هدف از انجام این تحقیق مدلسازی تماس دندانه های چرخدنده مخروطی با درنظرگرفتن زبری سطح است. با استفاده از تقریب تردگولد می توان تماس دندانه های چرخ دنده مخروطی را از نوع تماس خطی درنظر گرفت. با استفاده از مفهوم چرخ دنده مجازی، چرخ دنده مخروطی در امتداد پهنای دندانه با چندین چرخدنده ساده مجازی معادل با آن جایگزین شده است،که مجموع پهنای این چرخدنده های ساده با پهنای چرخدنده مخروطی مورد نظر برابر است. تماس دندانه ها در هر نقطه با تماس دو استوانه معادل جایگزین شدهاست. شعاع و بار اعمالی استوانه ها از هندسه و بار چرخدنده اولیه پیروی میکنند. این مدلسازی منجر به یافتن پارامترهای مهمی از جمله ضخامت فیلم سیال، تنش سطحی هرتزین و ضریب اصطکاک میگردد. سهم زبریها و فیلم سیال درتحمل بارکل تعیین شده و اثر پارامترهای مختلف بر تغییر این سهمها بررسی شده است. در سرعت های خطی بالا رژیم روانکاری از نوع الاستوهیدرودینامیک خواهد بود و در سرعت های خطی پایین تر رژیم روانکاری به رژیم مخلوط متمایل خواهدشد. سهم بار تحمل شده توسط زبریها و فیلم روانکار مشخص شده است. همچنین تحلیل مسئله تماس دندانههای چرخدنده مخروطی در نرم افزار آباکوس انجام گرفته و با استفاده از آن تنشهای تماسی محاسبه گردیده و با تنش های بدست آمده از حل عددی مقایسه شده اند. در نهایت به بررسی اثرات ناهمراسایی چرخدندهها بر روی مقادیر تنشها و نحوه توزیع آنها پرداخته شدهاست. ناهمراستاییهای اعمال شده سبب کاهش سطح درگیری دو چرخدنده و در نتیجه افزایش چشمگیر مقادیر تنش تماسی شدهاست.

در پژوهش پیش رو به شبیه سازی چیدمان آهنرباهای دائم در درام جداکننده ی مغناطیسی پرداخته شده است. به منظور آشنایی با عملکرد این دسته از جداکننده ها، شناخت جزئیات عملکردی این وسایل بسیار حائز اهمیت است. درام های جداکننده مغناطیسی به صورت گسترده به عنوان وسایل جداکننده مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند. درام های جداکننده مغناطیسی دائم با ایجاد میدان مغناطیسی سبب جذب مواد آهنی قابل جذب توسط میدان مغناطیسی و جدایش آن ها از دیگر مواد می گردد . با توجه به اینکه هزینه ی ساخت این درام ها بسیار زیاد بوده و سهم زیادی از این هزینه مربوط به خرید آهنربا می باشد، بنابراین شبیه سازی چگالی شار مغناطیسی ناشی از آهنرباها و بررسی نوع چیدمان آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش سعی گردیده است ابتدا با شبیه سازی دو بعدی درام به کمک نرم افزار مکسول که بر مبنای آنالیز اجزاء محدود پایه ریزی شده است، چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده توسط درام محاسبه گردد و سپس با مقایسه با نتایج تجربی، مدلی کلی از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط درام را بدست آورد. نتایج حاصل از شبیه سازی، چگالی شار مغناطیسی در یک درام در سطح 3 را حداکثر برابر 3698 گوس و حداقل آن را برابر 3244 گوس نشان می دهد. همچنین نتایج بدست آمده تطابق قابل قبول نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی را نشان می دهد به طوری که حداکثر اختلاف نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی در سطح 3 برابر 0.92% می باشد و نمایان گر این موضوع می باشد که به منظور شبیه سازی میدان مغناطیسی ناشی از یک درام می توان از آنالیز دوبعدی استفاده نمود. فاکتورهای طول آهنربا، حاصلضرب تعداد در ارتفاع آهنربا، فاصله ی قطب های آهنربا از یکدیگر و نوع ماده واسطه ای که بین قطب ها استفاده می شود به عنوان متغیرهای ورودی و مقادیر مولفه ی عمودی چگالی شار مغناطیسی در سطوح 3 و 4، چگالی شار مغناطیسی کل در فاصله میانی قطب ها و هزینه ی لازم جهت خرید آهنربا به عنوان خروجی ها تعیین گردید. با استفاده از روش طراحی آزمایش فاکتوریل کامل، مقادیر این خروجی ها بر اساس سطوح مختلف فاکتورهای ورودی بدست آمد. در نهایت با انجام آنالیز واریانس تاثیرات فاکتورهای اصلی و همچنین فاکتورهای متقابل بر روی هر خروجی تعیین و با استفاده از آنالیز رگرسیون تابع مربوط به هر یک از خروجی ها استخراج گردید. نتایج حاصله، بیان گر این موضوع است که استفاده از یک آهنربا با ارتفاع دوبرابر به جای استفاده از دو آهنربا سبب کاهش هزینه خرید آهنربا می گردد. از طرفی افزایش طول آهنربا سبب افزایش چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده می گردد ولیکن هزینه ی خرید آهنربا را نیز به شدت افزایش می دهد. استفاده از آهنربا به جای هوا در بین قطب ها و همچنین افزایش فاصله ی میان قطب ها سبب کاهش هزینه ی خرید آهنربا می گردد. استفاده از یک آهنربا با ارتفاع دوبرابر به همراه بکارگیری بلوک آهنربا به عنوان ماده واسطه و افزایش فاصله ی میان قطب ها، هزینه ی خرید آهنربا را به شدت کاهش می دهد.

از روش های نوین برش ورق های فلزی، برش توسط لیزر است. در این روش، میزان ناحیه متأثر از حرارت و در نتیجه تغییر ساختار ماده پایه و نیز اعوجاج نسبت به سایر روشهای حرارتی بسیار کمتر بوده و کیفیت برش بهتری ارائه می دهد. از طرف دیگر توسعه علم مواد و ارائه شدن جنس های جدید با ویژگی های خاص که معمولا روش های سنتی قابلیت عملیات آنها را ندارند، گرایش به استفاده از روشهای نوین را الزامی می نماید. تیتانیوم و آلیاژهای آن، با داشتن خواصی نظیر نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت استثنایی در برابر خوردگی و زیست سازگاری مناسب با بدن انسان کاربردهای وسیعی در صنایع پزشکی، شیمیایی، خودرو سازی ،مبدل های حرارتی، لوله ها و اتصالات انتقال دهنده مواد شیمیایی و در ساخت وسایل ورزشی به خود اختصاص داده است. با این وجود به علت هدایت حرارتی پایین، مدول کشسانی پایین و نیز تمایل بالا به واکنش شیمیایی، انجام عملیات بر روی ورق تیتانیوم با مشکلات جدی رو به رو است. جهت استفاده از تیتانیوم و آلیاژهای آن در تولید باید بتوان عملیات های صنعتی همچون آهنگری، شکل دهی، جوشکاری و برشکاری را بر روی این ورق اعمال کرد. یکی از مهمترین این فرایندها فرایند برش ورق تیتانیوم است. فرایند برشکاری با پرتو لیزر با ذوب شدن فلز توسط پرتو لیزر آغاز می شود و با خروج این مذاب توسط گاز کمکی ادامه می یابد. رایج ترین استفاده از لیزر،کاربرد آن در برشکاری است. پارامترهای زیادی در فرایند برشکاری ورق تیتانیوم توسط لیزر co2 اثرگذار است. در این تحقیق اثرات تعدادی از مهمترین این پارامترها بر کیفیت برش مورد ارزیابی قرار گرفته است که این پارامترها شامل نوع گاز کمکی، فاصله نازل برش از ورق، سرعت برش و توان لیزر می شوند. به منظور بررسی کیفیت برش میزان ناحیه متأثر از حرارت و پهنای شکاف برش بررسی و ارزیابی شد. به منظور بهینه سازی همزمان پارامترهای موثر در فرایند برش، یک طراحی آزمایش با استفاده آرایه متعامد l16 تاگوچی انجام گرفت. تأثیر هر یک از پارامترها بر روی خروجی ها به صورت جداگانه و همزمان تحقیق و نتایج آورده شد. بهترین کیفیت برش برای انجام عملیات بر روی ورق نازک تیتانیوم خالص تجاری به دست آمد. همچنین بهترین تنظیمات برای بهینه کردن هر یک از معیارهای کیفیت به صورت جداگانه ارزیابی و ارائه شده است. برش ورق بسیار نازک تیتانیوم خالص تجاری، استفاده از لیزر پیوسته co2 ، بهینه سازی همزمان پارامترها، ارزیابی جداگانه و همزمان معیارهای کیفیت، در نظر گرفتن پارامتر فاصله نازل، استفاده از ترکیب گازها برای برش و در نهایت محدوده وسیع تغییرات پارامترها، از جمله ویژگی های برجسته تحقیق حاضر است.

در سال های اخیر، ساخت و تولید به کمک cad/cam توجه بسیاری از صنعتگران را به خود جلب کرده است که دلیل عمده آن نقش مستقیم کامپیوتر در روند تولید میباشد و توانسته نه تنها خطاهای انسانی را به طور چشم گیری کاهش دهد بلکه سرعت تولید و بهره وری را نیز افزایش دهد. همچنین تجارت جهانی و فشردگی رقابت بین تولیدکنندگان موجب شده است تا زمان ارائه ی یک محصول به بازار مصرف، عامل تعیین کننده ی فروش باشد. امروزه تولید قطعات به کمک دستگاههایی انجام میشود که مبنای ساخت آنها ماشینکاری قطعه میباشد و قابل برنامه ریزی هستند. اما متناسب با پیچیدگی قطعه کار، دستگاه های ماشین کاری که برای تولید به کار میرود نیز باید از قابلیت های بیشتری برخوردار باشد که این امر با بالا رفتن هزینه و زمان تولید همراه است لذا به فرایندی نیاز است که پیچیدگی های قطعه کار مستقل از پیچیدگی های دستگاه شود و با پیچیده تر شدن قطعه، زمان وهزینه تولید رشد چشمگیری نکنند که این فرایند را باید با عنوان فرایند ساخت افزودنی یاد کرد. استفاده از این فرآیند نه تنها قابلیت های تولید قطعات پیچیده را افزایش میدهد بلکه زمان و هزینه تولید را به شدت کاهش میدهد. در این تحقیق با بررسی ساختمان دستگاه های چاپ سه بعدی، طراحی مفهومی-مکانیکی یک دستگاه چا÷ سه بعدی با قابلیت امکان تغذیه مواد متفاوت و در نتیجه تولید یک قطعه چند جنسی انجام گرفته است.در مرحله بعدی تحقیق و با هدف امکان سنجی ساخت یک دستگاه چاپگر سه بعدی، از یک نازل گرمایی چاپگر اچ-پی استفاده شده و یک دستگاه رومیزی با قابلیت تغذیه دستی پودر، طراحی، ساخت و مونتاژ شده است. به منظور برآورد کارایی دستگاه، قطعه های محک سنجی از ترکیب پودر فولاد ضد زنگ 314 و پودر pva تولید گردیدند.اندازه گیری های ابعادی و اپتیکی روی قطعات تولید شده انجام گرفته و دقت ابعادی قابل حصول برآورد گردید.نتایج بدست آمده امکان ایجاد قطعات فلزی را بوسیله روش ارزان قیمت ارائه شده تأیید میکند.

تحقیق انجام شده با هدف تبیین یک روش کارا و غیر مخرب جهت کنترل و رهگیری لوله های انتقال گاز از مرحله ی تولید لوله تا اجرا در محل می باشد به صورتی که در طول این مسیر و در طی فرایندهای مختلف، همچنان خوانا و ماندگار بوده و علاوه بر آن، آسیبی به لوله وارد نشود. در واقع هدف از این پروژه، امکان سنجی حکاکی لیزری لوله های api مورد استفاده در خطوط انتقال گاز شیرین در خشکی می باشد، به گونه ای که بتوان با اعمال پارامترهای مناسب لیزر، عمق مطلوب را برای رسیدن به ماندگاری و خوانایی مورد نظر به دست آورد و نیز، اثرات این فرایند را روی خواص مکانیکی و متالورژیکی فلز پایه مشخص کرد.

خستگی، یکی از مهم ترین و شایع ترین علل شکست در قطعات مکانیکی تحت بارگذاری چرخه ای است و قطعاتی مانند پره توربین موتور های هوافضایی و یا پره کمپرسور ها قطعاتی اند که قربانی این فرآیند شکست هستند. مهم ترین روش برای بهبود عمر خستگی این گونه قطعات، ایجاد تنش پسماند فشاری با روش های گوناگون است. در این پایان نامه فرآیند لیزر شاک پینینگ یا lsp با استفاده از دوسری تجهیزات لیزری پرانرژی و کم انرژی موردمطالعه تجربی قرارگرفته است. به این منظور نمونه هایی از جنس های مس خالص و همچنین آلیاژ آلومینیم 6061- t6 با استفاده از فرآیند lsp فرآوری شده و مقدار تغییر شکل نمونه های مسی و نیز شرایط سطحی، مقدار تغییرات سختی، ریزساختار، تنش پسماند و زبری نمونه های آلومینیمی بعد از فرآیند ارزیابی شده است. بررسی ها نشان داد که فرآیند lsp می تواند در نمونه های مسی، تغییر شکل به شکل خمش ایجاد کند که می توان از آن به عنوان یک فرآیند خم کاری فویل ها استفاده کرد. همچنین سختی و تنش پسماند فشاری و زبری سطح نمونه های آلومینیمی را افزایش داده و موجب بروز ریزدانگی در آن ها شود. علاوه بر آن نتایج نشان داد که در صورت رعایت نکردن مسائل فنی، این فرآیند می تواند باعث بروز ریزترک هایی در نواحی مانند گوشه های داخلی و بسته شود.

یکی از چالش های مهمی که این سنسور ها با آن مواجه بوده اند کوپل بودن اثر دما و کرنش بر پاسخ آنهاست.آخرین تلاش های صورت گرفته برای حل این مشکل منجر به ارئه ی سنسورهای fbg ساختار ویژه(sfbg) با پوشش نازک فلزی بر روی فیبر شده است که قابلیت برای اندازه گیری همزمان دما و کرنش را دارد. پژوهش حاضر به منظور ارائه ی یک مدل عددی برای پیش بینی رفتار همین سنسورهای fbg ساختار ویژه و فراهم آوردن ابزاری برای طراحی این قبیل سنسورها انجام شده است. در همین راستا فرایند مدل سازی اپتو- مکانیکی سنسورهای fbg ، بدست آوردن معادلات حاکم بر رفتار آنها و چگونگی تعمیم دادن این معادلات به سنسور های fbg ساختار ویژه ارائه شده است. در ادامه، مدل-سازی اجزا محدود سنسورهای fbg دارای پوشش فلزی آورده شده و نحوه حل عددی معادله دیفرانسیل حاکم بر رفتار اپتیکی این سنسورها بیان شده است. نتایج شبیه سازی با پژوهش های تجربی گذشته مقایسه شده است. تاثیر پارامترهای هندسه ی پوشش بر رفتار نهایی سنسور به کمک مدل فوق مورد بررسی قرار گرفته است و روش اندازه گیری همزمان دما و کرنش نیز برای یک سنسور نمونه، توضیح داده شده است.

جریان دوفازی گاز- پودر فلز خروجی از نازل شبیه سازی سده است. ناحیه تمرکز ذرات و فاصله آن از خروجی نازل به دست آمده است. با عکسبرداری از جریان خروجی از نازل، نتایج تجربی و عددی با هم مقایسه شده است. اثر پارامترهای مختلف مانند دبی گاز حامل و دبی گاز محافظ، دبی پودر، زاویه بین نازل ها و چگالی ذرات بر تمرکز ذرات بررسی شده است. اختلاط گاز آرگون و هوای محیط هم شبیه سازی شده است.

چرخ دنده ها برای انتقال نیرو بین دو محور استفاده می شوند که اغلب دارای مزیت مکانیکی افزایش نیرو یا کاهش سرعت می باشند . در تحقیق حاضر رژیم روانکاری در نظر گرفته شده، رژیم روانکاری الاستوهیدرودینامیک مخلوط می باشد و تماس دندانه های چرخ دنده در هر نقطه از خط تماس با تماس دو استوانه جایگزین می شود که شعاع این استوانه ها در امتداد خط عمل متغیر است. از روش تقسیم بار جهت مدل کردن تماس دو چرخ دنده استفاده شده است. هدف از این تحقیق نشان دادن تأثیر اصلاح پروفیل دندانه بر عملکرد چرخ دنده و اثر آن بر سایر پارامترها نظیر توزیع نیرو، ضریب اصطکاک و میزان بار تحمل شده توسط لایه روانکار و هم چنین زبری ها می باشد و نشان داده می شود که اصلاح دندانه باعث کاهش میانگین سایش و افزایش ضخامت فیلم روانکار می شود.

پوشش های کامپوزیتی بیشتر جهت افزایش مقاومت به سایش و خوردگی مورد استفاده قرار می‎گیرند. در این پژوهش فرآیند پوشش دهی به کمک لیزر جهت ایجاد پوشش کامپوزیتی نیکل – کاربید تیتانیوم، از نظر تجربی و اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی تجربی این فرآیند توسط دو لیزر co2 و nd:yag مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد ذرات تیتانیوم کاربیاد در فرآیند پوشش دهی ذوب نشده و درون زمینه نیکل به صورت جامد توزیع می‎شوند. نتایج نشان می دهد با افزایش میزان کاربید تیتانیوم در پوشش، مقاومت به سایش پوشش می یابد. در بررسی اجزا ی محدود، فرآیند پوشش دهی به کمک لیزر، جهت تعیین توزیع دما و تنش، مدلسازی می شود. از تکنیک فعال و غیر فعال شدن المان ها برای شبیه سازی استفاده شده است. تنش پسماند ایجاد شده در پوشش از نوع فشاری است و با افزایش میزان کاربید تیتانیوم پوشش، این تنش افزایش می‎یابد.

لیزرکوبی یک عملیات سطحی است که برای بهبود عمر خستگی قطعات انجام میشود. در این فرایند با اعمال یک پالس پرانرژی لیزر و انتشار موج ضربهای در قطعه، یک میدان تنش پسماند فشاری در قطعه فلزی ایجاد میشود. وظیفه اصلی لیزرکوبی، ایجاد تنش پسماند فشاری و سخت شدن سطح براثر کرنش است که میتواند موجب بهبود عملکرد مکانیکی قطعات فلزی مانند مقاومت به خستگی و خوردگی شود. توزیع تنش پسماند در قطعه به تولید و انتشار موج ضربهای و تعامل آن با قطعه بستگی دارد. پارامترهای فرایند لیزرکوبی عبارتاند از: اندازه حداکثر فشار پلاسمای ناشی از برخورد پالس لیزر، پهنای پالس لیزر و تعداد آن در هر نقطه برخورد. نکته مهم این است که ترکیب نامناسب این پارامترها میتواند منجر به ایجاد تنش پسماند کششی قابلملاحظهای شود که برای عملکرد مکانیکی قطعه بسیار زیانبار است. در این تحقیق سعی شده است تا با شبیهسازی اجزاء محدود تنش پسماند ناشی از فرایند لیزرکوبی و اعتبارسنجی آن با نتایج تجربی در مطالعات گذشته، ترکیب مناسبی از این پارامترها مشخص شود.

در این پژوهش با آماده سازی لیزر co2 ، تجهیزات برشکاری و طراحی و ساخت یک نازل برشکاری، به بررسی تجربی برشکاری ورق های نازک فولادی پرداخته شده است. پارامترهای بسیاری در برشکاری فلزات توسط لیزر دخیل هستند که در این پژوهش اثر مهمترین پارامترها بر کیفیت برش مورد بررسی قرار گرفته اند. سرعت برش، توان لیزر، فشار گاز اکسیژن و فاصله نازل از سطح قطعه کار به عنوان پارامترهای ورودی، و پارامترهای عرض ناحیه متأثر از حرارت، عرض برش و زبری سطح برش به عنوان خروجی ها جهت بررسی کیفیت ایجاد شده، در نظر گرفته شده اند. به منظور بررسی اثر همزمان پارامترهای ورودی بر خروجی و بهینه سازی آنها از روش طراحی آزمایش تاگوچی با آرایه های متعامد l27 و l9 بهره گرفته شده است.

دستگاه فتودیسراپتر لیزری یکی از مهم ترین تجهیزات حوزه چشم پزشکی است که عملاً امروزه به یک دستگاه ضروری در کلینیک ها و مطب های چشم پزشکی تبدیل شده است. با کمک این دستگاه دو عمل چشمی شایع کپسولوتومی و ایریدوتومی و اخیراً هم عمل ویتریولیزیس صورت می گیرد. هرچند این دستگاه دارای نمونه های خارجی می باشد ولی تاکنون در ایران ساخته نشده است. ساخت چنین دستگاهی قدم بزرگی در جهت بومی سازی فناوری مربوطه و جلوگیری از خروج ارز را دربر خواهد داشت. در این پایان نامه به طراحی و بخشی از فرایند ساخت دستگاه مذکور پرداخته شده است. در حقیقت در این مجال فرآیندهای طراحی، شبیه سازی اپتیکیِ کامپیوتری، انتخاب عناصر اپتیکی، تنظیم چیدمان اپتیکی طرح و آزمون ها و اندازه گیری هایِ چیدمان مذکور جهت ساخت دستگاه فتودیسراپتر لیزری انجام گرفته است. با انجام طراحی و شبیه سازی اپتیکی بهترین چیدمان بخش های مختلف سیستم انتقال لیزری دستگاه شناخته شده و با توجه به آن، فرایند انتخاب، تهیه و تنظیم عناصر چیدمان مذکور صورت گرفته و در نهایت پارامترهای بحرانی و مهم خروجی آن با توجه به استانداردها تحت آزمون و اندازه گیری قرار گرفته است. اندازه گیری ها و آزمایش چیدمان تنظیمی برای مجموعه انتقال لیزر تأییدکننده کارایی مطلوب و کاربرد ایمنِ دستگاه مذکور برای انجام عمل های چشمیِ موردانتظار می باشد.