سیروان فرهادی

تجهیز AB-5504 یک فن‌دمنده در مجتمع پتروشیمی‌کردستان و یکی از ماشین‌های دوار در سایت تولید پلی اتیلن سبک است که همیشه دچار ارتعاش بالاست. در‌ رابطه با این فن‌دمنده، با وجود تلاش درجهت نگهداری دامنه ارتعاشات درسطح مطلوب از طریق برنامه‌های روتین تعمیر و نگهداری، مدیریت کارکرد بهینه تجهیز و رفع پارامترهای نامطلوب، همچنان خرابی‌ها تکرار شونده هستند و این روند تکراری اثرات منفی در برنامه ریزی تولید، هزینه‌های تعمیر نگهداری و حتی منابع انسانی ایجاد می‌کنند. ‌وظیفه این فن‌دمنده در فرآیند تولید، جداسازی گرد و خاک محصول تولیدی است که در هنگام برش ماشین اکسترودر و برخورد گرانول ها باهم ایجاد می‌شود. خرابی‌های متعدد در این ماشین در دوره‌های کوتاه، شامل مواردی چون عدم همراستایی ، عدم تعادل دینامیکی، رزونانس و عیب یاتاقان‌ها است که با وجود صرف هزینه بسیار،‌‌ در مدت کوتاهی تکرار می‌شوند. بررسی‌های انجام شده نشان داده اند که توان موتور و فن استفاده شده در این فرایند، بسیار بیشتر از نیاز بوده و این موضوع یکی از دلایل اصلی ایجاد خرابی و مشکلات ارتعاشی است. از آنجایی که مجموعه مدیریتی پتروشیمی به دلایل خاص مدیریتی با تعویض موتور و فن مذکور موافق نبودند، پیشنهاد گردید با استفاده از امکانات موجود در مجموعه، با استفاده از یک اینورتر فرکانسی سرعت چرخش موتور کاسته شود تا میزان خرابی ها به صورت موقت کاهش یابند. همچنین به دلیل ناتوانی شیرهای اصلی تنظیم هوای فیلتر F-5505 در تنظیم جریان ارسالی از فن دمنده و فشار اضافی آن در شرایط کاری مختلف، پیشنهاد گردید یک دریچه برای تخلیه هوای اضافی در مسیر خروجی فن‌دمنده نصب گردد. این کار باعث می شود ضمن مدیریت جریان هوا، ارتعاشات ثانویه ناشی از حبس هوای اضافی که بر روی عملکرد فن نیز تاثیرگذار است، کاهش یابد. پس از اعمال تدابیر فوق و با کاهش دور موتور از 3000 به 1800 دور در دقیقه و تنظیم دریچه تخلیه هوای اضافی، ملاحظه گردید دامنه ارتعاشات فن دمنده به طور میانگین درحدود 38 درصد کاهش یافت. همچنین با بررسی پارامترهای کنترل کیفی، مشخص گردید کیفیت جداسازی گرد و غبار ناشی از فرایند تولید نیز به طور چشمگیری بهبود یافت. علاوه بر آن، توان مصرفی موتور نیز در حدود 67 درصد کاهش یافت. بررسی های بیشتر نشان داد که با کاهش دامنه ارتعاشات، عمر یاتاقان‌های فن دمنده که معمولاً بیشترین خرابی را در فرایند تولید داشتند، به حدود 17400 ساعت کارکرد مفید رسید که تضمین کننده کارکرد طولانی مدت فن دمنده است. گزارش های واحد تعمیر و نگهداری نیز نشان می دهد با انجام تدابیر مذکور، فاصله زمانی دوره های تعمیر و نگهداری نیز به شکل چشمگیری افزایش یافته است.

تولید صدا همواره به عنوان یک روش انتقال اطلاعات و احساسات در زندگی انسان مورد توجه بوده است. علاوه بر کاربردهای مفید و ضروری آن، در دهه‌های اخیر و با صنعتی‌شدن جوامع، انسان‌ها با پدیده‌ی آلودگی صوتی مواجه هستند. ازاین‌رو روش‌هایی که بتوان به‌وسیله آن‌ها منابع ارتعاشی و صوتی را بررسی کرد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. علاوه بر جنبه آلودگی صوتی، بررسی میدان‌های ارتعاشی و صوتی می‌تواند به‌عنوان یک روش جهت بررسی دینامیک سیستم‌های مکانیکی نیز مورداستفاده قرار بگیرد. در سال‌های اخیر روش‌های زیادی برای بررسی و مشاهده منابع ارتعاشی و صوتی ارائه شده‌اند، در این میان روش هولوگرافی میدان نزدیک آکوستیکی (NAH) یکی از پرکاربردترین روش‌ها است. ویژگی‌های مانند: دقت بالا، سرعت بالا در فرایند آزمایش و هزینه نسبتاً پایین تجهیزات باعث شده که این روش جزء بهترین روش‌های بررسی منابع ارتعاشی باشد. در این تحقیق از یک میکروفون متحرک برای گردآوری صوت منتشر شده در محیط پیرامونی یک ورق مرتعش استفاده شده است و مسیر حرکت میکروفون نیز به روش بینایی ماشین ثبت شده است. پس از آن از تبدیل هنکل و انتقال زمان برای استخراج سیگنال تحلیلی مربوطه و پردازش داده‌های جمع‌آوری شده جهت تعیین دامنه و فاز فشار صوتی در مسیر حرکت میکروفون استفاده شده است. از این اطلاعات برای بازسازی میدان ارتعاشی ورق به کمک روش شبه معکوس (Pseudo-inverse) و با بکارگیری انتگرال تحلیلی ریلی استفاده گردید. با وجود آنکه شبیه‌سازی های تحلیلی و همچنین شبیه سازی‌های انجام شده در نرم افزار COMSOL صحت روش استفاده شده را تایید می نمایند، در این مطالعه با وجود انجام آزمایش‌های مختلف موفق نشدیم تا با استفاده از اطلاعات تجربی گردآوری شده، میدان ارتعاشی ورق را بازسازی نماییم. با وجود مطالعه گسترده بر روی داده های تجربی گردآوری شده، موفق به یافتن منبع خطا نشدیم. با این وجود، مطالعات تحلیلی و شبیه‌سازی‌های المان محدود ما پتانسیل های زیادی را که در اجرای این روش وجود دارد، مورد تایید قرار می دهند.

صفحات مستطیلی در کنار صفحات با سایر اشکال از رایجترین عناصر در سازهها و صنایع مختلف هستند. آن‌ها ممکن است در پاسخ به بارهای دینامیکی اعمال شده، دچار ارتعاشات شدید شوند و احتمال خرابی در سازه را افزایش دهند. بنابراین توجه زیادی به تحلیل دینامیکی آنها معطوف شده است. در طول دهه‌های گذشته، روش شدت سازه برای مطالعه مسیر جریان انرژی در ورق‌ها توسعه یافته است. همچنین روش هولوگرافی آکوستیک نیز برای بازسازی میدان ارتعاشی ورق به کمک اصوات منتشر شده از آن مورد مطالعه قرار گرفته است. ترکیب این دو روش، امکان بسیار خوبی را برای مطالعه رفتار دینامیکی سازه‌های ورق شکل فراهم می‌آورد. اکثر پژوهش‌هایی که در این زمینه انجام گرفته اند به صورت عملی و آزمایشگاهی بوده اند . همانگونه که مشخص است، روش‌های آزمایشگاهی و تحلیلی دارای محدودیت های خاص خود هستند از جمله اینکه زمان بر و پرهزینه می باشند و نیاز به امکانات آزمایشگاهی دارند. در این پایان‌نامه بازسازی میدان ارتعاشی و شدت سازه صفحات ارتعاشی به کمک اطلاعات گردآوری شده توسط یک میکروفون متحرک به روش شبیه‌سازی المان محدود در محیط COMSOL مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور یک صفحه مستطیلی، با جنس، هندسه، محل تحریک و محل میرایی مشخص در نظر گرفته شده است و ارتعاشات ورق و میدان آکوستیک پیرامون آن در نرم افزار مذکور شبیه‌سازی شده است. برای شبیه‌سازی میدان آکوستیکی، از دو روش میدان بی‌نهایت و نیمه بی‌نهایت استفاده شده است. از آنجایی که برای این شبیه‌سازی از روش تحلیل هارمونیک استفاده شده است، اطلاعات خروجی شبیه‌سازی شامل دامنه و فاز فشار آکوستیکی ورق در محیط اطراف آن و بر حسب موقعیت فرضی میکروفون می‌باشد. پس از آن نتایج بدست آمده از این شبیه‌سازی با نتایج حاصل از روش تحلیلی که مبتنی بر مبنای انتگرال ریلی برای محاسبه فشار آکوستیکی است، مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که اطلاعات بدست آمده از شبیه‌سازی آکوستیکی در محیط نیمه بی‌نهایت دارای بیشترین تطابق با نتایج حاصل از انتگرال ریلی است که با فرضیات تئوری مربوطه نیز سازگار است. در ادامه و به روش معکوس، فشار آکوستیکی بدست آمده از شبیه‌سازی المان محدود در محیط نیمه بی نهایت برای بازسازی میدان ارتعاشی ورق و مسیر جریان انرژی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهند فشار آکوستیکی حاصل از شبیه سازی المان محدود دارای دقت بسیار خوبی بوده و بازسازی میدان ارتعاشی ورق و مسیر میدان انرژی با دقت قابل قبولی به انجام رسید. نتایج این مطالعه نشان می دهد استفاده از امکانات شبیه‌سازی آکوستیکی نرم افزار COMSOL می تواند به عنوان یک ابزار جانبی کمک شایان توجهی را برای انجام مطالعات اولیه، طراحی مطالعات آزمایشگاهی و صحت سنجی مطالعات تحلیلی برای پژوهشگران فراهم آورد.

تنشهای پسماند در اتصالات جوشکاری شده میتوانند اثرات نامطلوبی بر مقاومت قطعات و ابزارهای مکانیکی در برابر بارهای دینامیکی داشته باشند. از این رو، برای حذف و یا کاهش این تنشها روشهای مختلفی توسط پژوهشگران پیشنهاد شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. یکی از روشهایی که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، روش اعمال میدان های مغناطیسی متناوب است. در این روش میتوان با کمک میدان های مغناطیسی متناوب، ناحیه خاصی از قطعه و یا سازه را تحت بارهای دینامکی و الکتریکی متناوب قرار داد و در آن تنش های دینامیکی و بار حرارتی القا نمود. چنانکه فرکانس تغییر میدان به فرکانس طبیعی سازه نزدیک باشد، می تواند با وجود کوچک بودن نیروهای القایی، باعث ایجاد تشدید شده و با رساندن تنش های پسماند به حد تسلیم، تنش های پسماند را کاهش دهد. همچنین گرمای القایی در این فرایند نیز می تواند بر روی نتایج بدست آمده تاثیر گذار باشد. به این ترتیب، با استفاده از ابزارهای ارزان قیمت و در دسترس، میتوان تنش زدایی را در زمانی کوتاه و بدون جابجایی قطعات و سازه ها انجام داد. در این پایان نامه تاثیر فرایند تنش زدایی الکترومغناطیسی بر ریزساختار و خواص مکانیکی یک قطعه فولادی مورد توجه قرار گرفته است. به این منظور یک قطعه جوشکاری شده از ورق فولادی که دارای هندسه مشخص و از آلیاژ 430 است، تحت بارگذاری مغناطیسی متناوب قرار گرفته و تغییرات تنش پسماند در آن مطالعه شده است. برای این کار، ابتدا دو قطعه مشابه در کوره الکتریکی آنیل شده و سپس به روش الکترود دستی جوشکاری شدند. یکی از قطعات فولادی تحت میدان مغناطیسی متناوب تنش زدایی گردید و دیگری به عنوان قطعه دارای تنش پسماند نگه داشته شد. برای تولید میدان مغناطیسی از یک سیم پیچ با هسته U شکل استفاده شد. فرکانس نوسان میدان مغناطیسی القایی برابر نصف و یک برابر فرکانس طبیعی ارتعاشات طولی قطعه انتخاب گردید و جهت اعمال میدان عمود بر خط جوش بود. پس از این عملیات، از هر دو قطعه تنش زدایی شده )نمونه آزمون( و تنش زدایی نشده )نمونه شاهد( یک نمونه به فاصله 1 سانتی متری از خط جوش برش داده شد و آنالیز پراش اشعه ایکس بر روی آنها انجام گردید. تحلیل نتایج آزمون پراش اشعه ایکس با روش ریتولد، و مدل انتخابی در تحلیل، مدل ویلیامسون_هال بود. نتایج به دست آمده نشان می دهند تنش پسماند در نمونه آزمون به میزان 09 / 46 % نسبت به نمونه شاهد کاهش یافته است. بر اساس تحلیل های انجام شده، این عملیات باعث توزیع یکنواختتر و کاهش چگالی نابجاییها، و همچنین کاهش احتمال نقص در چیدمان در قطعه فولادی شده است، در مقابل موجب افزایش دوقلویی ها شده است. با در نظر گرفتن همه این موارد، می توان تاثیر میدان مغناطیسی متناوب بر بهبود خصوصیات مکانیکی و ریز ساختاری قطعه فولادی را مثبت ارزیابی کرد.

با گرم شدن کره ی زمین و محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و تمایل جوامع به آسایش و رفاه بیشتر،نیاز به بهینه سازی وسایل گرمایشی خانگی بیشتر مورد اهمیت قرار می گیرد.بویلرهای گازسوز خانگی در هنگام قطعی برق بلا استفاده می شوند به همین جهت نیازمند تغییر و اصلاح هستند. در تحقیق حاضر به امکان سنجی استفاده از مواد ترموالکتریک در دودکش این وسایل که محل خروج اگزاست و گرمای تلف شده می باشند مورد بررسی قرار می گیرد، این گرمای اتلافی می تواند با استفاده از ماژول ترموالکتریک در باتری ذخیره شده و در هنگام قطع برق به مدت دو ساعت برق دستگاه را تامین کند.مدل پیشنهادی یک دودکش دو جداره با سطح مقطع هشت ضلعی بوده که به فین های مستطیلی مجهز شده است.اثر تعداد فین ها در دمای سطح جدار داخلی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت تحلیل شده است که نتایج برای مدل دارای فین بیشتر حدود 8 درجه دمای بالاتری داشته است.در این پژوهش 80 عدد ترموالکتریک بر روی سطح جدار داخلی دودکش در نظر گرفته شده است که توان تولیدی در دمای میانگین سالیانه شهر سنندج حدود 217 وات به دست آمده است همچنین این توان تولیدی به تفکیک ماه های سال محاسبه شده که در ماه اول زمستان بیشترین توان و در ماه اول تابستان کمترین توان را تولید می کند. مساله مورد نظر با نرم افزار EES کد نویسی شده است و پارامتر های اثرگذار نظیر دما سطح گرم و سرد ترموالکتریک وسرعت، ضریب انتقال حرارت جابه جایی و عدد رینولدز جریان اگزاست بر توان تولیدی بررسی شده است. سپس به بررسی پارامتر های داخلی ترموالکتریک مانند ضریب سیبک، ضریب رسانش گرمایی، مقاومت داخلی ترموالکتریک و مقاومت بار بر تولید توان پرداخته ایم و در نهایت با استفاده از ماژول ترموالکتریک در نرم افزار انسیس کد مورد نظررا با نتایج نرم افزار در شرایط برابر مقایسه کرده ایم.

ربات های کابلی به دلیل مزیت هایی مانند سبک بودن، مقرون به صرفه بودن و داشتن فضای کاری وسیع توجه بسیاری از محققان را در زمینه های مختلف جلب کرده است. در این میان طراحی کنترل کننده ای غیر خطی مقاوم و درعین حال بهینه باعث افزایش بهره وری این ربات ها در انجام عملیات مختلف می شود. در این پژوهش، سعی بر آن شده است که با استخراج معادلات دینامیکی ربات کابلی معلق صفحه ای که شامل عملگرهای ربات و مجری نهایی است، اقدام به طراحی کنترل کننده تنظیم و ردیاب شود. در وهله اول به سینماتیک ربات کابلی پرداخته شده و سپس دینامیک ربات و همچنین دینامیک عملگرها استخراج شده است. در قدم بعد، به کمک نرم افزار متلب، شبیه سازی هایی برای انجام عملیات تنظیم و ردیابی به کمک کنترل کننده از طریق روش State-Dependent Riccati Equations (SDRE) انجام شده است که هدف از انجام این شبیه سازی ردیابی مسیر دایروی است. در قدم آخر، اقدام به پیاده سازی کنترل کننده ردیاب بر روی ربات کابلی معلق صفحه ای شده که برای این کار یک نمونه آزمایشگاهی ساده ساخته شده است. نتایج شبیه سازی برای هر دو مسئله تنظیم و ردیاب نشان داده است که این کنترل کننده مبتنی بر روش SDRE با در برگرفتن تمام معادلات غیرخطی سیستم، از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده و توانایی ردیابی مسیرهای دایروی را بدون هیچ اثر اشباع، نوسان یا خطای حالت ماندگار زیادی دارد و همچنین به منظور جلوگیری از ناپایداری تمام پیاده سازی های این تحقیق در سرعت های پایین انجام شده است.

تنش پسماند تنشی است که بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم باقی میماند و در حالیکه جسم تحت بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد .مهمترین دلایل بوجود آمدن تنش پسماند را میتوان از دیدگاه منشا حرارتی، مکانیکی و تغییر فاز بررسی نمود. برای از بین بردن تنش پسماند موجود در قطعات متداول ترین روش مورد استفاده تنش زدایی حرارتی می باشد، اما این روش دارای محدویت هایی نیز می باشد. روشی که اخیرا مورد توجه محققان قرار گرفته، روش تنش زدایی ارتعاشی است که خود نیز دارای معایبی است، چرا که در این روش کل سطح قطعه تحت تاثیر نیروی ارتعاشی قرار می گیرد که ممکن است سبب شکست در قطعه شود، لذا توان تنش زدایی به صورت موضعی در این روش موجود نمی باشد . در این پایان نامه آزادسازی تنش های پسماند فرآیند جوشکاری به وسیله ی تنش القا شده توسط یک میدان مغناطیسی متغیر به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار ابتدا تجهیزات لازم برای این مطالعه ساخته شد. به این منظور یک سیم پیچ کوچک با هسته آهنی تهیه گردید و برای ایجاد جریان نوسانی در سیم پیچ یک مدار الکتریکی ساخته شد که با استفاده از یک سویچ الکترونیکی فرکانس بالا که در مسیر یک جریان مستقیم قرار گرفته است، یک موج متناوب مستطیلی را ایجاد می نماید . برای اندازه گیری تنش های القایی نیز یک دستگاه تست کشش که دارای یک لود سل در یکی از فک های خود است ساخته شد تا نیروی کششی در نمونه تحت تحریک را اندازه گیری و با استفاده از یک دیتالاگر به کامپیوتر منتقل نماید. نتایج به دست آمده نشان می دهند که در فرکانس های نزدیک فرکانس طبیعی طولی قطعه و یا زیر هارمونی های آن می توان قطعه را به تشدید رساند (چون پالس مستطیلی تناوب می تواند سوپر هارمونی های خود را نیز تحریک کند) و در این حالت تنش های طولی در مرتبه 50 مگاپاسکال در قطعه القا می شد. با ارتقای تجهیزات الکتریکی تهیه شده این امکان وجود دارد که تنش های القایی تا چندین برابر نیز افزایش داده شوند . نتایج به دست آمده همچنان نشان می دهند در فرکانس های بسیار پایین که تقریبا معادل تحریک استاتیک می باشند، تنش های القایی بسیار کوچک می باشند و برای افزایش تنش القایی در این فرکانس ها باید از میدان مغناطیسی بسیار قویتر استفاده کرد که می تواند پیچیدگی های بسیار زیادی را در عمل ایجاد نماید. با توجه به نتایج تجربی و شبیه سازی های انجام شده در مطالعات قبلی، بیشترین تنش پسماند فرآیند جوشکاری از نوع طولی و در راستای عمود بر خط جوش می باشد که اندازه ی آن در حدود نصف تنش تسلیم قطعه می باشد. بنابراین تنش های القایی باید دارای اندازه ای بیش از نصف تنش تسلیم باشند تا بتوانند در دمای اتاق منجر به آزادسازی تنش پسماند شوند . با توجه به نتایج تجربی این پایان نامه، این کار با استفاده از تنش های دینامیکی القایی کاملا امکان پذیر و در دسترس می باشد و با تجهیزات بسیار ساده و ارزان قیمت می تواند انجام گیرد.

القای مغناطیسی به دلیل کاربرد بالقوه در کاهش تنش های پسماند بدون نیاز به عملیات حرارتی، توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. با این وجود، تا به امروز پژوهشی بر مبنای مدلسازی تحلیلی توزیع میدان مغناطیسی القا شده صورت نگرفته است. در تحقیق حاضر، مدلی از چگالی شار مغناطیسی تولید شده توسط آهنرباهای الکتریکی U شکل در صفحات تخت فولادی ارائه شده است. به منظور محاسبه توزیع شار مغناطیسی آهنربا، یک مدل نیمه تحلیلی با ترکیب توابع هندسی و روش های آماری مختلف پیشنهاد شده است. بر اساس این مدل و به کمک معادلات ماکسولی که بهترین انتخاب برای محاسبه نیروهای مغناطیسی هستند، مولفه های نیروی مغناطیسی تولیده شده معرفی شده اند. صحت این مدل نیمه تحلیلی توسط نتایج عددی شبیه سازی شده در نرم افزار المان محدود انسیس سنجیده شده است. برای نشان دادن سازگاری مدل ارائه شده، طراحی های مختلفی تحلیل شدند. در نهایت، می توان از این مدل به عنوان یک راهنمای نظری و مفهومی در ارزیابی و اجرای بهینه تحلیل های المان محدود و روش های آزمایشگاهی القای الکترومغناطیس آهنرباهای الکتریکی U شکل دلخواه بهره برد. این امر اهمیت استفاده از مدل پیشنهادی را با هدف شناسایی و توسعه پارامترهای موثر بر روش تنش زدایی مغناطیسی نشان می دهد.

یکی از دغدغه های مهم طراحی و ساخت پرنده های هوایی، وزن آنها می باشد. ایجاد یک دید کلی از طرح، قبل از شروع مراحل ساخت با پیشرفت روزافزون روش های بهینه سازی و طراحی، ممکن شده است. در همین راستا این تحقیق نیز به دنبال ایجاد یک دید کلی از پارامترهای طراحی چند روتوره های سرنشین دار در راستای کاهش وزن پرنده توسط الگوریتم بهینه سازی ژنتیک می باشد. در این تحقیق روابط وزن اجزای تشکیل دهنده یک چند روتوره هیبرید سری با تعداد هشت روتور برحسب پارامترهای طراحی این اجزا، تخمین زده شدند. جهت حصول پاسخ بهینه در جهت کاهش وزن هشت روتوره هیبرید، قیود ومحدوده خاصی از طریق مطالعه و بررسی برای پارامترهای طراحی لحاظ گردید. درحین فرآیند بهینه سازی ممکن است الگوریتم از این قیود تخطی کرده و یا از محدوده پارامترهای طراحی خارج گردد. جهت جلوگیری از این تخطی از توابع جریمه پنالتی استفاده شد. سپس در راستای کاهش وزن دو مورد طراحی درنظرگرفته شد و فرآیند بهینه سازی این پارامترها توسط الگوریتم ژنتیک صورت گرفت. مورد اول طراحی همزمان با کاهش وزن به دنبال افزایش زمان پرواز هشت روتوره هیبرید بود. در این مورد نسبت نیروهای برا به وزن به عنوان یکی از قیود مساله لحاظ گردید. مورد دوم طراحی نیز همراه با کاهش وزن به دنبال افزایش نسبت نیروی برا به وزن هشت روتوره هیبرید بود. در این مورد نیز زمان پرواز به عنوان یکی از قیود مساله درنظر گرفته شد. پارامترهای طراحی بهینه برای هر دو مورد توسط الگوریتم ژنتیک به-دست آمد و مشخص گردید مورد دوم طراحی، وزن کمتری از چند روتوره را تخمین می زند. بنابراین مورد دوم طراحی به عنوان هدف اصلی تحقیق معرفی شد و پرواز هشت روتوره هیبرید مورد مطالعه و بررسی قرارگرفت و جهت صحت سنجی، تحلیل استاتیکی این مورد نیزتوسط نرم افزارکتیا صورت گرفت. در این تحقیق برای کاهش وزن مجموعه از موتور دورانی وانکل استفاده گردید. نتایج حاصل از این تحقیق برای هشت روتوره هیبرید با نتایج محققان ناسا برای چهارروتوره دیزلی مقایسه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد با وجود کاهش چشم گیر وزن بخش قوای محرکه وسیله و همچنین افزایش چشمگیر سوخت قابل حمل، نسبت نیروها و سرعت وسیله طراحی شده کاهش جزیی نسبت به هشت روتوره دیزلی ناسا دارد و هشت روتوره این تحقیق تنها 2 کیلوگرم از چهارروتوره مذکور سنگین تر است.

در این پایان نامه مطالعه، طراحی، ساخت و کنترل بازوی مکانیکی چند درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. بازوی مکانیکی در مجموعه ی ربات های سری قرار دارد و از آنجایی که ربات های سری کاربرد وسیعتری نسبت به ربات های موازی دارند، بنابراین بازوی مکانیکی در مقایسه با دیگر ربات ها در صنعت و دنیای امروزی کاربردی تر است. در این پایان نامه مطالعه، طراحی، ساخت و کنترل بازوی مکانیکی چند درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. بازوی مکانیکی در مجموعه ی ربات های سری قرار دارد. امروزه در مقایسه با ربات های موازی، ربات های سری متداولتر هستند و کاربرد وسیعتری در صنایع مختلف دارند. در این پایان نامه، ابتدا انواع ربات های سری با مکانیزم های متفاوت بررسی شده اند. همچنین برای بررسی معادلات حرکتی حاکم بر سیستم، معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس و دینامیک استخراج شدند و برای راستی آزمایی از دو نرم افزار متلب و ورکینگ مدل استفاده شده است. با توجه به کارایی روش سینماتیک معکوس، از این روش برای بدست آوردن نقاط و مسیرهای مطلوب مجری نهایی استفاده شده است. معادلات دینامیکی از روش نیوتن بدست آمده اند. بخش های فیزیکی در نرم افزار سالیدورکس طراحی شده اند و درنهایت مدلی از بازوی مکانیکی مورد مطالعه ساخته شده است. برای کنترل موقعیت مجری نهایی هم در بخش تئوری و هم در بخش عملی از روش کنترل غیرخطی SDRE استفاده شده است و کنترل موقعیت مجری نهایی برای حالت خطی و مسیر غیر خطی درنظر گرفته شده است. از بردهای آردوینو به عنوان رابط بین مدل فیزیکی و کدهای کامپیوتری استفاده شده است. نتایج شبیه سازی های عددی و واقعی که در این پایان نامه گزارش شده است. کارایی این روش و توانایی های قابل توجه آن را مورد تایید قرار می دهد.

اتصالات جوشکاری شده به فراوانی در ساخت سازه های فلزی به کار گرفته می شوند. فرآیند جوشکاری عموماً سبب ایجاد میدان های تنش پسماند در قطعات جوشکاری شده می گردد. از آنجایی که میدان تنش پسماند آثار قابل توجهی در عمر خستگی ناشی از بارهای تصادفی و سیکلی وارده بر اتصال جوشکاری شده دارد، تخمین مقدار آن و اتخاذ روش هایی برای کاهش آن دارای اهمیت بسیار زیادی است تنش های پسماند بستگی زیادی به روش جوشکاری استفاده شده دارند. به عنوان مثال، در جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی به دلیل اینکه دمای قطعه به دمای ذوب فلز نمی رسد، عیوب کمتر و تنش های پسماند کوچکتری در مقایسه با روش جوشکاری قوس الکتریکی ملاحظه می شوند. تنش های پسماند را می توان هم به صورت حرارتی و هم مکانیکی کاهش داد. یکی از روش های معمول برای آزاد سازی تنش، استفاده از روش حرارتی است که کارایی آن به خوبی اثبات شده است. ما این روش دارای محدودیت هایی مانند احتمال روی دادن تغییرات متالورژیکی، سرعت کم و محدودیت فضای کاری است و نمی توان آن را در همه مسائل به کار گرفت. روش دیگر استفاده از بارگذاری نوسانی و یا ارتعاشی است که می تواند باعث ایجاد تغییر شکل های پلاستیک و آزادسازی تنش شود. در این پایان نامه برای آزادسازی تنش های پسماند در خطوط جوش، از بارگذاری سطحی متحرک به کمک غلطک های سنگین استفاده شده است. هدف از این کار آن است که مصرف انرژی تا حد ممکن کاهش یابد و از احتمال آسیب دیدگی بخش های دیگر سازه جلوگیری شود. برای بررسی کارایی این روش، در این پایان نامه، جوشکاری به دو روش قوس الکتریکی و اصطکاکی اغتشاشی انجام شده است. فرآیند جوشکاری با روش لاگرانژی به صورت کوپل غیرمستقیم در نرم افزار آباکوس شبیه سازی می شود. در ابتدا با استفاده از فرمول بندی ارائه شده برای شبیه سازی گرمای ورودی جوش، منبع حرارتی متناسب با آن مدل سازی شده و در محل اتصال دو قطعه، به صورت در حال حرکت اعمال می گردد. برای شبیه سازی منبع حرارتی متحرک از زیر برنامه DFLUX در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. برای مدل سازی میزان گرمای ورودی در جوش قوس الکتریک از معادلات شار سطحی و حجمی گلداک استفاده شده است. برای شبیه سازی جوشکاری، گرمای حاصل از تغییر شکل پلاستیک در نظرگرفته و به صورت زیربرنامه (سابروتین) در محیط نرم افزار فرترن اعمال می شود. سپس تبادل حرارتی ورق تا رسیدن به دمای محیط صورت می گیرد. در مرحله بعد تحلیل تنش انجام می شود و میدان دمایی حاصل از مرحله قبل به صورت شرط اولیه در تحلیل تنش مجموعه اعمال شده است و میدان تنش در ورق، بعد از تبادل حرارتی با محیط محاسبه و تعیین می گردد. در ادامه بررسی پارامتری انجام می شود. پارامترهایی مانند جهت حرکت غلطک، شعاع غلطک، سرعت غلطک، نیرو غلطک وطول غلطک در این بررسی مورد توجه قرارگرفته اند. نتایجی که از این مطالعه به دست آمد به این صورت بود که برای آزادسازی بیشتر تنش پسماند، به غلطک با طول کمتر، قطر بزرگتر واعمال نیرو بیشتر نیازمندیم. لازم به ذکر است که سرعت اعمال غلطک تاثیر چندانی بر میزان آزادسازی تنش پسماند ندارد و بیشترین میزان تنش پسماند آزاد شده در پاس های اولیه اعمال بار سطحی غلطک به دست آمد. کلیدواژه ها: جوشکاری، آزاد سازی تنش،بارگزاری سطحی، تنش های پسماند، تنش زدایی ارتعاشی

مخازن ذخیره سیال از اجزاء بسیار مهم در شرایانهای حیاتی به حساب می آیند. با توجه به آسیب های وارده از طرف زمین لرزه های گذشته بر مخازن بررسی لرزه ای این مخازن و طرح مخازن مقاومتر در برابر زمین لرزه ها ضروری می باشد. محققان زیادی از گذشته تاکنون بر روی جنبه های مختلف رفتار مخازن تحقیق نموده اند اما هنوز نیز جنبه های گسترده ای از رفتار مخازن خصوصا رفتار لرزه ای آن ها ناشناخته می باشد. در این تحقیق به بررسی تاثیر ضخامت ورق های دیواره مخزن و همچنین تاثیر نوع جنس مواد مورد استفاده در دیواره مخازن بر روی رفتار لرزه ای مخازن ذخیره سیال استوانه ای رو زمینی در دو حالت مهار شده و مهار نشده می پردازیم. برای تحلیل مسئله از روش المان های محدود به کمک نرم افزار المان محدود ABAQUS استفاده شده و برای مدل سازی مجموعه سیال ,مخزن , خاک از روش مدل سازی مستقیم استفاده شده است، به این ترتیب تمامی اندرکنش های موجود یعنی اندرکنش های سیال- سازه- خاک لحاظ گردیده اند. همچنین برای مدل سازی خاک از مدل رفتاری موهر-کلومب و رفتاری دراگر-پراگر استفاده شده است.

روند رو به افزایش استفاده از فرایندهای ذوبی در اتصالات دائم به گونه ای است که با گذشت زمان، فرایند جوشکاری به یکی از مهم ترین روش های اتصال دائم تبدیل شده است. از سویی محدودیت هایی هم چون تغییر شکل ناشی از انجام فرایند تا تغییرات متالوژیکی، تخلخل، انواع ترک و تنش های پسماند، لزوم مطالعه و ارائه راهکار مناسبی در راستای بهبود فرایند را آشکار می سازد. در اکثر موارد، برای رفع عوارضی چون ترک و تخلخل کار زیادی نمی توان انجام داد. اما برای کاهش تنش پسماند راه های زیادی وجود دارد که از جمله آن ها عملیات حرارتی است. مشکل اصلی در استفاده از این روش، هزینه بر بودن، آلودگی زیست محیطی، عدم استفاده برای سازه های بزرگ و تغییرات متالوژیکی است. روش دیگر برای کاهش تنش پسماند، تنش زدایی ارتعاشی است که قابلیت استفاده برای سازه های بزرگ بدون محدودیت وزن و ابعاد را دارد و بدون آلودگی زیست محیطی می باشد و نیز هزینه بسیار کمتری در قیاس با روش های مرسوم دیگر مانند عملیات حرارتی دارد(برای سازه های بزرگ تا کمتر از 1%). با این حال، به دلیل این که در این روش به جای استفاده از نیروی موضعی در قسمتی از سطح که دارای تنش می باشد، کل سطح قطعه تحت تاثیر نیرو قرار می گیرد، ممکن است سبب ایجاد ترک و شکست در قطعه شود. در این تحقیق تصمیم گرفته شد طرحی ارائه گردد که بتواند محدودیت های روش ارتعاشی را از بین ببرد و کاربرد بیش تری داشته باشد. طرح پیشنهادی یافتن روابط تئوری برای تنش زدایی مغناطیسی است. در این طرح، به جای استفاده از نیروی ارتعاشی در کل سطح، برای کاهش احتمال آسیب بخش های دیگر سازه و کاهش مصرف انرژی تا حدممکن، در نقاط جوش یا سایر نقاطی که هدف تنش زدایی هستند، با القای یک میدان مغناطیسی به صورت موضعی، نیروی حجمی مغناطیسی فقط به آن نقاط اعمال شود. سپس، با استفاده از روش المان محدود، کارایی این روش در آزادسازی تنش پسماند مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از این تحقیق بیان گر آن است که ویژگی بارز عملیات مغناطیسی، کاهش کلی تنش پسماند می باشد و با تغییر فرکانس و جریان اعمال شده به قطعه و حتی تغییر جنس سیم پیچ می توان دامنه تنش دینامیکی را به حدی بزرگ کرد که در هر قطعه ای با هر میزان تنش پسماند، تنش زدایی انجام شود. در این تحقیق با اعمال چگالی جریان 0.185 آمپر بر میلیمتر مربع و با فرکانسی نزدیک به فرکانس طبیعی قطعه در یک شکل مود مشخص می توان دامنه تنش دینامیکی لازم برای آزادسازی تنش را هم در قطعه ی تحت کشش و هم در قطعه ی جوش شده ایجاد نمود.

ربات های کابلی یکی از انواع ربات هایی هستند که زنجیره ی سینماتیکی آنها موازی می باشد. ربات های کابلی موازی به دلیل استفاده از محرک کابلی به جای بازوهای صلب، دارای ویژگی های مهمی همچون فضای کاری گسترده، سرعت و شتاب بالاتر و صرفه اقتصادی مطلوب می باشند. از سوی دیگر به دلیل فضای کاری گسترده و خاصیت ذاتی کابل در معرض ارتعاشات ناخواسته قرار دارند به همین دلیل بررسی مدل دینامیکی و ارتعاشی آنها یک ضرورت است. در این تحقیق با تکیه بر روش اجزای محدود، در ابتدا مشخصات یک المان کابلی معرفی می شود و انرژی های جنبشی، پتانسیل و کار مجازی انجام شده توسط نیروهای خارجی برای المان کابل محاسبه می شود، در ادامه با استفاده از روش هامیلتون معادله ی دینامیکی المان استخراج می شود. ربات مورد تحقیق، یک ربات چهارکابله صفحه ای می باشد که یک فضای مستطیلی را پوشش می دهد. به روش اجزای محدود و به وسیله ی کدنویسی در نرم افزار متلب، اسمبل کردن المان های کلی سیستم ربات انجام گرفته و معادله ی دینامیکی نهایی سیستم که یک معادله غیرخطی می باشد، بدست می آید. بعد از انجام روش خاص خطی سازی، از حل مسئله مقدار ویژه جهت تحلیل پایداری ربات استفاده می شود. در این تحلیل فضای کاری ربات شبکه بندی شده و در نقاط مختلف فضای کاری، سرعت بحرانی و فرکانس پایه ی سیستم قبل از ناپایداری محاسبه می شود. بعد از تحلیل نتایج مشاهده می شود که سرعت بحرانی در نقاط گوشه-ی فضای کاری کمتر است و با حرکت به سمت قسمت های میانی فضا افزایش می یابد. در مورد فرکانس ها روند معکوسی را شاهد هستیم، به این صورت که فرکانس پایه در نقاط گوشه بالاتر است و با حرکت به سمت قسمت های میانی فضا کاهش می یابد.

اتصالات جوشکاری شده بخش بسیار مهم و البته حساسی از سازه های مهندسی هستند که می توانند نقطه ی شروع آسیب های سازه ای باشند. دلیل اصلی این موضوع وجود عوارضی مانند ترک، تخلخل، تغییرات متالورژیکی و تنش های پسماند است که می توانند در حین فرایند جوشکاری در محل اتصال به وجود آیند. در بیشتر موارد، برای رفع عوارضی مانند تخلخل و ترک کار زیادی نمی توان انجام داد. اما برای کاهش تنش های پسماند راه های زیادی وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خود را دارند. آسایش تنش های داخلی یک فرایند ترمودینامیکی خود به خودی است و می تواند به صورت طبیعی پیش رود، اما این فرآیند در دمای اتاق بسیار کند رخ می دهد. به همین علت، یک محرک خارجی برای سرعت بخشی به آن مورد نیاز است. تنش های پسماند را می توان هم به صورت حرارتی و هم مکانیکی کاهش داد. یکی از روش های معمول برای آزاد سازی تنش، استفاده از روش حرارتی است که کارایی آن به خوبی اثبات شده است. اما این روش دارای محدودیت هایی مانند احتمال روی دادن تغییرات متالورژیکی، سرعت کم و محدودیت فضای کاری است و نمی توان آن را در همه ی مسائل به کار گرفت. روش دیگر استفاده از بارگذاری نوسانی و یا ارتعاشی است که می تواند باعث ایجاد تغییر شکل های پلاستیک و آزادسازی تنش شود. در این پایان نامه فرض می شود بارهای نوسانی به صورت سطحی و در موضع جوشکاری شده به سازه اعمال شوند. هدف از این کار آن است که مصرف انرژی تا حد ممکن کاهش یابد و از احتمال آسیب دیدگی بخش های دیگر سازه جلوگیری شود. سپس با استفاده از روش المان محدود، کارایی این روش در آزاد سازی تنش مورد بررسی قرار می گیرد. در این تحقیق این نتیجه حاصل شد که با استفاده از نیروهای سطحی متمرکز می توان مقدار تنش های پسماند را مقداری زیادی کاهش داد. اما این نیروها باعث ایجاد تنش های پسماند محلی در محل اعمال نیرو می گردند. استفاده از نیروهای سطحی گسترده بر روی خط جوش راه کار دیگری است که مشکل پیش گفته را حل می نماید. اما نتایج شبیه سازی نشان می دهند این روش داری کارایی کمتری نسبت به حالت نیروی متمرکز است.

استوانه های دوار جدار نازک از اجزای بسیار مهم سانتریفوژهای صنعتی هستند. در نتیجه بررسی رفتار دینامیکی آنها در سرعت های مختلف به منظور اجتناب از تشدید و ناپایداری، دارای اهمیت زیادی است. با وجود آنکه نتایج تحلیلی زیادی در مورد رفتار دینامیکی این سازه ها در تماس با سیال و یا بدون تماس با سیال منتشر شده است، اما نتایج تجربی چندانی در این مورد در دسترس نمی باشد. زمانی می توان از صحت مدل های دینامیکی ارائه شده اطمینان حاصل کرد که این مدل ها بتوانند فرکانس های طبیعی و شکل مودهای سازه را به درستی تخمین بزنند. در این پایان نامه چگونگی تاثیر سرعت دوران بر فرکانس های طبیعی یک استوانه ی دوار حاوی سیال، به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار یک استوانه جدار نازک پلیمری با مشخصات ابعادی معین مورد استفاده قرار گرفت و برای تحریک استوانه و استخراج فرکانس های طبیعی آن از روش تحریک نقطه ای استفاده گردید و روش اندازه گیری آکوستیکی و تحلیل فوریه ی سریع داده های زمانی برای استخراج نمودارهای فرکانسی و تعیین فرکانس های طبیعی به کار گرفته شد. در این مطالعه سه حالت استوانه ی خالی، استوانه نیمه پر و استوانه تمام پر مورد بررسی قرار گرفتند. پس از فیلتر کردن فرکانس های مربوط به اصوات محیطی و ارتعاشات سنکرون سازه، دسته ای از شاخه های فرکانسی پیشرو و پسرو استوانه بر حسب سرعت دوران استخراج گردیدند. داده های حاصل از این آزمایش ها را می توان برای بررسی درستی کارهای تحلیلی انجام شده مورد استفاده قرار داد. علاوه برآن می توان از حالت سرعت صفر این داده ها در کارهای استاتیکی مربوط به مخازن جدار نازک نیز استفاده کرد.

نانوفنّاوری شاخه ای رو به رشد از علم و فنّاوری است که با مواد، ساختارها و ابزارهایی در ابعاد نانو سروکار دارد. در این میان یکی از پرکاربردترین زیرمجموعه های نانو مواد، نانوورق ها محسوب می شوند. نانوورق ها در ساختن باطری ها، حس گرهای شیمیایی و بیولوژیکی و نیز در نانوماشین ها کاربردهای فراوان دارند. با وجود کاربردهای فراوان این ساختارهای نانو، کارهای کمی در راستای بررسی رفتار آن ها صورت گرفته است و شاید این کمبود را بتوان با سختی فرایند طراحی و تولید آن ها مرتبط دانست. در این راستا دانستن رفتار ارتعاشی و کمانشی نانوورق ها کلیدی ترین گام در طراحی این سازه ها به شمار می آید. به دلیل وابستگی های زیاد در معادلات تعادل استاتیکی و دینامیکی ارائه ی حل تحلیلی برای ارتعاشات و کمانش نانوورق ها بسیار دشوار است ازاین رو بسیاری از کارها به استفاده از روش های عددی و نیمه عددی از قبیل المان محدود، ریلی-ریتز، سنجش وزنی مشتقات و ... پرداخته اند. با کاهش اندازه ی ساختارها در حد قابل مقایسه با اندازه های درون اتمی صرف نظر کردن از اثرات اندازه های کوچک و نیروهای درون اتمی باعث خطای زیاد در نتایج و به تبع آن در مواردی طراحی اشتباه می گردد همچنین روش هایی از قبیل دینامیک مولکولی مستلزم زمان و هزینه های بسیار زیادی برای مدل کردن نانوساختارها هستند، ازاین رو در سال های اخیر بررسی این ساختارها به روش های محیط پیوسته واگذار شده اند. یکی از شناخته شده ترین این روش ها، نظریه غیرمحلی ارینگن است. نظریه غیرمحلی برای بیان روابط تنش-کرنش غیرموضعی رشد یافته است. در این روش تنش در هر نقطه از سازه تابعی از کرنش در کل سازه است؛ بنابراین، انتظار می رود که نظریه غیرمحلی مدل دقیق تری نسبت به الاستیسیته ی کلاسیک، مخصوصاً در مقیاس های بسیار ریز ارائه دهد. در این پایان نامه با استفاده از این نظریه، نانوورق های ایزوتروپیک مستطیلی دو لایه که به وسیله ی یک بستر الاستیک به هم متصل شده اند، مدل شده و با استفاده از روش سنجش وزنی مشتقات حل گردیده است. همچنین صحت نتایج و نیز تاثیر تغییر در پارامترهای مختلف ازجمله سختی الاستیک، شرایط مرزی، مدهای کمانشی و پارامتر غیرمحلی بر روی بار بحرانی کمانشی نانوورق، با نتایج حاصل از حل تحلیلی مورد بحث و بررسی قرارگرفته می شود. نتایج بحث نشان می دهد که روش سنجش وزنی مشتقات، روشی قدر

تنش هایی که بر اثر اعمال بارگذاری در جسم ایجاد شده و بعد از برداشته شدن بارگذاری هم در جسم باقی می مانند را تنش پسماند گویند. موضوع تنش های پسماند و روش های کاهش آن ها در فرایند ساخت یکی از مهم ترین چالش های امروز مهندسان و صنعتگران است. تنش های پسماند که به ناچار بواسطه روش های تولید نظیر ریختگری، نورد، جوش، آهنگری، کشش و ... در قطعات ایجاد می شوند خواص مکانیکی قطعات مهندسی را به میزان قابل توجهی کاهش داده و سبب بروز صدمات هزینه بری در تجهیزات صنعتی می شوند. شکستن ناگهانی پره های توربین ها و پمپ ها، گسیختگی اتصالات جوشی، ایجاد ترک در شفت ها و بسیاری دیگر از این دست صدمات که با بارگذاری بسیار کمتر از حد بار مُجازی که قطعات مهندسی برای آن طراحی شده اند، معمولاً ناشی از در نظر گرفته نشدن این عامل غالباً مضر فرایند ساخت و تولید است. از دیرباز صنعتگران این عامل عمدتاً مضر را شناخته و برای رهایی از آن راه هایی را بکار بسته اند که از آن جمله می توان به روش های حرارتی اشاره کرد. امروزه با توسعه علوم مهندسی و پیشرفت تکنولوژی روش های نوینی در این زمینه بوجود آمده اند که از میان آن ها می توان به روش بکارگیری ارتعاشات برای رهاسازی تنش های پسماند اشاره کرد. در این روش ارتعاشات با فرکانس و دامنه مختلف به محل توزیع تنش های پسماند اعمال می شود. این کار باعث ایجاد کرنش های پلاستیک در داخل قطعه شده و بدین وسیله مقداری از تنش های پسماند موجود در آن محل آزاد می شود. در این پایان نامه تنش زدایی از قطعات به وسیله ارتعاشات مورد مطالعه قرار گرفته است. برای صرفه جویی در زمان و هزینه، این فرایند در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و نتایج آن با نتایج کارهای آزمایشگاهی انجام شده در این زمینه مقایسه می شود.

در این تحقیق تلاش بر این است که ضمن بررسی تئوری های موجود و مطالعات انجام شده قبلی ارتعاش یک صفحه دوار در جریان فوق صوتی به روش شبکه گردابه مورد تحقیق قرارگیرد و اثر آشفتگی ها و گردابه هایی که به صورت پریودیک در پایین دست جریان تولید شده و سپس بر روی ورق دوار باز می گردند، مورد بررسی قرار گیرد. اگر چه در سال های گذشته مطالعات زیادی در مورد فلاتر انواع المان های سازه ای مانند تیرها، ورق ها، دیسک ها و.... صورت گرفته است، اما مطالعات قابل توجهی در زمینه فلاتر ورق های دوار ارائه نشده است. ورق های دوار همواره به عنوان مدل های مناسبی برای پره کمپرسورها معرفی شده اند، اما به دلیل پیچیدگی های زیاد، کارهای زیادی در مورد فلاتر آنها انجام نشده است. برای شبیه سازی نظری سازه از تئوری ورق میندلین به همراه مولفه های غیر خطی ون کارمن استفاده می شود. معادلات حرکت با استفاده از روش انر‍‍‍ژی لاگرانژ و تقریب میدان جابجایی توسط سری های توانی محدود بدست می آید. به نظر می رسد روش شبکه گردابه دارای قابلیت های زیادی برای بررسی پدیده مذکور است و بتواند به خوبی اثر گردابه های به وجود آمده در پایین دست جریان را به هنگام بازگشت بر روی ورق دوار مدل سازی نماید.

گسترش استفاده از سازه های سبک وزن و انعطاف پذیر در صنایعی مانند صنایع هوافضا در سال های اخیر و استفاده روز افزون از ورق های نازک به عنوان اجزای این نوع سازه ها که در حضور انواع تحریک های خارجی از جمله جریان های هوا به سادگی دچار ارتعاش و ناپایداری می گردند،استفاده از روش های کنترل فعال و غیر فعال برای کنترل عملکرد این گونه سازه ها را گریز ناپذیر نموده است.در پژوهش حاضر تلاش شده است با بررسی ومطالعه معادلات حاکم محل مناسب برای سنسورهای ارتعاشی را به گونه ای انتخاب کرد که بتوان بدون استفاده از تخمینگرفضای حالت، ناپایداری ورق های نازک در جریان سوپرسونیک را به شکل موثری کنترل نمود. در این پروژه یک ورق مستطیلی با طول a ، عرض bو ضخامت h که در معرض جریان سوپرسونیک با سرعت قرار دارد در نظر گرفته می شود. برای شبیه سازی ریاضی سازه از تئوری ورق وون کارمناستفاده می شود. فشار جریان هوا توسط تئوری مرتبه اول پیستون مدل سازی میشود. معادلات حرکت با استفاده از روش دینامیک کین و تقریب میدان جابجای توسط سری های توانی محدود بدست می آید، و سپس با استفاده از فید بک جابجایی پایداری سیستم در سرعت های جریان مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. با اعمال ضریب مشخصی از جابجایی یک نقطه اختیاری به عنوان ولتاز اعمالی به پیزوالکتریک، پایداری سیستم در فشار های دینامیکی مختلف و امکان کنترل فلاتر ورق بررسی شده است. نقاط بهینه با توجه به مقدار ولتاژ اعمالی تعیین و به منظور اطمینان از صحت محاسبات انجام شده، با استفاده از جعبه ابزار سیمیولینک نرم افزار متلب پاسخ زمانی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج حاصل، نشان می دهد که کنترل فلاتر ورق با استفاده از اعمال ضریب مشخصی از جابجایی نقاط خاصی از ورق به عنوان ولتاژ اعمالی به وصله پیزوالکتریک امکان پذیر است

علم آکوستیک یا صوت شناسی، یکی از مهمترین شاخه های علم مکانیک را تشکیل می دهد. در آکوستیک به بررسی امواج منتشر شده از اجسام در حال ارتعاش پرداخته می شود. از کاربردهای بسیار مهم علم آکوستیک شناسایی خصوصیات دینامیکی منبع انتشار موج با بررسی موج فشاری منتشر شده می باشد. این موج فشاری را فشار آکوستیکی نامگذاری کرده اند، که تابعی از شرایط مرزی جسم، فاصله جسم تا نقطه مورد بررسی از لحاظ دوری و نزدیکی و خصوصیات سیالی که موج در آن منتشر شده است از قبیل سرعت، چگالی، لزجت، وهمچنین فرکانس ارتعاشی منبع می باشد. برای محاسبه مقدار این کمیت می بایست از ترکیب معادلات حاکم بر ارتعاش جسم، از جمله استوانه و صوت منتشر شده بهره جست. این پایان نامه به دو قسمت تقسیم شده است. در قسمت اول معادلات حاکم بر ارتعاشات استوانه های دوار را معرفی می نماییم، سپس در قسمت بعدی هدف ما بررسی صوت منتشر شده از استوانه است. برای این کار یک استوانه جدار نازک دوار با شرایط مرزی ساده در نظر گرفته می شود. معادلات حاکم بر استوانه با استفاده از روش دینامیکیKane استخراج شده است .در این مدل از روابط غیر خطی کامل کرنش- جابجایی استفاده شده است و برای مدلسازی پوسته های نازک فرضیات تئوری Love به کار گرفته شده است. در نهایت با بدست آوردن فرکانس های ارتعاش، به بررسی فشار آکوستیکی با استفاده از روش گالرکین، و سایر مشخصه های حاصل از صوت منتشر از استوانه می پردازیم. نتایج و نمودارهای بدست آمده از طریق کدنویسی در نرم افزار Mathematica بدست آمده اند.

آکوستیک یکی از شاخه های علم فیزیک است و موضوع آن بررسی امواج مکانیکی در گازها، مایع ها و جامدات است. این موج های مکانیکی به دلیل ارتعاش در یک منبع ایجاد می شوند. هنگامی که جسمی به ارتعاش در می آید، فضای اطراف خود را آشفته کرده و باعث تغییر مقدار فشار در اطراف خود می شود. این آشفتگی ها به صورت امواجی در محیط منتشر می شوند. با بررسی این امواج منتشره و تغییرات مقدار فشار می توان به خصوصیات دینامیکی منبع مرتعش پی برد. در این پایان نامه سعی شده است با نمونه برداری صوت حاصله از ارتعاشات آزاد استوانه های دوار، فرکانس های طبیعی آن استخراج گردند. شایان ذکر است که با تغییر سرعت دوران استوانه، تغییراتی در فرکانس های طبیعی استوانه حاصل می شود که با ثبت این داده ها می توان نمودار تغییرات فرکانسی ارتعاشات آزاد استوانه های دوار را برحسب سرعت دوران رسم نمود. به این منظور اقدام به ساخت دستگاهی نموده ایم که قابلیت دوران استوانه با طول های متغیر را دارا می باشد. مقادیر فرکانسی به دست آمده با نتایج عددی موجود مقایسه شده اند. مقایسه ی نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل های ریاضی ارائه شده از فیزیک مسئله، دارای دقت خوبی می باشد.

علم آکوستیک، که به عنوان یک شاخه بسیار مهم در علم مکانیک مطرح است، به بررسی امواج ساطع شده از اجسام مرتعش می پردازد. از کاربردهای بسیار مهم علم آکوستیک شناسایی خصوصیات دینامیکی منبع انتشار امواج با رصد موج فشاری منتشر شده، می باشد. این موج فشاری، فشار آکوستیکی نام دارد که تابعی از شرایط مرزی جسم، فاصله جسم تا نقطه مورد بررسی (میدان نزدیک و یا دور) و خصوصیات سیال از قبیل لزجت، چگالی، سرعت و .... می باشد. برای محاسبه مقدار این کمیت می بایست از ترکیب معادلات حاکم بر ارتعاش جسم (از جمله صفحه) و صوت منتشر شده بهره جست. حال در این پایان نامه یک ورق مستطیلی با شرایط مرزی ساده در نظر گرفته شده که تحت تاثیر نیرویی هارمونیک، تحریک گردیده است. معادلات حاکم بر ارتعاش صفحه با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده است. سپس با استفاده از روش انتگرالHelmholtz–Kirchoff و تبدیل های فوریه معادلات آیرودینامیک سیستم حل شده اند و فشار آکوستیک (میدان دور) حول صفحه برای تحریک هارمونیک بدست آمده است.حال با فرض قرار گرفتن میکروفونی بمنظور ثبت فشار آکوستیکی فرستاده شده از طریق ارتعاش ورق، و بهره گیری از روش معکوس، محل تحریک ورق و مسیرهای انتشار انرژی مشخص شده اند. به گونه ایی که در این پایان نامه برای کاستن از تعداد میکروفون های لازم برای اندازه گیری فشار آکوستیکی،از ایده حرکت دادن میکروفون در یک مسیر مشخص کمک گرفته شده است که این ایده برای نخستین بار استفاده می گردد. نتایج حاصله نشان می دهد، این روش برای ارتعاش با تعداد مودهای کم، جواب های نسبتا دقیقی ارائه می دهد ولی با افزایش مودهای در حال ارتعاش نیاز به وجود تعداد میکروفون های بیشتری است تا از ایجاد خطاهای عددی جلوگیری نماید. نمودارهای بدست آمده از طریق کد نویسی در داخل نرم افزار Mathematica بدست آمده اند.