در پژوهش حاضر، ارتعاشات موجود در یک سیستم لوله‌کشی دارای کمپرسوررفت و برگشتی و سیال گاز بررسی شده است. بر این مبنا سیستم ازنظرصوتی و مکانیکی به کمک نرم‌افزاراجزاء محدود انسیستحلیل شده است.همچنین اثر متقابل بین سیال و سازه و ارتعاشات ناشی از نوسانات فشار سیال در نظر گرفته شده است. فرکانس‌های طبیعی صوتی و مکانیکی بررسی‌شده و میزان ارتعاشات سیستم و نوسانات فشار سیال درون سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است. سپس بر اساس استاندارد API 618 حدود غیرمجاز ارتعاشی شناسایی‌شده و روش‌های کاهش ارتعاش این سیستم بررسی گردیده است. علاوه براین، معادله موج یک‌بعدی نیز به روش عددی کوادراتور دیفرانسیلی حل شده است. نتایج پاسخ زمانی سیستم نشان می دهد که نوسانات فشار و ارتعاشات سیستم خارج از محدوده ی استاندارد هستند. لذا جهت کاهش نوسانات فشار و ارتعاشات از فیلترصوتی و تکیه گاه های مناسب استفاده شده است. در نهایت دامنه ی نوسانات فشار و ارتعاشات پس از انجام اصلاحات در محدوده ی مجاز قرار می گیرد.

چکیده: در چند دهه¬ی گذشته، پژوهش¬های مختلفی در رابطه با مدل¬سازی هندوانه و به روز نمودن آن با استفاده از روش آنالیز ارتعاشی انجام شده است. در این پژوهش، مدل دو هندوانه از نوع کریمسون¬سوئیت و چارلستون¬گری با استفاده از روش تحلیل مودال تجربی، روش اجزاء محدود و روش بهینه¬سازی زنبور¬عسل به روز می¬گردد. علاوه بر مدل¬سازی بخش¬های مختلف هندوانه¬ها در حالت لایه¬لایه، برای اولین مرتبه از ماده¬ی هدفمند در مدل¬سازی آن¬ها استفاده شده است. پس از انجام آزمایش مودال تجربی بر روی تعدادی هندوانه و استخراج فرکانس- های آن¬ها، مقادیر اولیه¬ی خواص در لایه¬های قرمز، سفید و سبز رنگ نیز با استفاده از روش¬های آزمایشگاهی تعیین می¬شوند. برای تحلیل از روش اجزاء محدود استفاده شده است. خواص هندوانه¬ها یک بار به صورت لایه¬لایه و بار دیگر به صورت ماده¬ی هدفمند در نظر گرفته شده است. تابع استفاده شده در حالت هدفمند، تابع بی¬اسپلاین سه بعدی می¬باشد. در حالت لایه¬لایه مدول¬الاستیسیته و چگالی هر لایه به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شدند. متغیرهای طراحی در حالت هدفمند نیز مدول¬الاستیسیته و چگالی نقاط کلیدی تابع بی¬اسپلاین می¬باشند. پس از آن که مدل اولیه¬ی اجزاء محدود طراحی و آزمایش مودال تجربی انجام شد، با اطلاعات به دست آمده از آزمایش، مدل به گونه¬ای به روز می¬شود که فرکانس¬های طبیعی آن به مقادیر تجربی نزدیک گردند. برای این کار، با استفاده از الگوریتم بهینه¬سازی زنبورعسل، فرآیند بهینه¬سازی بر روی پارامترهای مدل اجزاء محدود هندوانه¬ها انجام شده است. تابع هدف انتخاب شده دراین پژوهش، مجموع مجذورات خطای نسبی فرکانس¬های طبیعی هندوانه¬ها می¬باشد. پس از انجام فرآیند بهینه¬سازی، خواص هندوانه¬ها، که پارامترهای طراحی مسئله هستند، در مدل لایه¬لایه و هدفمند به روز می¬شوند. به روز نمودن مدل هندوانه¬ها با استفاده از روش¬های بهینه¬سازی و در نظر گرفتن خواص آن¬ها به صورت ماده¬ی هدفمند از نوآوری¬های این پژوهش می¬باشند. نتایج به دست آمده دقت مناسب روش ارائه شده را در به روزرسانی خواص هندوانه¬ها، برای دو حالت لایه¬لایه و هدفمند، نشان می¬دهد.

 اطمینان از سلامت سازه در حین کارکرد آن ضروری می¬باشد. در این پژوهش یک روش غیر مخرب برای تشخیص ترک در مخزن تحت فشار ارائه شده است. روش ارائه شده بر مبنای تغییرات خصوصیات دینامیکی در اثر وجود ترک، استوار است. به کمک این روش کاربردی، محل، عمق، طول و مرکز کمان ترک مشخص می¬گردد. در ابتدا طراحی و ساخت مخزن انجام شده و سپس مدل اجزاء محدود سازه ایجاد می¬¬شود. به کمک این مدل اولیه، پیش آزمایش انجام می¬گیرد و نقاط مناسب تحریک و اندازه¬گیری آزمایش مودال، تعیین می-شوند. سپس بر روی مخزن، آزمایش مودال به کمک چکش انجام می¬شود و فرکانس¬های طبیعی آن استخراج می¬شوند. مدل اجزاء محدود دارای خطای ذاتی روش مدل¬سازی و خطای ناشی از عدم قطعیت¬های موجود در سازه است. در ادامه به روز رسانی مدل اجزاء محدود به کمک روش¬ بهینه¬سازی، انجام می¬شود. سپس با ایجاد ترک به صورت نظریبر روی مدل، فرکانس¬های پوسته ترک¬دار به دست امده و با استفاده از الگوریتم بهینه-سازی دسته ذرات، مشخصات ترک بر روی مخزن مشخص می¬گردد. نتایج بدست آمده دقت مناسب روش ارائه شده در تشخیص ترک در مخزن را نشان می¬دهد.

 در این پژوهش دلایل شکست پره توربین بخار نیروگاه رامین بررسی شده است. ترک ها با توجه به میزان بار، ساختار مواد و شکل هندسی پره در نقاط مختلف پره شکل می گیرند. این ترک ها اصولا تحت تنش های کششی اشاعه پیدا کرده و در حالت بحرانی به پره ها و توربین آسیب جدی وارد می کنند. بنابراین تحلیل شکست پره های توربین از اهمیت زیادی برخوردار است. برای تهیه مدل از اسکن سه بعدی پره استفاده شده است. سپس به مونتاژ ردیف کامل و شبیه سازی اجزاء محدود در محیط نرم¬افزار آباکوس پرداخته می شود. نتایج تحلیل فرکانسی نشان گر این مطلب است که تشدید سیستم نمی تواند عامل شکست در پره ها باشد. برای مدل سازی و بررسی رشد ترک در پره از نرم افزار ZENCRACK استفاده شد. برای تحصیل دقت بالاتر در تحلیل و همچنین کاهش زمان تحلیل از روش زیر مدل  سازی استفاده شد. پس از مدل سازی ترک در پره به گسترش خارج از صفحه آن، تحت بارگذاری مرکب پرداخته می شود. ضرایب شدت تنش از دو روش انرژی و جابجایی باز شدگی نوک ترک محاسبه می شود. سپس به تخمین عمر پره در هر مرحله از رشد ترک پرداخته می شود.

 در این پژوهش، کنترل ارتعاشات یک سیستم لوله به روش فعال مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا، یک مدل سه¬بعدی از سیستم لوله در آزمایشگاه، طراحی و مورد آزمایش مودال تجربی قرار گرفت. سپس مدل اجزا محدود همین سیستم در نرم افزار انسیس طراحی و به کمک فرایند بهینه¬سازی جمعیت ذرات به روز رسانی شد. در فرایند به¬روز رسانی چهار مود اول سیستم مورد مطالعه قرار گرفت و فرکانس¬های طبیعی این مودها اصلاح شدند. همچنین با بهره¬گیری از مدل استهلاک رایلی و داده¬های به دست آمده از آزمایش، نسبت-های میرایی این چهار مود تعیین گردیدند. پس از آن، با استفاده از کنترل¬پذیری گرامیان هشتاد وضعیت مختلف برای نصب عملگر آزمایش شد و بهترین آن¬ها انتخاب گردید. در ادامه با استفاده از روش¬های شناسایی سیستم، مدلی کاهش یافته برای سیستم به دست آمد. مرتبه¬ی مدل کاهش یافته نیز به کمک شاخص خطای ریشه¬ی مربعات متوسط نرمال شده انتخاب گردید. پس از آن سیستمی کنترلی متناسب با مدل به دست آمده طراحی گردید. در طراحی کنترلر، فرکانس¬های طبیعی سیستم جدید بدون تغییر باقی مانده ولی نسبت¬های میرایی آن افزایش یافت. نتایج حاصله نشان داد دامنه¬ی ارتعاشی در هر چهار مود کاهش یافت، بی¬آنکه در فرکانس جدیدی خطر پدیده¬ی تشدید ظاهر شود.

 برای بسیاری از سازه‌های بزرگ مانند پل ها و سیستم های مکانیکی آنالیز مودال تجربی با مشکلات و محدودیت‌هایی روبرو می‌شود. از طرف دیگر در بسیاری مواقع شرایط کاری سیستم با شرایط آزمون متفاوت و نتایج حاصل جوابگوی نیازها نخواهد بود. به منظور رفع این محدودیت‌ها، روش آنالیز مودال عملیاتی توسعه و بکار گرفته شده‌ است. در این روش پاسخ ارتعاشی سیستم تحت تاثیر نیروهای محیطی در شرایط کاری عادی اندازه‌گیری شده و به منظور استخراج پارامترهای مودال سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش، آنالیز مودال عملیاتی با استفاده از روش تبدیل موجک پیوسته انجام شده است. سازه مورد نظر یک قاب سه‌ طبقه است که با دو تکیه‌گاه گیردار به زمین متصل است. برای صحت‌ سنجی روش تبدیل موجک پیوسته، ابتدا سازه توسط المان‌های یک‌بعدی و دوبعدی بطور جداگانه در نرم‌افزار انسیس مدلسازی شده و پارامترهای مودال آن استخراج می‌شود. سپس همین سازه تحت ورودی ضربه قرار گرفته و سیگنال تغیر مکان تعدادی از نقاط سازه ضبط می‌شود. سیگنال‌های بدست آمده به نرم‌افزار متلب وارد شده و بر روی آنها تبدیل موجک پیوسته اعمال می‌گردد. بدین منظور، از موجک‌های مادر مورلت مختلط و کوشی استفاده شده است. بدین ترتیب، پارامترهای مودال شامل فرکانس‌های طبیعی، نسبت‌های استهلاک و شکل مودها محاسبه می‌گردد. مقایسه این پارامترها با نتایج بدست آمده از حل ابتدایی اجزای محدود، دقت بالای روش تبدیل موجک پیوسته را نشان می‌دهد. اکنون به منظور بررسی تجربی، یک قاب سه‌طبقه سه‌بعدی با چهار تکیه‌گاه گیردار متصل به زمین، تجت ورودی ضربه قرار می‌گیرد و سیگنال شتاب چند نقطه از آن استخراج می‌شود. با اعمال روش تبدیل موجک پیوسته بر این سیگنال‌ها، فرکانس‌های طبیعی و نسبت‌های استهلاک سازه مورد نظر بدست می‌آید. در پایان، نتایج بدست آمده از این روش، با نتایج حاصل از روش آنالیز مودال تجربی مقایسه شده است.

در پایان نامه حاضر، یک جاذب دینامیکی ارتعاشات برای کنترل ارتعاشات تیر در محدوده ی فرکانس خمشی اول آن طراحی شده است. سیستم اولیه یک تیر یک سرگیردار است و جاذب مورد استفاده نیز به شکل یک تیر یک سرگیردار است. طراحی جاذب به کمک نرم افزار انسیس صورت می گیرد. در ابتدا یک مدل اجزاء محدود برای تیر اولیه مدل سازی، و تحلیل مودال عددی برای آن انجام می شود. سپس آنالیز مودال تجربی برای تیر اولیه انجام می شود. نتایج تحلیل مودال عددی و آزمایش مودال تجربی با هم مقایسه شده، و به کمک روش های بهینه سازی و با استفاده از نتایج آزمایش مودال تجربی، شرایط مرزی مدل اجزاء محدود تیر اولیه روزآمد می شود. سپس با استفاده از مدل روزآمد شده ی تیر اولیه، پارامتر های بهینه ی جاذب به کمک بهینه سازی محاسبه می¬شوند. بعد از طراحی جاذب، نتایج تحلیل های مختلف اجزاء محدود شامل آنالیز هارمونیک، آنالیز زمانی و آنالیز مودال ارائه، و رفتار سیستم قبل و بعد از نصب جاذب بررسی شده است. نتایج اجزاء محدود نشان می دهد که جاذب توانسته است دامنه ارتعاشات تیر اولیه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در ادامه، آزمایش مودال تجربی برای مدل آزمایشگاهی انجام گرفته است. در نهایت، نتایج اجزاء محدود با نتایج تجربی مقایسه و صحت سنجی شده است. نتایج تجربی به خوبی با نتایج اجزاء محدود همخوانی دارند.

ارائه بهترین روش برای تشخیص به موقع ترک در سازه¬ها، یکی از چالش برانگیزترین مباحث مهندسی است. پژوهش حاضر، از طریق روش معکوس و بدون آسیب رساندن به سازه، تشخیص مشخصات ترک را در یک تیر پس¬کمانه شده مورد مطالعه قرار داده است. بدین منظور، تیر دو سر مفصل ترک¬داری در نظر گرفته و ترک به صورت فنر چرخشی بدون جرم مدل شده است. معادلات حاکم بر تیر شامل روابط هندسی، معادلات حرکت، شرایط پیوستگی و شرایط مرزی، استخراج شده¬اند. دستگاه معادلات حاکم، یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی است و از آنجا که مساله ارتعاشات حول حالت پس¬کمانه شده مورد مطالعه قرار گرفته، پاسخ این دستگاه معادلات به صورت مجموع پاسخ دو مرحله استاتیکی و دینامیکی بدست آمده است. با حذف مشتقات زمانی، معادلات حاکم بر تیر تا لحظه پس¬کمانش حاصل شده است. این دستگاه معادلات غیرخطی با روش المان کوادراتور دیفرانسیلی گسسته شده و با روش طول قوس حل گردیده است. معادلات دینامیکی نیز به روش المان کوادراتور دیفرانسیلی گسسته و به صورت یک مسئله مقدار ویژه حل گردیده است. همچنین، مسئله ارتعاشات تیر با در نظر گرفتن استهلاک سازه¬ای بررسی شده است. پس از محاسبه فرکانس¬های طبیعی، با نامعلوم در نظر گرفتن محل و عمق ترک، با استفاده از فرکانس¬های عددی محاسبه شده و فرکانس¬های تجربی حاصل از آزمایش مودال که توسط پژوهشگران قبلا انجام گرفته و به وسیله یک الگوریتم بهینه-سازی، محل و عمق ترک پیش¬بینی شده است.

 از جمله مشکلات قابل توجه برخی از نیروگاه¬های گازی در حال کار در ایران، خرابی‌های موجود در پره‌های ثابت توربین و به ویژه ردیف اول آن‌ها که در درجه حرارت‌های بالائی کار می‌کنند می‌باشد. این قسمت که به دلیل پیچیدگی خاص تکنولوژی ساخت آن، هنوز هم بسیاری از پره‌ها که شدیدا مورد نیاز صنایع کشور می‌باشند، همه ساله با صرف هزینه‌های ارزی، از کشورهای بزرگ صنعتی تامین می‌گردند. در این پژوهش، نازل توربین گازی مدل GE-9 مورد استفاده در نیروگاه آبادان به روش المان محدود شبیه سازی و در شرایط کاری مختلف بررسی می‌شود. ابتدا به کمک اسکن سه بعدی مدل هندسی پره ساخته شده و با ورود آن به نرم افزار تحلیل گر ABAQUS، تحلیل سازه ای بدون تاثیرات خزش، تحلیل خزشی و سپس تحلیل ترک انجام شده است. در ادامه نتایج گرفته شده، با شرایطی که در واقیعیت برای نازل‌ها رخ می‌دهد، مقایسه می‌شوند. بررسی‌ها، اهمیت خنک سازی نازل‌های ردیف اول را نشان می‌دهد.

در ‏این پژوهش به مسئله عیب‏یابی در ورق به کمک تبدیل موجک یک‏بعدی پیوسته پرداخته شده است. پارامتری که در‏ اینجا به منظور عیب‏یابی و به عنوان ورودی تبدیل موجک مورد استفاده قرار گرفته است شکل‏مود اول ورق معیوب می‏باشد. ورق مورد بررسی در این پژوهش به صورت دوسرگیردار می‏باشد و عیب ‏ایجاد شده در سطح آن به صورت شیاری موازی با اضلاع کناری ورق می‏باشد که تا عمق مشخصی از ورق پایین رفته است. در ابتدا با مدل‏سازی ورقی دارای عیب در نرم‏افزار المان‏محدود واستخراج شکل‏مود اول آن، فرایند عیب‏یابی توسط تبدیل موجک شرح داده شده است. سپس، تاثیر حالات مختلف ابعاد عیب بر نتایج حاصل از اعمال تبدیل موجک مورد بررسی قرار گرفته شده است. در ادامه نیز با تعمیم مسئله به حالت تجربی به عیب‏یابی در ورقی آلومینیومی ‏به کمک تست مودال تجربی و تبدیل موجک یک‏بعدی پرداخته شده است. در انتها نیز علاوه بر یافتن مکان و ابعاد تقریبی عیب، به منظور تخمین عمق عیب نیز به کمک روش المان‏محدود و ضرایب شدتی و همچنین مقایسه نتایج عددی و تجربی اقدام شده است. از نتایج حاصله می‏توان حداقل تعداد نقاط محو لازم را به کمک محاسبه مقدار ضرایب لیپشیتز بدست آورد. همچنین بررسی‏های صورت گرفته نشان داده است که ابعاد عیب و موقعیت آن بر مقدار ضرایب شدتی اثر می‏گذارند که از این ویژگی می‏توان به منظور یافتن عمق عیب استفاده نمود.

هدف از پژوهش حاضر بررسی رشد ترک در ردیف آخر پره توربین بخار نیروگاه رامین اهواز به کمک روش اجزاء محدود می¬باشد. یکی از مشکلات رایج در صنعت نیروگاهی پیدایش ترک و شکست در پره¬های ردیف آخر توربین به دلایلی از جمله دوفازی بودن محیط کاری پره، نیروی گریز از مرکز پره، برخورد سیال، ارتعاش و نامیزانی می¬باشد. ترک¬ها با توجه به میزان بار، ساختار مواد و شکل هندسی پره در نقاط مختلف پره شکل می¬گیرند. بنابراین، لازم است که به تحلیل شکست پره¬های توربین به منظور طول عمر و اعتماد-پذیری بیشتر اهمیت داده شود. تحلیل مسئله با استفاده از مدل¬سازی سه بعدی اجزای محدود، در حالت به وجود آمدن مودهای سه گانه مکانیک شکست ارزیابی شده است. برای مدل-سازی تونل ترک از المان¬های ایزو پارامتریک 20 گره¬ای به شکل منفرد در جبهه ترک استفاده شده است. در محیط نرم افزار انسیس تونل ترک در پره¬ی بحرانی¬تر جاگذاری و سپس پره تحت بارگذاری مرکب و شرایط مرزی مورد نظر قرار گرفت. به کمک روش اندرکنش انتگرالی به محاسبه ضرایب شدت تنش پرداخته شد و با استفاده از روش مدل دو درجه آزادی به گسترش ترک در مقطع پنج سانتی¬متری پره توربین بخار پرداخته شد. در انتهای هر مرحله از رشد ترک نیز تخمین عمر پره در اثر وجود ترک محاسبه شد. همچنین به دلیل بارگذاری مرکب رشد ترک در یک مرحله خارج از صفحه ترک مورد بررسی قرار گرفت.