در این پایان نامه روش جدیدی جهت افزایش انتقال حرارت در میکروکانال ها وسایر مبدل های حرارتی پیشنهاد شده است. به منظور افزایش بازده وکارایی در مبدل های حرارتی از مولد های گردابه برای کاهش ناحیه سرد در هسته میدان و افزایش اختلاط استفاده می شود. مولد های گردابه در مبدل های حرارتی میکرو نیز قابل استفاده می باشند که به تازگی مورد توجه محققان قرارگرفته است. در تحقیق حاضر از مولد های گردابه دینامیک ( الاستیک و صلب) در مقیاس میکرو که دارای حرکت تحریک شده می باشند در داخل میکروکانال استفاده شده است. تاثیر این روش، نوسانی کردن گردابه تولید شده در میدان سیال است که اثرات اختلاطی آن سبب افزایش شار حرارتی خروجی از دیواره میکروکانال در مقایسه با میکروکانال های ساده و دارای مولد ایستا خواهد شد. اثرات توام حرکت مولد گردابه و میدان سیال در میکرو کانال منجر به تشکیل یک مسئله ی اندرکنش سیال جامد در مقیاس میکرو خواهد شد که با استفاده از تحلیل عددی بررسی شده و نتایج قابل قبولی برای ضرایب انتقال حرارت و توزیع عدد ناسلت و افت فشار در میکرو کانال بدست آمده است.

در این تحقیق به معرفی انواع میکروفون ها، ساختمان، مزایب و معایب آن ها پرداخته شده و معادله ی ارتعاشی حاکم بر ساختار مکانیکی میکروفون خازنی که متشکل از دو صفحه ی ثابت و متحرک دایروی بوده و تحت اثر نیروی الکترواستاتیکی ناشی از منبع ولتاژ dc و فشار صوت قرار دارد استخراج شده و با استفاده از روش های خطی سازی مرتبه به مرتبه و گلرکین حل شده است. در ادامه به بررسی تأثیر نویزهای مکانیکی بر روی رفتار دینامیکی میکروفون خازنی پرداخته و اثر پارامترهای مختلفی همچون ولتاژ استاتیکی اعمالی اولیه، دامنه، مدت و زمان اعمال شوک مکانیکی نشان داده شده است. همچنین اثر نوع سیال بین دو صفحه و درصدهای مختلف ماده ی fgm تشکیل دهنده ی صفحه ی متحرک بر روی فرکانس طبیعی سیستم بررسی شده است.

کاربرد سیالات magnetorheological در سیستم های ارتعاشی و استفاده از قابلیت این سیالات در تغییر لزجت خود، باعث شده که سیستم های ارتعاشی قابل کنترل سیال mr ساخته شوند. در این پایان نامه در ابتدا توصیفی از سیالات هوشمند و انواع آن صورت گرفته است. همچنین به خواص مغناطیسی مواد و نحوه ایجاد این خواص و نحوه ایجاد الکترومغناطیس که در سیستم های ارتعاشی سیال mr موردنیاز می باشد، پرداخته شده است. سپس منحصرا در مورد سیالات mr بحث شده و درمورد خواص مغناطیسی آنها و اصول پایه ای رفتار آنها بحث شده است. در ادامه به حالت های کاری این سیالات و کاربردهای آن پرداخته شده است. بمنظور تحلیل رفتار ارتعاشی سیستم های mr ، یک سیستم ارتعاشی پیچشی، در اندازه میکرو در نظر گرفته شده است. این سیستم شامل یک شفت در داخل یک محفظه استوانه ای شکل که فضای مابین شفت و محفظه با سیال mr پر شده است، می باشد.این شفت در معرض تحریک گشتاور متناوب قرار گرفته است. معادلات حرکت سیستم با استفاده از مدل پلاستیک بینگهام بدست آمده اند. برای حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی دینامیکی سیستم، از روش رونگ کوتا مرتبه چهارم استفاده شده و نتایج عددی آن به صورت چندین نمودار ارائه شده است. به علاوه، تاثیر پارامترهای مختلف روی رفتار ارتعاشی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم یکبار تحت تاثیر میدان مغناطیسی و یکبار هم بدون تاثیر این میدان خارجی در نظر گرفته شده و نتایج در هر مورد به صورت عددی ارائه شده است.

میکروتیرها بعنوان المان اصلی در اکثر سنسورها و عملگرها مورد استفاده قرار می گیرند. در بعضی موارد نظیر میکرو سویچ ها این عضو ممکن است در محیط حاوی سیال نیز مورد استفاده قرار گیرد. لذا در این پایان نامه به تحلیل رفتار دینامیکی و آنالیز فرکانسی یک میکروتیر که در یک محفظه بسته حاوی سیال قرار دارد پرداخته ایم. . با فرض تیر اویلر برنولی و سیال تراکم ناپذیر و غیر ویسکوز, معادلات کوپل شده سیال- جامد با استفاده از روش فوریه بسل استخراج شده و سپس مسئله مقدار ویژه مربوطه مورد تحلیل قرار گرفته است که تاثیر سیال بعنوان جرم افزوده در معادلات ظاهر گردیده است. در ادامه وابستگی فرکانس های طبیعی تیر به مشخصه های سیال و ابعاد هندسی محفظه مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده که تغییرات طول تیر و محل قرار گیری تیر در محفظه و همچنین استفاده از سیال های مختلف با خواص گوناگون تاثیر قابل توجهی در تغییر فرکانس های سیستم دارند. در ادامه شکل مدهای تیر در دو حالت خیس و خشک مورد مقایسه قرار گرفته است و اثر مشخصه های سیال روی مودهای سیستم نشان داده شده است و همچنین الگوهای حرکت سیال در پی رفتار تیر مورد بررسی قرار گرفته است.در نتیجه می توان استنباط کرد که حضور سیال بشدت مدهای بالا را تحت تاثیر قرار می دهد.علاوه بر بررسی ارتعاشات آزاد سیستم کوپل ، رفتار تیر را به ازاء تحریک الکترواستاتیک به فرم ولتاژ هارمونیک نیز مورد بررسی قرار گرفته است و اثرات مشخصه های سیال و هندسه سیستم بر روی پاسخ ماندگار سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است.

میکروپمپ ها نقش مهمی در ساختارهای مختلف الکترومکانیکی و بخصوص دستگاه های بیومکانیک دارند که در آن تحویل سیال در مقیاس میکرو ضروری می باشد. پایانامه های مرتبط با میکروپمپ ها اساسا از سه بخش اصلی تشکیل شده است:1-بخش متحرک که توسط یک مکانیزم تحریک، به حرکت در می آید (دیافراگم) 2- محفظه در بر گیرنده سیال 3- کانال جریان سیال (دریچه ها). در این پایانامه رفتار دینامیکی دیافراگم دایروی میکروپمپ تحت تحریک الکترواستاتیکی مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد. شکل محفظه سیال بصورت استوانه ای با دیواره های صلب بوده و سطح فوقانی استوانه توسط دیافراگم پوشیده شده است. سطح زیرین دارای یک خروجی مرکزی و بخش حلقوی صلب می باشد. اندرکنش سازه-سیال بین دیافراگم الاستیک و سیال عامل با در نظر گرفتن شرایط سازگاری حرکتی در مرز و فشار ناشی از طرف سیال به ساختار(اعمال معادله خطی برنولی) صورت می گیرد. معادله حاکم بر ارتعاش جانبی دیافراگم با استفاده از فرض روش شکل مود ها حاصل می شود.تاثیر خواص هندسی و فیزیکی بروی فرکانس طبیعی سیستم کوپل شده،مورد بررسی قرار می گیرد. علاوه بر این پاسخ دینامیکی دیافراگم، تحت اعمال ولتاژ پله ای و هارمونیک در قالب نمودار های فازی و تاریخچه زمانی نشان داده می شود. پدیده ناپایداری دیافراگم برای انواع سیال عامل و و ولتاژ تحریک نشان داده می شود.

این پایان نامه به بررسی اثرات پارامتر مقیاس طول روی پایداری و فرکانس اصلی میکرو صفحات مستطیلی و دایره ای می پردازد که در دستگاه های rf mems کاربرد دارند. با استفاده از تئوری تنش کوپل پیراسته، معادلات حاکم بر میکرو صفحات کیرشهف و میندلین با تحریک الکترو استاتیکی استخراج می شوند. محدوده ی پایداری میکرو صفحات بر پایه ی تئوری تنش کوپل پیراسته تعیین شده و با مقادیر به دست آمده از تئوری کلاسیک مقایسه می گردد. نتایج عددی به دست آمده نشان می دهند که وابستگی نتایج به اندازه ی میکرو صفحات تنها هنگامی اهمیت می یابد که ضخامت میکرو صفحات مقداری در حدود مقدار پارامتر مقیاس طول ماده ی سازنده ی میکرو صفحات داشته باشد. به بیان دیگر، در ضخامت های کمتر میکرو صفحات، اختلاف بین نتایج به دست آمده در دو تئوری کلاسیک و تنش کوپل پیراسته چشمگیر است؛ در مقابل، در ضخامت های بزرگتر نتاج به دست آمده از تئوری تنش کوپل پیراسته مشابه مقادیر به دست آمده از تئوری کلاسیک می باشد. افزون بر این، مطالعه ی شوک مکانیکی وارد بر محفظه ی میکرو صفحات نشان می دهد که تغییر طول زمان شوک می تواند پاسخ دینامیکی شوک را به پاسخی شبه استاتیکی تبدیل کند، در حالی که تغییر دامنه ی شتاب شوک می تواند حوزه ی پایداری میکرو صفحات را جا به جا نماید. بنابراین پارامترهای طول زمان و دامنه ی شوک نیز علاوه بر ولتاژ pull-in بایستی در طراحی مورد توجه قرار گیرند تا از شکست دستگاه های mems با اعمال شوک مکانیکی جلوگیری شود.

هدف اصلی در این پایان نامه طراحی میکرو حسگر کنترل از راه دور حرارتی با بررسی پاسخ دینامیکی و ارتعاشات غیر خطی است که در آن میکرو تیر یک سر گیر دار، از جنس مواد متغیر تابعی بوده و در معرض منبع حرارتی سینوسی قرار دارد.معادلات حرکت حاکم بر این مسئله بر اساس فرض اویلر برنولی بودن تیر و با استفاده از معادلات لاگرانژ و اصل همیلتون به دست آمده و معادلات ترموالاستیک با استفاده از قانون اول ترمودینامیک و بر اساس فرض انتقال حرارت کلاسیک فوریه استخراج شده است. به علت وابستگی مکانی نیروی الکترواستاتیک، متغیر با زمان بودن تابع حرارتی و همچنین ظاهر شدن تابع تحریک در ثابت معادلات حاکم بر مسئله به صورت مستتر این معادلات غیر خطی، کوپل و پارامتریک هستند.برای حل این معادلات ابتدا با استفاده از روش کاهش مرتبه گلرکین این معادلات تغییر شکل یافته و سپس به کمک روش رانگ-کوتا انتگرال گیری می شوند. با حل این معادلات به صورت عددی نواحی پایدار و ناپایدار برای ولتاژهای کاری مختلف مشخص شده و با انتخاب بعضی از نقاط ویژه در این مناطق و رسم نمودارهای پاسخ دینامیکی و فازی رفتار این نقاط به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین اثرات پایدار کننده ی در نظر گرفتن میرایی در سیستم مورد بحث و ارزیابی قرار خواهد گرفت.

تجهیزات دوار به عنوان یکی از اجزای اصلی صنایع مختلف نقش ایفا می کنند. صنعت تجهیزات دوار با توجه به نقش راهبردیش در صنایع مختلف و همچنین پارامترهای فراوانی که بر عملکرد و بهره وری صنعت موجود اثر گذارند، نیازمند انجام پژوهش و بررسی در حوزه های مختلف صنعت می باشد. از جمله اجزا دواری که در صنعت کاربرد فراوانی دارند و نقش مهمی ایفا می کنند می توان به دیسک دوار اشاره نمود.کاربرد روز افزون این جزء دوار در صنایع گوناگون ازجمله صنایع هوافضا، صنایع خودروسازی، صنایع دریایی و ... حاکی از اهمیت وجایگاه مهم این جزء دوار در صنعت می باشد. با توجه به نقش دیسک دوار در صنایع مختلف، تجزیه و تحلیل دیسک ها در شرایط متفاوت بارگذاری از اهمیت و جایگاه خاصی برخوردار است. برای بهبود کارایی دیسک ها در صنعت و ارتقاء بهره وری از مواد fgm استفاده می شود. در این راستا، در این پژوهش تلاش شده تا تحلیل مناسبی جهت بررسی مطالعه رفتار دیسک fgm استخراج گردد. در این راستا با توجه به استخراج معادلات حاکم، به کمک روش المان محدود به حل معادله پرداخته شده است. با توجه به روابط موجود، به دوحالت دیسک بدون خروج از مرکز و دیسک با خروج از مرکز خواهیم پرداخت. روش-های گوناگونی برای تولید قطعات دوار از جمله دیسک دوار وجود دارد. با این وجود امکان بوجود آمدن خطایی هر چند چزیی در فرایند ساخت این اجزاء دور از ذهن نیست. یکی از این خطاها جابجا شدن مرکز دیسک در حین فرایند ساخت دیسک می تواند باشد. یعنی مرکز اصلی دیسک در همان راستا خط مرکزی دیسک کمی بالاتر یا پایین تر از نقطه مد نظر ایجاد گردد. بررسی و تحلیل رفتاری چنین دیسکی می تواند کمک شایانی به تولید و صنعت نماید. در این پژوهش دیسک دوار تحت بار ترمومکانیکی بررسی می شود. نیروهای اعمالی بر دیسک دوار در این مسئله ناشی از دوران دیسک دوار وتوزیع دمایی در راستای دیسک و تغییر دمای سطح داخل و خارج می باشد. با کنترل این پارامترها، می توان تغییرات در دیسک را کنترل کرد. با تغییر پارامترهایی چون سرعت زاویه ای، نسبت شعاعی دیسک، دمای سطح داخل دیسک و دمای سطح خارج دیسک تغییرات رفتاری دیسک نشان داده خواهد شد. برای حل مسئله با در نظر گرفتن دیسک تحت شرایط بارگذاری مکانیکی و حرارتی مختلف، تحلیلی از رفتار حاکم بر دیسک ارائه شده است.

در سال های اخیر با توسعه موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربین ها و رآکتورها و دیگر ماشین ها نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاوم تر از لحاظ مکانیکی احساس شده است. پیش تر در صنایع هوافضا از مواد سرامیکی خالص جهت پوشش و روکش قطعات با درجه کارکرد بالا استفاده می شد. این مواد عایق های بسیار خوبی بودند ولی مقاومت زیادی در برابر تنش های پس ماند نداشتند. تنش های پس ماند در این مواد مشکلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترک می نمود. بعدها برای رفع این مشکل از مواد کامپوزیت لایه ای استفاده شد. تنش های حرارتی در این مواد نیز موجب پدیده لایه شدن می گردید. با توجه به این مشکلات طرح ماده ای مرکب که هم مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا داشته وهم مشکل لایه لایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا کرد. بنا بر مشکلاتی که در صنایع مختلف برای مواد تحت تنش های حرارتی بالا وجود داشت، محققان علم-مواد در 1984 در منطقه سندای ژاپن برای اولین بار مواد fgm را به عنوان مواد با تحمل حرارتی بالا پیشنهاد نمودند. پس از ابداع این مواد و استفاده از آن ها مخصوصاً در سپرهای حرارتی، اگرچه بسیاری از مشکلاتی که در پوشش های دیگر وجود داشت برطرف شد اما هنوز عواملی چون شکست باعث آسیب پذیری این پوشش ها است لذا در سال های اخیر توجه پژوهشگران به این مقوله جلب شده و باعث شده پوشش هایی از جنس fgm را تحت بارهای کاربردی قرار داده و پدیده شکست را بررسی کنند. در این پژوهش با قراردادن یک پوشش بسیار کاربردی از fgm و یک زیرلایه ایزوتروپ مقابل تنش های بسیار کاربردی مکانیکی و گرمایی به تحلیل تنش و بررسی شکست وبیان پارامترهای موثر در شکست این پوشش ها پرداخته شده است

در این پایان نامه به بررسی اثر میرایی ترمو الاستیک در میکرو تیرهای هموژن و متغیر تابعی می پردازیم. میکرو تیر ها تحت اثر نیروی الکترو استاتیک بوده و اثرات پارامتر مقیاس طول متغیر و تغییرات دمای اولیه ی میکرو تیر بر اساس تئوری اصلاح شده ی کوپل تنش مطالعه می گردد. همچنین به منظور مطالعه ی دقیق تر از مدل انتقال حرارت هذلولوی استفاده می کنیم. معادلات حرکت حاکم بر مسئله با استفاده از معادلات لاگرانژ و اصل همیلتون به دست می آیند. همچنین به منظور ساده سازی و حل معادلات, روش خطی سازی گام به گام و روش کاهش مرتبه گلرکین مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج عددی بدست آمده بر اساس تئوری اصلاح شده ی کوپل تنش با تئوری کلاسیک مقایسه می گردد که بر این اساس تاثیر مقیاس طول و طول میکرو تیر و دمای اولیه ی میکرو تیر برای این دو مدل مورد مطالعه قرار می گیرند. شایان ذکر است نیروی الکترو استاتیک به عنوان یک نیروی خارجی نقش یک پارامتر نرم کننده سختی معادل تیر را ایفا می نماید همچنین برای اغلب مواد اختلاف بین نتایج بدست آمده بین دو تئوری برای ضخامت های کمتر چشمگیر تر می باشد

در کار حاضر ارتعاشات آزاد و واداشته یک میکروانبرک در تداخل با سیال تراکم ناپذیر محیطی در یک محفظه بسته، مورد مطالعه قرار گرفته است. میکروانبرک از دو میکروتیر یکسرگیردار تشکیل شده است. در بررسی ارتعاشات آزاد، سیال محیطی ترکم ناپذیر و جریان سیال غیرچرخشی و غیر ویسکوز فرض شده است. با استفاده از سری فوریه-بسل و سازگاری سینماتیکی میان میکروتیرها و سیال، معادلات کوپل شده سیستم استخراج شده است. شکل مدهای طبیعی میکروتیرها در تماس با سیال نشان داده شده و با شکل مد در حالت خشک مقایسه گردیده است. همچنین اثر دانسیته سیال، هندسه محفظه و میکروتیرها بر روند تغییرات فرکانسهای طبیعی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. ارتعاشات واداشته سیستم در دو حالت، با فرض سیال محیطی غیر لزج و لزج مورد بررسی قرار گرفته است. ارتعاشات واداشته سیستم در اثر نیروی الکترواستاتیکی با ولتاژ پله بررسی شده است. مقدار ولتاژ pull-in، استاتیکی و دینامیکی سیستم برای سیالات محیطی مختلف محاسبه شد. با فرض سیال محیطی غیر لزج، تاریخچه زمانی و نمودار فازی پاسخ سیستم جهت ولتاژهای پله و سیالات محیطی مختلف نشان داده شده است. همچنین با فرض سیال محیطی لزج، چگونگی تغییرات پاسخ گذرای سیستم نسبت به تغییرات دانسیته، لزجت، ضریب دی الکتریک سیال محیطی و مقدار ولتاژ پله نشان داده شده است، و اثر تغییرات لزجت، دانسیته و ضریب دی الکتریک سیال محیطی بر روی ولتاژ pull-in بررسی شد.

میکرو تیر به حالت معلیق است ، و مجهز با الکترودهای سطحی فوق العاده نازک.لایه های پیزوالکتریک از طریق ضخامت با تحریک پیزوالکتریک لایه پیزو . همچنین با استفاده از ولتاژ الکترواستاتیک به بستر ثابت میکرو پرتو تحت تحریک فشار الکترواستاتیک است.معادلات الکترومکانیکیحاکم بر مسئله بر اساس تیراویلر برنولی و بر اساس معادلات الکترواستاتیک ماکسول مشتق شده است.

هدف اصلی در این پایان نامه بررسی اثر نفوذ جرم در نسبت میرایی در میکروتیرهای تشدید کننده ‏است. معادلات حرکت حاکم بر این مسئله بر اساس فرض تیر اویلر-برنولی و با استفاده از معادلات لاگرانژ و ‏اصل همیلتون به دست آمده، معادلات ترموالاستیک با استفاده از قانون اول ترمودینامیک و بر اساس فرض ‏انتقال حرارت غیرکلاسیک غیر فوریه نوع اول استخراج شده و همچنین معادله حاکم بر نفوذ جرم نیز بر ‏اساس معادله غیرکلاسیک غیر فیک نوع اول استخراج شده است. به علت وجود زمان های ارمیدگی مربوط به ‏دما و نفوذ جرم که به ترتیب در معادلات ترموالاستیک و نفوذ جرم در حالت غیر کلاسیک ظاهر میشوند و ‏همچنین جملاتی که به صورت مستتر و از وجود اثرات کرنش در معادلات پدید می آید این معادلات کوپل ‏هستند. برای حل این معادلات ابتدا با استفاده از روش کاهش مرتبه گلرکین معادلات تغییر شکل یافته و ‏سپس به کمک روش رانگ-کوتا انتگرال گیری می شوند. با حل این معادلات به صورت عددی نسبت میرایی ‏برای ضخامت های مختلف میکروتیر مشخص شده و ضخامت بحرانی میرایی ترمو-دیفیوزیوالاستیک را که ‏مربوط به بیشترین نسبت میرایی میباشد را معرفی کرده و با رسم نمودارهای مربوطه رفتار میکروتیر با در ‏نظر گرفتن اثر نفوذ جرم به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین در بخش دوم اثرات نفوذ جرم و ‏دما بر روی میکروتیرهای ساخته شده از مواد مدرج تابعی و همچنین اثرات اندازه در ابعاد میکرو و نانو بر ‏اساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی و تئوری تعمیم یافته کوپل تنش نیز بررسی خواهد شد. در این مطالعه، ‏علاوه بر میرایی دمایی ارتجاعی‎ ‎معمول که در آن میرایی بحرانی زمانی شکل می گیرد که میکروتیر از شرایط ‏همدما وارد شرایط بیدرو میشود، نوع جدیدی از میرایی درونی مشاهده می شود که در اثر نفوذ جرم بوجود ‏می آید. ‏

هدف اصلی در این پایان نامه طراحی و معرفی یک میکرو حسگر سرعت زاویه ای و بررسی رفتار مکانیکی آن است که در آن میکرو تیر دو سر گیر دار، در معرض تحریک نیروی الکترواستاتیک و گریز از مرکز می باشد. معادلات حرکت حاکم بر این مسئله بر اساس فرض تیر اویلر برنولی به دست آمده است. برای حل استاتیکی این معادلات با استفاده از روش خطی سازی گام به گام حل گردید، سپس با استفاده از روش کاهش مرتبه گلرکین این معادلات خطی شده حل گردیدند. به علاوه، برای مطالعه رفتار پایداری میکروتیر، با سیستم گسترده جرم و فنر معادل سازی شد و معادله غیر خطی استاتیکی برای این حالت بدست آمد. ولتاژ ناپایدار استاتیکی برای سرعت های زاویه ای مختلف و سرعت زاویه ای ناپایدار به ازای ولتاژهای بایاس مختلف محاسبه شد. برای مقادیر ثابت ولتاژ بایاس و سرعتهای زاویه ای مختلف نقاط تعادل سیستم شامل نقاط پایدار سنتر و نقاط ناپایدار سدل و نقاط تکین بدست آمد. تاثیر نیروی گریز از مرکز بر روی نقاط تعادلی با استفاده از رسم نمودار فازی به ازای شرایط اولیه مختلف مطالعه گردید. همچنین پایداری نقاط تعادل با استفاده از رسم دیاگرام های فازی ارایه گردید و ناحیه جذب و دفع (نواحی پایدار و ناپایدار) نشان داده شد.

در دهه های اخیر تلاشهای گسترده ای توسط محققان برای تحلیل و طراحی مواد نو صورت گرفته است. با توجه به پیشرفتهای صنعتی گسترده امکان به کارگیری این مواد در صنایع پیشرفته به وجود آمده است. بدون شک یکی از مهمترین این مواد سیال مگنتورئولوژیکال می باشد که در بازار تجاری نیز اهمیت رو به گسترشی در کاربردهای کنترل ارتعاشات و انتقال گشتاور پیدا کرده است. جاذب های شوک،دمپرهای ارتعاشی و کلاچ ها از اصلی ترین کاربردهای سیال mr هستند. سیالات mr حاوی ذرات ریز مغناطیسی هستند که در یک سیال پایه غیر مغناطیسی مانند روغن های هیدروکربنات غوطه ورند. این سیالات در حضور میدان مغناطیسی با تشکیل زنجیره های ذرات مغناطیسی بصورت تقریبا جامد در می آیند و می توانند تنش های نسبتا بزرگی نیز تحمل کنند. بزرگترین مزیت سیال mr ایجاد تنش نسبتا بالا ، پایداری حرارتی و قابل اطمینان بودن آن است. چالش اصلی استفاده ازین مواد پایدار سازی و جلوگیری از ته نشینی ذرات آن است که در سال های اخیر تحقیقات و کارهای موثر زیادی روی این موضوع انجام گرفته است . تا حدود سال 1990 به دلیل عدم توانایی در کنترل رفتار این ماده ، کاربرد زیادی برای آن وجود نداشت ولی امروزه با وجود پردازشگرهای سیگنال دیجیتالی ، شدت میدان مغناطیسی وارد بر این سیال قابل کنترل است . میزان تغییر حالت این ماده به حالت جامد و در حقیقت افزایش تنش تسلیم آن ، به شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده بستگی دارد . در این پژوهش ابتدا توصیفی از سیالات هوشمند و انواع آن صورت گرفته است. همچنین به خواص مغناطیسی مواد و نحوه ایجاد میدان الکترومغناطیسی که در سیستم های ارتعاشی سیال mr مورد نیاز می باشد، پرداخته شده است. از سوی دیگر در سالهای اخیر، با پیشرفت صنعت و امکان ساخت تجهیزات در مقیاس میکرو، استفاده از سیستمهایی در ابعاد میکرو که تحت عنوان سیستمهای میکرو الکترو مکانیکی شناخته می شوند، از اهمیت فراوانی برخوردار شده اند. سیستمهای میکرو الکترو مکانیکی قابلیت انجام عملیاتهای پیچیده در ابعاد میکرو و با دقت فراوان را دارند. کاربرد گسترده ی این سیستمها در صنایع لزوم هر چه بیشتر مطالعات تئوری و عملی را در این زمینه روشنتر می سازد. چند مشخصه اساسی برای بررسی میکروتیرها وجود دارد که در این میان پدیده pull-in مهمتر از سایر مشخصه ها است. در شرایط استاتیکی نیرو و گشتاور مکانیکی و الکترواستاتیکی برابر با هم هستند و میکرو محرک در شرایط پایدار به سر می برد. رفته رفته با افزایش ولتاژ نیروی الکترواستاتیکی افزایش می یابد و در هر موقعیت استاتیکی تعادل جدیدی با نیرو و گشتاور مکانیکی برقرار می سازد، اما این افزایش نیروی الکترواستاتیکی ادامه می یابد تا جایی که دیگر تحملی برای عضو مکانیکی در مقابله با نیروی الکترواستاتیکی وارده باقی نمی ماند و تعادل استاتیکی بر هم خورده و وارد شرایط دینامیکی ناپایدار غیر خطی میشود که محاسبه موقعیت میکرو تیر در این حالت امکان پذیر نیست و ناگهان میکرو تیر با سطح ثابت پایینی برخورد می کند. ولتاژی که به ازای آن، میکرو تیر در شرایطی قرار می گیرد که با افزایش بسیار کم ولتاژ، نیروی الکترواستاتیکی بیش از نیروی مکانیکی می شود و تعادل استاتیکی بر هم می خورد را به اصلاح ولتاژ pull-in نامگذاری کرده اند. در این پژوهش با طراحی یک میکروتیر سه لایه که لایه میانی آن حاوی سیال mr می باشد، فرکانس طبیعی سیستم بدست آمده و تاثیر پارامترهای مهمی مانند اندازه ی میدان مغناطیسی و نسبت ضخامت لایه های میکروتیر بررسی شده است. همچنین ضریب اتلاف که یکی از مشخصه های مهم سیستم هایی است که حاوی سیال mr هستند مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر سیستم با استفاده از قوانین همیلتون به دست آمده است. سپس ولتاژهای ناپایداری سیستم در دو حالت استاتیکی و دینامیکی محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است گفتنی است برای حل معادلات استاتیکی بدست آمده، از روش خطی سازی گام به گام استفاده شده است که روشی سریع و قابل اعتماد در بررسی روابط میان جابجایی عرضی و ولتاژ در میکرو تیر می باشد. برای حل معادلات دیفرانسیل غیر خطی دینامیکی سیستم، از روش رانج کوتا مرتبه چهارم استفاده شده است .

در این پایان نامه به بررسی ارتعاشات لوله مدفون در خاک در اثر سرعت سیال داخل آن و زلزله پرداخته شده است . روش فرمولاسیون پیشنهادی برمبنای اصول تئوری دینامیک سازه ای وارتعاشات مکانیکی ودر فضای ‏زمان وفرکانس وبه کمک تبدیلات فوریه شکل گرفته است.‏ معادلات حرکت حاکم بر این مسئله بر اساس فرض تیر اویلر-برنولی و با استفاده از معادلات لاگرانژ و اصل همیلتون با شرایط مرزی تیر دو سر آزاد بر روی بستر الاستیک خاک به دست آمده و مقادیر ویژه با کمک روش کاهش مرتبه گلرکین و تبدیل فوریه استخراج گردیده و اثر خاک محیط لوله و سرعت سیال بر روی خواص ارتعاشی سیستم بررسی شده است. سپس با در نظر گرفتن زمین لرزه به عنوان پاسخ اجباری سیستم ، معادلات برای حالتهای مختلف حل شده است . با استفاده از تبدیل فوریه ، معادلات حاکم در حوزه فرکانسی حل شده و نشان داده شده است برای سرعت سیال کمتر از m/s 20 ، سرعت اثر گذار نبوده و تغییرات خاصی در نتایج نمی دهد. ولی فرکانس زلزله می تواند بشدت اثر گذار باشد مخصوصاً هنگامی که فرکانس طبیعی لوله نزدیک به محتوای فرکانس زلزله باشد که در این حالت تنش ایجاد شده درلوله بر اثر ممان خمشی ، مهم و در شرایطی بحرانی خواهد بود.

ارتعاشات صفحه ای، ارتعاشاتی هستند که راستای حرکت و جابجایی ها در راستای انتشار موج است بر خلاف ارتعاشات عرضی که راستای حرکت و جابجایی ها عمود بر راستای انتشار موج می باشد. در این پایان نامه، ترموالاستیک دمپینگ ارتعاشات صفحه ای یک صفحه مستطیلی که از اطراف کاملاً گیردار شده، بررسی شده است و از روش گلرکین برای حل سه معادله کاپل شده گرما و جابجایی استفاده کرده ایم. برای این کار ابتدا ارتعاشات آزاد بدون اثر میرایی ترموالاستیک را بررسی کرده ایم و دو معادله کاپل شده جابجایی را از روش گلرکین حل کرده ایم و با مقایسه فرکانس بدست آمده با مقالات مشابه، تأئید خوبی بر نتایج بررسی خود بدست آوردیم، سپس به بررسی میرایی ترموالاستیک پرداخته ایم. برای بررسی ضریب کیفیت ترموالاستیک دمپینگ، از مواد رایج در mems استفاده شد و نحوه تغییرات ضریب کیفیت با تغییرات ابعاد میکرو صفحه ها و دمای محیط بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد به کارگیری ارتعاشات صفحه ای، این امکان را به ما می دهد که به خاطر بالا بودن ضریب کیفیت این ارتعاشات، بتوان از رزوناتورهای با مصرف انرژی کم استفاده کرد.

با توجه به توسعه روز افزون سنسورهای الکتریکی و در خیلی از موارد، دور از دسترس بودن مکان های نصب آنها، مسئله تامین انرژی مورد نیاز سنسورها بسیار حائز اهمیت می باشد. یکی از راه های تغذیه سنسورها، استفاده از باطری می باشد که به دلیل محدودیت هایی نظیر عمر کم و از کار افتادن باطری بدون هیچ نشانه قبلی و هزینه بالای تعویض باطری(بخصوص در موقعیت های دور از دسترس ) و با در نظر گرفتن مصرف پایین سنسورها، استفاده از انرژی محیطی مانند انرژی خورشیدی و یا انرژی ناشی از ارتعاشات محیط جهت تغذیه سنسورها و یا شارژ باطری مورئ توجه قرار گرفته است. در جاهایی که دسترسی به انرژی ناشی از تابش خورشید امکان ندارد و یا فقط در بازه محدود زمانی قابل استفاده است، بهره گیری از انرژی ناشی از ارتعاشات محیط بیشتر حائز اهمیت می باشد. از میان روش های برداشت انرژی از ارتعاشات (مثل الکترواستاتیکی، الکترومغناطیسی و پیزوالکتریکی) استفاده از روش الکترواستاتیکی به عنوان برداشت کننده انرژی بیشتر مورد توجه است. در این پایان نامه قصد داریم با استفاده ازطراحی جدیدی با کمک مبدل های الکترواستاتیکی از ارتعاشات انرژی را برداشت کنیم. به عبارت دیگر به کمک ارتعاشات از یک منبع با ولتاژ پایین انرژِی را به منبعی با ولتاژ بالاتر انتقال می دهیم. همچنین تاثیر پارامترهای هندسی برداشت کننده انرژی الکترواستاتیکی بر میزان تولید توان الکتریکی بررسی شده است. در این کار مطالعاتی جهت محدوده شتاب هارمونیک پایه برای برداشت انرژی انجام گرفته است.

میکرو و نانو تیرها از اجزای اصلی سیستم¬های میکرو/نانو الکترومکانیکی (mems & nems) هستند. بررسی رفتار استاتیکی و دینامیکی این تیرها وقتی که تحت نیروی الکترو¬استاتیک هستند و به عنوان عملگرهای الکترواستاتیکی کار می¬کنند، برای طراحی هرچه بهتر آن ها حائز اهمیت است. این تیرها توسط تئوری¬های مختلفی مدل¬سازی شده اند، ازجمله تئوری های کلاسیک ،می¬توان به تئوری کوپل تنش تئوری غیر محلی ارینگناشاره کرد.اما در هیچ کدام از کارهای انجام شده اثر مشتقات کسری لحاظ نشده است. از این رو در کار حاضر برای اولین بار، ما با استفاده از یک تئوری جدید بر مبنای مشتقات کسری به بررسی ناپایداری استاتیکی و دینامیکی این میکرو و نانو تیرها وقتی که تحت نیروی الکترواستاتیک هستند و همچنین ارتعاشات آزاد خطی و غیرخطی پرداخته¬ایم. دلیل این امر، توانایی هرچه بیشتر تئوری¬های بر مبنای مشتقات کسری نسبت به تئوری¬های شکل گرفته بر مبنای مشتقات صحیح (کلاسیک ،کوپل تنش و تئوری ارینگن و...) در توصیف رفتار و ویژگی¬های مواد مختلف است. تئوری غیر محلی با مشتقات کسری همان طور که از نامش پیداست یک تئوری شکل گرفته از مشتقات کسری است. این تئوری شکل عمومی تئوری ارینگن است که در رابطه اساسی غیر محلی به جای مشتق مرتبه دوم از تنش، مشتق مرتبه آلفا وجود دارد که آلفا می¬تواند هر عدد صحیح و غیر صحیحی را اختیار کند، که در کار حاضر آلفای بین 1و 2 را بررسی کرده¬ایم. تئوری¬های بر مبنای مشتقات کسری به دلیل حالت عمومی که دارند نسبت به تئوری¬های بر مبنای مشتقات صحیح کارآمدترند. تئوری غیر محلی با مشتقات کسری دارای دو پارامتر آزاد است: 1. همان پارامتر غیر محلی 2. پارامتر کسری که مرتبه مشتقات موجود در معادلات حاکم بر مسئله را کنترل می¬کند. در حالتی که آلفا برابر 2 باشد به تئوری غیر محلی ارینگن تبدیل می¬شود. برای مشتقات کسری از تعریف انطباقی استفاده کرده¬ایم که طبیعی ترین و ساده ترین تعریف مشتقات کسری است. در استخراج معادلات، غیرخطیت هندسی (ون-کارمن ) را در نظر گرفته ایم. برای حل معادلات به دست آمده از روش خطی سازی گام به گام و گالرکین در معادله غیرخطی استاتیکی و از روش گالرکین و بسط پارامتر برای حل معادله غیرخطی دینامیکی استفاده کرده¬ایم. در پایان نتایج عددی به دست آمده را با نتایج تئوری¬های ارینگن و کلاسیک مقایسه کرده¬ایم و نشان داده¬ایم که تئوری غیر محلی با مشتقات کسری از دو تئوری دیگر کارآمدتر است.

ارتعاشات طولی، ارتعاشاتی هستند که راستای حرکت و جابجایی ها در راستای انتشار موج است بر خلاف ارتعاشات عرضی که راستای حرکت و جابجایی ها عمود بر راستای انتشار موج می باشد. در این پایان نامه، ترموالاستیک دمپینگ ارتعاشات طولی یک میکرو تیر که از اطراف کاملاً گیردار شده، بررسی شده است و از روش گلرکین برای حل دو معادله کاپل شده گرما و جابجایی استفاده کرده ایم. برای این کار ابتدا ارتعاشات آزاد بدون اثر میرایی ترموالاستیک را بررسی کرده ایم و معادله جابجایی را از روش گلرکین حل کرده ایم و با مقایسه فرکانس بدست آمده با فرکانس حاصل از حل دقیق، تأئید خوبی بر نتایج بررسی خود بدست آوردیم، سپس به بررسی میرایی ترموالاستیک پرداخته ایم. برای بررسی ضریب کیفیت ترموالاستیک دمپینگ، از مواد رایج در mems استفاده شد و نحوه تغییرات ضریب کیفیت با تغییرات ابعاد میکرو تیرها و دمای محیط بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد به کارگیری ارتعاشات طولی، این امکان را به ما می دهد که به خاطر بالا بودن ضریب کیفیت این ارتعاشات، بتوان از رزوناتورهای با مصرف انرژی کم استفاده کرد.

شیر سروو الکتروهیدرولیک سه مرحله یک سروومکانیزم هیدرولیک پیچیده است که شامل مکانیزم، هیدرولیک، الکترولیک و کنترل هست. شیرهای سروو برای تنظیم دبی سیال هیدرولیک و به موجب آن کنترل حرکت سیستم های هیدرولیکی به کار می روند و برای کنترل محرک هیدرولیکی یا موتور هیدرولیکی استفاده می شود. سروو شیرهای الکتروهیدرولیک به دلیل استفاده از سیگنال الکتریکی برای کنترل سیستم کاربرد فراوان دارند، سروو شیرها زمانی که کنترل دقیق موقعیت مورد نیاز است استفاده می شوند. کنترل موقعیت از طریق یک سیستم حلقه بسته بدست می آید که شامل فرمان یا دستور، حسگر پسخوراند، کنترل کننده و سروو شیرها است. مزیت اصلی سروو شیرها استفاده از یک سیگنال الکتریکی کم توان برای تنظیم دقیق موقعیت یک محرک یا موتور می باشد. سیستم سروو الکتروهیدرولیک دارای مزایایی مانند کنترل دقیق و خوب، نسبت قدرت به وزن بالا، اندازه کوچک، تطبیق بار خوب، محدوده سفتی بالا، عملکرد سریع دینامیکی و گستره محدوده سرعت قابل تنظیم است. در ابتدا، معادله جریان روزنه بیان شده و از آن برای مدلسازی شیر سروو الکتروهیدرولیک سه مرحله و محرک استفاده می شود. سیستم با استفاده از بخش سیمولینک متلب شبیه سازی شده و پارامترهای کنترلر pid از روش مکان هندسی ریشه با استفاده از متلب بدست می آید. در نهایت، نتایج حاصل با آزمایشات مرکز تحقیقات سازه و زلزله دانشگاه صنعتی امیرکبیر مقایسه می شود.

در این پایان نامه، اثر میرایی ترموالاستیک در ارتعاشات طولی یک نانو تیر دو سر گیردار و یک نانو صفحه مستطیلی که از اطراف کاملاً گیردار شده، بررسی شده است و از روش گلرکین برای حل سه معادله کاپل شده گرما و جابجایی استفاده کرده ایم. فرکانس ارتعاشات طولی بدست آمده را با منابع معتبر در این زمینه مقایسه کرده ایم و به تایید دقیقی در این زمینه رسیدیم، سپس به بررسی میرایی ترموالاستیک پرداخته ایم. برای بررسی ضریب کیفیت میرایی ترموالاستیک، از مواد رایج در mems استفاده شد و نحوه تغییرات ضریب کیفیت با تغییرات ابعاد نانوتیرها و نانوصفحه ها وپارامتر غیرموضعی و دمای محیط بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد به کارگیری ارتعاشات طولی، این امکان را به ما می دهد که به خاطر بالا بودن ضریب کیفیت این ارتعاشات، بتوان از رزوناتورهای با مصرف انرژی کم استفاده کرد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.