چکیده شکل دهی غلتکی سرد فرایندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد، با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار و بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. شکل دهی در چند مرحله و با ایجاد خم های طولی در نوار ورق انجام می شود. در شکل دهی غلتکی سرد بر خلاف بسیاری از فرایندهای شکل دهی فلزات، شکل دهی به صورت شدید و ناگهانی نیست زیرا تغییر شکل شدید می تواند سبب آسیب رساندن به غلتک ها و حتی بروز برخی عیوب اساسی در محصول نهایی شود. به همین دلیل کنترل آهنگ تغییر شکل در انجام موفقیت آمیز فرایند مهم است. طول تغییر شکل یکی از پارامترهای مهم این فرایند است که در تعیین فاصله ی بین ایستگاه ها و نیز آهنگ تغییر شکل، نقش اساسی دارد. طول تغییر شکل به فاصله ی بین نقطه ی شروع تغییر شکل، پیش از ایستگاه تا ایستگاه گفته می شود. باتاچاریا برای نخستین بار ضمن معرفی طول تغییر شکل، رابطه ی بسته ای برای این طول، در شکل دهی کانال متقارن به دست آورد. اساس کار باتاچاریا بر مبنای محاسبه و کمینه سازی انرژی تغییر شکل استوار است. باتاچاریا در کار خود با تخمین هندسه ی تغییر شکل یافته ی نوار ورق، میدان کرنش را تعیین نموده است. سپس با فرض رفتار صلب-پلاستیک برای ورق، انرژی ناشی از پدیده ها ی کشش در ناحیه ی بال و خمش در امتداد خط خم را محاسبه کرده است. در نهایت با کمینه سازی انرژی تغییر شکل کل و اعمال شرایط مرزی، رابطه ای برای طول تغییر شکل در شکل دهی کانال متقارن به دست آورده است. این پایان نامه به بررسی و تعیین طول تغییر شکل در شکل دهی غلتکی مقطع لوله ی گرد می پردازد. برای این کار از دو روش تحلیلی و شبیه سازی عددی اجزای محدود استفاده شده است. روش تحلیلی ارائه شده در این پایان نامه، بر اساس الگوی روش باتاچاریا استوار است. تفاوت اصلی در اینجا با کار باتاچاریا، پیچیده تر شدن هندسه ی تغییر شکل یافته ی نوار ورق است که سبب پیچیده تر شدن روابط مربوط به هندسه ی نوار تغییر شکل یافته و در نتیجه میدان کرنش و انرژی تغییر شکل می شود.

نانولوله های کربنی دارای خواص مکانیکی منحصر بفردی هستند که میتوان به عنوان تقویت کننده در ساختار مواد کامپوزیت از آنها استفاده نمود. جهت استفاده کامل از خواص منحصر بفرد آنها، ما نیازمند فهم صحیحی از مکانیسم انتقال نیروی نانولوله های کربنی و ماتریس، در مواد کامپوزیت هستیم. انتقال نیرو در مواد کامپوزیت توسط فاز مشترک (interface) میان الیاف و ماتریس انجام میشود. در این پایان نامه از روش اجزاء محدود و مشخصا از نرم-افزار آباکوس(abaqus) ، برای بررسی رفتار فاز مشترک بر روی خواص مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی استفاده می شود. خواص مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی با استفاده از مفهوم المان حجمی نماینده مربعی سه بعدی بدست می آید. در این روش یک المان حجمی نماینده مربعی به همراه ماتریس و یک نانولوله مدل شده و آنگاه شرایط مرزی و شرایط فاز مشترک بر روی آن اعمال می شود. جهت شبیه سازی فاز مشترک، دو حالت چسبندگی کامل و چسبندگی نسبی میان نانولوله و ماتریس در نظر گرفته می-شود. در حالت چسبندگی نسبی دو نوع مدل برای شبیه سازی فاز مشترک استفاده میشود. در حالت اول ابتدا المانهای فنر با سختی مشخص میان نانولوله و ماتریس قرار می گیرند و در حالت دوم یک لایه نازک از یک ماده الاستیک به عنوان فاز مشترک در فضای بین اتمی با ضخامت142/0 نانومتر (برابر با طول پیوند)، میان نانولوله و ماتریس در نظر گرفته می شود. در ضمن از قانون مخلوطها برای ارزیابی نتایج استفاده میشود. نتایج نشان میدهد که خواص مکانیکی کامپوزیت تقویت شده با نانولوله کربنی، تحت تاثیر استحکام فاز مشترک می باشد.

با پیشرفت صنایع و افزایش سرعت تولید، روز به روز میزان آلودگی صوتی در مناطق صنعتی افزایش یافت تا آنجا که برای کارکنان در آن مناطق مخاطرات جسمی و روانی فراوانی در پی داشت. بر این اساس همزمان با پیشرفت صنایع شاخه ای از علم نیز رشد یافت تا به کمک آن بتوان آلودگی های صوتی را تحت کنترل قرار داد. در قسمت انباشت ورق در خط برش سنگین فولاد مبارکه اصفهان ضربه گیری تعبیه شده است که ورق های برش خورده پس از برخورد با آن متوقف شده و روی هم دسته می شوند. به دلیل سرعت بالای خط و همچنین جرم زیاد ورق ها، در اثر برخورد ورق ها با ضربه گیر صدای آزار دهنده ای ایجاد می شود. در این مطالعه مکانیزم متوقف سازی ورق مورد بررسی قرار می گیرد. این بررسی ها که به دو صورت تحلیلی و عددی صورت می پذیرد، شناختی مناسب نسبت به چگونگی ایجاد صدا حاصل می کند. در ادامه راهکارهای ممکن برای کنترل صدا تشخیص داده شده و با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که به دو روش می توان صدا را کنترل نمود. روش اول ضربه گیر را به گونه ای اصلاح می کند که زمان تماس افزایش یابد. با اعمال این تغییر از آنجا که نیروی تماس کاهش می یابد، شتاب ورق و در نتیجه اغتشاش حاصل از آن کاهش می یابد. روش دوم پیشنهاد می کند از آنجا که سهم لبه های ورق در ایجاد صدا بیشتر از سهم نقاط دیگر است، با محبوس کردن سر و دم ورق می توان از انتشار بخش عمده ای از صدا جلوگیری نمود.

چکیده فرایند شکل دهی چرخشی یک روش شکل دهی بدون براده برداری است که برای تولید جسم های توخالی متقارن محوری و بدون درز استفاده می شود. تغییرشکل در این فرایند، به واسطه ی اعمال نیروی نقطه ای و حرکت چرخشی قطعه کار انجام می پذیرد که طی آن قطعات تخت یا استوانه ای با حرکت محوری یا شعاعی به شکل قالب چرخان در می آیند. یکی از مشکلات مهم و متداول در شکل دهی چرخشی، پارگی ورق در حین فرایند است که تأثیر به سزایی در بالا رفتن هزینه و کاهش نرخ تولید دارد. از این رو، پرداختن به مبحث پارگی ورق و عوامل حاکم بر آن، از اهمیت خاصی برخوردار است. تا کنون فعالیت های تجربی بسیاری در این زمینه انجام شده است، که لازمه ی آن صرف وقت و هزینه ی بسیار بوده است. در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود و بهره گیری از مکانیک آسیب به پیش بینی بروز پارگی در ورق پرداخته شده است. برای این کار ابتدا با استفاده از نرم افزار abaqus فرایند شکل دهی چرخشی شبیه سازی شده است. سپس با اضافه نمودن معیار آسیب نرم به مدل اجزای محدود، رشد پارامتر آسیب در اثر عوامل ایجاد کننده ی پارگی در ورق مورد بررسی قرار گرفته است. به کمک مقایسه ی نتایج تجربی و نظری با نتایج شبیه سازی، نتایج نرم افزار اجزای محدود abaqus، ارزیابی گردیدند. با در نظر گرفتن مدل آسیب نرم در شبیهسازی شد محل پارگی ورق پیش بینی گردید. در مرحله ی بعد به بررسی پارامتری شبیه سازی آسیب از جمله بررسی ضخامت بر نیروی شکل دهی، بررسی ضخامت بر کرنش شعاعی و بررسی اثر سرعت در محصول فرایند پرداخته شد. در نهایت توزیع آسیب در ضخامت های مختلف نشان داده شد. مقایسه ی نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی نشان می دهد ناحیه ی آسیب بیشینه، همان ناحیه ای است که در آزمایش های تجربی پارگی ورق رخ داده است. در نتیجه مدل آسیب به کار گرفته شده، مدل مناسبی برای پیش بینی بروز پارگی ورق است. به علاوه رشد آسیب در ورق، عمدتاً زیر غلتک اتفاق می افتد. در فرایند شکل-دهی چرخشی برشی با توجه به کاهش ضخامت بیشتر نسبت به فرایند شکل دهی چرخشی معمولی، در شرایط یکسان، رشد آسیب سریع تر اتفاق می افتد. واژه های کلیدی: فرایند شکل دهی چرخشی، شبیه سازی اجزای محدود، مکانیک آسیب، پارگی ورق

به صورت پیوسته و ملایم به مقطع دایره ای تغییرشکل می یابد. به علت ماهیت فرآیند، در حین تغییر شکل ورق به لوله در مراحل مختلف شکل دهی، عرض ورق دچار تغییر می شود که این تغییرات هم به صورت افزایشی و هم به صورت کاهشی می باشند. با توجه به آن که مقطع عرضی لوله در انتهای فرآیند به یک پروفیل بسته تبدیل می شود تعیین دقیق عرض ورق ابتدایی با در نظر گرفتن تغییرات آن در طول فرآیند برای دست یابی به لوله ای با تلرانس ابعادی و هندسی مطلوب بسیار حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه فرآیند شکل دهی قفسه ای سرد لوله که یکی از جدید ترین روش های تولید لوله های جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا می باشد، در نرم افزار اجزای محدود مارک منتات به صورت سه بعدی مدل و شبیه سازی شد. با استفاده از نتایج شبیه سازی، تغییرشکل ورق در این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفت و سپس معیار های لازم برای تعیین عرض ورق مناسب تعریف گردید. این معیار ها عبارتند از: کمانش لبه ورق، توزیع انحنای ورق تغییر شکل یافته، برگشت فنری ورق و توزیع ضخامت ورق تغییر شکل یافته. از آن جایی که یکی از عوامل تاثیرگذار بر انتخاب عرض ابتدایی، روش شکل دهی ورق به مقطع دایره ای می باشد، شکل دهی سنتی لوله نیز مورد شبیه سازی قرار گرفت. در ادامه شبیه سازی های فرآیند شکل دهی قفسه ای برای یک اندازه مشخص لوله با عرض های ابتدایی مختلف تکرار شد و با استفاده از معیار های تعریف شده عرض ورق مناسب پیشنهاد شد. نتایج نشان داد که کمانش لبه ورق مهم ترین معیار برای تعیین عرض ورق مناسب می باشد به گونه ای که با افزایش عرض ورق، بیشینه کرنش طولی در ایستگاه های پره ای افزایش پیدا می کند و با افزایش عرض ورق ابتدایی از حد مشخصی، کمانش لبه ورق در مرحله پره ای روی می دهد. هم چنین مشخص شد که با افزایش نسبت ضخامت به قطر لوله و هم چنین کاهش تنش تسلیم ورق، عرض ورق مناسب کاهش پیدا می کند. در انتها نیز مدلی بر مبنای چهار معیار تعریف شده برای تعیین عرض ورق مناسب پیشنهاد گردید. برای بررسی صحت شبیه سازی ها، عرض ورق، فاصله افقی دو لبه ورق و هم چنین توان شکل دهی در خط شکل دهی قفسه ای کارخانه نورد و لوله صفا اندازه گیری و با نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها مقایسه شد که انطباق آن ها صحت شبیه سازی ها را تائید کرد.

شکل دهی غلتکی سرد فرایندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد، با عبور پیوسته از بین مجموعه ی غلتک های دوار و بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. با وجود سابقه ی زیاد و گستردگی کاربرد، این فرایند هنوز از نظر تحلیل نظری و شبیه سازی ضعیف است. با توجه به اهمیتی که فرایند شکل دهی غلتکی در تولید انبوه مقاطع ساختمانی، وابسته به نیاز بازار دارد هنوز به نظر می رسد که کمبودهایی در زمینه ی پیش بینی هندسه ی نهایی محصول پس از تغییر شکل وجود دارد که عمدتاً این کار در صنعت با انجام آزمون و خطا صورت می پذیرد. از این رو، نیاز است که با انجام یک تحلیل نرم افزاری در زمینه ی برگشت فنری باعث صرفه جویی در زمان و هزینه ی فرایند شد و آزمون و خطا را به حداقل رساند. معیارهای تسلیم از عوامل مهم بر پیش بینی برگشت فنری در شبیه سازی عددی فرایند شکل دهی غلتکی است. به همین دلیل در این پایان نامه سعی بر آن شده است که عوامل گوناگون موثر بر زاویه ی نهایی محصول و به ویژه معیارهای تسلیم بررسی شوند. برای این امر شبیه سازی های مختلفی با شرایط متفاوت (زاویه های خم مختلف، شبکه بندی متفاوت و ...) و معیارهای تسلیم von mises، barlat و hill با استفاده از دو حل گر دینامیک صریح و استاتیک ضمنی در دو نرم افزار اجزای محدود abaqus و marc در زمینه ی این فرایند انجام شده است. برای مدل سازی این فرایند از دو نوع غلتک بالایی در ایستگاه اول استفاده شده است؛ غلتک بالایی استوانه ای شکل و غلتک بالایی ذوزنقه ای شکل. باتوجه به فقدان یک دستگاه شکل دهی غلتکی آزمایشگاهی و مشکلات موجود در آزمایش صورت گرفته در صنعت، آزمایش دیگری در آزمایشگاه در ارتباط با فرایند خمش vشکل انجام شده است. بنابراین شبیه سازی های دیگری مطابق با آزمایش خمش vشکل با تغییر پارامترهای گوناگون (جابجایی متفاوت سنبه، ضخامت مختلف و...) صورت گرفته است. نتایج نشان می دهند که غلتک بالایی استوانه ای شکل مهار خوبی روی ورق ندارد و به همین دلیل زاویه های نهایی ورق به حد چشم گیری از زاویه های قالب فراتر می روند. درحالی که محصول خروجی در حالت غلتک بالایی ذوزنقه ای شکل دارای کیفیت مطلوب تری است (ناحیه ی بال مستقیم و بدون انحنا است). همچنین از نتایج می توان دریافت که با افزایش جابجایی سنبه از میزان برگشت فنری در فرایند خمش vشکل کاسته می شود. این کاهش آن قدر ادامه می یابد که در حالتی که فاصله ی سنبه و ماتریس تقریباً برابر ضخامت ورق می شود برگشت فنری به پیش فنری تبدیل می گردد.

شکل دهی غلتکی سرد فرایندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد، با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار و بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. شکل دهی در چند مرحله و با ایجاد خم های طولی در نوار ورق انجام می شود. شکل دهی در ورق بر ایجاد ناحیه ی پلاستیک در محل خم استوار است. تغییر شکل بیشتر در محل خم بازگشت فنری را کاهش می دهد. اما امکان بروز ترک در محل خم نیز افزایش می یابد. بنابراین بررسی و تعیین پارامترهای موثر بر شکل دهی به صورت بهینه می تواند در این فرایند قابل توجه باشد. شبیه سازی اجزای محدود می تواند راه حل مناسبی برای بررسی پارامترهای شکل دهی در این فرایند باشد. شبیه سازی اجزای محدود ضمن این که هزینه ی آزمایش ها را کاهش دهد، می تواند در شناخت و بهینه کردن پارامترهای موثر کارآمد باشد. در این پژوهش در قدم اول پارامترهای موثر در ایجاد ترک روی سطح بیرونی ورق در فرایند شکل دهی غلتکی سرد با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود بررسی می شوند. بدین منظور از معیارهای آسیب نرم و برشی ارئه شده در نرم افزار abaqus استفاده می شود. ماده ی انتخاب شده یک نوع سوپرآلیاژ آلومینیوم می باشد که خواص آسیب نرم و برشی آن در دست است. نتایج آسیب اولیه مطابقت خوبی با محل های مورد انتظار برای شروع ترک دارد. همچنین با فرض بروز ترک انتظار داریم گشتاور شکل دهی غلتک ها و انرژی کرنشی در ورق کاهش یابند که با نتایج به دست آمده هم خوانی خوبی دارد. با در نظر گرفتن ویژگی تمرکز محلی آسیب که متشابه با بروز ترک در ماده میباشد، شبیه سازی ها با استفاده از معیار برشی نتایج بهتری ارائه می دهد. در قدم دوم به بررسی میزان تاثیر کمی پارامتر های موثر در بروز ترک پرداخته شده است. با توجه به این که نسبت شعاع خم به ضخامت در خمش ساده یک پارامتر موثر در سطوح تنش روی سطح ورق می باشد و همچنین اثر زاویه ی خم و ضخامت ورق در این فرایند ملموس می باشد. از این رو این پارامترها به عنوان پارامترهای اساسی در بروز ترک در نظر گرفته شده اند و به بررسی میزان رشد آسیب در تغییرات این پارامترها پرداخته شده است. نتایج در قالب نمودارهایی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد احتمال بروز ترک و پارگی در ابتدای ورق بیشتر است. در روی خط خم بعد از حدود 10 برابر ضخامت ورق، نمودار آسیب تقریبا به شکل یک نمودار نوسانی حول یک عدد ثابت با دامنه ی نزولی در می آید. شاید بتوان گفت آسیب در یک المان نه تنها بر سطوح تنش در آن المان بلکه در سطوح تنش در المان های مجاور و میزان آسیب در آن ها تاثیرگذار می باشد. در قدم سوم با هدف کاهش هزینه های شبیه سازی و بسط نتایج و همچنین بررسی بهتر تاثیر پارامترها، از شبکه های فازی-عصبی استفاده شده است. با استفاده از شبکه ی فازی-عصبی انطباقی anfis در نرم افزار matlab و داده های خروجی حاصل از شبیه سازی ها یک شبکه آموزش داده شده تا به منظور بسط نتایج مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از این سیستم علاوه بر بسط نتایج می توان رویه های آسیب را بر حسب هر دو پارامتر از پارامترهای ورودی ترسیم نمود. شایان ذکر است روند طی شده در این پژوهش را می توان به عنوان یک روند مناسب در جهت طراحی دقیق تر خطوط تولید و بهینه سازی فرایندهای شکل دهی مشابه و افزایش کیفیت محصولات پیشنهاد نمود.

نانولوله های کربنی دارای خواص مکانیکی منحصربفردی هستند و بنابراین گزینه ی مناسبی برای استفاده به عنوان تقویت کننده در ساخت مواد کامپوزیتی هستند.. هنگام تهیه ی نانوکامپوزیت ها، نانولوله ها به شکل های مختلفی از جمله صاف، مارپیچ، حلزونی، خمیده و غیره درون ماتریس توزیع می شوند. همچنین نانولوله ها معمولا" به صورت دسته جمعی مشاهده می شوند مانند دسته ای از نانولوله های صاف و دسته ای از نانولوله های خمیده به شکل طناب. از آنجایی که شکل نانولوله تأثیر زیادی روی مکانیزم انتقال تنش و کارآیی نانولوله در استحکام بخشی نانوکامپوزیت دارد، بررسی اثر شکل نانولوله روی استحکام بخشی نانوکامپوزیت بسیار مهم است. در این پایان نامه، شبیه سازی المان محدود و مدلسازی یک المان حجمی نماینده ی مربعی در نرم افزار آباکوس برای تعیین خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله ی صاف، خمیده و طنابی استفاده شده است. ابتدا اثرات مدول یانگ ماتریس، انحنای نانولوله ی خمیده و درصد حجمی نانولوله ی خمیده را بررسی می کنیم. سپس اثرات قطر نانولوله را روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های طنابی مورد ارزیابی قرار داده و با نتایج نانولوله های صاف مقایسه می کنیم. نتایج نشان می دهد که شکل نانولوله اثرات چشمگیری روی خواص نانوکامپوزیت دارد، بطوریکه با افزایش خمیدگی نانولوله، مدول یانگ نانوکامپوزیت در جهت طولی کاهش و مدول یانگ در جهت خمیدگی افزایش می یابد. همچنین کاهش مدول یانگ ماتریس باعث افزایش اثربخشی نانولوله می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی نانوکامپوزیت های تقویت شده با دسته ای از نانولوله های صاف و نانولوله های طنابی شکل نشان می دهد که مدول یانگ نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله های صاف در جهت طولی بیشتر از نانولوله های طنابی شکل است.

یکی از فرآیندهای شکل دهی که سابقه ای طولانی داشته و در آن قابلیت تولید قطعات توخالی بدون درز با محور تقارن مرکزی در اثر اعمال نیروی نقطه ای و چرخشی وجود دارد را شکل دهی چرخشی یا چرخکاری می نامند که در آن برای فرم دهی، ترکیبی از نیروی موضعی و چرخشی استفاده می شود. در این روش قطعاتی توخالی به شکل مخروط، نیم کره، بیضوی، لوله، استوانه و یا ترکیبی از اینها در اندازه های متنوع ساخته می شود. در مواردی که جهت تولید یک قطعه از نظر اندازه یا ساختار پیچیده و یا هزینه زیاد ابزار و قالب نتوان از فرآیند کشش عمیق استفاده کرد شکل دهی چرخشی روش جایگزین مناسبی محسوب می شود. دما یکی از پارامترهای بسیار مهم در فرآیندهای صنعتی است. در حقیقت کمتر فرآیند کنترلی بدون کنترل دما را می توان در نظر گرفت. در خصوص تحلیل همزمان مکانیکی و حرارتی فرآیند چرخکاری، تاکنون فعالیتی صورت نگرفته و تنها در خصوص تحلیل صرفا مکانیکی مطالعاتی انجام شده است. در این تحقیق فرآیند چرخکاری برای صفحه ی آلومینیومی به صورت عددی شبیه سازی گردیده که برای این کار از روش اجزای محدود و نرم افزار آباکوس استفاده شده است. قطعه انتخابی به شکل نیمکره و مخروط ناقص در نظر گرفته شده است. برای رسیدن به نتایج واقعی تر، فرآیند چرخکاری با تحلیل همزمان مکانیکی و حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل از این نوع تحلیل با نتایج حاصل از تحلیل صرفا مکانیکی و آزمایشگاهی انجام گرفته مقایسه شده است. با توجه به اینکه تست های مربوط به محاسبه کرنش در تغییر شکل های به وجود آمده در فرآیند چرخکاری قبلا توسط محققین انجام شده است، در ادامه تحقیق، تست های آزمایشگاهی بر روی دمای ایجاد شده در فرآیند انجام گرفته است تا بتوان نتایج تحلیل عددی ترمومکانیکی فرآیند چرخکاری را از نظر کرنش، تنش و دما صحت سنجی نمود. با مقایسه نتایج تحلیل عددی و آزمایشگاهی مشاهده می گردد که نتایج به دست آمده همگرایی مناسبی دارا می باشند.

فولاد 12st به علت قابلیت بالای شکل پذیری کاربرد زیادی در صنایع خودروسازی و همچنین سایر صنایع مرتبط با شکل دهی ورق ها دارد. در تحقیق پیش رو مدل آسیب هوپوترا برای فولاد 12st مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از آزمایش های کشش بر روی نمونه های استاندارد و نمونه های طراحی شده، پارامترهای این مدل استخراج شد. در این مدل آسیب، تنش سه محوره و کرنش شکست از اصلی ترین عواملی هستند که شروع و رشد آسیب را کنترل می کند. پارامترهای آسیب با انجام آزمایش کشش بر روی نمونه های شیاردار(flat-grooved) و نمونه های انتقالی، برشی و پروانه ای و به موازات آن ها انجام شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus استخراج می شود. در پایان این تحقیق با انجام آزمایش بر روی نمونه های شکاف دار(single & double notched) مدل بدست آمده اعتبارسنجی شده و با مقایسه ی نتایج شبیه سازی با گزارش آزمایش های انجام شده مدل مناسبی جهت پیش بینی آسیب در فرآیندهای شکل دهی بدست آمده است. از نتایج دیگری که از این پژوهش استخراج شد تعیین پارامتر آسیب بحرانی برای این نوع فولاد تعیین شد.

هدف از نصب واحد نورد سرد کاهش ضخامت ورق در درجه حرارت محیط است. با توجه به تقاضای بازار و اهمیت کیفیت ورق تولیدی ، کارخانجات تولید ورق نیاز به تولید محصولات با کیفیت بالا و تنوع بیشتر دارند. از این رو شناسایی و بررسی عواملی که باعث ناهمواری در ورق می شود. از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این پایان نامه به بررسی آنالیز همواری ورق با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود پرداخته ایم. در شبیه سازی اولیه با استفاده از نرم افزار abaqus با در نظر گرفتن تقعر و تحدب برای غلتک ها ی کاری پروفایل خروجی ورق را مشاهده کردیم. نتایج به دست آمده حاکی از این است که تقعر غلتک باعث می شود لبه های ورق موج دار شود و تحدب باعث به وجود آمدن موج میانی در ورق می شود. همچنین با اعمال نیرو و ممان حاصل از نابالانس بودن نیروها ی نورد بر روی نقطه مرجع غلتک کاری موج و نا همواری مشاهده کردیم. عامل اصلی به وجود آمدن موج میانی، موج کناری و موج های متفرقه نامناسب بودن تحدب غلتک و نامناسب بودن نیروی نورد و خمش است. البته عوامل متعددی دیگری از قبیل نامناسب بودن سیستم پاشش امولسیون نیز بر روی همواری ورق موثر می باشد.

بیلوزهای فلزی یکی از اساسی ترین اجزای مورد استفاده در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، پتروشیمی ها و صنایع هوا فضا میباشند که برای جذب جابجاییهای مکانیکی و دمایی سیستم به کار برده میشوند. کارهای انجام شده در گذشته اغلب متمرکز بر روی موارد کاربرد و عملکرد این قطعات میباشند وکارهای انجام شده در مورد بررسی فرآیندهای شکلدهی این قطعات بسیار اندک میباشند. بیلوزها به روشهای مختلفی ساخته میشوند که یکی از روشهای ساخت بیلوزهای فلزی استفاده از روش شکل دهی غلتکی می باشد. لذا با استفاده از روش اجزا محدود، به بررسی پارامترهای مختلف بر روی شکلدهی غلتکی بیلوز پرداخته شده است. برای این منظور تولید یک نمونه بیلوز به صورت تجربی انجام شده است. همچنین شبیه سازی اجزا محدود این فرآیند با استفاده از نسخه 10/6 نرم افزار abaqus انجام گردیده است. سپس تغییرات ضخامت کنگره بیلوز که از روش اجزا محدود بدست آمده، با نتایج تجربی این فرآیند مقایسه شده است و اعتبار نتایج اجزا محدود نشان داده شده است. سپس به بررسی عوامل موثر بر فرآیند شکلدهی غلتکی بیلوز مانند تغییرات ضخامت، گام کنگره بیلوز، تغذیه محوری، برگشت فنری و... با استفاده از روش اجزاء محدود پرداخته شده است و راهکارهایی برای بهبود کیفیت بیلوز و کاهش چروکیدگیهای ناشی از شکلدهی غلتکی ارائه شده است. از عوامل موثر در شکلدهی میتوان به ضریب اصکاک اشاره نمود که با افزایش آن میزان حداقل ضخامت افزایش مییابد. تغذیه محوری در هنگام شکلدهی باعث افزایش ضخامت دیواره کنگره میگردد. افزایش قطر بیلوز موجب افزایش ناپایداری در فرآیند شکلدهی غلتکی بیلوز میگردد. کاهش بارگذاری در هر دور گردش بیلوز در هنگام شکلدهی باعث کاهش ناپایداری در فرایند شکلدهی میگردد. در پایان روشهای مختلف، برای تولید بیلوز با بیش از یک کنگره ارائه شده است.

سازه های دوپایا، به سازه هایی گفته می شود که دو حالت پایداری برای آن ها وجود دارد. رفتار دوپایایی برای سازه هایی که از مواد ناهمسان گرد ساخته شده باشند، امکان پذیر است. با وجود امکان رفتار دوپایایی برای فلزات و دیگر مواد، بیشتر این سازه ها از مواد مرکب ساخته می شوند. سازه های مرکب تقویت شده با الیاف پیوسته تک جهته، اصلی ترین گروه مواد مرکب هستند که در ساخت این سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. رایج ترین شکل این سازه ها، صفحه های مستطیلی، مربعی، مثلثی و دایره ای هستند. امروزه در بسیاری از پژوهش ها، طراحی سازه های انعطاف پذیر که توانایی سازگاری با تغییرات محیط را داشته باشند بسیار مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از چندلایه های نامتقارن نیز ازجمله این موارد است. چندلایه های نامتقارن دارای دو ویژگی اساسی هستند: اولین ویژگی مربوط به ایجاد تغییرشکل های برون صفحه ای بزرگ در سازه است، به طوری که گاهی میزان آن به بیش از 100 برابر ضخامت چندلایه می رسد. دومین ویژگی مربوط به رفتار دوپایایی منحصربه فرد آن ها است. به طور کلی چندلایه های نامتقارن به علت انحنای ذاتی شان پتانسیل قابل توجهی برای استفاده در سازه های مختلف دارند. هدف از انجام این پایان نامه نیز پیش بینی شکل پس از عمل آوری صفحه های مرکب، در شکل های مختلف است. به همین منظور این پایان نامه به بررسی شکل های مربع، مستطیل، دایره، بیضی و مثلث پرداخته است. روش به کار گرفته شده براساس توسعه ی هندسه غیرخطی در نظریه کلاسیک چندلایه ها، بیان گردیده و با توابع کرنش برشی مخالف صفر، تقریب زده شده است. تئوری حاضر به جای استفاده از تقریب جابه جایی، همان گونه که سایر محققان از این روش استفاده کرده اند، از تقریب کرنش های صفحه ی میانی در دستگاه مختصات چندلایه استفاده کرده است. مولفه های کرنش صفحه ی میانی به صورت چندجمله ای های کامل درجه ی سوم در نظر گرفته شده اند. محاسبات بر پایه ی کمینه سازی انرژی پتانسیل و به کارگیری روش ریلی-ریتز در تخمین میدان تغییرشکل و کرنش استوار است. برای حل دستگاه معادلات غیرخطی، یک برنامه در محیط نرم افزار matlab و بر پایه ی روش نیوتن-رافسون تدوین شده است. بررسی های انجام شده به دو صورت طول ضلع ثابت و مساحت ثابت ارائه می گردند. بررسی طول ضلع ثابت با ثابت نگه داشتن یک بعد و تغییر در اندازه ی بعد دیگر انجام می شود. بررسی مساحت ثابت نیز با ثابت نگه داشتن اندازه مساحت صورت می گیرد و اثر تغییر پارامترهای هندسی بر انحنا بررسی می شود. بررسی های انجام شده از اثرگذاری پارامترهای هندسی نظیر اندازه ی مساحت و نسبت طول به عرض صفحه به خصوص در چندلایه هایی با تعداد لایه های بالاتر، اطلاع می دهد. همچنین مطابق بررسی های صورت گرفته روند مشابهی در تغییرات انحنا در صفحه هایی با مساحت یکسان و شکل های هندسی متفاوت، قابل مشاهده است.

با مشخص شدن نیاز به سیستم انبارداری as/rs و استفاده گسترده از آن محققین زیادی تلاش در بهینه کردن و افزایش کارایی آن کردند. در افزایش کارایی این سیستم، طراحی فیزیکی و سیاست کنترل اهمیت بسیاری دارد. یکی از موارد بسیار مهم در طراحی as/rs این است که این سیستم به گونه ای طراحی شود که برای نیاز فعلی و آینده کارآمد باشد. بخشی از طراحی واقعی یک as/rs از تعیین ظاهر فیزیکی آن تشکیل شده است. طراحی فیزیکی متشکل از انتخاب نوع سیستم as/rs و پیکر بندی سیستم است که با هم جلوه ی فیزیکی یک سیستم را تعیین می کنند. از عوامل تشکیل دهنده ی پیکر بندی سیستم تعداد ایستگاه ورودی/خروجی است. هدف از این تحقیق بهبود در کارایی با کوتاه کردن زمان حرکت s/r ماشین در سیستم انبارداری پیشرفته ی as/rs در مدل واحدبار (unit load) است. در این نوع از سیستم انبارداری as/rs ایستگاه ورودی ممکن است در یک انتهای راهرو و ایستگاه خروجی در انتهای دیگر راهرو قرار گیرند و یا در یک محل هر دو قرار داشته باشند. این موضوع بستگی به مبدأ بار های وارد شده و مقصد بارهای خروجی دارد. در بین هر ردیف قفسه ها یک s/r ماشین قرار دارد، و قفسه ها به صورت متوالی و به هم چسبیده قرار دارند. در اینجا یک ایستگاه i/o در وسط و پائین ترین ردیف از قفسه ها طراحی شده است، که این ایستگاه یک ایستگاه فرعی است، و از طریق نوار نقاله به ایستگاه های i/o در دو سر قفسه متصل می گردد و کالاها از طریق نوار نقاله به ایستگاه مرکزی منتقل و از آنجا به s/r ماشین و نهایتاً به قفسه و محل استقرار نهایی انتقال می یابد. به این ترتیب با توجه به طول و ارتفاع زیاد قفسه ها سطح دسترسی s/r ماشین به ایستگاه های i/o زیادتر می شود و در نتیجه سرعت و نهایتاً کارایی سیستم بالا می رود. برای اطمینان از افزایش کارایی با اضافه شدن یک ایستگاه i/o از برنامه ی مالتی مدیای دایرکتور (adobe director) استفاده شد. این برنامه برای تولید نرم افزار شبیه ساز به کار گرفته شد، تا هم نمایش شماتیک حرکت s/r ماشین و هم انجام محاسبات، بصورت دقیق را بطور همزمان انجام دهد. با استفاده از نتایج شبیه سازی مشخص گردید که در انبارهای مستطیلی افقی و مربعی میزان حرکت s/r ماشین به طرز قابل قبولی کاهش یافته و در نتیجه زمان حرکت ( travel time) هر تقاضا کاهش می یابد. زمان حرکت با میزان کارایی رابطه ی عکس دارد در نتیجه با کاهش زمان حرکت میزان کارایی افزایش می یابد.

سازه های مورف به سازه هایی با قابلیت تغییر در شکل یا تغییر در حالت گفته می شود. این تغییرات پاسخی به تغییر در شرایط محیطی و یا جهت تغییر در خصوصیات رفتاری سازه است. سازه های دوپایا یا چندپایا به دلیل توانایی رسیدن به وضعیت تعادل طبیعی پایدار بعد از وقوع یک تغییرشکل، می توانند کاندیدای خوبی برای سازه های مورف باشند. به طور کلی سازه های دوپایا به سازه هایی گفته می شود که دو حالت پایداری برای آن ها وجود دارد. سازه های دوپایا از پتانسیل کاربردی بالایی برای استفاده در صنایع مختلف از جمله صنعت هوافضا برخوردار هستند. هدف از این پژوهش، آشنایی با رفتار حرارتی و مکانیکی سازه های دوپایا تحت بارگذاری حرارتی فرایند پخت و بارگذاری مکانیکی است. به همین دلیل در این پایان نامه سعی بر آن شده است که عوامل تاثیرگذار بر انحنای دمای اتاق (انحنای نهایی) چندلایه ی مرکب و بار پرش ناگهانی بررسی شوند. به همین منظور شبیه سازی های گوناگونی با اعمال تغییر در پارامترهایی مانند طول ضلع، لایه چینی، شرایط مرزی، شبکه بندی، عیوب هندسی و مانند آن به کمک نرم-افزار اجزای محدود abaqus انجام شده است. به منظور سنجش صحت نتایج شبیه سازی، نمونه هایی از سازه های دوپایا تولید و با نتایج شبیه سازی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که افزایش تعداد لایه باعث کاهش میزان انحنای نهایی چندلایه می شود. همچنین با افزایش طول ضلع صفحه تا رسیدن به مقدار بحرانی از میزان انحنای چندلایه کاسته می شود و پس از آن انحنا افزایش می یابد. شبیه سازی رفتار مکانیکی سازه نشان می دهد که با افزایش تعداد لایه ها، نیروی پرش ناگهانی و نیروی پرش ناگهانی معکوس افزایش می یابد. همچنین افزایش طول ضلع صفحه ی مرکب، موجب افزایش میزان نیروی لازم برای ایجاد پدیده ی پرش ناگهانی می شود.

فرآیند شکل دهی غلتکی سرد روشی است پیوسته برای ایجاد خم های متوالی در نوار فلز که بدون تغییر در ضخامت ورق و با عبور دادن آن از مجموعه غلتک های دوار، شکل مقطع مورد نظر را بوجود می آورد. هر مجموعه غلتک مقداری از عمل شکل دهی را انجام می دهد تا سرانجام پس از عبور از آخرین مجموعه، شکل نهایی محصول بوجود آید. این فرآیند برای تولید پروفیل با مقاطع مختلف مانند کانالی شکل، کلاهی شکل، ناودانی، لوله و ... کاربرد دارد. همواره یکی از دغدغه های صنعت لوله و پروفیل، خوردگی محصولات فولادی می باشد. از سوی دیگر محصولاتی از جنس آلومینیوم که در برابر خوردگی مقاومت نسبتا خوبی دارند استحکام پایینی نسبت به خانواده فولادها دارند. ورق دولایه آلومینیوم- فولاد در برخی کاربردها این مشکل را حل نموده و علاوه بر دارا بودن استحکام زیاد، از یک سو در مقابل خوردگی مقاوم می باشد. این پایان نامه به بررسی عددی و تجربی شکل دهی غلتکی سرد ورق های دولایه اختصاص دارد. بررسی عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس، برای مشاهده تاثیر ضخامت نسبی لایه-ها بر روی پارامترهای مهم شکل دهی کانالی مانند برگشت فنری، کرنش طولی لبه، ضخامت در ناحیه خم و ... استفاده شده است و به جهت صحت سنجی شبیه سازی های انجام شده، از نتایج آزمایش های تجربی استفاده شده است. افزایش ضخامت آلومینیوم در مقطع ورق دولایه اثر دوگانه ای بر برگشت فنری محصول کانالی شکل دارد و همچنین با افزایش ضخامت آلومینیوم در مقطع کرنش طولی لبه و انحنای رو به پایین محصول کاهش می یابد. هنگامی که آلومینیوم لایه داخلی در محصول کانالی شکل باشد در ناحیه گوشه خم افزایش ضخامت مشهود می باشد.

در فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، ورق با عبور از بین غلتک ها در ایستگاه های شکل دهی پشت سرهم، پس از ایجاد خم هایی طولی به محصول نهایی تبدیل می شود. مهم ترین گام در طراحی فرآیند شکل دهی غلتکی سرد طراحی الگوی گل است که امروزه بیش تر بر سعی وخطا و تجربه طراح استوار است. بر اساس یک الگوی گل بهینه می توان، در کم ترین تعداد ایستگاه، محصول را در محدوده تولرانس های ابعادی و هندسی موردنظر تولید کرد. شناخت سازوکار بروز چین خوردگی در لبه محصول و آگاهی از تأثیر کمیت های اثرگذار روی آن می تواند راهی برای طراحی یک الگوی گل بهینه باشد که از یک سو، بیش ترین شکل دهی ممکن را در هر ایستگاه ایجاد کند و از سوی دیگر، مانع از بروز عیب چین خوردگی لبه شود. در این رساله، ضمن بررسی شرایط پیدایش چین خوردگی لبه در شکل دهی غلتکی سرد مقاطع کانالی ، رابطه ای ساده برای پیش بینی بروز یا عدم بروز چین خوردگی لبه ارائه شده که برای صنعت قابل استفاده بوده و مبنایی علمی را برای پژوهش های آتی پایه گذاشته است. همچنین، مدل اجزای محدودی با قابلیت پیش بینی چین خوردگی لبه ایجاد شد. برای ارزیابی اعتبار نتایج تحلیل اجزای محدود، آزمایش هایی تجربی انجام شد و رابطه ای تجربی و ساده برای طول موج چین خوردگی لبه ارائه گردید. انحنای طولی و چین خوردگی لبه دو عیب رایج در شکل دهی غلتکی سرد مقاطع کانالی هستند که کیفیت ظاهری و عملکردی محصول را به مخاطره انداخته و متأثر از شدت شکل دهی هستند که کرنش طولی در لبه ورق می تواند معرف آن باشد. بنابراین، روشی ترکیبی از تحلیل اجزای محدود و روش آماری پاسخ سطح برای بررسی اثر کمیت های هندسی مقطع کانالی و استحکام تسلیم ورق روی کرنش و انحنای طولی استفاده شد. نتایج رساله نشان داد که کاهش انحنای طولی احتمال چین خوردگی لبه را زیاد می کند و صلبیت های خمشی محصول و لبه بال به ترتیب رابطه ای مستقیم و غیرمستقیم با احتمال بروز چین خوردگی لبه دارند.

ریزساختار ناهمگن مواد هدفمند و تغییرات تدریجی و پیوسته ی خواص این مواد از یک سطح به سطح دیگر، باعث کاربرد فراوان این مواد در صنایع مختلف مانند سپرهای حرارتی، پوشش توربین گاز برای کاهش تورق و افزایش طول عمرآن، پوشش حرارتی در موتورهای بنزینی برای افزایش تراکم و راندمان، اجزای مبدل های حرارتی، روکش های پلاسما برای راکتورهای گداخت هسته ای، استخوان مصنوعی، فیبر نوری، صنایع ساعت سازی، اتصلات الکتریکی و مغناطیسی برای ولتاژهای بالا و غیره شده است. پایان نامه ی حاضر به مطالعه ی تحلیلی تغییرشکل های الاستیک-پلاستیک استوانه ی ساخته شده از مواد هدفمند در اثر دوران می پردازد. مدول الاستیسیته، چگالی و تنش تسلیم به صورت تابع توانی از مختصه ی شعاعی فرض شده اند. تحلیل بر پایه ی نظریه ی تغییرشکل های کوچک و با فرض طولی بسیار بزرگ در حالت کرنش-صفحه ای انجام شده است. با افزایش سرعت دورانی استوانه ی دوار از سرعت دورانی آستانه ی تسلیم که از تحلیل رفتار الاستیک به دست می آید، برای تحلیل تغییرشکل پلاستیک، از قانون جریان وابسته به معیار تسلیم ترسکا استفاده شده است. برای ارزیابی و اعتبارسنجی تحلیل ها، نتایج عددی با نتایج مشابه مربوط به حالت های خاص (استوانه ی همگن و استوانه ی هدفمند با چگالی و تنش تسلیم ثابت) که در مراجع پیشین موجود هستند، مقایسه و اعتبار نتایج نشان داده شده است. آن گاه اثر تغییر چگالی و تنش تسلیم، که در پژوهش های پیشین از آن چشم پوشی شده، بر تغییرشکل الاستیک-پلاستیک استوانه ی هدفمند دوار بررسی شده است. نتایج نشان می دهد چشم پوشی از تغییر چگالی و تنش تسلیم، نه تنها می تواند در اندازه ی جا به جایی شعاعی و مولفه های تنش و کرنش محاسبه شده، بلکه حتی در پیش بینی مکان شروع تسلیم و روند گسترش ناحیه ی تغییرشکل پلاستیک نیز خطای قابل توجهی را به همراه داشته باشد. بر اساس جستجوی نگارنده، در نظر گرفتن اثر تغییرات چگالی و تنش تسلیم بر رفتار مکانیکی استوانه ی توخالی هدفمند تازگی دارد و در پژوهش های منتشرشده ی پیشین، بررسی نشده است. در نظر گرفتن تغییرات چگالی و تنش تسلیم در راستای شعاع اثر قابل توجهی بر رفتار استوانه ی دوار دارد.

انواع مختلف سطوح لغزشی مستعد نوعی آسیب سطح تحت عنوان ناپایداری ترموالاستیک هستند. در این پژوهش اثر بافت سطح بر روی ناپایداری ترموالاستیک در رژیم روانکاری مخلوط مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور از مدلی که شامل یک سطح صیقلی با رسانایی حرارتی بالا و یک سطح زبر با رسانایی حرارتی بسیار پایین است، استفاده می شود و سپس به کمک ضرایب جریان که ضرایب اصلاحی معادله رینولدز برای در نظر گرفتن زبری هستند، تأثیر بافت سطح بر روی ناپایداری ترموالاستیک بررسی می شود. بدین صورت که از الگوریتمی استفاده می شود که به کمک آن برای سه گونه جهت گیری زبری یعنی طولی، عرضی و همسانگرد، سرعت بحرانی که بیشتر از آن ناپایداری ترموالاستیک اتفاق می افتد و منجر به تشکیل نقاط داغ دیده می شود، به دست می آید. در نهایت مشخص می شود که سرعت بحرانی که سطح را در آستانه ی ناپایداری ترموالاستیک قرار می دهد، برای الگوی سطح طولی حالت بهینه دارد و پس از آن الگوی سطح همسانگرد و در نهایت الگوی سطح عرضی قرار دارد. پژوهش دیگری که در کنار این کار صورت گرفت بررسی اثر روش های مختلف پرداخت سطح بر عملکرد چرخدنده مارپیچ در رژیم روان کاری مخلوط می باشد. برای تولید زبری های سطح مختلف از یک مدل کامپیوتری استفاده شده است. در این مدل پارامتر الگوی سطح که نشان دهنده نحوه قرارگیری زبری ها است و همچنین انحراف معیار ارتفاع زبری ها به عنوان ورودی درنظر گرفته می شود و یک پروفیل زبری سطح به صورت عددی تولید می شود. زبری سطح تولید شده سپس در مدل تحلیلی پیش بینی عملکرد چرخدنده مارپیچ تحت رژیم روانکاری مخلوط مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج پیش بینی ها نشان می دهد که الگوی سطح عرضی در مقایسه با الگوی سطح طولی و همسانگرد باعث می شود سهم بیشتری از بار توسط لایه روان کار تحمل شود و همچنین ضریب اصطکاک مقدار بیشتری داشته باشد. آزمایش های تجربی نیز جهت مقایسه ی میزان سایش و ضریب اصطکاک در دو الگوی سطح طولی و عرضی توسط دستگاه پین روی دیسک انجام گرفت و مشخص شد که میزان سایش در الگوی سطح عرضی بسیار بیشتر از سایش در الگوی سطح طولی می باشد.

گرافن یک ورقه مشبک ساخته شده از اتم های کربن است. پیوند بین اتم های کربن در گرافن کووالانسی می باشد. ورق گرافن ممکن است یک لایه و یا دولایه باشد. در واقع، گرافن به عنوان مشهورترین نوع از نانوصفحات ارتوتروپیک دو لایه در نظر گرفته می شود. با توجه به خواص مکانیکی و الکتریکی شگفت انگیز آن، ماده ای بسیار کاربردی در صنایع امروز و آینده است. به عنوان مثال مدول یانگ گرافن از مرتبه tpa است و یکی از سخت ترین مواد شناخته شده می باشد. در این پایان نامه تحلیل کمانش مکانیکی و ارتعاش آزاد نانوصفحات دولایه ارتوتروپیک گرافنی مستطیل شکل که بر بستر الاستیک قرار دارند مورد مطالعه قرار گرفته است. بسترالاستیک مدل پاسترناک است که با اضافه کردن یک لایه برشی وینکلر، مدل شده است. برای استخراج معادلات ساختاری، از تئوری غیرمحلی الاستیسیته ارینگن برای در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک استفاده شده است. همچنین، از تئوری دو متغیره اصلاح شده برای بدست آوردن معادلات پایداری و ارتعاشات آزاد صفحات غیرهمسانگرد استفاده شده است. این تئوری تاثیر برش عرضی را درنظر می گیرد و توزیع برش عرضی را بصورت سهموی از ضخامت ورق در نظر می گیرد. بنابراین، نتایج به دست آمده از این نظریه دقیق تر از نتایج حاصل از تئوری کلاسیک می باشد. برای حل معادلات حاکم از روش عددی سنجش وزنی مشتقات(dqm) بهره گرفته شده است. این روش معادلات حاکم را به مجموعه ای از معادلات جبری در دامنه تبدیل می کند. شرایط مرزی با استفاده از روش شو اعمال شده است و با استفاده از نرم افزار متلب(matlab) کدگذاری شد و از آن به منظور بررسی اثر پارامترهای مختلف بر بار کمانش و فرکانس ارتعاشی استفاده شد. برای اعتبار سنجی روش عددی از حل ناویر(حل دقیق) استفاده شد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج را نشان می دهد. در تحلیل مساله کمانش به بررسی پارامترهای هندسی مثل نسبت اضلاع و نسبت طول به ضخامت پرداخته ایم. همچنین به بررسی پارامترهای نسبت بار،بارگذاری برشی، شرایط مرزی مختلف، مودهای کمانشی؛ نسبت ارتوتروپیک ومحدوده مجاز استفاده از تئوری غیر محلی ارینگن مورد بررسی قرار گرفت. اثرات سختی های وینکلر، پسترناک و واندروالس نیز بر بار کمانشی مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل ارتعاشاتی نانو صفحات دولایه پارامترهای نسبت اضلاع، شرایط مرزی متفاوت، مودهاو همچنین اثرات سختیهای پسترناک، وینکلر و واندروالس مورد برسی قرار گرفت. برخی از نتایج حاصل از بررسی های فوق نشان داد که با افزایش پارامتر غیر محلی و نسبت بار، بار کمانشی کاهش پیدا می کند. همچنین نشان داده شد که تاثیر سختی پسترناک بر بار کمانشی بسیار بیشتر از سختی های بکار رفته در سیستم است و سختی واندروالس فقط بر بار کمانشی در حالت غیر هم فاز تاثیر می گذارد. همچنین در تحلیل ارتعاشی نشان داده شده که با افزایش نسبت اضلاع فرکانس طبیعی سیستم کاهش می یابد و با افزایش سختی تکیه گاهی فرکانس طبیعی سیستم افزایش می یابد. در پایان نیز مقایسهای بین دو تئوری دومتغره اصلاح شده و تغیر شکل برشی مرتبه اول صورت گرفته است و نشان داده شد که این دو تئوری بسیار با هم تطابق دارند.

فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، روشی برای تولید پروفیل از طریق ایجاد خم های پیوسته و متوالی در نوار فلزی است. یکی از محدودیت‏های فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، عدم توانایی تولید پروفیل های با سطح مقطع متغیر در طول می‏باشد. این در حالی است که بسیاری از قطعات به کار رفته در صنایع خودروسازی، ساختمانی و غیره از نوع پروفیل های با سطح مقطع متغیر می‏باشند. برای رفع این محدودیت، فرآیند نوینی به نام فرآیند شکل‏دهی غلتکی انعطاف‏پذیر ایجاد شده است. در این فرآیند غلتک ها علاوه بر حرکت دورانی حول محور خود، حرکت‏های خطی و زاویه‏ای نیز دارند که این حرکت‏ها به وسیله‏ی سیستم کنترل عددی رایانه ای کنترل می‏شوند. دراین پایان نامه به بررسی و مطالعه عددی و تجربی یکی از عیوب محصولات تولید شده در فرآیند شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، به نام تابیدگی کف پروفیل پرداخته شده است. این عیب سبب از بین رفتن تختی پروفیل و عدم دستیابی به محصولاتی با کیفیت مورد نیاز مشتری می‏شود. به همین منظور، فرآیند شکل‏دهی غلتکی انعطاف‏پذیر پروفیل کانالی با سطح مقطع متغیر توسط نرم‏افزار آباکوس شبیه‏سازی شده است. نتایج شبیه‏سازی نشان داد که اعمال نشدن مقدار کافی کرنش‏های طولی در لبه پروفیل سبب ایجاد عیب تابیدگی می‏شود. از آنجایی که طراحی محصولی بدون نقص در این فرآیند مستلزم شناخت اثر پارامترهای هندسی و جنس محصول بر تابیدگی می‏باشد، اثر اندازه بال، زاویه خم، شعاع ناحیه انتقال و جنس بر روی میزان تابیدگی پروفیل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش اندازه بال، زاویه خم و تنش تسلیم ورق و افزایش شعاع انحنای ناحیه انتقال، تابیدگی کاهش می‏یابد. همچنین با برازش نتایج بدست آمده رابطه‏ای جهت پیش‏بینی مقدار تابیدگی برای پروفیل مورد مطالعه ارائه شده است. به وسیله این رابطه با انتخاب صحیح شعاع ناحیه انتقال در هنگام طراحی محصول، تابیدگی آن در محدوده تلرانسی مورد نیاز مشتری کنترل می‏شود. همچنین دستگاه شکل‏دهی غلتکی انعطاف‏پذیر تک ایستگاهه طراحی و ساخته شده که با استفاده از این دستگاه امکان تولید پروفیل‏هایی با سطح مقطع متغیر میسر شده است. اثر اندازه بال و شعاع ناحیه انتقال بر تابیدگی به صورت تجربی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج آزمایش‏های تجربی با شبیه‏سازی‏های اجزای محدود، صحت مدل اجزای محدود تدوین شده را تائید کرد.

در این رساله، پیش بینی برگشت فنری، با لحاظ کردن مدل های سخت شوندگی برای دستیابی به معادلات نظری برای فرآیند شکل دهی غلتکی سرد مقاطع u شکل متقارن و نیز پیش بینی بروز پارگی با معیار شکست نرم آیادا انجام شده است. تغییرات زاویه شکل دهی، خواص ورق فلزی، هندسه غلتک و ضخامت ورق، پارامترهایی هستند که اثر آن ها بصورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی اجزای محدود با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus انجام گرفته است. برای بررسی اثر این پارامترها، از سه جنس فولاد ضدزنگ 304، ck75 و aisi 1015 با سه ضخامت 8/0 ، 2/1 و 8/1 در سه زاویه شکل دهی 30، 60 و 90 درجه و نیز برای بررسی اثر هندسه غلتک، دو هندسه استوانه ای و ذوزنقه ای در نظر گرفته شد. همچنین اثر مدل های سخت شوندگی بر روی میزان برگشت فنری در شبیه سازیهای اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور مطالعه تجربی، یک دستگاه آزمایشگاهی شکل دهی غلتکی سرد طراحی و ساخته شد که برای نیروی محرکه از ایده جدیدی بر پایه استفاده از دستگاه فرز استفاده شد. دقت بالای این دستگاه سبب بالاتر رفتن دقت آزمایش های تجربی گردید. با طراحی آزمایش به روش عاملی کامل تعداد 108 شبیه سازی اجزای محدود و 54 آزمایش تجربی انجام پذیرفت. نتایج بدست آمده از مدل نظری نشان داد که هرچقدر بر میزان ضخامت ورق افزوده می شود زوایای بدست آمده تطابق بهتری با مقادیر تجربی دارد. تطابق نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی نشان دهنده صحت شبیه سازیهای انجام گرفته می باشد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی دقیق تر بودن مدل سخت شوندگی سینماتیک را نشان داد. با توجه به زوایای مورد بررسی، مقادیر خطا برای نمونه های با زاویه پروفیل 30 درجه تقریباً 2 تا 3 برابر بیشتر از سایر نمونه هاست. همچنین در اثر تغییر هندسه غلتک از حالت استوانه ای به ذوزنقه ای، میزان برگشت فنری نمونه ها برای هندسه غلتک بالاییِ ذوزنقه ای 2 برابر کمتر از برگشت فنریِ همان نمونه ها برای هندسه غلتک بالایی استوانه ای می باشد. همچنین نتایج بدست آمده از زاویه و محل پارگی در ناحیه خم ورق و مقایسه آن با نتایج تجربی، نشان داد که شکست نرم آیادا معیاری مناسب برای پیش بینی پارگی می باشد.

ورق های ترکیبی (twb)، از اتصال دو یا چند ورق فلزی با جنس های متفاوت، ضخامت های متفاوت و حتی پوشش سطحی متفاوت تشکیل می شوند. این ورق ها از پتانسیل بالایی جهت استفاده در صنایع خودروسازی برخوردارند. شکل پذیری ورق های ترکیبی به دلیل وجود ناحیه ی جوش و اختلاف استحکام بخش های مختلف آن از ورق های پایه ی تشکیل دهنده ی آن کمتر است. بیشتر ورق های مورد استفاده در ساختار ورق های ترکیبی به دلیل تغییرشکل های شدید متحمل شده در نورد و فرایند تولید، دارای خاصیت ناهمسانگردی هستند. در این پایان نامه تأثیر ناهمسانگردی در فرایند خمش v-شکل ورق های ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات به صورت آزمایش های تجربی وشبیه سازی اجزای محدود با نرم افزار abaqus بر روی نمونه های ترکیبی ساخته شده از دو جنس st12 و 430 stainless steelکه با استفاده از فناوری جوش لیزر به هم متصل شده اند صورت گرفته است. نتایج تحقیقات انجام شده درخصوص ناهمسانگردی نشان می دهد با افزایش زاویه ی نمونه ها نسبت به امتداد نورد میزان برگشت فنری و همچنین نیروی خمش افزایش می یابد. مقدار برگشت فنری و نیروی خمش با میانگین این مقادیر در ورق های پایه برابر است. ترکیب ورق ها در جهات با استحکام کمتر برگشت فنری کمتر و ترکیب ورق ها در جهات با استحکام بیشتر منجر به برگشت فنری بیشتر شده است.

با استفاده از فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، تنها می‏توان پروفیل‏‏های با سطح مقطع عرضی ثابت تولید کرد درصورتیکه، صنایع ساختمان¬سازی و خودروسازی به پروفیل¬هایی با سطح مقطع عرضی متغیر نیاز دارند. هزینه¬ی بالا و محدودیت ابعادی تولید این محصولات با فرآیند کشش عمیق، سبب شده است که در سال¬های اخیر ایده¬ی بکارگیری فرآیند شکل¬دهی غلتکی برای تولید این نوع قطعات مطرح گردد که به نام فرآیند شکل¬دهی غلتکی قطعات با مقطع عرضی متغیر یا فرآیند شکل¬دهی غلتکی انعطاف¬پذیر مشهور است. در این پایان¬نامه، روشی برای طراحی مناسب پروفیل غلتک ها برای مقطع کانالی شکل با سطح مقطع متغیر در ایستگاه¬های مختلف فرآیند شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر تدوین شده است. پس از مطالعه بر روی عیوبی که در این فرآیند مشاهده می شوند، با بررسی و کنترل عیب انحراف از موقعیت مطلوب لبه و عیب تابیدگی کف پروفیل، طراحی غلتک های شکل دهی انجام شده است. بررسی این عیوب بوسیله ی شبیه سازی اجزای محدود در نرم افزار مارک منتات انجام گردیده است. در اینجا، پارامتری به نام نسبت انحراف لبه تعریف گردیده و به همراه مقدار عیب تابیدگی کف پروفیل، بعنوان معیارهای طراحی غلتک ها در نظر گرفته شده است. طراحی آزمایش به روش رویه ی پاسخ، جهت تعیین رابطه ی ریاضی بین معیارهای طراحی فوق و قطر و زاویه غلتک انجام گرفته است. با تعیین مقدار مجاز برای عیب انحراف از موقعیت مطلوب لبه توسط طراح، قطر و زاویه ی بهینه برای غلتک به دست آمد. روش ارائه شده جهت طراحی پروفیل غلتک های شکل دهی برای یک پروفیل با مقطع کانالی شکل استفاده شده و کارکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. ملاحظه گردید این روش، توانایی طراحی پروفیل غلتک ها جهت تولید پروفیلی با دقت ابعادی موردنظر را دارا می باشد. برای انجام آزمون های تجربی، دستگاه شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، در یک ایستگاه شکل دهی، طراحی و ساخته شد. مقایسه ی نتایج آزمون های تجربی و شبیه سازی های اجزای محدود، صحت شبیه سازی های انجام شده را نشان دادند.

در این پایان نامه، به مطالعه ی تحلیلی تغییرشکل های ترموالاستیک استوانه ی توخالی ساخته شده از مواد هدفمند، تحت بارگذاری های متقارن محوری مکانیکی و گرمایی پرداخته شده است. تحلیل با فرض طول بی نهایت و برقراری وضعیت کرنش صفحه ای برای استوانه و با استفاده از تئوری تغییرشکل های بسیار کوچک در الاستیسیته ی تک بعدی انجام شده است. خواص مکانیکی و گرمایی استوانه، وابسته به دما فرض شده اند. تغییرات مدول الاستیسیته، چگالی، ضریب هدایت گرمایی و ضریب انبساط گرمایی در راستای ضخامت استوانه، با استفاده از قانون توانی، به صورت توابعی از مختصه ی شعاعی و دما فرض شده اند. توزیع دما با حل تحلیلی معادله ی هدایت گرمایی در حالت پایا و با در نظر گرفتن شرایط مرزی گرمایی به صورت دماهای معلوم در سطوح داخلی و خارجی استوانه به دست آمده است. با جای گذاری توزیع دما در معادله ی تعادل بر حسب جابه جایی شعاعی، معادله دیفرانسیل مرتبه دوم ناهمگن ناویر به صورت تحلیلی حل شده است. نتایج عددی برای نمونه ی خاصی از یک استوانه ی هدفمند فلز-سرامیک ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که صرف نظر کردن از وابستگی دمایی خواص ترمومکانیکی ماده، بیش از %80 خطا در نتایج حل ترموالاستیک استوانه ی توخالی هدفمند به همراه دارد. براین اساس، به منظور دست یابی به حل های معتبر از رفتار ترموالاستیک استوانه ی توخالی هدفمند، باید وابستگی خواص مادی استوانه به پارامتر دما لحاظ شود.

در سال های اخیر روش های تولید جدیدی برای پاسخگویی به نیاز بازار، وارد صنعت گردیده اند. این روش ها شامل شیوه های تولید انعطاف پذیر با تیراژ کم، تنوع محصول زیاد و همچنین جهت تولید نمونه های اولیه هستند که بیشتر برای شکل دهی ورق های فلزی و بدون استفاده از قالب می باشد. شکل دهی نموی، روشی است که در چند سال گذشته ابداع شده است و یک فرآیند جدید برای تولید در تیراژهای کم و یا برای نمونه سازی قطعاتی است که باید با ورق فلزی ساخته شوند. برخلاف روش های سنتی شکل دهی ورق، این روش دارای توانایی شکل دهی اشکال متفاوت با زمان طراحی کوتاه، تولید کم و هزینه های راه اندازی بسیار پایین را می باشد. شکل دهی نموی در حالت سرد دارای محدودیت ها و معایبی از جمله برگشت فنری زیاد، شکل پذیری کم، نیروی زیاد شکل دهی و... برای مواد با خواص گوناگون می باشدکه فرآیند شکل دهی نموی گرم و فرآیند شکل دهی نموی داغ این محدودیت ها و معایب را رفع می نماید.

در این پژوهش به بررسی و تحلیل کمانش الاستیک-پلاستیک متقارن صفحات دایره ای از جنس مواد هدفمند تابعی ، تحت بارگذاری فشاری شعاعی پرداخته شده است. ماده ی هدفمند استفاده شده در این پژوهش از نوع فلز- فلز می باشد که از آلومینیوم تجاری و فولاد 1403 استفاده شده است. خواص مکانیکی صفحه بین دولایه ی زیرین و بالایی در جهت ضخامت به شکل توانی تغییر می کند. علاوه بر خواص مکانیکی مانند مدول الاستیسیته و چگالی، پارامترهای رابطه ی رامبرگ-آزگود نیز همگی به صورت متغیر در نظرگرفته شدهاند. به منظور حل مسئله، از روش کمینهسازی انرژی پتانسیل کل استفاده شده است. برای کمینه کردن انرژی پتانسیل کل، از روش ریلی- ریتز استفاده شده است. نتایج مربوط به کمانش الاستیک-پلاستیک بر اساس دو نظریه ی پرکاربرد پلاستیسیته یعنی نظریه های نموی و تغییرشکل به دست آمده است. تاثیر شرایط مرزی، نحوه ی تغییرات خواص مکانیکی مواد هدفمند، نظریه های پلاستیسیته و تغییرات ضخامت بر روی بار بحرانی کمانش الاستیک-پلاستیک بررسی شده است.

درپژوهش حاضر به بررسی و تحلیل کمانش الاستیک-پلاستیک صفحه ی مستطیلی از جنس مواد هدفمند تابعی ، تحت بارگذاری فشاری تک محوره، دومحوره و تناسبی در شرایط متفاوت تکیه گاهی پرداخته شده است. به منظور حل مسئله از کدنویسی در نرم افزار میپل ومطلب استفاده شده است. ماده ی هدفمند استفاده شده در پژوهش حاضر از نوع فلز- فلز است که از آلومینیوم تجاری و فولاد 1403 استفاده شده است.به منظور حل مسئله، از روش کمینهسازی انرژی پتانسیل کل استفاده شده است. برای کمینه کردن رابطه ی انرژی پتانسیل کل، روش ریلی- ریتز به کار گرفته شده است.

آلیاژهای حافظه دار فرومغناطیس مواد هوشمندی هستند که تحت اعمال میدان مغناطیسی و یا بارهای فشاری کرنش بزرگی (در حدود 10%) را از خود نشان میدهند. این آلیاژها جهت استفاده در حس گرها عمل گرها بسیار مناسب می باشند. در این پایان نامه ابتدا یک مدل ساختاری موجود بر اساس مشاهدات تجربی اصلاح شده و یک دیاگرام فازی جدید ارائه شده است. سپس رفتار کوپل مگنتو-مکانیکی این آلیاژها بر اساس مدل ساختاری اصلاح شده ی مذکور با استفاده از زیربرنامه های موجود در نرم افزار تجاری آباکوس پیاده سازی شده است. به این ترتیب روشی کابرپسند با کارایی عمومی جهت شبیه سازی اجزای محدود این آلیاژها ارائه شده است.

چکیده ندارد.

صنعت نورد، یکی از متداول ترین و پر رونق ترین روش های تولید فرآورده های فلزی، به ویژه فولادهاست. به گونه ای که بیش از هشتاد درصد از فرآورده های فلزی در سطح جهان به این روش تولید می شود. رقابت مداوم در صنعت فولاد، تولیدکنندگان را بر آن می دارد تا بازدهی را افزایش، هزینه ی تولید و قیمت نهایی محصولات را کاهش دهند. هزینه ی تولید علاوه بر قیمت مواد اولیه، شامل هزینه ی ناشی از مصرف انرژی، هزینه ی تعمیرات و نگهداری دستگاه نورد و هزینه ناشی از توقف خط جهت انجام این تعمیرات نیز می باشد. لذا یافتن پارامترهای نورد در راستای کاهش مصرف انرژی یکی از راه های کاهش هزینه های تولید می باشد. هدف اصلی در این پایان نامه کاهش انرژی مصرفی موتورهای قفسه های نورد سرد پیوسته، به وسیله ی یافتن مقدار بهینه ی توان مصرفی با توجه به قیود حاکم بر این فرآیند است. بدین منظور از شبیه سازی اجزاء محدود جهت تعیین اطلاعات لازم استفاده می شود و این شبیه سازی توسط نرم افزار تجاری abaqus انجام می گردد. جهت تایید صحت نتایج شبیه سازی از داده های تجربی و روابط تحلیلی استفاده می شود. با مطالعه و تعیین تاثیر پارامترهای مختلف فرآیند نورد بر توان مصرفی، تابع توان مناسب انتخاب و این تابع برای خط نورد سرد پیوسته مجتمع فولاد مبارکه اصفهان تصحیح می گردد. با توجه به تعداد زیاد متغیرهای این تابع، از جمله ضریب اصطکاک، سرعت زاویه ای غلتک ها، شعاع غلتک ها، توزیع درصد کاهش ضخامت، عرض ورق و دیگر پارامترها و همچنین پیچیده بودن این تابع، از روش های مبتنی برجستجو جهت یافتن حالت بهینه استفاده می شود. بنابراین در ادامه ی این تحقیق به مطالعه بر روی روش های بهینه سازی مبتنی بر جستجو پرداخته و از این میان، روش شبیه سازی بازپخت فلزات، جهت انجام این بهینه سازی انتخاب می گردد. با مطالعه روی این روش، الگوریتم این روش توسعه داده شده و برنامه رایانه ای آن تدوین می شود. در پایان، قیود حاکم بر متغیرهای تابع توان را تعیین و به وسیله ی برنامه ی نوشته شده، نقطه ی بهینه ی آن مشخص می گردد و در نهایت مقدار بهینه ی توان و مقادیر بهینه ی پارامترهای نورد تعیین می گردند.