تحلیل اجزای محدود موجودتعیین می شود که این شار حرارتی در مدتزمان چند میلی ثانیه اعمال شده و نمونه تحت اثر شار حرارتی ناشی از سرمایش همرفتی از سطوح جانبی در مدت زمان طولانی است. این روش تحلیل برای ورق ماده مرکب چند لایه دارای عیوب با ابعاد و عمق مختلف استفاده می شود. نتایج تحلیل دما و مشتق مکانی توزیع دما برای تعیین دقیق ابعاد عیوب استفاده شده و زمان بهینه برای تصویربرداری ترموگرافی از سطح نمونه برای دستیابی به نتایج مناسب از تحلیل گذرای پاسخ حرارتی تعیین می شود. در ترموگرافی متناوب یک سطح نمونه تحت اثر شارحرارتی متناوب گرم شده و انتشار امواج حرارتی در ضخامت ورق در نواحی سالم و معیوب شبیه سازی می شود تا اختلاف دامنه و فاز امواج حرارتی در نواحی سالم و معیوب تعیین شود. نتایج تحلیل نشان داداختلاف فاز امواج برگشتی از داخل نمونه حساسیت بیشتری به وجود عیب در مقایسه با اختلاف دامنه امواج حرارتی دارند. فرکانس بهینه شار حرارتی متناوب در این تحلیل طوری تعیین می شود که اختلاف فاز بین نواحی سالم و معیوب بیشتر باشد وعمق عیب براساس اختلاف فاز ایجادشده تعیین می گردد. نتایج این شبیه سازی برای تعیین بهینه متغیرهای انجام آزمایش ترموگرافی به منظور شناسایی دقیق محل عیوب جدایش بین لایه ای قابل استفاده است. کلمات کلیدی: جدایش بین لایه¬ای، ترموگرافی نوری، مواد مرکب، تحلیل اجزای محدود.

کاهش پسا در وسایل نقلیه، بخصوص وسایل نقلیه هوایی از اهمیت زیادی برخوردار است. از مزایای کاهش پسا می‏توان به کاهش مصرف سوخت در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست و هزینه، ایجاد محدوده عملیاتی بزرگتر، استقامت بیشتر و در نهایت دست‏یابی به سرعت بیشتر اشاره کرد. در این پایان نامه کاهش پسای پوسته‏ای با استفاده از دو روش غیرفعال و سطوح هوشمند و استفاده از ریز مانع‏های صلب و منعطف صورت گرفته است. میدان جریان در حضور ریزمانع هایی به شکل صلب و انعطاف پذیر مورد مطالعه قرار گرفته و ریزمانعی به شکل استوانه متصل به تیرمنعطف در عدد رینولدز 105×5.6 معرفی شده است. همچنین ساختارهای جریان حول این ریزمانع‏ مورد بررسی قرار گرفته و اثرات آن بر کاهش پسای پوسته‏ای شرح داده شده‏ است. جهت حل جریان حول ریزمانع صلب با استفاده از قابلیت های نرم افزاری (ansys-cfx) از مدل آشفتگی (les) و جهت حل ریزمانع انعطاف‏پذیر از اندرکنش سازه و سیال، بطوریکه میدان جریان با استفاده از مدل آشفتگی (les) و اندرکنش آن با سازه ریزمانع، به صورت کوپل دوطرفه حل شده و در هر لحظه اطلاعات بین سیال و جامد تبادل ‏می‏شود، استفاده شده است. از نتایج تجربی و آزمایشگاهی استاندارد موجود جهت صحت سنجی روش حل عددی استفاده شده است. راهکار جدیدی برای کنترل میدان جریان در لایه مرزی ارائه شده است که در آن یک ریزمانع انعطاف‏پذیر درون لایه مرزی قرار گرفته بطوریکه در اثر عبور میدان جریان از روی آن شروع به نوسان می‏کند و باعث برهم زدن میدان جریان لایه مرزی شده و از توسعه یافتگی پروفایل لایه مرزی آشفته جلوگیری می‏کند. با استفاده از این تکنیک می‏توان کنترل لایه مرزی را در اختیار گرفت و جهت کاهش پسا استفاده کرد. نتایج نشان دهنده کاهش 33.6 درصدی پسا روی صفحه تخت می‏باشد.

بارگذاری ضربه ای در طول مسیر پرواز به وسایل هوافضایی اعمال می شودکه مهم ترین عامل این بارگذاری احتراق موتور های سوخت جامد، عملگرهای پیروتکنیک در سامانه های جدایش و مکانیزم ها، باز شدن چترها و برخورد وسایل بازگشتی به سطح زمین است. آسیب های سخت افزاری زیادی ناشی از نیروی ضربه ای گزارش شده است که برای حذف این آسیب ها از ایزولاتور ها استفاده می شود. هدف از این پایان نامه تحلیل عملکرد ایزولاتور غیرفعال الاستومری تحت اثر نیروی ضربه ایبه صورت آزمایشگاهی و تحلیل عددی است. ایزولاتور الاستومری در مطالعه آزمایشگاهی به تیر رزونانسی متصل می شود که در اثر ضربه مکانیکی تحریک می گردد و شدت امواج ورودی و خروجی ایزولاتور با استفاده از حسگر شتاب در سه راستای عمود بر هم اندازه گیری می شود. مدل اجزای محدودی برای تحلیل پاسخ ضربه ایزولاتور ارائه می گردد که برای تعیین میزان نسبت انتقال و نمودار طیف پاسخ شوک در محدوده فرکانس تحریکاستفاده می شود. این مدل با استفاده از روش جمع آثار شکلمدهایی تحلیل می شود که فرکانس طبیعی آن ها در محدوده فرکانس تحریک ایزولاتور است. تعداد المان لازم برای تحلیل اجزای محدود، گام زمانی برای انتگرال گیری معادله حرکت و تعداد شکلمدها برای اطمینان از دقت شبیه سازی انتشار امواج بررسی شده ومقادیر بهینه آن هابراساس همگرایی نتایج تحلیل انتخاب می شود. میزان افت شدت امواج تحریک در اثر عبور از ایزولاتور با توجه به ضریب میرایی آن در حوزه زمان و فرکانس تعیین می گردد. این مدل برای تأثیر متغیرهای مختلف ایزولاتور مانند مدول الاستیسیته، چگالی ایزولاتور و جرم مرده متصل به ایزولاتور استفاده می شود. نتایج تحلیل مدل ایزولاتور در دو سطح مختلف بارگذاری ضربه نشان می دهد میزان افت و نمودار طیف پاسخ شوک محاسبه شده با نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی دارد و از این مدل می توان عملکرد ایزولاتور را با توجه به شرایط تحریک ضربه پایه آن تحلیل و میزان افت دامنه شتاب را در خروجی ایزولاتور تعیین نمود.