در پایان نامه پیش رو کمانش نانولوله های کربنی تک دیواره تحت بارهای محوری فشاری و ممان پیچشی با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر انواع عیوب تهی جای بر بار بحرانی کمانش و جابه جایی متناظر آن و ممان پیچشی کمانش و زاویه پیچش متناظر آن مورد مطالعه قرار گرفته است. ضرورت فراهم آوردن شرایط خاص آزمایشگاهی و نیز زمان بر بودن شبیه سازی های اتمی عامل و محرک اصلی جهت ارائه ی این مدل ساختاری جدید می باشد؛ که علاوه بر داشتن دقت مناسب، محدودیت های روش های پیشین را ندارد. در حقیقت مدل ارائه شده ترکیبی از مدل های ساختاری دیگر می باشد که تا حد زیادی عیوب آنها را از بین برده است. به منظور مدل کردن برهم کنش های کششی و پیچشی، اتصال دهنده های غیر خطی و جهت مدل کردن بر هم کنش های زاویه ای، فنر غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نتایج حاصله با نتایج حاصل از مدل پیوسته مقایسه شده است و می توان نشان داد که رفتار های کمانشی نانولوله های کربنی شباهت زیادی با رفتارهای کمانشی پوسته های استوانه ای(با ضخامت nm066/0 و مدول یانگ tpa 5/5) دارد. در پایان نیز نتایج بدست آمده با برخی از نتایج حاصل از مدل های دیگر مقایسه شده است. از مقایسه های انجام گرفته می توان نتیجه گرفت مدل ساختاری ارائه شده دارای دقت بالائی می باشد و علاوه بر آن دارای قابلیت هائی می باشد که مدل های ساختاری گذشته فاقد آن می باشد.

با توجه به پیشرفت روزافزون فناوریهای نانو بویژه نانو کامپوزیتها، تعیین خواص مکانیکی نانوکامپوزیتها بویژه نانو کامپوزیتهای پایه پلیمر با توجه به گستردگی کاربرد و نیاز روزافزون به این مواد از جایگاه ویژه ای از اهمیت ویژه ای برخوردار است که این مهم در این پایان نامه به روش اجزاء محدود و توسط نرم افزار abaqus تحقق می یابد. با توجه به شبیه سازی نانو تیوب در مقیاس مولکولی و شبیه سازی پلیمر به صورت محیطی پیوسته، مدل سازی نانو کامپوزیت به صورت چند مقیاسه و توسط به کارگیری المان حجمی جایگزین انجام می پذیرد. نیروهای بین اتمی میان اتمهای کربن در نانوتیوب و دیواره پلیمری که عامل مهمی درتعیین خواص مکانیکی این دسته از مواد است و از نوع نیروهای ون در والس می باشد ( با توجه به ماهیت این نیروها)، توسط فنرهای غیرخطی و با استفاده از axial connectorمدل شده است . جهت بررسی نقش و تاثیر پیوند میان نانو تیوب کربنی و پلیمر، نانو کامپوزیتهای مدل شده با اعمال شرایط مرزی متفاوت در دو انتهای المان حجمی جایگزین مورد آزمایش قرار می گیرند؛ به طوریکه در مرحله اول قیود انتهایی تنها بر روی ماتریس(پلیمر) اعمال می شود و در حالت دوم قیود انتهایی المان، بر روی ماتریس و نانو تیوب کربنی ، بصورت همزمان وارد می گردد. نهایتا با قرار دادن نانو کامپوزیت مدل شده تحت بار گذاری کششی با استفاده از نمودارهای تنش- کرنش حاصله، مدول یانگ الاستیک بدست آمده است. نتایج تحلیل عددی حاکی از آن است که در وضعیت اول، درمدول یانگ نانو کامپوزیت تغییر محسوسی حاصل نمی شود، ولیکن با افزایش طول نانو تیوب و همچنین افزایش نسبت طول به قطر نانو تیوب (aspect ratio)، تاثیر افزایش نانو تیوب کربنی به ماتریس پلیمری بیشتر نمود پیدا می کند. اما در حالت دوم مدول یانگ نانو کامپوزیت افزایش چشمگیری خواهد داشت و با افزایش نسبت طول به قطر نانو تیوب این تاثیر بیشتر می گردد. به منظور تایید نتایج بدست آمده در این پایان نامه، این داده ها با نتایج سایر محققین و همچنین نتایج روش قانون مخلوطها مقایسه شده اند که مطابقت خوبی میان آنها مشاهده می گردد. نکته حائز اهمیت اینست که باتوجه به جامعیت و کاربردی بودن روشهای اجزاء محدود، روش فوق را می توان بر طیف وسیعی از نانو کامپوزیتها با پایه پلیمر تعمیم داد.

امروزه در صنایع خودرو سازی قابلیت جذب انرژی سازه های جدار نازک بسیار مورد مطالعه و تحقیق قرار می گیرد و هدف محققین ساخت جاذب هایی با قابلیت جذب انرژی بالا و نیروی ماکزیمم کمانش پایین می باشد. در این تحقیق قابلیت جذب انرژی یک ستون فولادی ساخته شده توسط نقطه جوش با سطح مقطع کلاه شکل (hat section)، در حالت بارگذاری محوری و مایل بررسی می شوند. تحلیل عددی به کمک نرم المان محدود abaqus انجام گرفته و چندین تست تجربی به کمک دستگاه سروهیدرولیک instron8802 دقت تحلیل های عددی را نشان می دهد. در این پایان نامه تاثیر پارامترهای هندسی سازه مورد نظر ازجمله ضخامت ، ارتفاع ستون، اندازه سطح مقطع و طول قسمت فلنجی بر روی نیروی ماکزیمم کمانش و انرژی جذب شده بر واحد جرم مورد مطالعه قرار می گیرد. انرژی جذب شده به ازای تغییر شکل به ازای 100 میلیمتر و با فرض عدم گسیختگی نقطه جوش مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین اثر تعداد نقطه جوش، بر بار میانگین کمانش و انرژی جذب شده بررسی می شوند. نتایج نشان می دهد که با افزایش طول و عرض سطح مقطع، ارتفاع ستون، عرض قسمت فلنجی انرژی جذب شده بر واحد جرم کم می شود و با افزایش ضخامت، انرژی جذب شده بر واحد جرم اضافه می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش طول و عرض سطح مقطع، ضخامت، عرض قسمت فلنجی نیروی ماکزیمم کمانش افزایش می یابد و با افزایش ارتفاع ستون نیروی ماکزیمم کمانش کم می شود. در نهایت یک ستون پر شده توسط فوم توسط روش rsm بهینه می شود. برای بهبود این جاذب انرژی انتهای این سازه ، سوراخهائی (trigger) به عنوان کنترل کننده برای کم کردن نیروی ماکزیمم کمانش ایجاد می شود و تاثیر پارامترهای هندسی این سوراخها بر نیروی ماکزیمم کمانش و انرژی جذب شده بررسی می شوند. این کنترل کننده، بدون کاهش انرژی جذب شده بر واحد جرم نیروی ماکزیمم کمانش را کاهش می دهد .

شکست و تحلیل ترک یکی از مهمترین شاخه های علم مکانیک جامدات می باشد. در این پژوهش بر روی تعیین میزان انرژی رهایی کرنشی در مواد fgp ترک دار مطالعه شده است. تغییرات تدریجی خواص مواد بصورت تابعی خاص (fgm) نامیده می شود. حال اگر این مواد دارای خاصیت پیزوالکتریک نیز باشند، اصطلاحا به آنها مواد fgp گفته می شود. در سال های اخیر در زمینه های. در زمینه های کمانش، ارتعاشات ، شکست ، تحلیل تنش و نیروهای الکترومکانیکی و حرارتی مطالعات متنوعی بر روی این نوع از مواد انجام گردیده است. روش عددی مورد استفاده در این پژوهش ، روش بدون المان گالرکین می باشد. این روش که از سال 1994 توسط بلیچکو ابداع شده است مبتنی بر تقریب مجموع کمترین مربعات میان چندین گره در نظر گرفته شده در جسم می باشد. این روش نسبت به روش های مرسوم اجزاء محدود دارای مزیت های بسیاری است. از جمله می توان به همگرا شدن سریع تر ، عدم نیاز به شبکه بندی جسم و توانایی افزایش گره ها در هر لحظه اشاره کرد. یکی از قابلیت های مهم این روش استفاده در تحلیل مکانیک شکست می باشد که در این پروژه به آن پرداخته شده است. برنامه نوشته شده به وسیله نرم افزار matlab می باشد. ترک تحت بررسی در حالت مود i می باشد. صفحه تحت تنش یکسان گسترده و جابه جایی الکتریکی یکسان قرار گرفته است. در این پژوهش اثرات نیروی گسترده مکانیکی و جابه جایی الکتریکی بر روی میدان های تنش، انرژی رهایی کرنشی، جا به جایی و میدان الکتریکی حالت های صفحه یکسان همگن، صفحه پیزوالکتریک ساده و صفحه fgp ساده و نهایتا صفحه fgp ترک دار بررسی شده است. همچنین برنامه برای چهار نوع پیزوسرامیک و با ضرایب نسبت هندسی متفاوت اجزا شده و اثرات تغییرات مواد و نسبت هندسی مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج این پژوهش میتوان گفت که با افزایش ضریب نسبت هندسی مقدار انرژی رهایی کرنشی کاهش می یابد. در مواد fgp بدون ترک نیز با افزایش مقدار ضریب میزان جابجایی و تنش و پتانسیل الکتریکی افزایش یافته است.

در پایان نامه پیش رو در ابتدا رفتار کمانشی و ارتعاشاتی نانولوله های کربنی تک جداره معیوب تحت بارهای محوری فشاری، ممان پیچشی و خمشی و شرایط مرزی مختلف با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر انواع عیوب تهی جای و استون- والس بر بار بحرانی کمانش، جابه جایی متناظر آن، ممان پیچشی و خمشی کمانش و زاویه پیچش و خمش متناظر آن مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه پس از پیشنهاد مدلی جدید با افزودن نیروی واندروالس، آنالیزهای مشابه بر روی نانولوله های دوجداره سالم و معیوب نیز انجام گردیده است. در این بخش رفتار کمانشی نانولوله های کربنی دوجداره تحت بارگذاری محوری، پیچشی و خمشی و تاثیر نیروی واندروالس، تعداد و موقعیت عیوب بر روی آن ها مورد تحلیل قرارگرفته است. بعلاوه با افزودن نیروی غیرخطی واندروالس خواص مکانیکی این نوع نانولوله ها بدست آمده است. ضرورت فراهم آوردن شرایط خاص آزمایشگاهی و نیز زمان بر بودن شبیه سازی های اتمی عامل و محرک اصلی جهت ارائه ی این مدل ساختاری جدید می باشد؛ که علاوه بر داشتن دقت مناسب و زمان اجرای کوتاه، محدودیت های روش های پیشین را ندارد. در حقیقت مدل ارائه شده ترکیبی از مدل های ساختاری دیگر می باشد که تا حد زیادی عیوب آنها را از بین برده است. به منظور مدل کردن برهم کنش های کششی و پیچشی، اتصال دهنده های غیر خطی، جهت مدل کردن بر هم کنش های زاویه ای و واندروالس، فنر غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از مدل پیوسته مقایسه شده است و می توان نشان داد که رفتار های کمانشی نانولوله های کربنی شباهت زیادی با رفتارهای کمانشی پوسته های استوانه ای(با ضخامت nm066/0 و مدول یانگ tpa 5/5) دارد. در پایان نیز نتایج بدست آمده با برخی از نتایج حاصل از مدل های مولکولی، ساختاری و پیوسته معتبر مقایسه شده است. از مقایسه های انجام گرفته می توان نتیجه گرفت مدل ساختاری ارائه شده دارای دقت بالا، زمان و هزینه کم اجرا می باشد و علاوه بر آن دارای قابلیت هائی می باشد که مدل های ساختاری گذشته فاقد آن می باشد.

در پایان نامه پیش رو مدل مکانیک ساختاری برای بررسی رفتار کمانشی دسته نانو لوله های سه تایی کربنی هم راستا در محیط abaqus/cae تحت بار محوری فشاری و ممان خمشی و پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدل کردن بر هم کنش های کششی و پیچشی، اتصال دهنده های غیر خطی و جهت مدل کردن بر هم کنش های زاویه ای، فنر غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته است. پتانسیل مورس برای پتانسیل های کششی و خمشی و همچنین یک نوع پیوند پیچشی متناوب برای برهم کنش چرخشی به کار رفته است. در بررسی کمانش در دسته نانو لوله ها، اثر نیروی واندروالس بین اتم های هر نانو لوله با شبیه سازی فنر غیر خطی بررسی شده است. اثرات شرایط مرزی مختلف دو سر ثابت، دو سر ساده و یک سر گیردار برای دسته نانو لوله های آرمچیر با نسبت ظاهری مختلف و همچنین رفتار کمانشی خمشی و پیچشی دسته نانو لوله کربن مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر موارد فوق، شبیه سازی ساختاری برای فواصل بین لوله ای مختلف تحلیل شده است. در این تحقیق برای تعیین مقدار اثر فاصله ی بین نانو لوله ها در درون دسته بر روی خواص دسته نانو لوله ی کربن، از سه فاصله ی بین لوله ای nm0.22nm, 0.34وnm0.51در شبیه سازی مکانیک ساختاری استفاده شده است. نتایج بیان می دارند که در شرایط مرزی یک سر آزاد، نرخ کاهش بیشترین و کمترین بار کمانش بحرانی نیز مربوط به همین شرایط مرزی می باشد. علاوه بر آن، بار کمانش متوسط دسته نسبت به نانو لوله ی منفرد مقایسه و بررسی شده است. در نهایت به منظور بررسی اعتبار تحقیق نتایج مدل ساختاری حاضر، حتی الامکان با نتایج دینامیک مولکولی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی توافق خوبی با نتایج دینامیک مولکولی دارد.

روش معد نکاری انحلالی یکی از رو شهای استخراج مواد معدنی است که در آن سیال مورد استفاده قابلیت انحلال ماده معدنی را دارد. با استفاده از این روش م یتوان مغارهایی در سنگ نمک ایجاد کرد تا از آن برای ذخیر هسازی سیالاتی که بر نمک تاثیری ندارند استفاده شود. یکی ازکاربردهای اصلی مغارهای نمکی ذخیره سازی گاز طبیعی است. در گذشته تنها بحث استفاده فصلی از این فضاها مطرح بوده است اما امروزه با رقابتی شدن بازارهای جهانی در بحث انرژی موضوع جدیدی با عنوان ذخیره سازی در مغارهای نمکی با فرکانس بهره برداری بالا مطرح شده است. در رساله حاضر، مطالعات وسیعی با استفاده از آزمو نهای آزمایشگاهی بر روی نمونه های نمکی با هدف مطالعه رفتار مکانیکی مغارهای ذخیره سازی گاز طبیعی انجام شد. در ابتدا آزمون های ایستا به منظور دستیابی به خصوصیات سنگ میزبان طراحی و اجرا شدند. برای تعیین خواص تابع زمان سنگ در آزمو نهای این مرحله، دستگاه خزش تک محوره، مبتنی بر اعمال بار مکانیکی طراحی و ساخته شد. آزمایشهای چرخه ای نیز با بار متوسط بزرگتر از صفر اجرا شدند تا علاوه بر شبیه سازی حالت واقعی در مغارهای گازی، یک از دو حالت رچتینگ یا شیک دان نیز در رفتار آن مشاهده شود. مطالعات تجربی انجام شده نشان می دهد که با افزایش عمق احداث مغار نرخ کرنش های پایای سنگ به صورت نمایی افزایش می یابد. در نتیجه افزایش تنش های موثر بر بدنه فضا، اختلاف بین فشارهای بیشنه و کمینه کاهش م ییابد. این امر به تعدیل میزان همگرایی فضا در بلند مدت کمک میکند. در مقابل ظرفیت ذخیره سازی گاز با این پیش فرض کاهش خواهد یافت. حفظ نفوذ ناپذیری مخزن نیازمند کنترل کرنش های پلاستیک در بدنه فضاست. به همین منظور روند انباشت کرن شهای پلاستیک در هر دو حالت رچتینگ و شی کدان مورد مطالعه قرار گرفت. با مقایسه متغیرهای پی شبینی کننده تغییر شکل تابع زمان م یتوان دریافت که با افزایش فرکانس بهر هبرداری در مغارها، خواص الاستیک و ویسکوالاستیک سنگ میزبان کمتر دستخوش تغییر می شود. این در حالی است که خواص ویسکوپلاستیک آن شدیداً تابع فرکانس بهر هبرداری است. در این تحقیق همچنین مدل بنیادی لابی ? برای شبی هسازی تغییر شکل ها و همگرایی های مغارهای گازی بهبود یافت تا تاثیر فرکانس بهره برداری نیز در آن منظور شود. برای تعدیل و تنظیم متغیرهای این مدل بهبود یافته از یک روش جدید آزمون تحت عنوان آزمو نهای رچتینگ پلکانی استفاده شد تا علاوه بر تعدیل اثر خواص مکانیکی، تاثیر تنش های گذشته نیز درنظر گرفته شود. در ادامه با انجام مطالعات عددی، میزان همگرایی مغار در بخش های مختلف بررسی شد و در ادامه تاثیر هندسه، عمق، دامنه و فرکانس بارگذاری بر رفتار و تغییر شک لهای مغارهای نمکی ذخیر ه سازی گاز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که میزان افت حجمی فضا در حالت بهره برداری روزانه از افت آن در حالت بهره برداری سالانه بیشتر است.

در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی رفتار رچتینگ و نرم شوندگی پوسته های استوانه ای فولادی ss316l تحت بارگذاری خمشی و مرکب خمشی و پیچشی به صورت سیکلی پرداخته شده است. بارگذاری های خمشی به صورت نیرو-کنترل و جابجایی-کنترل می باشد؛ ولی در بارگذاری های مرکب خمشی و پیچشی، اعمال نیرو فقط به صورت جابجایی-کنترل است. تست های تجربی توسط دستگاه سروهیدرولیک اینسترون 8802 انجام گردیده است. تحت بارگذاری نیرو-کنترل با نیروی میانگین غیر صفر کرنش پلاستیک در سیکل های متوالی انباشته می گردد که پدیده ی رچتینگ نام دارد. در بارگذاری جابجایی-کنترل، رفتار نرم شوندگی در پوسته ها مشاهده شد و با افزایش دامنه جابجایی، سرعت نرم شوندگی افزایش یافت. تحلیل عددی توسط نرم افزار آباکوس انجام گردید و با مقایسه ی مدل سخت شوندگی ایزوتروپیک و مدل سخت شوندگی غیر خطی ایزوتروپیک/ سینماتیک مشاهده گردید که مدل سخت شوندگی غیر خطی ایزوتروپیک/ سینماتیک، رفتار نرم شوندگی و رچتینگ پوسته های استوانه ای تحت بارگذاری خمشی تناوبی را بهتر شبیه سازی می کند.

یکی از مودهای زوال حاصل از خستگی، پدیده رچتینگ است. رچتینگ پدیده ای است که تجمع افزاینده و تصاعدی تغییر شکل ماده تحت بارگذاری سیکلی مخصوصا به صورت تنش کنترل با مقدار میانگین غیر صفر را در پی دارد. لذا ضروری است رفتار رچتینگ و عوامل موثر بر آن بررسی شود تا بتوان آن را کنترل و عمر خستگی قطعات را بیشتر کرد. از طرفی با توجه به کاربرد رو به افزایش ماده پلیمری پلی استال در قطعات صنعتی، مطالعه بر روی خواص خستگی آن من جمله رفتار رچتینگ امری لازم می نماید؛ بدین منظور آزمایش هایی تجربی برای تحقیق در این رابطه طراحی و انجام شد. آزمایش هایی تجربی در این تحقیق به وسیله یک دستگاه پیشرفته سروهیدرولیکی انجام شد و اثر فرکانس، ضخامت، دامنه تنش، تنش میانگین و فشار داخلی بر کرنش رچتینگ یک لوله از جنس پلی استال تعیین گردید. رابطه ای برای پیش بینی عمر خستگی بر اساس دو دیدگاه تنش و کرنش مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شد دیدگاه تنش نسبت به دیدگاه کرنش در پیش بینی این امر موفق تر است. حل تحلیلی برای محاسبه ضریب پواسون در مناطق الاستیک و پلاستیک ارائه شد. همچنین مشاهده شد که اگر فرکانس از یک مقدار معینی بیشتر شود، زمان انجام آزمایش ثابت شده و تغییرات چندانی ندارد. اثر ضخامت لوله مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که اگر تنش محوری یکسانی به نمونه اعمال شود، ضخامت آن اثری بر عمر خستگی ندارد و با افزایش ضخامت، کرنش نهایی کاهش می یابد. همچنین مشاهده شد در یک بارگذاری یکسان، در فشار داخلی 10 بار، نمونه بیشترین عمر خستگی و در فشار داخلی 30 بار، کمترین عمر خستگی را به نمایش می گذارد.

در این پایان نامه با استفاده از روش مکانیک ساختاری و نرم افزار abaqus نانو سیم های سیلیسیم <100>، <110>، <111> بصورت منفرد و دسته نانو سیم مدل سازی و تحلیل شده است. میدان های نیروی بکار گرقته شده جهت مدل سازی در این مطالعه، میدان نیروی dreiding است. خواص مکانیکی از قبیل مدول یانگ، ضریب پواسون، مدول برشی، بیشینه جابجایی عرضی در حالت تیر یکسر گیردار و بار بحرانی کمانشی با شرایط مرزی ستون دو سرگیردار برای ضخامت-های 1 تا 4 نانومتر با طول های 5/0 تا 20 نانومتر محاسبه شده است. نتایج تحلیل نانو سیم منفرد نشان می دهد مقدار مدول یانگ و مدول برشی با افزایش ضخامت افزایش می یابد و در ضخامت های بزرگتر از 10-7 نانومتر به خواص توده ای سیلیسیم میل می کند. مقدار مدول یانگ برای هر ضخامت ثابت و یکتا است. در یک ضخامت ثابت، بیشینه مقدار مدول یانگ به ترتیب به نانوسیم های <110>، <111> و <100> تعلق دارد و همچنین بیشینه مدول برشی را نانو سیم<100> و کمترین آن را <110> دارا می باشند. نتایج تحلیل دسته نانو سیم ها نشان می دهد در محدوده خاصی از ضخامت نانو سیم ها که عموما در محدوده 4-3 نانومتر است، رفتاری متفاوت نسبت به حالت منفرد دارند. بطور نمونه در تحلیل کمانشی، افزایش مقدار بار بحرانی دیده می شود. نتایج حاصل از این روش در مقایسه با روش دینامیک مولکولی با سرعت بیشتر محاسبه می شود و مطابقت مطلوبی با آن دارد.

در این رساله‏ رفتار شکست مواد تابعی تحت شوکهای حرارتی-مکانیکی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. برای این منظور از معادلات ترموالاستیسیته کلاسیک جفت شده استفاده می شود. ابتدا این معادلات با استفاده روش المان محدود توسعه یافته در قلمرو مکان گسسته سازی شده و سپس با استفاده از روش نیومارک در قلمرو زمان حل می شوند. در این رساله شبیه سازی مواد تابعی توسط مدلهای میکرومکانیکی متداول برای مواد مرکب و با بهره گیری از المان های ایزوپارامتریک تعمیم یافته که تغییرات خواص ماده را به صورت پیوسته مدل سازی می کنند، انجام می شود. در این مقاله کلی ترین شکل انتگرال برهمکنش برای ترکهای متحرک تحت بارهای حرارتی و مکانیکی در مواد تابعی استخراج و برای محاسبه ضرایب شدت تنش دینامیکی بکار گرفته می شود. کلیه مراحل حل مسئله از المان بندی نمونه تا حل معادلات مربوطه و استخراج نتایج در محیط برنامه نویسی نرم افزار matlab صورت گرفته است. صحت و دقت برنامه نوشته شده با استفاده از حل چندین مثال عددی و مقایسه نتایج حاصل از آنها با نتایج تحلیلی و عددی موجود در مقالات دیگر به اثبات می رسد. در نهایت سه مثال عددی دیگر که عبارتند از یک صفحه تابعی از جنس al2o3/si3n4 با ترک لبه ای تحت شوک گرمایی، یک تیر تابعی ترکدار از جنس شیشه/اپوکسی تحت شوک گرمایی-مکانیکی و یک صفحه تابعی از جنس ti-6al-4v/zro2 تحت شوک گرمایی-مکانیکی با ترک لبه ای در حالت کرنش صفحه ای حل می شوند و اثر پروفیل تغییر خواص ماده تابعی بر رفتار ضرایب شدت تنش و نیز سرعت و مسیر رشد ترک در آنها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

در این تحقیق به تحلیل تجربی و عددی رفتار نرم شوندگی و رچتینگ پوسته های استوانه ای از جنس فولاد ضدزنگ و پوسته های مکعبی از جنس37st تحت بارگذاری پیچش خالص در حالت-های گشتاور-کنترل و زاویه پیچش-کنترل با و بدون گشودگی پرداخته شده است. آزمایش های مورد نظر توسط دستگاه سروهیدرولیک 8802 و به کمک فیکسچری مخصوص که حرکت خطی را به دورانی تبدیل می کند، انجام گردیده است. تحلیل های عددی توسط نرم افزار آباکوس با استفاده از مدل ترکیبی چابوچی و سینماتیک انجام شده و دقت این مدل ها با نتایج تجربی سنجیده شده است. تحت بارگذاری گشتاور-کنترل به علت وجود گشتاور میانگین غیر صفر، کرنش پلاستیک در سیکل های متوالی در پوسته استوانه ای انباشته می گردد و رفتار رچتینگ را نشان می دهد. تحت بارگذاری زاویه پیچش-کنترل، رفتار نرم شوندگی در پوسته ها مشاهده می گردد و این رفتار در جهت ساعتگرد به دلیل جهت اولیه چرخش کمی بیشتر است. تأثیر انواع گشودگی در رفتار منحنی های هیسترزیس پوسته های منشوری، نیز تحت این نوع بارگذاری ها مورد مطالعه قرار گرفته است. مشاهده شد که گشودگی باعث تسریع رفتار نرم شونگی و رچتینگ پوسته می گردد. پس از اعمال چندین سیکل بارگذاری، ترک شروع به رشد کرده و در نهایت باعث زوال پوسته تحت آزمایش می شود. مدل غیرخطی ایزوتروپیک/سینماتیک، رفتار نرم شوندگی را به خوبی شبیه سازی می کند؛ ولی این مدل قادر به شبیه سازی کامل رفتار رچتینگ نمی باشد.

در این تحقیق، به مطالعه ی تجربی و عددی رفتار رچتینگ پانل های استوانه ای فولادی ضدزنگ ss304l و ck45 تحت بارگذاری متناوب مرکب و محوری پرداخته شده است. پانل های استوانه ای از جنس ss304l به دو صورت عمودی و مایل تحت زاویه °20 قرار گرفته و بار تناوبی با نیروی میانگین غیرصفر در شرایط نیرو-کنترل به انتهای آنها اعمال شده است. پانل های استوانه ای از جنس ck45 با زوایای مختلف و طول یکسان تحت بار محوری با حداکثر تنش برابر 05/1 به صورت سیکلی قرار گرفته اند و در نتیجه ی آن انباشتگی کرنش پلاستیک یا پدیده ی رچتینگ مشاهده شد. آزمایش های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شده است. تحلیل عددی توسط نرم افزار آباکوس و با استفاده از مدل پیشرفته سخت شوندگی غیرخطی ایزوتروپیک/سینماتیک انجام شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در این تحقیق اثر طول پانل استوانه ای مایل، زاویه ی قرارگیری پانل استوانه ای، زاویه ی پانل استوانه ای و تاریخچه ی بارگذاری بر رفتار رچتینگ مورد تحلیل قرار گرفته است.

در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی برهم کنش پدیده رچتینگ و خستگی برای فولاد های ck45 و ss316 در بارگذاری سیکلی تک محوری پرداخته شده است. بارگذاری ها شامل دو نوع تنش-کنترل و کرنش-کنترل می باشند. آزمایش های تنش-کنترل به صورت دو مرحله ای و آزمایش های کرنش-کنترل به صورت یک مرحله ای انجام شده اند. همچنین رفتار رچتینگ و رفتار نرم شوندگی سیکلی نیز به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مطالعه تأثیر پارامتر های دامنه تنش یا دامنه کرنش، تنش میانگین یا کرنش میانگین، نسبت تنش و تعداد سیکل پیش رچتینگ برای آزمایش های دو مرحله ای مورد بررسی قرار گرفته اند. آزمایش های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام گردیده اند. تحلیل های عددی توسط نرم افزار آباکوس، برای سه مدل سخت شوندگی سینماتیک خطی، ایزوتروپیک و مدل ترکیبی غیر خطی ایزوتروپیک/سینماتیک انجام شده و با نتایج تجربی مقایسه شده اند. برای فولاد ss316 به دلیل بارگذاری با مقدار زیاد در آزمایش خستگی نسبت به بارگذاری آزمایش پیش رچتینگ، با پدیده اضافه بار مواجه می باشیم که باعث افزایش عمر خستگی می شود و برای فولاد ck45 به دلیل بارگذاری با مقدار کم در آزمایش خستگی، تنها عامل موثر بر عمر خستگی رچتینگ بوجود آمده در مرحله آزمایش پیش رچتینگ می باشد که باعث کاهش عمر خستگی می گردد. در بارگذاری کرنش-کنترل برای نمونه های ck45 رفتار سیکلی متغییر با سیکل و دامنه تنش، به صورت سخت شونده و نرم شونده مشاهده گردید و برای نمونه هایss316 رفتار کاملاً نرم شونده مشاهده گردید. در این نوع بارگذاری برای هر دو نمونه افزایش دامنه کرنش باعث کاهش عمر خستگی می گردد. همچنین با استفاده از روش انرژی نیز مدل هایی جهت پیش بینی عمر خستگی در حالت کرنش-کنترل ارائه شده است. به طور کلی معلوم شد که عمر خستگی به طور چشم گیری متأثر از دامنه تنش و یا دامنه کرنش می باشد و تأثیر تنش میانگین و یا کرنش میانگین بر عمر خستگی اندک می باشد. همچنین در حل عددی توسط نرم افزار آباکوس مشخص شد که تنها مدل سخت شوندگی که قابلیت شبیه سازی صحیح رفتار رچتینگ را دارد، مدل سخت شوندگی ترکیبی غیر خطی ایزوتروپیک/سینماتیک می باشد و دو مدل سخت شوندگی سینماتیک خطی و ایزوتروپیک به تنهایی قادر به شبیه سازی رفتار رچتینگ نمی باشند.

در این تحقیق، به مطالعه ی تجربی و عددی رفتار کمانش و رچتینگ پوسته های استوانه ای فولادی تحت بارگذاری مرکب و محوری پرداخته شده است. در تحلیل رچتینگ، پوسته های استوانه ای به دو صورت عمودی و مایل تحت زاویه °20 قرار گرفته و بار تناوبی با نیروی میانگین غیرصفر در شرایط نیرو-کنترل به انتهای آنها اعمال می شود و در نتیجه انباشتگی کرنش پلاستیک یا پدیده ی رچتینگ مشاهده شد. آزمایش های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شد. تحلیل عددی توسط نرم افزار آباکوس و با استفاده از مدل پیشرفته سخت شوندگی غیرخطی ایزوتروپیک/سینماتیک انجام شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در این تحقیق اثر طول پوسته استوانه ای مایل، زاویه پوسته استوانه ای و تاریخچه ی بارگذاری بر رفتار رچتینگ مورد تحلیل قرار گرفته است. با توجه به نتایج، گشتاور خمشی تأثیر قابل ملاحظه ای در انرژی اتلافی و افزایش تغییرشکل های پلاستیک دارد. مشاهده شد که در پوسته استوانه ای مایل در مقایسه با پوسته استوانه ای عمودی به دلیل وجود گشتاور خمشی در مقاطع مختلف پوسته استوانه ای مایل، تغییرشکل پلاستیک و انباشتگی آن بیشتر است. در بارگذاری تک مرحله ای، رابطه ی خطی بین انرژی پلاستیک و نرخ تغییر شکل پلاستیک مشاهده شد. در بررسی تاریخچه ی بارگذاری پوسته استوانه ای تحت بارگذاری مرکب، پیش بار های اعمالی در بارگذاری چند مرحله ای باعث مهار رفتار رچتینگ و توقف انباشتگی تغییرشکل پلاستیک در بارگذاری های سیکلی با دامنه ی نیروی کمتر می شوند. همچنین تأثیر گشودگی دایروی بر پوسته های استوانه ای تحت این نوع بارگذاری ها مورد تحلیل قرار گرفته و مشاهده شد که ایجاد گشودگی باعث افزایش تغییرشکل پلاستیک و نرخ آن می شود. بررسی کمانش پوسته ها به صورت عددی انجام شد و مشاهده شد که برای پوسته های استوانه ای مایل با گشودگی بیضوی، با افزایش عرض گشودگی بیضوی، بار کمانش کاهش می یابد. همچنین با افزایش طول پوسته استوانه ای مایل، بار کمانش کاهش می یابد.

در این تحقیق به تحلیل عددی و تجربی رشد ترک در یک صفحه تحت بارگذاری خستگی تک محوره پرداخته شده است. تحلیل عددی این تحقیق با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده و بار گذاری خستگی در این تحقیق با استفاده از قانون پاریس شبیه سازی شده است. برای پیش بینی مسیر رشد ترک معیار ماکزیمم تنش مماسی استفاده شده است که این معیار جامع ترین معیار در این زمینه می-باشد. بر اساس این معیار مسیر رشد ترک همواره در امتداد ماکزیمم تنش مماسی است. عوامل موثر در رشد ترک توسط تحلیل عددی بررسی و راهکارهایی برای کنترل رشد ترک بیان شده است سپس نتایج بدست آمده از تحلیل عددی با نتایج تجربی مقایسه شده است. آزمایش های تجربی این تحقیق با استفاده از دستگاه سرو هیدرولیک 8802 صورت گرفته است. نتایج عددی و تجربی نزدیکی خوبی با یکدیگر دارند. ورق های مستطیلی شکل دارای طول و عرض به ترتیب100 میلی متر و 150 میلی متر و جنس ورق ها st37 با ضخامت 2 میلی متر و ss304 با ضخامت 0.9 میلی متر و گشودگی ایجاد شده در ورق ها دایره ای شکل می باشد.

اندازه گیری دقیق چقرمگی شکست سنگ ها بعنوان پارامتر کلیدی در تحقیقات مکانیک شکست سنگ، در حالت کشش و برش از اهمیت خاصی برخوردار است. برای تعیین این پارامتر روش های آزمایشگاهی مختلفی ارائه شده است که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. این پایان نامه تلاشی برای ارائه مقایسه ای جامع بین شش روش تعیین چقرمگی مود کششی و سه روش تعیین چقرمگی شکست مود برشی سنگ ها براساس میزان حساسیت نتایج آن ها به تغییر اندازه نمونه ها و تغییر طول ترک در نمونه هاست. به منظور نیل به این هدف و با توجه به ماهیت مقایسه ای این پژوهش، ابتدا 316 نمونه ی ترک دار لازم بطور مصنوعی با مصالح گچی ساخته شدند تا نمونه ها حتی الامکان همگن و همسانگرد بوده و رفتار الاستیک خطی داشته باشند. سپس نتایج بدست آمده از روش های مختلف بطور جداگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و میزان حساسیت نتایج آن ها به تغییر اندازه نمونه و طول ترک مشخص شده است. در گام آخر نیز با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus، نحوه ی توزیع تنش و جابجایی ها در نمونه های دیسکی ترک دار و نیم دیسکی ترک دار بررسی شده و رفتار شکست نمونه های آزمایشگاهی با نتایج مدلسازی عددی مورد مقایسه قرار گرفته اند که نتایج مطابقت بسیار خوبی را نشان می دهند. با در نظر گرفتن عوامل مختلف نظیر سادگی هندسه نمونه، سادگی بارگذاری، دقت نتایج و تجهیزات بارگذاری لازم، می توان عنوان کرد که براساس نتایج این پژوهش روش نمونه های دیسک برزیلی با ترک مرکزی شورن (ccnbd) که یکی از روش های استاندارد پبشنهادی انجمن بین المللی مکانیک سنگ می باشد، هم در حالت کشش و هم در حالت برش مناسب ترین روش بوده است.

نانولوله¬ کربنی را می¬توان شگفت¬انگیز¬ترین ماده نانوساختار کشف شده تاکنون دانست. ویژگی¬های منحصربه فردی نظیر استحکام بالا، وزن سبک و قابلیت جذب انرژی بالا باعث شده این ماده به تازگی مورد توجه دانشمندان در ساخت جلیقه¬های ضدگلوله قرار گیرد. در این پایان¬نامه از مدلی ساختاری در محیط نرم افزار آباکوس برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله کربنی تحت ضربه بالستیک استفاده شده است. در این مدل ساختاری از رابط¬های غیرخطی برای مدل کردن برهمکنش¬های پیوندی کشش و پیچش و همچنین از المان فنر غیرخطی محوری برای مدل کردن برهمکنش پیوندی تغییر زاویه استفاده شده است. از مزیت¬های این روش، اجرا شدن آن در فضای cae نرم-افزار آباکوس می¬باشد. این امر باعث می¬شود که برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله¬های کربنی تحت شرایط مختلف مرزی و بارگذاری نیاز به برنامه¬نویسی نداشته باشیم و هر قابلیتی که نرم افزار در تحلیل مسائل مکانیکی داشته باشد را بتوان بر روی نانولوله اعمال کرد. در این پایان¬نامه فرایند ضربه توسط جسم صلبی با جرم مشخص به عنوان گلوله، شبیه¬سازی شده است. تأثیر پارامترهای گوناگونی مانند هندسه، نوع و شرایط مرزی نانولوله کربنی، محل اصابت گلوله به نانولوله کربنی و زاویه برخورد آن در رفتار مکانیکی نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر عیوب مختلف در نانولوله کربنی در میزان جذب انرژی آن تحت ضربه بررسی شده است. در انتها با توجه به اینکه در بررسی پارامترهای مذکور، گلوله از لحاظ هندسی با توجه به مطالعات گذشته طراحی شده، با تغییر هندسه گلوله رفتار نانولوله تحت ضربه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در نانولوله کربنی دو سر ثابت انرژی جذب شده زمانی که گلوله به وسط نانولوله کربنی اصابت می کند بیشینه می شود؛ در حالی که در حالت یک سرگیردار در ارتفاع نسبی 0.6=z این مقدار بیشینه می گردد. با افزایش زاویه گلوله نسبت به افق جذب انرژی نانولوله کربنی کاهش می یابد. در نانولوله کربنی معیوب، میزان جذب انرژی کاهش یافته که این کاهش در عیب استون- والز بیشتر از عیوب تهی جای می باشد.

در این پژوهش به تعیین ضرایب شدت تنش مکانیکی و شدت جابجایی الکتریکی در مواد پیزوالکتریک ترک دار و همچنین مواد پیزوالکتریک تابعی پرداخته شده است. روش عددی مورد استفاده در این پژوهش، روش المان محدود توسعه یافته می باشد. برنامه نوشته شده به وسیله نرم افزار matlab می باشد که شامل یک برنامه اصلی و چندین زیربرنامه می باشد. در برنامه پس از بدست آوردن جابجایی های مکانیکی و پتانسیل الکتریکی و همچنین تنش ها و جابجایی های الکتریکی، ضرایب شدت تنش مکانیکی و ضریب شدت جابجایی الکتریکی در صفحات پیزوالکتریک همگن و غیرهمگن با ترک مرکزی، لبه ای و مایل مورد بررسی قرار گرفته است. روش مورد استفاده برای محاسبه ضرایب شدت در این پژوهش روش انتگرال برهم کنش و انطباق نقطه ای می باشد که در قسمت نتایج ضرایب شدت با استفاده از این دو روش محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه می گردد. با توجه به نتایج، اثر بار مکانیکی بر ضریب شدت جابجایی الکتریکی و اثر بار الکتریکی بر ضریب شدت تنش مکانیکی ناچیز است. همچنین در بررسی تأثیر زاویه، با افزایش زاویه ی ترک نسبت به افق، ضرایب شدت تنش مکانیکی مود i و ضریب شدت الکتریکی کاهش می یابند و ضریب شدت تنش مکانیکی مود ii ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.

در این پایان¬نامه از مدلی ساختاری در محیط نرم افزار آباکوس برای تحلیل پارامترهای شکست یک نانولوله کربنی، از جمله نرخ رهایی انرژی استفاده شده است. در این مدل ساختاری از رابط¬های غیرخطی برای مدل کردن برهمکنش¬های پیوندی کشش و پیچش و همچنین از المان فنر غیرخطی محوری برای مدل کردن برهمکنش خمش زاویه ای استفاده شده است. از مزیت¬های این روش، اجرا شدن آن در فضای cae نرم¬افزار آباکوس می¬باشد. این امر باعث می¬شود که برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله¬های کربنی تحت شرایط مختلف مرزی و بارگذاری نیاز به برنامه¬نویسی نباشد و هر قابلیتی که نرم افزار در تحلیل مسائل مکانیکی داشته باشد، را بتوان بر روی نانولوله اعمال کرد. در این پایان نامه تنش و کرنش حداکثر و تاثیر عیوب بر روی این تنش و کرنش بررسی شده است. همچنین ترک بر روی نانولوله شبیه سازی شده و نرخ رهایی انرژی در آن با توجه به پارامترهای گوناگونی مانند هندسه، نوع و مود بارگذاری، شرایط مرزی و چیرالیتی نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نرخ رهایی انرژی از دو روش lefm برای مدل پیوسته و روش انرژی بدست آمده و با یکدیگر مقایسه شده است؛ که نتایج انطباق قابل قبولی با یکدیگر دارند.

پوسته ها ابزاری مناسب برای جذب انرژی مکانیکی در ضربه ها و تصادفات محسوب می شوند. آن ها با تغییرشکل پلاستیکی که در حین برخورد از خود نشان می دهند، ضربه وارده بر سازه ها و یا سرنشینان یک خودرو را مستهلک می کنند. میزان جذب انرژی در پوسته ها در هنگام تصادفات بالا می باشد. در این پایان نامه سعی برآن بوده است که با ارائه ی مناسب ترین تغییرات در هندسه ی مخروط ها، بیشترین جذب انرژی در تصادفات اتفاق افتد. برهمین اساس بصورت تجربی به کمک دستگاه سروو هیدرولیک 8802، اینسترون و بصورت عددی به کمک نرم افزار تجاری آباکوس به تحقیق بر روی پوسته های مخروطی ناقص از جنس فولاد ضد زنگ تحت بار محوری پرداخته می شود. برای بررسی امکان و نحوه ی افزایش بازده ی پوسته های مخروطی در جذب انرژی تغییراتی بر روی هندسه ی آن ها اعمال می گردد. از آن جمله می توان به ایجاد گشودگی، اعمال شیار، تغییر در محل قرارگیری گشودگی ها، اندازه قطرهای مختلف گشودگی ها اشاره نمود. این پایان نامه کمک می کند تا بتوان از پوسته های مخروطی جدارنازک به منظور جذب بیشتر انرژی استفاده نمود. پس از اعمال تغییرات هندسی، آزمایش تجریی برروی مخروط ها صورت پذیرفت. نتایج نشان می دهند که پوسته های مخروطی دارای شروع کننده ها، حداکثر نیروی اولیه را کاهش و میزان جذب انرژی را افزایش می دهند.

در این تحقیق، به مطالعه¬ی تجربی و عددی پدیده¬ی رچتینگ بر روی پوسته¬های جدار نازک با سطح مقطع دایروی و چهارگوش دارای گشودگی و بدون گشودگی تحت گشتاور خمشی خالص از جنس فولاد ss304 پرداخته شده است. در این تحلیل پوسته¬ها داخل فیکسچر طراحی شده، جهت اعمال گشتاور خمشی قرار گرفته¬اند و بار سیکلی با نیروی میانگین غیر صفر به انتهای آن¬ها اعمال ¬می¬¬گردد که باعث انباشتگی کرنش پلاستیک و وقوع پدیده رچتینگ می¬شود. بارگذاری¬ها شامل دو نوع نیرو-کنترل و جابه¬جایی-کنترل می¬باشد. آزمایش¬های تجربی توسط دستگاه سروهیدرولیک اینسترون 8802 انجام گردیده¬اند. تحلیل¬های عددی توسط نرم افزار آباکوس و با استفاده از مدل سخت¬شوندگی غیرخطی ایزوتروپیک/سینماتیک انجام شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در این تحقیق اثر دامنه بار، بار میانگین، دامنه جابه¬جایی، طول تحت خمش، قطر نمونه¬ها و هندسه پوسته¬ها بر رفتار رچتینگ مورد تحلیل قرار گرفته است. مشاهده گردید که با افزایش تنش میانگین و دامنه بار به دلیل افزایش گشتاور خمشی، میزان جابه¬جایی رچتینگ افزایش می¬یابد و نرخ جابه¬جایی رچتینگ به ازای افزایش سیکل، کاهش می¬یابد و به مقدار ثابتی می¬رسد. همچنین تأثیر گشودگی دایروی بر پوسته¬های استوانه¬ای تحت این نوع بارگذاری مورد تحلیل قرار گرفته و مشاهده شد که ایجاد گشودگی، باعث افزایش تغییر شکل پلاستیک و نرخ آن می¬شود.

تحلیل پایای صفحه ی میانی چندلایه های متقارن به دوشاخه مختلف مسائل تغییر شکل خالص درون صفحه ای توسط نیرو ی خالص درون صفحه ای و همچنین تغییر شکل های خارج صفحه ای توسط گشتاورهای خمشی تقسیم می شوند. بررسی مقالات منتشرشده نشان می دهد که حل های کمی برای صفحات ناهمسانگرد حاوی گشودگی وجود دارند. در این پایان نامه با گسترش حل تحلیلی لخنیتسکی، به تحلیل توزیع تنش اطراف گشودگی های مختلف در صفحات نا محدود چندلایه متقارن پرداخته شده است. همچنین علاوه بر ارائه جداگانه یک حل عمومی برای تحلیل توزیع ممان خمشی در صفحات چندلایه متقارن حاوی گشودگی که تحت خمش هستند، برای اولین بار تحلیل توزیع ماکزیمم تنش در اطراف انواع گشودگی در این صفحات و همچنین تحلیل استحکام صفحات چندلایه متقارن تحت هر دو حالت بارگذاری درون و بیرون صفحه ای، جداگانه صورت گرفته و نتایج مهم آن ثبت گردیده است. به منظور بسط حل تحلیلی لخنیتسکی برای تحلیل تنش و ممان خمشی چندلایه های متقارن حاوی انواع گشودگی ها، به وسیله نگاشت هم نوا، ناحیه خارج گشودگی غیردایروی به محدوده داخل گشودگی دایره ای به شعاع واحد تبدیل می شود. در این تحقیق سعی می شود با بسط روش فوق، تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل نوع چیدمان لایه ها، زاویه چرخش گشودگی، شعاع انحنای گوشه های گشودگی مورد مطالعه قرار گیرد. برای بررسی نتایج حل تحلیلی ارائه شده از روش اجزای محدود (نرم افزار آباکوس) استفاده شده است که نتایج حاصل از حل تحلیلی تطابق خوبی با نتایج حل عددی دارد. توزیع تنش و ممان خمشی در اطراف گشودگی های دایروی، بیضوی، مثلثی، مربعی، پنج ضلعی و شش ضلعی به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که با نرم تر شدن گوشه های گشودگی و انتخاب زاویه چرخش گشودگی مناسب و اضافه کردن تعداد لایه ها می توان تمرکز تنش را کاهش داد.

روز به روز بر کاربرد مواد تابعی افزوده می گردد، لازم است که خواص و رفتار آن ها بیش از پیش مورد بررسی قرار گیرد. پایان نامه پیش رو با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته، به محاسبه ضریب شدت تنش دینامیکی در ترک های موجود در استوانه ها و مخازن پرداخته است. روش المان محدود توسعه یافته مطرح شده است و کاربرد آن در مسائل مکانیک شکست و مدل سازی ترک ها با بهره گیری از المان های ایزوپارامتریک تعمیم یافته شرح داده شده است. معادلات تعادل در مختصات استوانه ای برای حالت متقارن محوری با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته در قلمرو مکان، گسسته سازی شده و با بکار بردن روش نیومارک معادلات در قلمرو زمان حل شده اند. در این پایان نامه از انتگرال برهمکنش برای به دست آوردن ضرایب شدت تنش استفاده گردیده است.

در این تحقیق به بررسه ی تجربی و عددی، طول عمر فولاد ss304 تحت بارگذاری خستگی کمچرخه پرداخته شده است. ابتدا به منظور شناخت بیشتر رفتار الاستیک-پلاستیک فولاد ss304 ، رفتار آن در آزمایش کشهش تک محوره مدل سهازی شد. سپ به تحلیل تجربی تخمین عمر این فولاد با توجه به رویکرد انرژی و تکنیک پردازش تصههویر پرداخته شههده اسههت. در پایان به تحلیل عددی تخمین عمر خستگی در نرمافزار کمسول پرداخته شده است. در بحث مدلسهازی رفتار الاسهتیک-پلاسهتیک، رفتار این نوع فولاد به صهورت کامل در آزمایش کشش-فشار با روابط ریاضی با توجه به در نظر گرفتن اثر باوشینگر مدلسازی و بیان شده است. نتایج و روابط به دسهههت آمده به خوبی با رفتار فولاد ss304 در آزمایش کشهههش مطابقت دارد. به منظور تحلیل تجربی با توجه به رویکرد انرژی هیسهههترزی آزاد شهههده در طی بارگذاری سهههیکلی، تعاریف مختلفی از انرژی شهده ب یان شده است، انرژی آزاد شده در سیکل اول، سیکل آخر، درصد سیکل طی شده، کل انرژی سیکلهای طی شده و در نظر گرفتن تمام حالتهای ممکن بر اساس کمترین سیکل طی شهده. نتایج تجربی نشهان میدهند،به طور کلی در نظر گرفتن سهیکلهای میانی به مراتب، دقت بیشهتری نسبت بقیهی حالات انرژی دارند. در بحث پردازش تصویر، از سطح نمونه، هنگامی که تحت بارگذاری سههیکلی میباشههد، با توجه به فرکان بارگذاری با اسههتفاده از دوربینهای میکروسههکپی عک برداری میشههود. نتایج پردازش تصههویر به دسههت آمده از تحلیل این عک ها نشههان میدهد خسهتگ ی ماده با ظاهر و به عبارتی با سهطح نمونه در ارتبا است. هرچه ماده س یکلهای پایانی خود نزدیک میشود، نمودار به دست آمده از پردازش تصویر نیز سیر نزولی طی میکند. برای تحلیل عددی تخمین عمر خستگی پ از بررسی نرمافزارهایی که قابلیت تحلیل خستگی را دارند، در نهایت نرمافزار کمسهول انتخاب شهد و مدل سهازی در آن صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشههان داد تحلیل عددی نرمافزار، که بر اسههاس معیارهای خسههتگی تنش و کرنش به تشههخی عمر ذ خستگی میپردازد، هرچند نزدیک به نتایج تجربی میباشند، اما نمیتواند به صورت دقیق عمر ماده را تخمین بزند.

نانولوله¬ کربنی را می¬توان شگفت¬انگیز¬ترین ماده نانوساختار کشف شده تاکنون دانست. روش¬های مکانیک ملکولی، از جمله دقیق¬ترین روش¬های شبیه¬سازی نانولوله¬های کربنی در حال حاضر محسوب می¬شوند. اما یک مشکل اساسی این روش¬ها، زمان بسیار زیاد تحلیل آن¬ها می¬باشد. اگرچه مدل¬های پیوسته زمان کمتری برای تحلیل نیاز دارند، اما به علت عدم دربرگیری ساختارهای اتمی در شبیه¬سازی، دارای دقت پایینی هستند. بنابراین برای حل این مشکل، مدل¬های ساختاری ارائه گردیدند. در مدل¬های ساختاری از المان¬های پیوسته برای مدلسازی برهمکنش¬های بین اتمی در نانولوله¬های کربنی استفاده می¬گردد. در مدل¬های ساختاری ارائه شده تاکنون، از المان¬های مختلفی همانند میله، تیر و فنر برای مدل کردن برهمکنش¬های بین اتمی استفاده شده است. البته این مدل¬ها، به دلیل فرض¬های ساده¬سازی اعمال شده در آن¬ها، اغلب دارای دقت پایینی هستند و همچنین برای حل حوزه خاصی از مسائل کاربرد دارند. در این پایان¬نامه سعی شده است که مدلی ارائه گردد تا علاوه بر دقت و سرعت بالا، حوزه وسیعی از مسائل را نیز در برگیرد. مدل ارائه شده در این پایان¬نامه، کامل¬ترین مدل ساختاری ارائه شده تاکنون می¬باشد که در محیط نرم افزار abaqus اجرا می¬گردد. در این مدل ساختاری از رابط-های غیرخطی برای مدل کردن برهمکنش¬های پیوندی کشش و پیچش و همچنین از المان فنر غیرخطی محوری برای مدل کردن برهمکنش پیوندی تغییر زاویه استفاده شده است. در این مدل، رفتار نانولوله مدل شده از دقت بهتری برخوردار بوده و از مزیت¬های آن، اجرا شدن آن در فضای cae نرم¬افزار abaqus می¬باشد. این امر باعث می¬شود که برای بررسی نانولوله¬های کربنی تحت شرایط مختلف مرزی و بارگذاری نیاز به برنامه¬نویسی نداشته باشیم و هر قابلیتی که نرم افزار abaqus در تحلیل مسائل مکانیکی داشته باشد را بتوان بر روی نانولوله اعمال کرد. از این مدل ساختاری برای پیش¬بینی خواص مکانیکی نانولوله¬های کربنی استفاده شده است. در قسمت اول مدول یانگ، مدول برشی، ضریب پواسون و استحکام نهایی نانولوله¬های کربنی تک دیواره بدست آمده¬اند و تاثیر انواع عیوب تهی¬جای بر روی این پارامترها مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می¬دهند که عیوب تهی¬جای تاثیر بسیار کمی بر روی مدول یانگ و تاثیر بیشتری بر روی استحکام نهایی دارند. در ادامه به تحلیل کمانش نانولوله¬های کربنی تحت فشار محوری پرداخته شده است. بارها و کرنش¬های بحرانی کمانش و همچنین مُدهای کمانش نانولوله¬های کربنی زیگزاگ و آرمچیر برای نسبت¬های ظاهری مختلف بدست آمده¬اند. تاثیر انواع عیوب تهی¬جای بر روی بارها و کرنش¬های بحرانی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می¬دهند که عیوب تهی جای باعث به تعویق افتادن مُد اویلر خواهد شد و نقطه بحرانی برای وجود عیب در یک نانولوله در مرکز آن می¬باشد. مقایسه نتایج مدل ساختاری حاضر با نتایج بدست آمده از شبیه¬سازی دینامیک ملکولی بیانگر دقت بالای مدل می¬باشد.

اسکتروژن معکوس یکی از فرآیندهای مهم در ساخت و تولید قطعات نظامی و صنعتی بشمار می رود و طراحی ابزار آن اغلب همراه با سعی و خطا بوده و نیاز به تخصص بالا و تجربه کافی دارد. در این راستا استفاده از کامپیوتر برای طراحی ابزار این فرآیند علاوه براینکه ازصرف وقت و هزینه زیاد جلوگیری می کند، مشخصه های کیفی محصول را نیز افزایش می دهد. بطور کلی هدف از این پروژه تعیین ظرفیت پرس ، انتخاب مواد سنبه و قالب و در نهایت طراحی ابزار لازم برای تولید محصولات استوانه ای شکل با انتهای بسته و بطور اخص تولیدبدنه نوعی موشک می باشد. به منظور تحقق هدف فوق، نرم افزاری تهیه شده است که بطور اتوماتیک تمام مراحل طراحی را انجام می دهد. نرم افزار به صورت پریش و پاسخی (interactive) تهیه شده وکار با آن بسیار ساده بوده و هرکس با اطلاعات کمی در زمینه فرآیندمی تواند از آن استفاده کند. این پایان نامه از 6 فصل تشکیل شده است . در فصل اول به تعریف فرآیند اکستروژن معکوس ، کاربردهای آن، پارامترهای موثر درآن، مواد مخصوص اکستروژن، روانکاری، امتیازات و محدودیت های فرآیند و مقایسه آن با دیگر فرآیندهای مشابه پرداخته شده است . در فصل دوم به تعیین فشار اکستروژن معکوس و ظرفیت پرس مورد نیاز توجه شده است . دراین مبحث تعیین فشار هم از طریق روابط تحلیلی و هم روابط تجربی مورد بحث قرار گرفته و در نهایت معتبرترین و کلی ترین روابط جهت استفاده انتخاب شده اند. در فصل سوم در مورد طراحی ابزار (سنبه و قالب)بحث گردیده است . در این فصل شرایط کلی طراحی ابزار، تنش های اعمالی به سنبه و قالب ، تاثیر حلقه های محافظ در کاهش تنش و روش های تحلیلی و تجربی طراحی قالب مورد بررسی قرار گرفته اند . در فصل چهارم به نحوه عملکرد نرم افزار و در فصل پنجم به مقایسه نتایج آن با نتایج تحلیل و تجربی پرداخته شده و بالاخره در فصل آخر بحث و نتیجه گیری به عمل آمده است .

در این رساله، روشی نو برای تخمین عمر قطعات مهندسی با استفاده از مدل ricc، تکنیک غیرمخرب رپلیکاگیری و نمونه ای جدید به نام bn(t) پیشنهاد شده است . بدین منظور، ابتدا روش حل مدل ricc، از حالت تقریب خطی به حالت غیرخطی تغییر یافته و لذا، بهبود قابل توجهی در دقت نتایج، مدل حاصل شده است . سپس با استفاده از مدل، فرمولبندی جدیدی برای محل خط اثر نیرو در نمونه c(t)، بدست آمده است که از دقت قابل توجهی برخوردار می باشد. فرمولبندی مدل ricc، مجموعه ای از معادلات را نتیجه می دهد که به کمک آنها می توان، بار کلورژ و مشخصه های نمودار بار-جابجایی را با استفاده از مقدار بازماندن دهانه ترک در بار صفر(cmod پسماند)، که تنها پارامتر ورودی تجربی مدل است ، به دست آورد. روش فرمولبندی جدید، بر روی نمونه ای به نام b(t) که در حقیقت از تغییر هندسه شیار نمونه c(t) بدست آمده است و شرایطی مشابه با یک نمونه واقعی را دارد، اعمال شده است . مقدار باز ماندن دهانه ترک در بار صفر (جابجایی پسماند ترک) با استفاده از تکنیک رپلیکاگیری و cod-gage به طور همزمان بر روی نمونه bn(t) اندازه گیری شده و به کمک روابط بدست آمده، دقت و صحت نتایج خروجی، بررسی شده است . در ادامه، چگونگی تغییرات بار و ضریب شدت تنش کلوژر بر حسب طول ترک به دست آمده است . روش و روابط جدید، با استفاده از تکنیک های تجربی ویژه ای به صورت کیفی و کمی، بر روی نمونه های با جنس و ابعاد مختلف ، مورد آزمایش و محک تجربی قرار گرفته اند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.