پایان نامه بررسی و نقش فرآیند ارتباطات در عملکرد مدیران سازمان ملی جوانان و نهادهای تابعه شهر تهران 1

اختصاصی از حامی فایل پایان نامه بررسی و نقش فرآیند ارتباطات در عملکرد مدیران سازمان ملی جوانان و نهادهای تابعه شهر تهران 1 دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تعداد صفحات:166

چکیده

برآوردها نشان می دهد، مدت زمانی که در سازمانها صرف ارتباطات می گردد بین 50/0 درصد تا 90/0 درصد دامنه تغییر دارد، و اغلب اعضای سازمانها دست اندرکار فرایند ارتباطند و پیوسته به کار جذب، ارزیابی و پخش و توزیع اطلاعات اشتغال دارند، و در این راستا ارتباطات و چگونگی جهت گیری آنها به سمت اهداف سازمانی از مسائل ضروری مورد توجه مدیران است و این توجه ناشی از ارتباط مؤثر با کارکنان و درک انگیزه های ارتباطی آنان، در توفیق مدیران در دست یابی به اهداف طراحی شده سازمان عامل مؤثر است. ارتباطات از جمله موضوعاتی است که در علوم رفتاری و رفتار سازمانی از اهداف والایی برخوردار است و می تواند در عملکرد مدیران تأثیر عمده ای داشته باشد (محسنیان راد، 1369، ص 247).

روش پژوهش حاضر توصیفی و از نوع پیمایشی است و جامعه آماری کارکنان و مدیران سازمان ملی جوانان به تعداد 300 نفر کارکنان و 14 نفر مدیر دارای تحصیلات دیپلم تا فوق لیسانس در نظر گرفته شدند و تعداد نمونه به روش تصادفی طبقه ای 14 نفر از مدیران به علت کمی شمارش گردید و 169 نفر از کارکنان انتخاب گردیده است، ابزار پژوهش شامل دو پرسشنامه محقق ساخته بر مبنای چهار کارکرد ارتباطات رابینز بوده است.

اعتبار پرسشنامه با استفاده از ضریب آلفای کرونباخ برای مدیر 95/0 صدم اعتبار پرسشنامه کارمندان 97/0 صدم تعیین گردیده است.

برای تجزیه و تحلیل سؤالات پرسشنامه علاوه آمار توصیفی، آزمون t دو گروه مستقل مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از سؤالات پژوهش به شرح زیر است:

• بین فرآیند ارتباطات و عملکرد مدیران رابطه وجود دارد.
• مدیران بر این اعتقادند که کنترل رفتار سازمانی پرسنل از طریق آنها نسبتاً خوب انجام می شود.
• مدیران بر این اعتقادند که در پرسنل ایجاد انگیزه می کنند.
• مدیران بر این اعتقادند که عواطف و احساسات(روحیه) پرسنل چندان مهم تلقی نمی شود.
• مدیران بر این اعتقادند که انتقال اطلاعات به منظور تصمیم گیری از طریق آنها نسبتاً خوب انجام می شود.

• مقدمه

  در دنیای کنونی نقش ارتباطات در یک مجموعه، به عنوان یکی از عناصر اولیه مدیریت به شمار می رود. بنابراین به نظر می رسد با توجه به رشد روز افزون سازمانها از یک سو و پیچیدگی مباحث مدیریتی از سوی دیگر اهمیت نیاز به ارتباطات روزانه و موثر بیشتر
  می شود.

  ارتباطات سازمانی شامل فرایندی است که دو یا چند واحد از یک مجموعه از طریق تبادل نظر، اطلاعات مورد نیاز خود را مبادله کرده و از آنجایی که ارتباطات از عناصر اولیه مدیریت است، مدیران باید در سطوح مختلف با افراد مجموعه و یا همطراز خود ارتباط موثر برقرار کنند.

  ارتباطات موثر یکی از عناصر کلیدی موفقیت مدیران است چرا که اطلاعات به عنوان یک ورودی با اهمیت در سیستم سازمانی و در سایه ارتباطات موثر وارد مجموعه شده و پس از راه یابی ، نیازمند سیستم ارتباطی کارآمد خواهد بود، تا مورد پردازش قرار گیرد و همانند خون در شریان آن مجموعه جریان یابد.

  بدیهی است ارتباط مدیران با افرادی که در مجموعه تحت نظارت آنان انجام وظیفه
  می نمایند، باید به بهترین شیوه ارتباطی جهت نیل به اهداف آن مجموعه باشد چرا که همه جوانب کار مانند آموزشی، ارجاع، ماموریت و ارزیابی عملکرد از طریق این ارتباطات صورت می گیرد.

  بنابراین به نظر می رسد یک مدیر موفق با بهره گیری از روشهای اثر بخش ارتباطات برای افزایش کارایی مجموعه خود نقش ارزنده ای دارد.

  هر جا که ارتباطات موثرتر، بهتر و شفاف تر خواهد بود عملکرد مدیران هم نیز بهبود داشته و مطمئناً عکس این قضیه نیز به اثبات رسیده است (رحمانی ، 1369 . ص 26).

  بیان مسئله

  با توجه به این که ارتباطات فرایندی محوری در تبادل اطلاعات بین اعضاء سازمان و بین سازمانی است و تعاملات قسمتهای مختلف را برقرار می کند بنابراین یک ابزار موثر در هماهنگ سازی کاربرد اثر بخش منابع انسانی تلقی می شود و در سازمانهایی که فرایند ارتباطات به خوبی برقرار نشود آثار و تبعاتی را بدنبال خواهد داشت که یکی از آنها
  می تواند در عملکرد مدیران موثر واقع شود.

  تحقیقات نشان می دهد که بسیاری از تعارضهایی که بین افراد یا کارکنان یک سازمان پیش می آید ناشی از ارتباطات ضعیف و یا ارتباطات ناقص است. زیرا افراد هفتاد درصد ساعات کارشان را بصورت نوشتن، خواندن، صحبت کردن و یا گوش دادن صرف ارتباطات می کنند (رابینز ، 1998 . ص 310 ) .

  یکی از موانع اساسی عملکرد موفقیت آمیز یک گروه یا یک سازمان فقدان ارتباطات اثر بخش است. اثر بخشی «ارتباطات» به دو دلیل برای مدیران اهمیت دارد. یکی آن که مدیران کارکرد های مدیریت را بوسیله فرایند «ارتباطات» انجام می دهند و دیگر اینکه ارتباطات امری حیاتی است که مدیران قسمت اعظم وقت خود را صرف آن می کنند (ابستونروفریمن ترجمه اعرابی و پارسیان ، ص 111).

  بنابراین «ارتباطات» اثر بخش لازمه اثر بخشی هر گروه و سازمانی است زیرا از جمله عوامل سه گانه ای که به عنوان معیارها و مقیاسهای «اثر بخشی سازمانی» برشمرده اند مهارتهای ارتباطی مدیریتی، مدیریت اطلاعات و ارتباطات می باشند (رابینز ترجمه کبیری ، 1376 . ‌ص 51).

  هر یک از کارکنان سازمانها، بخصوص مدیران می دانند که «ارتباطات امری حیاتی» در هر سازمان است و اثر بخشی سازمان (یعنی میزان تحقق هدفهای سازمانی) تا حد زیادی بستگی به اثر بخشی ارتباطات دارد. اما کمتر کسی در فکر ایجاد محیطی است که از نظر ارتباطات اثر بخش باشد. لذا مسأله این پژوهش بررسی و مطالعه نقش فرآیند ارتباطات در عملکرد مدیریت در سازمان ملی جوانان و نهادهای تابعه می باشد. با این هدف که با روشن شدن رابطه ارتباطات با عملکرد مدیران در سازمان ملی جوانان و زمینه لازم برای توجه و اقدام جدی مدیران سازمان ملی جوانان و مسئولین بالاتر جهت اثر بخش ساختن ارتباطات در سازمان مذکور فراهم آید تا از آن طریق عملکرد مدیران بهبود و افزایش یابد (طبری، 1380).

  هدف پژوهش

  هدف کلی: بررسی و مطالعه نقش فرایند ارتباطات در عملکرد مدیران

  اهداف جزئی:

  1- شناخت نحوه عملکرد مدیران سازمان ملی جوانان در خصوص کنترل رفتار سازمانی پرسنل .

  2- شناخت نحوه عملکرد مدیران سازمان ملی جوانان در خصوص ایجاد انگیزه در پرسنل.

  3- شناسایی نحوه عملکرد مدیران سازمان ملی جوانان در خصوص بیان عواطف و احساسات ( روحیه پرسنل).

  4- شناسایی نحوه عملکرد مدیران سازمان ملی جوانان در خصوص انتقال اطلاعات به منظور تصمیم گیری در سازمان .

  اهمیت و ضرورت موضوع پژوهش

  تحقیقات نشان داده است که مدیران، حدود 50 تا 80 درصد از وقت خود را به نحوی صرف ارتباط با دیگران می نمایند البته این امر چندان هم دور از ذهن نیست، زیرا ایجاد ارتباط برای تمام فعالیتهای یک سازمان امری حیاتی است. بدون وجود یک ارتباط موثر، (مدیریت، عملکردها، نوآوری، درک نیازهای مشتری و برنامه ریزی امور جاری ) انجام نخواهد گرفت و یا بسیار ضعیف خواهد بود. در هر سازمانی بدون وجود ارتباطات ایجاد هماهنگی بین واحدهای مختلف سازمان غیرممکن خواهد بود و مشکلات زیادی در انجام عملیات و برآوردن هدفهای سازمان و ارزشیابی فعالیت ها بوجود خواهد آمد.

  ارتباطات بعنوان فرایندی، محوری است که در تبادل اطلاعات بین اعضاء سازمان و بین سازمانی موثر می باشد و تعاملات قسمتهای مختلف را برقرار می کند بنابراین یک ابزار موثر در هماهنگ سازی کاربرد اثر بخش منابع انسانی تلقی می شود.

  در سازمانهایی که فرایند ارتباطات به خوبی برقرار نشود آثار و تبعاتی را بدنبال خواهد داشت که یکی از آنها را می توان اختلال در عملکرد مدیران را نام برد لذا پژوهشگر در نظر دارد که نقش ارتباطات بر عملکرد مدیران را مورد سنجش قرار دهد بدین جهت سازمان ملی جوانان بعنوان یکی از سازمانهایی که نقش عمده را در ارتباط با جوانان ایفاء می کنند لحاظ گردیده است.

  قابل ذکر است که از نتایج این پژوهش مدیران و کارکنان سازمان ملی جوانان و نهادهای وابسته، نظام آموزشی، دانشجویان رشته های علوم انسانی، مدیریت، بویژه مدیریت آموزشی بهره مند می گردند.

پایان نامه سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی-یورتان- خاک رس اصلاح شده

اختصاصی از حامی فایل پایان نامه سنتز و بررسی اثر فرآیند بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت های ترموپلاستیک پلی-یورتان- خاک رس اصلاح شده دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:92

پایان نامه کارشناسی ارشد «M.Sc.»
گرایش: مهندسی پلیمر

فهرست مطالب:
فصل اول: کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق    1
1-1. مقدمه بر پلی¬یورتان¬ها    2
1-2. شیمی پلی¬یورتان¬ها    4
1-3. ترموپلاستیک پلی¬یورتان و کاربرد آن    5
1-4. شیمی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    7
1-4-1. دی‌ایزوسیانات¬ها    8
1-4-2. پلی‌ال‌ها    11
1-4-2-1. پلی¬ال¬های پلی¬اتری    11
1-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی¬استری    12
1-4-3. زنجیرگستراننده    13
1-4-4. کاتالیزورها    14
الف- کاتالیزورهای اسیدی    15
ب- کاتالیزورهای بازی    15
ج- کاتالیزورهای آمینی    15
د- کاتالیزورهای فلزی    16
1-4-5.    سایر مواد افزودنی به پلی¬یورتان¬ها    16
1-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان    16
1-5-1.    روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )    17
1-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب    18
1-5-1-2. روش پلیمر شدن در حلال    18
1-5-2.    روش یک مرحله‌ای    18
1-5-3.    تولید صنعتی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    19
1-6. مورفولوژی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    19
1-7. خواص فیزیکی –  مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان    20
1-7-1.    تغییرات دمایی    20
1-7-2.    خواص مکانیکی    20
1-7-2-1.    رفتار تنش – کرنش ترموپلاستیک پلی¬یورتان    21
1-7-2-2.    میزان مانایی فشاری ترموپلاستیک پلی¬یورتان    22
1-7-2-3.    سختی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    22
1-7-3.    خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    22
1-7-4.    پایداری هیدرولیتیکی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    23
1-7-5.    مقاومت شیمیایی ترموپلاستیک پلی¬یورتان    24
1-8. نانو ذرات و نانوکامپوزیت‌های پلیمری    24
1-8-1.پرکننده‌های نانوذره‌ای    25
1-8-1-1. نانولوله‌های کربنی    26
1-8-1-2. نانو ذرات فلزی یا سرامیکی (سه بعدی)    27
1-8-1-3. نانو سیلیکات‌های لایه¬ای (صفحه مانند)    27
1-9. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    28
1-9-1. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- گرافیت    28
1-9-2. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو لوله¬های کربن    29
1-10. نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح¬شده    30
1-10-1. روش¬های تولید نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو رس اصلاح¬شده    31
الف- فرایند مذاب    32
ب- پلیمرشدن درجا    32
ج- جایگیری بین لایه‌ای از طریق ریخته¬گری حلالی    33
1-10-2. واکنش¬پذیری خاک رس با مواد اولیه¬ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان    34
1-10-3. اثر نانو ذرات رس بر ساختار و خواص فیزیکی مکانیکی نانوکامپوزیت  ترموپلاستیک پلی-یورتان    36
فصل دوم: مواد و روش‌ها    41
2-1. مقدمه    42
2-2. مواد مورد استفاده    43
2-2-1. پلی‌ال پلی‌اتری (پلی تتراهیدروفوران)    43
2-2-2. دی¬ایزوسیانات (هگزا متیلن دی¬ایزوسیانات)    44
2-2-3. زنجیرگستراننده(1و4 بوتان‌دی‌ال)    44
2-2-4. کاتالیست فلزی (2- اتیل هگزانوات قلع)    45
2-2-5. نانوذرات رس مورد استفاده    46
2-3.    روش تهیه¬ی نمونه‌ها    46
2-3-1.    تهیه¬ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص    46
2-3-2.    تهیه¬ی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان    48
2-4. تجهیزات به کار گرفته‌شده    48
2-5. تعیین گروه‌های عاملی ترموپلاستیک پلی‌یورتان¬های خالص توسط طیف FT-IR    49
2-6. بررسی نحوه¬ی پخش خاک رس اصلاح‌شده C30B  در نانوکامپوزیت‌های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    49
2-7. تعیین دماهای انتقال ترموپلاستیک پلی‌یورتان¬های خالص توسط آنالیز حرارتی DSC     49
2-8. تعیین خواص کششی نمونه¬های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    49
فصل سوم: نتایج و بحث    51
3-1. بررسی تغییرات ساختار شیمیایی با استفاده از طیف FT-IR    52
3-2. مورفولوژی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان- خاک رس اصلاح‌شده    55
3-3. مطالعه¬ی رفتارهای دمایی ترموپلاستیک پلی¬یورتان با استفاده از آزمون DSC    58
3-4. خواص مکانیکی نمونه¬های ترموپلاستیک پلی‌یورتان    60
3-5. جمع‌بندی نتایج    64
فصل چهارم. نتیجه¬گیری و پیشنهادات    65
4-1. نتیجه‌گیری    66
الف- مورفولوژی و ساختار شیمیایی    66
ب- مطالعات رفتار حرارتی    67
ج- خواص مکانیکی    67
4-2. پیشنهادات    68
فهرست منابع فارسی    69
فهرست منابع انگلیسی    70


فهرست جدول ها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
جدول (1-1): ساختار برخی از زنجیرگستراننده¬ها    14
جدول (1-2): خواص حرارتی ترموپلاستیک پلی‌یورتان    23
فصل دوم.  مواد و روش‌ها
جدول (2-1): مشخصات ظاهری و خواص پلی‌ال مورد استفاده در این تحقیق    43
جدول (2-2): مشخصات ظاهری و خواص دی¬ایزوسیانات(HDI) مورد استفاده در این تحقیق    44
جدول (2-3): مشخصات زنجیرگستراننده بوتان‌دی‌ال مورد استفاده در این تحقیق    45
جدول (2-4): مشخصات کاتالیست فلزی 2- اتیل هگزانوات قلع مورد استفاده    45
جدول (2-5): مشخصات خاک رس اصلاح‌شده  Cloisite30B مورد استفاده    46
جدول (2-6): فرمولاسیون¬های استفاده شده برای تهیه¬ی ترموپلاستیک پلی¬یورتان¬های مختلف    47
فصل سوم. نتایج و بحث
جدول (3-1): میزان نواحی سخت، دمای انتقال شیشه¬ای، دماهای ذوب ناحیه نرم و سخت برای نمونه¬های TPU1 و TPU2    59
جدول (3-2): مدول یانگ و کرنش در نقطه¬ی شکست و استحکام کششی برای نمونه¬ی TPU1    61
جدول (3-3): مدول یانگ و کرنش در نقطه¬ی شکست و استحکام کششی برای نمونه¬ی TPU2    61

فهرست شکل ها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
شکل (1-1): کاربردهای مختلف پلی¬یورتان در صنایع مختلف    4
شکل(1-2): ساختار ایزوسیانات¬های مهم    8
شکل(1-3): برخی از واکنش¬های ایزوسیانات¬ها    10
شکل (1-4): ساختار شیمیایی برخی از پلی‌ال‌های پلی¬اتری    12
شکل (1-5): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلی¬یورتان با نسبت میان NCO/OH    17
شکل (1-6): وابستگی دمایی خواص مکانیکی ترموپلاستیک پلی‌یورتان در دماهای مختلف    21
شکل(1-7): انواع پرکننده¬های نانوذره¬ای    25
شکل (1-8): تصاویری از ساختار و سطح مقطع SWNT و MWNT    26
شکل(1-9): نحوه اصلاح و اضافه کردن گرافیت به ترموپلاستیک پلی‌یورتان    29
شکل (1-10): ساختارهای متصور برای نانوکامپوزیت پلیمری- نانو خاک رس اصلاح¬شده    30
شکل (1-11): شمایی از مراحل سنتز نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی‌یورتان- نانو خاک رس    33
شکل (1-12): بررسی واکنش خاک رس با پیش پلیمر توسط آزمون FTIR    35
شکل (1-13): تشکیل پیوند هیدروژنی میان زنجیره¬های پلی‌یورتان با خاک رس    36
شکل(1-14): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاح¬شده Cloisite 30B    37
شکل(1-15): طیف XRD مربوط به نانو خاک رس اصلاح¬شده Cloisite 30B    40
فصل دوم.  مواد و روش‌ها
شکل (2-1): شمای کلی از مراحل تهیه¬ی ترموپلاستیک پلی‌یورتان خالص    47
فصل سوم. نتایج و بحث
شکل (3-1): طیف¬های FT-IR  برای نمونه¬هایTPU1  و TPU1    52
شکل (3-2): طیف¬های FTIR برای نمونه¬ی TPU1 در دو حالت قبل و بعد از پخت کامل    53
شکل(3-3): طیف¬های FTIR نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاح¬شده    54
شکل(3-4): طیف¬های FTIR نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 همراه با 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس اصلاح¬شده    55
شکل (3-5): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدوده¬ی o(10-2)    56
شکل (3-6): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدوده¬ی o(10-2)    57
شکل (3-7): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1 در محدوده¬یo(40-10)    57
شکل (3-8): الگوهای XRD نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2 در محدوده¬ی o(40-10)    58

شکل (3-9): آزمون DSC برای نمونه¬های TPU1 و TPU2    58
شکل (3-10): رفتار تنش- کرنش نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU1    60
شکل (3-9): رفتار تنش- کرنش نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی TPU2    61
شکل(3-12): مدول یانگ برای نمونه¬های TPU1 و TPU2 و نانوکامپوزیتی    62
شکل (3-13): مداخله¬ی لایه¬های خاک رس در تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلی¬یورتانی        64


فهرست طرح ها
فصل اول. کلیات، مبانی نظری و پیشینه تحقیق
طرح(1-1): واکنش ایزوسیانات با گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه یورتانی    4
طرح(1-2): واکنش ایزوسیانات با الکل    7
طرح(1-3): واکنش میان آمین و فسژن    9
طرح(1-4): واکنش تولید پیش پلیمر پلی¬یورتان    17
طرح (1-5): واکنش تولید پلیمر پلی¬یورتان نهایی از پیش پلیمر    18

چکیده
در این مطالعه، رفتار فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان- خاک رس اصلاح-شده با ترکیب¬های مولی متفاوت مواد اولیه بررسی شد. برای تهیه¬ی نانوکامپوزیت، ابتدا نانو خاک رس اصلاح¬شده¬ی Cloisite 30B به ایزوسیانات افزوده شده و سپس با اضافه کردن پلی¬ال و بوتان¬دی¬ال همراه با کاتالیست به آن، نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان تهیه گردید. مورفولوژی و ساختار شیمیایی نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی به‌وسیله‌ی طیف¬های FTIR و XRD مطالعه گردید. رفتارهای دمایی نمونه¬های خالص ترموپلاستیک پلی¬یورتان به‌وسیله‌ی آزمون DSC مطالعه گردید. آزمون¬های تنش- کرنش بر روی نمونه¬های خالص و نانوکامپوزیتی اعمال گردید. مطالعات FTIR، گروه¬های عاملی موجود در ترموپلاستیک پلی¬یورتان و نمونه¬های نانوکامپوزیتی، تشکیل پیوند یورتانی را تأیید کردند. طیف XRD نمونه¬های ترموپلاستیک پلی¬یورتان- خاک رس اصلاح¬شده، احتمال پخش مناسب نانو ذرات در ساختار پلیمری و وجود بلورینگی در نمونه¬ها را نشان داد. نمونه¬ها در آزمون DSC در محدوده¬ی 50 تا oC250 با نرخ oC/min 10 حرارت داده شدند. در این آزمون دمای ذوب نواحی سخت و نرم و دمای انتقال شیشه¬ای تعیین شدند. مطابق این آزمون با افزایش میزان نواحی سخت ترموپلاستیک پلی¬یورتان، کاهش دمای انتقال شیشه¬ای و افزایش دمای ذوب نواحی سخت، مشاهده شد. نمونه¬ها در آزمون تنش- کرنش با نرخ کرنشmm/min 10 کشیده شدند تا نمودار تنش- کرنش آن¬ها به دست آید. با مقایسه¬ی منحنی¬های تنش- کرنش مشاهده شد که در یکی از نسبت¬های مولی نانوکامپوزیت ترموپلاستیک پلی¬یورتان، با افزایش نانو خاک رس اصلاح‌شده، به دلیل ممانعت این نانوذره از تشکیل پیوند هیدروژنی بین زنجیرهای پلی-یورتانی، مدول یانگ و کرنش در نقطه¬ی شکست کاهش می¬یابد. این در حالی است که در نسبت مولی دیگر، با افزایش نانوذره میزان مدول یانگ افزایش یافته است.

پایان نامه استفاده از مدل‌سازی هوشمند در فرآیند طراحی و عیب یابی عملیات حفاری

اختصاصی از حامی فایل پایان نامه استفاده از مدل‌سازی هوشمند در فرآیند طراحی و عیب یابی عملیات حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:106

پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی نفت گرایش حفاری و بهره‌برداری

فهرست مطالب:

عنوان                                                                                                                        صفحه

فصل اول: مقدمه
1-1- اهمیت و بیان مسئله ........................................................................................................................................................ 1
    1-1-1- مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند  ................................................................................................ 1
    1-1-2- مته حفاری و نرخ نفوذ  ....................................................................................................................................... 2
    1-1-3- هرزروی سیال حفاری  ........................................................................................................................................ 3
     1-1-4- گیر رشته حفاری  ................................................................................................................................................ 4

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته
2-1- مقدمه ................................................................................................................................................................................... 7
2-2- مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند ............................................................................................................. 7
    2-2-1- روش‌های محاسبه UCS ..................................................................................................................................... 7
        2-2-1-1- تست آزمایشگاهی .................................................................................................................................... 7
        2-2-1-2- روابط تجربی ................................................................................................................................................ 9
        2-2-1-3- شبکه عصبی مصنوعی ......................................................................................................................... 12
2-3- انتخاب مته مناسب و بهبود نرخ نفوذ حفاری ................................................................................................... 12
    2-3-1- روش‌های حل مسئله ........................................................................................................................................ 12
        2-3-1-1- روش هزینه به ازای حفاری ................................................................................................................. 14
        2-3-1-2- مدل انرژی مخصوص ............................................................................................................................. 14
        2-3-1-3- مدل بورگین- یانگ .............................................................................................................................. 15
        2-3-1-4- هوش مصنوعی ........................................................................................................................................ 15
2-4- هرزروی سیال حفاری ................................................................................................................................................. 17
    2-4-1- روش حل مسئله ................................................................................................................................................. 17
         2-4-1-1- استفاده از مواد هرزگیر ........................................................................................................................ 17
         2-4-1-2- دوغاب‌های ترکیبی ............................................................................................................................... 17
         2-4-1-3- حفاری زیر تعادلی ................................................................................................................................. 18
         2-4-1-4- استفاده از لوله جداری ........................................................................................................................ 18
2-5- گیر لوله حفاری .............................................................................................................................................................. 19
    2-5-1- روش‌های حل مسئله ........................................................................................................................................ 19
        2-5-1-1- مدل کینگزبرو و همپ کینگ .............................................................................................................. 19
        2-5-1-2- مدل بیگلر و کان ..................................................................................................................................... 19
        2-5-1-3- مدل گلاور و هاوارد ................................................................................................................................ 20
        2-5-1-4- روش هوش مصنوعی ............................................................................................................................. 20
2-6- چرایی استفاده از روش‌های هوشمند ................................................................................................................... 21

فصل سوم: مروری بر روش‌های یادگیری ماشینی و الگوریتم‌های بهینه‌سازی
3-1- مقدمه  .............................................................................................................................................................................. 23
3-2- مفهوم شبکه  ................................................................................................................................................................ 24
3-3- شبکه عصبی مصنوعی  ............................................................................................................................................ 24
    3-3-1- مدل یک نرون تک ورودی  .......................................................................................................................... 26
    3-3-2- تابع انتقال  ......................................................................................................................................................... 28
3-4- انواع شبکه های عصبی  ........................................................................................................................................... 28
    3-4-1- شبکه عصبی پرسپترون چندلایه  ............................................................................................................. 28
    3-4-2- شبکه عصبی پیمانه ای  ................................................................................................................................. 30
    3-4-3- ماشین بردار پشتیبان  ................................................................................................................................. 32
3-5- الگوریتم‌های بهینه‌سازی  ....................................................................................................................................... 34
     3-5-1- الگوریتم ژنتیک  ............................................................................................................................................. 34
     3-5-2- الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات  ........................................................................................................ 39
     3-5-3- الگوریتم ترکیبی ژنتیک و ازدحام ذرات  .............................................................................................. 41

فصل چهارم: آماده‌سازی اطلاعات جهت مدل‌سازی و آنالیز
4-1- مقدمه  ............................................................................................................................................................................... 44
4-2- مطالعه میادین مورد بررسی  ................................................................................................................................... 44
     4-2-1- میدان نفتی اهواز  ............................................................................................................................................ 44
     4-2-2- میدان نفتی مارون  ......................................................................................................................................... 46
4-3- آماده‌سازی داده‌ها جهت استفاده در مدل‌سازی  ........................................................................................... 50
     4-3-1 جمع‌آوری داده‌ها  ............................................................................................................................................... 50
          4-3-1-1- مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند  .................................................................................. 50
          4-3-1-2- انتخاب مته حفاری و بهبود نرخ نفوذ  ......................................................................................... 51  
          4-3-1-3- هرزروی سیال حفاری  ..................................................................................................................... 52
          4-3-1-4- گیر لوله حفاری  .................................................................................................................................. 54
     4-3-2- پیش‌پردازش داده‌ها  .................................................................................................................................... 55
          4-3-2-1- آنالیز داده‌ها و تأیید صحت و دقت آن‌ها  ................................................................................ 55
          4-3-2-2- همسان‌سازی داده‌ها  ...................................................................................................................... 56
     4-3-3- تقسیم بندی داده‌ها  .................................................................................................................................... 57
     4-4- مدل کردن  .............................................................................................................................................................. 58
4-5- معیارهای عملکرد مدل ............................................................................................................................................ 58

فصل پنجم:  آنالیز و تحلیل اطلاعات
5-1- مقدمه  ................................................................................................................................................................................ 60
5-2- مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند  .......................................................................................................... 60
    5-2-1- روش کار  ............................................................................................................................................................... 60
        5-2-1-1- پیش‌بینی UCS توسط MLP  ............................................................................................................ 60
        5-2-1-2- پیش‌بینی UCS  توسط MLP&GA  .............................................................................................. 63
5-3- انتخاب مته حفاری و بهبود نرخ نفوذ  ................................................................................................................ 66
     5-3-1- روش کار  ............................................................................................................................................................ 67
          5-3-1-1- پیش‌بینی مته حفاری  ....................................................................................................................... 67
          5-3-1-2- پیش‌بینی نرخ نفوذ حفاری  ........................................................................................................... 68
          5-3-1-3- بهینه‌سازی نرخ نفوذ  ....................................................................................................................... 69
     5-3-2- بحث روی نتایج  ............................................................................................................................................. 72
         5-3-2-1- مته حفاری  ............................................................................................................................................. 72
         5-3-2-2- نرخ نفوذ و دبی جریان گل  ............................................................................................................. 72
         5-3-2-3- فشار پمپ گل و سطح مقطع جریان  ......................................................................................... 74
         5-3-2-4- وزن روی مته و سرعت دوران رشته حفاری  .......................................................................... 75
         5-3-2-5- گرانروی گل  .......................................................................................................................................... 76
5-4- هرزروی سیال حفاری  .............................................................................................................................................. 76
    5-4-1- روش کار  .............................................................................................................................................................. 77
        5-4-1-1- پیش‌بینی کمی هرزروی سیال حفاری  ......................................................................................... 78
        5-4-1-2- پیش‌بینی کیفی هرزروی سیال حفاری  ....................................................................................... 79
        5-4-1-3- کاهش میزان هرزروی سیال حفاری  ............................................................................................ 82
5-5- گیر لوله حفاری  .......................................................................................................................................................... 85
     5-5-1- روش کار  ............................................................................................................................................................ 85
          5-5-1-1- پیش‌بینی گیر مکانیکی و اختلاف فشاری  ............................................................................... 85
          5-5-1-2- پیش‌بینی گیر اختلاف فشاری  ..................................................................................................... 87
          5-5-1-3- کاهش احتمال گیر لوله حفاری  ................................................................................................... 88

فصل ششم: نتایج و پیشنهادها
6-1- نتایج  ................................................................................................................................................................................. 92
6-2- پیشنهادها  ..................................................................................................................................................................... 94
منابع ............................................................................................................................................................................................... 95
پیوست ......................................................................................................................................................................................... 102
 


فهرست جدول
عنوان                                                                                                                        صفحه

جدول 2-1 لیست تعدادی از روابط تجربی محاسبه UCS  ........................................................................................ 11
جدول 2-2 مقایسه مدل UCS ارائه شده با روش‌های دیگر  ................................................................................... 13
جدول 2-3 مقایسه مدل انتخاب مته و نرخ نفوذ ارائه شده با روش‌های دیگر  ............................................... 16
جدول 2-4 مقایسه مدل هرزروی پیشنهادی با سایر روش‌ها  ............................................................................... 18
جدول 2-5 مقایسه مدل گیر لوله حفاری ارائه شده با سایر روش‌ها  .................................................................. 21
جدول 3-1 لیست تعدادی از توابع انتقال مورد استفاده برای شبکه های عصبی  ......................................... 29
جدول 4-1 تحلیل آماری داده‌های استفاده شده در مدل‌سازی مقاومت فشاری سنگ سازند  ................ 50
جدول 4-2 توصیف آماری داده‌های استفاده شده در مدل‌سازی انتخاب مته و نرخ نفوذ حفاری  ......... 52
جدول 4-3 توصیف آماری داده‌های استفاده شده در مدل‌سازی هرزروی سیال حفاری  ......................... 54
جدول 4-4 توصیف آماری داده‌های استفاده شده در مدل‌سازی گیر لوله حفاری  ...................................... 56
جدول 5-1 مقایسه عملکرد دو شبکه‌ عصبی استفاده شده برای مدل‌سازی تعیین UCS  ........................ 66
جدول 5-2 بررسی عملکرد شبکه‌های عصبی استفاده شده برای پیش‌بینی انتخاب مته و نرخ نفوذ حفاری  .......................................................................................................................................................................................... 69
جدول 5-3 مقدار و محدوده پارامترهای ثابت و متغیر در بخش‌های مختلف چاه  ......................................  70
جدول 5-4 مقادیر پارامترهای بهینهسازی شده در بخشهای مختلف چاه  .................................................... 70
جدول 5-5 بررسی مته حفاری انتخاب شده  ............................................................................................................... 72
جدول 5-6 بررسی نرخ نفوذ و دبی جریان گل بهینهسازی شده  ........................................................................ 74
جدول 5-7 بررسی فشار پمپ گل و سطح مقطع جریان بهینهسازی شده  .................................................... 75
جدول 5-8 بررسی وزن روی مته و سرعت دوران رشته حفاری بهینهسازی شده  ..................................... 76
جدول 5-9 ساختار شبکه عصبی پیمانه‌ای مدل اول  .............................................................................................. 78
جدول 5-10 ساختار شبکه عصبی پیمانه‌ای مدل دوم  ............................................................................................. 79
جدول 5-11 تعیین محدوده برای خروجی مدل پیش‌بینی کیفی هرزروی سیال حفاری  ........................... 80
جدول 5-12 مقایسه عملکرد شبکه‌های عصبی استفاده شده برای هر دو مدل  ........................................... 81
جدول 5-13 نتایج بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر هرزروی سیال حفاری با استفاده از الگوریتم تجمع ذرات  ............................................................................................................................................................................................. 84
جدول 5-14 تست نتایج بهینه‌سازی با استفاده از شبکه عصبی مدل اول ...................................................... 85
جدول 5-15 تعیین محدوده برای خروجی مدل پیش‌بینی گیر مکانیکی لوله حفاری  ............................... 87
جدول 5-16 عملکرد شبکه‌های عصبی استفاده شده در دو مدل  ..................................................................... 87
جدول 5-17 نتایج بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر گیر لوله حفاری با استفاده از الگوریتم ترکیبی ژنتیک و تجمع ذرات  ............................................................................................................................................................... 90
جدول 5-18 تست نتایج بهینه‌سازی با استفاده از شبکه عصبی  ......................................................................... 91

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                        صفحه

شکل 2-1 نمودار تنش-کرنش دو سنگ شکننده و شکل پذیر. نمودار سمت چپ منحنی تنش کرنش نمونه‌ی شکننده و سمت راست نمونه‌ی تغییر شکل‌پذیر  .......................................................................................... 8
شکل 3-1 نمونه عصب واقعی (در این شکل اکسون ترمینال در واقع همان سیناپس است)  .................. 25
شکل 3-2 مدل یک شبکه عصبی با یک نرون و یک ورودی  ............................................................................... 27
شکل 3-3 شبکه عصبی پرسپترون دو لایه (دارای سه نرون در لایه ورودی و چهار نرون در لایه پنهان و یک نرون در لایه خروجی است)  .................................................................................................................................... 30
شکل 3-4 طرح شماتیک از یک شبکه عصبی پیمانه ای  ....................................................................................... 31
شکل 3-5 ساختارهای مختلف شبکه عصبی پیمانه ای  ......................................................................................... 32
شکل 3-6-  ابرصفحه جدایش و بردارهای پشتیبان ................................................................................................ 34
شکل 3-7 فلوچارت الگوریتم ژنتیک  ............................................................................................................................ 38
شکل 3-8 فلوچارت الگوریتم تجمع ذرات  ................................................................................................................... 41
شکل 3-9 شکل شماتیکی از الگوریتم ترکیبی GA&PSO  ................................................................................... 43
شکل 4-1- موقعیت جغرافیایی میدان نفتی اهواز  .................................................................................................... 46
شکل 4-2- شکل میدان مارون و تقسیم بندی آن به هشت بخش  ................................................................... 47
شکل 4-3- موقعیت جغرافیایی میدان نفتی مارون  ................................................................................................ 48
شکل 4-4- موقعیت جغرافیایی (مختصات شمال و شرق جغرافیایی) چاه های حفر شده در میدان نفتی مارون  ............................................................................................................................................................................................ 49
شکل 5-1 نمودار ضریب رگرسیون MLP  برای پیش‌بینی داده‌های UCS در مرحله تست  ...................... 63
شکل 5-2 فلوچارت آموزش شبکه MLP توسط الگوریتم ژنتیک  ...................................................................... 64
شکل 5-3 نمودار ضریب رگرسیون MLP&GA برای پیش‌بینی داده‌های UCS در مرحله تست  ........... 65
شکل 5-4 مقایسه شبکه‌های MLP و MLP&GA بر اساس میزان خطا و سرعت همگرایی  ..................... 65
شکل 5-5 مقایسه مقادیر تخمین زده شده UCS توسط هر دو شبکه با مقادیر واقعی  ............................. 66
شکل 5-6 ضریب رگرسیون شبکهی عصبی در انتخاب مته حفاری برای داده‌های تست  ........................ 67
شکل 5-7 ضریب رگرسیون شبکهی عصبی در پیش‌بینی نرخ نفوذ حفاری برای داده‌های تست  ....... 68
شکل 5-8 نتایج بهینه‌سازی پارامترهای حفاری توسط الگوریتم ژنتیک در سایز 5/8 چاه (شکل 5-8-1)، 25/12 چاه (شکل 5-8-2) و 5/17 چاه (شکل 5-8-3)  ................................................................................. 71
شکل 5-9 شبکه عصبی پیمانه‌ای استفاده شده در مدل‌سازی  ........................................................................... 77
شکل 5-10 ضریب رگرسیون شبکه عصبی پیمانه‌ای مدل اول در مرحله تست  ........................................... 78
شکل 5-11 ضریب رگرسیون شبکه عصبی پیمانه‌ای مدل دوم در مرحله تست  ........................................... 80
شکل 5-12 مقایسه MNN  و MLP  بر اساس دقت و سرعت همگرایی برای هر دو مدل (محور عمودی لگاریتمی است)  ......................................................................................................................................................................... 81
شکل 5-13 مقایسه مقادیر واقعی و مقادیر پیش‌بینی شده هرزروی سیال حفاری در مرحله تست برای مدل اول  ...................................................................................................................................................................................... 82
شکل 5-14 مقایسه مقادیر واقعی و مقادیر پیش‌بینی شده هرزروی سیال حفاری در مرحله تست برای مدل دوم  ...................................................................................................................................................................................... 82
شکل 5-15 ضریب رگرسیون شبکه ماشین بردار پشتیبان برای داده‌های تست  ........................................ 86
شکل 5-16 ضریب رگرسیون شبکه عصبی پرسپترون چندلایه بهینه‌شده توسط الگوریتم تجمع ذرات برای داده‌های تست ................................................................................................................................................................. 88
شکل 5-17 فلوچارت آموزش شبکه عصبی توسط الگوریتم تجمع ذرات  ...................................................... 88


فهرست نشانه‌های اختصاری

مساحت نازل ............................................................................................................................................  
الگوریتم کلونی مورچگان ..................................................................................................................  
هوش مصنوعی ........................................................................................................................................  
شبکه عصبی مصنوعی ......................................................................................................................  
پارامتر شناختی ..........................................................................................................................................  
پارامتر اجتماعی .......................................................................................................................................  
قیمت مته حفاری ......................................................................................................................................  
هزینه ثابت عملیاتی دکل حفاری .............................................................................................................  
نمودار گامای طبیعی ...........................................................................................................................  
ضریب تصحیح زاویه ...........................................................................................................................  
ضریب تصحیح سایز خرده‌های حفاری .................................................................................................  
ضریب تصحیح وزن .............................................................................................................................  
قطر نازل .....................................................................................................................................................  
عمق حفاری ...............................................................................................................................................  
عمق لوله جداری ..................................................................................................................................  
قطر مته ..................................................................................................................................................  
قطر آنالوس ........................................................................................................................................  
قطر چاه ................................................................................................................................................  
سایز متوسط خرده‌ها ........................................................................................................................  
چگالی خرده‌های حفاری ......................................................................................................................  
قطر خرده‌های حفاری .............................................................................................................................  
مدول یانگ استاتیکی ..............................................................................................................................  
مدول یانگ دینامیکی .............................................................................................................................  
الگوریتم ژنتیک ......................................................................................................................................  
هیدروژن سولفور ................................................................................................................................  
متراژ حفاری ................................................................................................................................................  
طول حفره باز .........................................................................................................................................  
انجمن بین المللی پیمانکاران حفاری ................................................................................................. IADC
پرسپترون چند لایه ............................................................................................................................. MLP
شبکه عصبی پیمانه‌ای ........................................................................................................................ MNN
میانگین مربع خطا ................................................................................................................................ MSE
وزن گل حفاری ....................................................................................................................................... MW
تعداد جمعیت ............................................................................................................................................... N
نمودار تخلخل نوترون ........................................................................................................................ NPHI
تخلخل موثر ..............................................................................................................................................  
قطر بیرونی لوله حفاری .....................................................................................................................  
درصد تقاطع ..............................................................................................................................................  
بهترین موقعیت محلی ذره ...............................................................................................................  
بهترین موقعیت سراسری ذره .........................................................................................................  
درصد جهش ............................................................................................................................................  
فشار گل حفاری ..................................................................................................................................  
الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات ....................................................................................................... PSO
دبی پمپ ...................................................................................................................................................... Q
ضریب رگرسیون .......................................................................................................................................... R
نمودار چگالی ظاهری ........................................................................................................................ RHOB
نرخ نفوذ ................................................................................................................................................ ROP
سرعت چرخش رشته حفاری .............................................................................................................. RPM
فضای جستجو .............................................................................................................................................. S
انرژی مخصوص ......................................................................................................................................... SE
ماشین بردار پشتیبان .......................................................................................................................... SVM
زمان حفاری ................................................................................................................................................... t
زمان راندمان مته .......................................................................................................................................  
زمان اتصال .................................................................................................................................................  
زمان بالا و پایین کردن رشته حفاری .......................................................................................................  
کل سطح مقطع جریان .......................................................................................................................... TFA
حفاری فرو تعادلی ...............................................................................................................................  
مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند ............................................................................................. UCS
سرعت موج تراکمی ..................................................................................................................................  
سرعت موج برشی .....................................................................................................................................  
سرعت ذره .........................................................................................................................................  
سرعت جدید ذره .......................................................................................................................  
حداکثر سرعت ذره ..............................................................................................................................  
حداقل سرعت گل مورد نیاز ................................................................................................................  
سرعت انتقال خرده‌های حفاری ............................................................................................................  
سرعت لغزش .........................................................................................................................................  
وزن روی مته .....................................................................................................................................  
ورودی شبکه ..............................................................................................................................................  
موقعیت ذره .......................................................................................................................................  
موقعیت جدید ذره .....................................................................................................................  
خروجی شبکه ............................................................................................................................................  
مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند ................................................................................................  
متراژ حفاری ...........................................................................................................................................  
زمان عبور موج صوتی ............................................................................................................................  
ضریب وزنی سکون ....................................................................................................................................  
نیروی برشی در سرعت 600 دور در ثانیه ..............................................................................................  
نیروی برشی در سرعت 300 دور در ثانیه .............................................................................................  
خروجی نورون ...........................................................................................................................................  
زاویه انحراف چاه از حالت عمود ..........................................................................................................  
چگالی گل .............................................................................................................................................  
نرخ یادگیری ...............................................................................................................................................  
حوزه محلی ...............................................................................................................................................  
مشتق تابع فعال‌سازی ..............................................................................................................................  
ویسکوزیته ظاهری ...................................................................................................................................  

چکیده:

در عملیات حفاری، با انتخاب درست ابزار مورد استفاده و همچنین پیش‌بینی دقیق و به موقع پارامترها و مشکلات احتمالی می‌توان این عملیات را در زمان و هزینه کمتر انجام داد. مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند، یکی از ویژگی‌های اصلی سنگ به شمار می‌آید که نقش به‌سزایی در انتخاب مته حفاری دارد. در صورت پیش‌بینی صحیح این ویژگی می‌توان مته مناسب برای حفاری سنگ مورد نظر را انتخاب کرد. از طرفی مته حفاری خود یکی از ابزارهای اصلی در عملیات حفاری به شمار می‌رود که تأثیر مستقیم بر نرخ نفوذ حفاری دارد. نرخ نفوذ مناسب زمان و هزینه‌های عملیات حفاری را کاهش می‌دهد. در عملیات حفاری گاهی اوقات با مشکلاتی مواجه می‌شویم که باعث کند شدن حفاری و افزایش هزینه‌ها می‌شود. از جمله این مشکلات می‌توان به هرزروی گل و گیر رشته حفاری اشاره کرد. در صورتی که بتوان این مشکلات را به درستی پیش‌بینی کرد می‌توان از توقف حفاری جلوگیری و خطرات ناشی از آن را نیز رفع کرد. لذا اطلاع دقیق از موارد مذکور حیاتی است. تحلیل اطلاعات میدانى، عنصر اصلى کاهش هزینه و بهبود عملیات حفارى و توسعه ابزارهاى تحلیل اطلاعات میدان، یکى از راههاى توسعه و بهبود عملیات حفارى به شمار می‌رود. در صنعت حفاری برای شناسایی مشکل و یا بهبود عملیات عموماً از تست‌های آزمایشگاهی و فرمول‌های تجربی استفاده می‌شود؛ یا برای رفع مشکل از تجربیات گذشته استفاده می‌شود. در این پروژه سعی شده، از مدل‌سازی هوشمند برای پیش‌بینی، عیب‌یابی، رفع عیب و بهبود پارامترهای عملیات حفاری استفاده کنیم. هوش مصنوعی حوزه‌ای ترکیبی از علوم کامپیوتر و آمار است. در حالت عمومی این روش‌ زمانی ارزش خود را نشان می‌دهد که روی مجموعه‌ی بزرگی از داده‌ها پیاده‌سازی شده و الگوها و قوانین موجود در آن‌ها را نمایان سازد. این پروژه در چهار بخش با استفاده از داده‌های ثبت روزانه دکل حفاری و عملیات نمودارگیری و به کمک شبکه‌های عصبی و الگوریتم‌های بهینه‌سازی انجام ‌شد. نتایج حاصله در موضوعات مورد بحث همگی گویای دقت و کارایی بالای استفاده از روش‌های هوشمند است.

فصل اول : مقدمه

1-1- اهمیت و بیان مسئله
1-1-1- مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند
دانش معقول از خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ و انتخاب مناسب پارامترهای عملیات حفاری  کمک زیادی در کاهش هزینه‌های حفاری و تولید از مخزن نفت  می‌کند. بنا به تعریف، مقاومت فشاری تک محوره ، مقدار تنش فشاری تک محوره است، هنگامی که المان مورد نظر کاملاً گسیخته می‌شود. UCS در واقع سطح استرسی که باعث شکست سنگ می‌شود است، زمانی که آن را تحت تنش تک محوره قرار می‌دهیم. مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند، پارامتر مکانیکی مهم سنگ می‌باشد که نقش حیاتی در حفاری چاه‌های نفت و گاز دارد. عملیات حفاری تعامل بین سنگ و مته حفاری  می‌باشد زمانی که استرس حاصل بزرگ‌تر از مقاومت سنگ شود، سنگ دچار شکست می‌شود.
از آنجایی که مقدار مقاومت فشاری تک محوره توسط پارامترهای بسیاری از قبیل چگالی و تخلخل  تحت تأثیر است، به کمک آن می‌توان خواص مکانیکی سنگ را نشان داد. از این رو می‌توان آن را در محاسبات انتخاب مته، تخمین زمان بهینه برای بیرون کشیدن مته، تجزیه و تحلیل پایداری چاه (انتخاب محدوده مناسب برای وزن گل)، تولید شن و ماسه و تعیین میدان تنش درجا مؤثر، طراحی روش‌های ازدیاد برداشت و مطالعات نشست مخزن در نظر گرفت. که انتخاب درست این موارد باعث بهبود و بهینه‌سازی عملیات حفاری و تولید می‌گردد [1].

1-1-2- مته حفاری و نرخ نفوذ
در عملیات حفاری، نرخ نفوذ ، یکی از عوامل اصلى بهینهسازی است. نرخ نفوذ مته از رابطه‌ای بر اساس متراژ حفاری بر حسب زمان حاصل می‌گردد؛ و به عواملی از قبیل نوع مته، خصوصیات سازند ، وزن روی مته ، سرعت چرخش رشته حفاری ، خصوصیات گل و غیره بستگی دارد. پایین بودن نرخ نفوذ حفاری باعث از دست دادن زمان دکل و افزایش هزینه‌های حفاری می‌شود. در بعضی موارد افزایش غیر اصولی نرخ نفوذ می‌تواند باعث شکسته شدن سنگ مخزن و در نهایت هرزروی گل حفاری و همچنین گیر رشته حفاری و در نهایت از دست دادن چاه گردد. پس می‌توان گفت بهینه‌سازی نرخ نفوذ کمک زیادی در پیشبرد و کاهش زمان عملیات حفاری می‌کند. پیش‌بینی سرعت حفاری از آن جهت که موجب انتخاب بهینه پارامترها و کاهش هزینه‌های حفاری می‌گردد، همیشه اهمیت قابل توجهی برای مهندسین حفاری داشته است.
از میان پارامترهای موثر بر نرخ نفوذ، مته حفاری نقش تأثیرگذارتری نسبت به سایر پارامترها دارد. به گونه‌ای که بهینه‌سازی عملیات حفاری بدون در نظر گرفتن نقش مته تقریباً غیر ممکن است. مته‌ی حفاری به پایین‌ترین بخش رشته حفاری گفته می‌شود که عامل انتقال انرژی دریافتی از لوله‌های حفاری به سنگ می‌باشد و از این طریق موجب نفوذ در سازند می‌گردد. اگر مته درست انتخاب و مورد استفاده قرار بگیرد، مطمئناً در بهبود نرخ نفوذ و کاهش هزینه چاه مؤثر خواهد بود. با وجود این که قیمت مته، تنها 2 تا 3 درصد هزینه تکمیل یک چاه را در بر می‌گیرد، اما بر 75 درصد هزینه‌های کلی حفاری، که شامل 45 درصد هزینه تکمیل یک چاه است، تأثیرگذار می‌باشد [2].
نوع مته‌ای که برای عملیات حفاری انتخاب می‌شود در درجه اول به نوع سنگی بستگی دارد که باید حفاری گردد. علاوه بر شاخص ذکر شده عامل اقتصادی نیز باید مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی شیل‌های نرم، سنگ‌های جوان رسوبی توسط سیستم‌های حفاری که مجهز به مته‌های تیغه‌ای باشند بازدهی مناسب‌تری دارند و هر چه تیغه‌های مته بلندتر باشد برای سازندهای نرم‌تر مناسب هستند. مته‌هایی که دندان‌گونه دارند مناسب‌ترین مته برای شیل‌های سخت، ماسه سنگ و آهک هستند و به دلیل سختی الماس نسبت به کانی‌ها و سنگ‌های معمولی از نظر اقتصادی از آن برای شرایط بسیار سخت استفاده می‌شود.

1-1-3- هرزروی سیال حفاری
در حفاری چاه‌های نفت و گاز، به هدر رفتن سیال حفاری در سازندهای تراوا هرزروی گفته می‌شود. هرزروی سیال  حفاری یکی از مشهودترین مشکلات حفاری می‌باشد که هزینه‌ی زیادی را به شرکت‌های نفتی تحمیل می‌کند. این پدیده از زمان شروع حفاری شروع شده و تا هنگام جداره‌گذاری ادامه می‌یابد. ممکن است هرزروی از مقادیر کم تا بسیار شدید اتفاق بیفتد. هرزروی محدود به نواحی حفاری خاص نمی‌باشد بلکه در هر عمقی که فشار ستون گل حفاری از فشار شکست سازند بیشتر باشد، لایه شکسته و هرزروی رخ می‌دهد همچنین سیال حفاری در سازندهای با نفوذپذیری بالا و یا شکستگی‌های طبیعی که از قبل در سازند وجود داشته، هدر می‌رود. بر اساس استانداردهای گل حفاری، سازند باید حداقل دارای نفوذپذیری 10 تا 25 میلی‌دارسی باشد تا هرزروی گل ایجاد گردد [3]. هرزروی سیال حفاری ممکن است به علل متفاوتی از جمله وجود سازندهای با تراوایی بالا، فیلتر شدن سیال حفاری، نفوذ سیال داخل ماتریکس سنگ و یا ایجاد و گسترش شکاف در داخل سنگ ایجاد شود که مورد آخر از عمده‌ترین دلایل هرزروی کامل سیال حفاری به شمار می‌رود و بیش از 90 درصد هزینه‌های صرف شده برای درمان هرزروی به این مورد اختصاص دارد [4]. شرکت‌های نفتی سالانه میلیون‌ها دلار صرف برطرف کردن مشکل هرزروی و مشکلات ناشی از آن، از جمله از دست رفتن زمان دکل، گیر لوله‌ها، فوران چاه، از دست رفتن حجم زیادی از سیال حفاری و آسیب به سازند می‌شود [5].
پارامترهای زیادی شدت هرزروی سیال حفاری را تحت تأثیر قرار می‌دهند از جمله: فشار گل، فشار شکست سازند، خصوصیات سیال حفاری، لیتولوژی سازند، وجود درزه‌ها و غارها در سازند، پارامترهای حفاری مثل فشار و دبی پمپ و پارامترهای شناخته شده و شناخته نشده بسیار زیاد دیگری که پیش‌بینی مقدار هرزروی سیال هنگام حفاری چاه در یک سازند خاص را بسیار مشکل می‌کنند. به علاوه، هزینه‌های هنگفتی که باید صرف درمان هرزروی گل (ساختن گل جدید و اضافه کردن مواد جلوگیری کننده از هرزروی) و مشکلات جانبی آن (گیر احتمالی رشته حفاری و از دست رفتن زمان حفاری) شود همواره مهندسین حفاری را به تحقیق و پژوهش در این راه و یافتن راهکاری برای مقابله با این مشکل ترغیب کرده است.

1-1-4- گیر رشته حفاری
گیر لوله‌ ، تعلیق روند برنامه‌ریزی شده چاه است، زمانی که نیروهای درون‌چاهی مانع بیرون کشیدن رشته حفاری یا ابزار آلاتی که به منظور انجام عملیات مشخص در مدت زمان محدود و معینی درون چاه رانده شده‌اند، گفته می‌شود. گیر لوله‌های حفاری یکی از بزرگ‌ترین و پرهزینه‌ترین مشکلات در حفاری چاه‌های نفت و گاز محسوب می‌شود. بطوریکه چنانچه عملیات آزادسازی رشته حفاری موفقیت‌آمیز نباشد با پسگرد رشته حفاری از محل گیر لوله‌ها، علاوه بر از دست دادن مقداری از رشته حفاری، عملیات کج کردن چاه و حفاری مجدد آن در دستور کار قرار می‌گیرد که می‌تواند هزینه‌های سنگینی را در سرجمع هزینه‌های تکمیل چاه تحمیل نماید.
تلاش برای حداقل‌سازی خطر گیر لوله حفاری، امروزه یکی از اولویت‌ها و اهداف اصلی می‌باشد. عوامل بسیار زیادی در گیر رشته حفاری تأثیرگذار هستند. در حال حاضر مهندسین حفاری فقط از روش‌های قدیمی و تجربی قادرند تا حدودی شرایط گیر رشته حفاری را تشخیص داده و آن‌ها را رفع کنند، اما به کمک این روش‌ها نمی‌توان به خوبی رفتار غیرخطی گیر را پیش‌بینی نمود.
گیر رشته حفاری را معمولاً به دو دسته گیرهای مکانیکی و گیرهای اختلاف فشاری تقسیم می‌کنند. در گیر لوله‌ها به صورت دیفرانسیلی چرخش لوله و حرکت آن به سمت بالا و پایین امکان‌پذیر نیست، اما هنوز گردش گل حفاری انجام می‌گیرد، این امر با گیر لوله‌ها به صورت مکانیکی در تناقض است [6].

پایان نامه تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات

اختصاصی از حامی فایل پایان نامه تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:96

پایان‌نامه کارشناسی ارشد
گرایش  شناسایی، انتخاب و روش ساخت مواد مهندسی

عنوان: تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

فهرست مطالب:

فصل 1:    مقدمه                                                                                                                                      1
فصل 2:    مروری بر منابع                                            4
2-1-    معرفی سیستم آلومینیوم- سیلیسیوم    5
2-2-    تعیین سیستم آلیاژی    6
2-3-    مواد نانوساختار    7
2-4-    فصل مشترک¬ها در مواد نانوکریستال    8
2-5-    روش¬های تولید مواد نانوساختار    8
2-6-    خواص مواد نانوساختار    8
2-7-    فرآیند آلیاژسازی مکانیکی    9
2-8-    قابلیت¬های آلیاژسازی مکانیکی    10
2-9-    تولید مواد نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی    10
2-10-    مکانیزم فرآیند    11
2-11-    عمل آسیاب¬کردن    16
2-11-1-    آهنگری میکرونی    16
2-11-2-    شکست    17
2-11-3-    آگلومره شدن    17
2-12-    افزایش انحلال¬پذیری در حین آلیاژسازی مکانیکی    18
2-13-    ترکیب مواد در آلیاژسازی مکانیکی    18
2-13-1-    مکانیزم سیستم نرم – نرم    18
2-13-2-    مکانیزم سیستم نرم – ترد    20
2-13-3-    سیستم ترد – ترد    21
2-13-3-1-    دما    23
2-13-3-2-    مسیرهای نفوذی    24
2-13-4-    اندازه دانه    24
2-13-5-    پارامتر شبکه    25
2-13-6-    عوامل موثر بر روش آلیاژسازی مکانیکی.     25
2-13-6-1-    مواد خام    26
2-13-6-2-    انواع آسیاب    26
2-13-6-3-    محفظه آسیاب    28
2-13-6-4-    سرعت آسیاب‌کاری    28
2-13-6-5-    زمان آسیاب    29
2-13-6-6-    نسبت وزنی گلوله به پودر    29
2-13-6-7-    میزان پرکردن محفظه    30
2-13-6-8-    اتمسفر آسیاب    30
2-13-6-9-    عنصر کنترل‌کننده فرآیند    30
2-13-6-10-    دمای آسیاب‌کاری    31
2-14-    فرآیند لحیم کاری    32
2-14-1-    لحیم‌کاری سخت    32
2-14-2-    بعضی از کاربردهای لحیم¬کاری    34
2-14-3-    لحیم‌کاری سخت در کوره    34
2-14-4-    آماده¬سازی سطحی برای لحیم‌کاری    36
2-14-5-    آلیاژ لحیم سخت    36
2-14-6-    اصول لحیم‌کاری سخت آلیاژهای تیتانیوم    38
2-15-    پارامترهای لحیم‌کاری سخت تیتانیوم    39
2-16-    انتخاب فلزات پرکننده    39
2-17-    آلیاژهای پرکننده پایه آلومینیوم    40
2-18-    پیشینه تحقیق    41
فصل 3:    مواد آزمایش و روش تحقیق                                                                                                   45
3-1-    مراحل انجام تحقیق    46
3-2-    مواد اولیه انجام آزمایش    47
3-2-1-    پودر آلومینیوم و سیلیسیوم        47
3-2-2-    اسید استئاریک    47
3-2-3-    دستگاه آسیاب مکانیکی    48
3-3-    پراش اشعه X    49
3-4-    تجهیزات پرس¬گرم    51
3-5-    آنالیز گرماسنج افتراقی    54
3-6-    آماده¬سازی آلیاژ پرکننده    54
3-7-    شرایط لحیم¬کاری    55
3-8-    بست مکانیکی    56
3-9-    آزمون میکروسختی    57
3-10-    مشاهدات ریزساختاری    57
فصل 4:    نتایج آزمایشگاهی/ بحث و بررسی                59
4-1-    SEM پودرهای اولیه    60
4-2-    بررسی فازی XRD    61
4-2-1-    تعیین پارامترهای ساختاری با استفاده از نتایج XRD        61
4-2-2-    بررسی فازی XRD زمینه    61
4-3-    SEM پودرهای تولید شده با آلیاژسازی مکانیکی    67
4-4-    نتایج آنالیز حرارتی افتراقی    69
4-5-    آنالیز ساختاری نمونه بالک پودر AL-12%WTSI    69
4-6-    میکروسختی نمونه بالک    70
4-7-    لحیم¬کاری سخت    70
4-7-1-    ریز ساختار محل اتصال    72
4-8-    میکروسختی نمونه لحیم¬سخت    73
فصل 5:    نتیجه گیری، پیشنهادها            74
5-1-    نتیجه گیری    75
5-2-    پیشنهادها برای تحقیقات آتی    76
مراجع                    77
     پیوست     81


فهرست جداول
جدول ‏2 1- شرح مشخصات آلیاژ Ti-6Al-4V [33].    40
جدول ‏3 1- درصد خلوص و اندازه تقریبی پودرهای اولیه.    47
جدول ‏3 2- شرایط انجام آزمایش پرس¬گرم.    54
جدول ‏3 3- خلاصه¬ای از پارامترهای مختلف آزمایش شده.    56
جدول ‏4 1- اندازه بلورهای محلول جامد Al-Si برحسب زمان آسیاب¬کاری.    64
جدول ‏4 2- سختی نمونه بالک آلیاژ Al-12%wtSi.    70
جدول ‏4 3- سختی فلز پایه.    73
جدول ‏4 4- سختی آلیاژ پرکننده لحیم سخت.    73
جدول ‏4 5- مقایسه میکروسختی قبل و بعد از لحیم¬کاری.    73


فهرست اشکال
شکل ‏2 1- دیاگرام فازی دوتایی Al-12%wt Si[15].    7
شکل ‏2 2- تشکیل پودرهای کامپوزیتی زمینه فلزی پس از فرآیند آسیابکاری به صورت شماتیک [21].    11
شکل ‏2 3- برخورد گلوله‌ها با پودر و تشکیل و نازک شدن لایه‌های نفوذی [23].    12
شکل ‏2 4- تغییرات اندازه ذرات در برابر زمان آسیاب‌کاری [23].    15
شکل ‏2 5- ریز شدن اندازه ذرات با زمان آسیاب‌کاری [23].    16
شکل ‏2 6-تصویر میکروسکوپ الکترونی یک ذره در سیستم (Ag-Cu) [23].    19
شکل ‏2 7- ریزساختار به دست آمده در حین آسیاب‌کاری از پودرهای اولیه در سیستم نرم – ترد [23].    21
شکل ‏2 8- مکانیزم آلیاژسازی مکانیکی برای سیستم نرم – ترد [25].    21
شکل ‏2 9-تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری که نشان دهنده توزیع یکنواخت ذرات Er2O3 [23].    22
شکل ‏2 10- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی که نشان‌دهنده قرار گرفتن ذرات سخت Si[23].    23
شکل ‏2 11- رابطه دما و مسیرهای نفوذی[27].    24
شکل ‏2 12- رابطه اندازه دانه با ضریب نفوذ [27].    25
شکل ‏2 13-  الگوی Al- 12%wt Si XRD [29].    42
شکل ‏2 14- تصاویر SEM برای پودر Al-20 wt% Si در زمان های مختلف [31].    43
شکل ‏3 1- فلوچارت مراحل انجام تحقیق.    46
شکل ‏3 5- دستگاه آلیاژسازی مکانیکی.    48
شکل ‏3 6- محفظه استفاده شده برای انجام فرآیند آلیاژسازی    48
‏3 7- الف) شماتیک قالب پرس¬گرم ب) جزئیات قالب پرس¬گرم.    51
‏3 8- الف)تصویر سیستم پرس¬گرم مورد استفاده ب) سیستم کنترل دقیق دما و هیتر    52
‏3 9- تاثیر اعمال فشار برای حذف تخلخل¬ها و افزایش مناطق تماس بین ذرات پودر و فشرده شدن پودر [47].    53
شکل ‏3 10- شماتیک اعمال روانکار بر سطح داخلی قالب.    53
شکل ‏3 11- پودر Al-12%wtSi، 45ساعت آلیاژسازی شده و نمونه بالک به دست آمده از پرس¬گرم.    69
شکل ‏3 14- اره موئی و سمباده برای تهیه آلیاژ پرکننده.    55
شکل ‏3 15- نقشه فنی کوره لحیم¬کاری سخت با اشعه مادون قرمز [51].    55
شکل ‏3 16- الف) فیکسچر برای بستن نمونه¬ها و قرار دادن درون کوره و ب) آلیاژپرکننده و فلز پایه.    57
شکل ‏3 17- الف) پمپ خلأ و ب) کوره لحیم¬کاری سخت.    57
شکل ‏3 2- الف) پودر آلومینیوم خالص و ب) پودر سیلیسیوم خالص.    60
شکل ‏4 1-  نمودار ویلیامسون- هال پودر Al-12%wtSi در 45 ساعت.    61
شکل ‏4 2- الف) الگوی پراش اشعهX  پودر Al-12%wtSi تا 45 ساعت و ب) الگوی پراش    63
شکل ‏4 3- تابع اندازه کریستال¬ها بر حسب افزایش زمان آسیاب¬کاری.    64
شکل ‏4 4- پهن شدگی پیک Al (111) در حین آلیاژسازی مکانیکی.    66
شکل ‏4 5- تغییر مورفولوژی آلیاژ Al-12%wt Si با افزایش زمان آسیاب کاری.    67
شکل ‏4 6- آنالیز EDS آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی شده.    68
شکل ‏4 7- آنالیز حرارتی افتراقی Al-12%wtSi.    69
شکل ‏4 8- عکس میکرو آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده پس از پرس¬گرم.    70
شکل ‏4 9- نمونه لحیم¬کاری شده توسط کوره مادون قرمز.    71
شکل ‏4 10- پروفیل دما- زمان: به دست آمده از لحیم سخت در دما و زمان¬های مختلف    71
شکل ‏4 11- تصاویر میکرو، آلیاژ پرکننده لحیم سخت شده.    72
شکل ‏4 12- ذوب آلیاژ پس از اعمال دمای لحیم¬کاری.    72
    

چکیده
برای تهیه نانوساختار یوتکتیک آلومینیوم- سیلیسیوم به عنوان فلز یا آلیاژ پرکننده برای لحیم-کاری سخت آلیاژ تیتانیوم از روش آلیاژسازی مکانیکی استفاده شد. فرآیند لحیم¬کاری با اعمال یک فلز یا آلیاژ مذاب به عنوان پرکننده به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی (نفوذی) می¬-گردد. آلیاژسازی مکانیکی یک تکنیک تولید پودر است که اجازه می¬دهد تا مواد همگن شکل گیرد. مطابق تحقیقات انجام شده این روش به دلیل مزایایی نسبت به روش‌های دیگر، برای تولید آلیاژ نانوساختار زمینه آلومینیومی مناسب می¬باشد. پارامترهای مختلفی از جمله زمان در این فرآیند تأثیرگذار است و برای آن¬که از اکسیداسیون پودرها در حین فرآیند جلوگیری شود فرآیند آلیاژسازی مکانیکی تحت گاز خنثی (آرگون) انجام گرفت. همچنین به منظور تهیه نمونه بالک از روش پرس‌گرم برای فشرده‌سازی پودرها استفاده شد. فرآیند آلیاژسازی مکانیکی در زمان¬های 5، 15، 30 ، 45 و 60 ساعت با نسبت وزن گلوله به پودر 10:1 انجام شد. برای تعیین زمان رسیدن به نانوساختار و خواص ساختاری زمینه پودر تولیدی، آزمایش‌های پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفت. با برش نمونه بالک، قرص¬هایی با ضخامت 7/0 میلی¬متر به عنوان آلیاژ پرکننده تهیه شد. نتایج XRD نشان¬دهنده آن است که در محدوده 45 ساعت کریستال¬ها به نانوساختار (nm 764/44) رسیده¬اند و نتایج SEM نشان¬دهنده آن است که ذرات Si در زمینه Al به صورت همگن پراکنده شده است. فرآیند لحیم¬کاری با درنظر گرفتن 4 دما و زمان مختلف انجام شد و در دمای ◦C 750 به مدت  min30 به کمک کوره مادون قرمز تحت گاز آرگون خالص اتصال Ti-6Al-4V با آلیاژ پرکننده یوتکتیک برقرار شد و مشاهدات ریزساختار اتصال تمیز و نفوذ متالورژیکی و همچنین آزمون میکروسختی، سختی برابر 58/76 ویکرز را نشان¬ می¬دهد.

کلمات کلیدی:
آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم، آلیاژسازی مکانیکی، نانو ساختار، لحیم¬کاری سخت، ریزساختار، کوره مادون قرمز
 

پایان نامه بررسی فرآیند خمکاری فشاری لوله و بهینه سازی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک

اختصاصی از حامی فایل پایان نامه بررسی فرآیند خمکاری فشاری لوله و بهینه سازی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:200

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

فهرست مطالب:

فهرست اشکال ..................................................................................................ح
فهرست جداول ..................................................................................................م
علائم اختصاری .................................................................................................ن
1-    پیشگفتار    1
1-1-    مقدمه    2
1-2-    تعاریف و پارامترهای خمکاری    4
1-3-    روش های خمکاری لوله    6
1-3-1-    خمکاری فشاری    6
1-3-2-    خمکاری کششی    11
1-3-3-    خمکاری فشاری با بازوی متحرک    13
1-3-4-    خمکاری پرسی    14
1-3-5-    خمکاری غلتکی    15
1-4-    عیوب خمکاری لوله    17
1-4-1-    برگشت فنری    18
1-4-2-    چین خوردگی    18
1-4-3-    خرابی سطح مقطع لوله    19
1-4-4-    تغییرات ضخامت    21
1-4-5-    پارگی    21
1-5-    مروری بر کارهای انجام شده    22
1-6-    تعریف و اهداف پایان‌نامه    34
1-7-    بخش‌بندی پایان‌نامه    35
2-    سیستم‌های هوشمند (شبکه‌های عصبی و الگوریتم ژنتیک)    37
2-1-    مقدمه ای بر شبکه‌های عصبی مصنوعی    38
2-1-1-    مدل ریاضی نرون    39
2-1-2-    تابع تبدیل یا تابع محرکه    42
2-1-3-    ساختار شبکه    44
2-1-3-1-    شبکه های چند لایه    45
2-1-4-    یادگیری    47
2-1-4-1-    انواع یادگیری    47
2-1-4-2-    شبکه آدالاین    48
2-1-4-3-    قانون یادگیری ویدرو-هوف یا LMS    49
2-1-4-4-    قانون یادگیری پرسپترون    49
2-1-4-5-    قانون یادگیری گرادیان کاهشی    50
2-1-5-    الگوریتم پس انتشار    51
2-1-5-1-    اصول الگوریتم پس انتشار خطا    52
2-1-5-2-    الگوریتم لونبرگ    53
2-2-    مقدمه‌ای بر الگوریتم ژنتیک    54
2-2-1-    ساختار الگوریتم ژنتیک    55
2-2-2-    کدگذاری    58
2-2-2-1-    کدگذاری دو دویی    59
2-2-2-2-    کدگذاری جایگشتی    59
2-2-2-3-    کدگذاری مقداری    60
2-2-3-    انتخاب    60
2-2-3-1-    روش چرخ گردان    61
2-2-3-2-    روش رتبه بندی    62
2-2-3-3-    روش مسابقه ای    63
2-2-3-4-    نخبه گزینی    63
2-2-4-    تولید مثل    64
2-2-4-1-    تقاطع تک نقطهای    64
2-2-4-2-    تقاطع دو نقطهای    65
2-2-4-3-    تقاطع چند نقطهای    66
2-2-4-4-    تقاطع یکنواخت    66
2-2-5-    جهش    67
2-2-5-1-    وارون کردن    67
2-2-5-2-    تبادل    68
2-2-5-3-    معکوس کردن    68
2-2-6-    تابع هدف و تابع برازندگی    69
2-2-7-    پارامترهای الگوریتم ژنتیک    70
2-2-8-    تفاوت الگوریتم ژنتیک با دیگر روشهای جستجو    73
3-    مدل‌سازی فرآیند به کمک نرم‌افزار المان محدود    75
3-1-    مقدمه    76
3-2-    تحلیل المان محدود خمکاری فشاری لوله    77
3-2-1-    مقدمه.    77
3-2-2-    مدلسازی هندسی    77
3-2-3-    تعریف خواص مکانیکی    79
3-2-4-    مراحل تحلیل المان محدود خمکاری فشاری لوله    86
3-2-5-    شرایط تماسی و اصطکاک    86
3-2-6-    قیود و بارگذاری    87
3-2-7-    شبکه‌بندی اجزای مدل شده    88
4-    آزمایش‌ها و کارهای تجربی    90
4-1-    مقدمه    91
4-2-    تست کشش لوله    91
4-3-    تست کشش الاستومر    96
4-4-    ساخت قالب    100
4-5-    تست خم لوله    101
5-    ارائه نتایج و بحث    108
5-1-    مقدمه    109
5-2-    مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی و تجربی    110
5-2-1-    نیروی‌های شکل‌دهی    110
5-2-2-    توزیع ضخامت و کرنش‌ها    112
5-2-3-    شکل لوله خم    119
5-3-    بررسی اثر پارامترهای فرایند بر توزیع ضخامت در شعاع خارجی خم    121
5-4-    طراحی آزمایش    124
5-4-1-    بررسی میزان تاثیر پارامترها بر روی خروجی    125
5-5-    ویژگی‌های شبکه عصبی استفاده شده    131
5-5-1-    ویژگی‌های شبکه عصبی آموزش داده شده برای خم لوله برنجی    133
5-5-2-    ویژگی‌های شبکه عصبی آموزش داده شده برای خم لوله فولادی    140
5-6-    ویژگی‌های الگوریتم ژنتیک به کار گرفته شده    146
5-6-1-    بهینه‌سازی خم لوله برنجی    148
5-6-2-    بهینه‌سازی خم لوله فولادی    150
5-6-3-    مقایسه نتایج بهینه‌سازی    152
6-    نتیجه‌گیری و پیشنهادات    155
6-1-    نتیجه‌گیری    156
6-2-    پیشنهادها برای ادامه کار    157
7-    مراجع    159
8-    پیوست‌ها    164
    

 
فهرست اشکال
عنوان     شماره صفحه

شکل (‏1 1): چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله    2
شکل (‏1 2): پارامترهای رایج در خمکاری لوله    4
شکل (‏1 3): شماتیک فرایند خمکاری فشاری ‏[7]    10
شکل (‏1 4): شماتیک فرایند خمکاری کششی a)قبل از خمکاری b) بعد از خمکاری.    12
شکل (‏1 5): شماتیک فرایند خمکاری فشاری با بازوی متحرک a) قبل از خمکاری b) بعد از خمکاری.    14
شکل (‏1 6): شماتیک فرایند خمکاری پرسی a) قبل از خمکاری b)بعد از خمکاری.    16
شکل (‏1 7): شماتیک فرایند خمکاری غلتکی با سه غلتک.    17
شکل (‏1 8): برگشت فنری    19
شکل (‏1 9): چین‌خوردگی در لوله در شعاع داخلی خم ‏[9]    19
شکل (‏1 10): خرابی سطح مقطع لوله بر اثر خمکاری (تخت شدن شدن در شعاع بیرونی و بیضی شدن)    20
شکل (‏1 11): تغییرات ضخامت لوله در خمکاری    21
شکل (‏2 1): مقایسه بین سلول عصبی طبیعی و مصنوعی    39
شکل (‏2 2): نمایش مدل یک نرون مصنوعی ساده    40
شکل (‏2 3): یک نرون با بردار ورودی p    41
شکل (‏2 4): شبکه عصبی تک لایه با S نرون    44
شکل (‏2 5): نمایش فرم ساده شده یک شبکه عصبی تک لایه با S نرون و R ورودی    45
شکل (‏2 6): شبکه عصبی سه لایه    46
شکل (‏2 7): نمایش فرم ساده یک شبکه عصبی سه لایه    47
شکل (‏2 8): شبکه آدالاین    48
شکل (‏2 9): نمایش ژن‌ها در یک کروموزوم    56
شکل (‏2 10): فلوچارت الگوریتم ژنتیک    56
شکل (‏2 11): کدگذاری باینری    59
شکل (‏2 12): کدگذاری جایگشتی    60
شکل (‏2 13): کدگذاری مقداری    60
شکل (‏2 14): نحوه انجام انتخاب    61
شکل (‏2 15): روش انتخاب چرخ گردان    62
شکل (‏2 16): تقاطع تکنقطهای    65
شکل (‏2 17): تقاطع دونقطهای    65
شکل (‏2 18): تقاطع یکنواخت    67
شکل (‏2 19): جهش flipping    68
شکل (‏2 20): جهش به روش تبادل    68
شکل (‏2 21): جهش به روش عکس کردن    69
شکل (‏2 22): نقاط بهینه محلی و کلی در یک فضای طراحی    72
شکل (‏3 1): هندسه مدل شده جهت تحلیل المان محدود فرایند خمکاری    78
شکل (‏3 2): نمودار تنش حقیقی-کرنش حقیقی در ناحیه پلاستیک    81
شکل (‏3 3): خطای نسبی سه مدل انرژی کرنشی مونی-ریولین، نئوهوکی و یئو    85
شکل (‏3 4): شبکه‌بندی مندرل، لوله، قالب و راهنمای لوله    89
شکل (‏4 1): ابعاد مغزیهای فلزی و موقعیت قرارگیری آن    92
شکل (‏4 2): مغزیهای فلزی استفاده شده برای تست کشش لوله    92
شکل (‏4 3): (a) لوله برنجی قبل از کشش (b) گلویی کردن و شکست لوله برنجی بعد از کشش    93
شکل (‏4 4): گلویی کردن و شکستن نمونه فولادی    94
شکل (‏4 5): نمودار تنش-کرنش مهندسی و حقیقی برای برنج    95
شکل (‏4 6): نمودار تنش-کرنش مهندسی و حقیقی برای فولاد SS 304    95
شکل (‏4 7): ابعاد نمونه استاندارد برای تست کشش مطابق ASTM D412 (Die C)    96
شکل (‏4 8): قالب استاندارد برای برش نمونههای دمبل شکل    97
شکل (‏4 9): (a) دستگاه تست کشش لاستیک، (b) نمونه بعد از افزایش طول 200 درصد    98
شکل (‏4 10): نتایج تست کشش سه نمونه پلی یورتان با سختی 80 شور A با سرعت 500 میلی متر بر دقیقه    98
شکل (‏4 11): نمودار تنش اسمی-کرنش اسمی نمونههای کشش و متوسط آن ها    99
شکل (‏4 12): اجزای قالب خمکاری فشاری    100
شکل (‏4 13): مقایسه تاثیر مندرل بر روی تغییر شکل لوله، (a) خمکاری با مندرل چند تکه ، (b) خمکاری با مندرل یکپارچه نرم    102
شکل (‏4 14): اندازه‌گیری حداکثر ارتفاع چین‌خوردگی در محل خم    103
شکل (‏4 15): اثر فشار بر چین‌خوردگی لوله برنجی، (a) فشار 3.8، (b) فشار 24.7 مگاپاسکال    104
شکل (‏4 16): اثر فشار بر چین‌خوردگی لوله فولادی، (a) فشار 24.7 مگاپاسکال، (b) فشار 39.3 مگاپاسکال    104
شکل (‏4 17): نمونه‌ای از قطعات خم شده در قالب خم فشاری    105
شکل (‏4 18): لوله اچ‌ شده با دایره‌های به قطر 5 میلی‌متر    106
شکل (‏4 19): انواع حالت‌های ممکن برای تغییر شکل شبکه دایره‌ای، (a) کشش تک محوری، (b) کرنش صفحه‌ای، (c) کشش دو محوری    106
شکل (‏4 20): محل‌های اندازه گیری ضخامت جدار لوله در سطح مقطع برش    107
شکل (‏5 1): نمودار نیروی خمکاری لوله فولادی    110
شکل (‏5 2): نمودار نیروی خمکاری لوله برنجی    111
شکل (‏5 3): شماتیک محل اندازه‌گیری کرنش‌ و ضخامت    112
شکل (‏5 4): کرنش حقیقی در شعاع داخلی خم در لوله فولادی    113
شکل (‏5 5): کرنش حقیقی در شعاع بیرونی خم در لوله فولادی    113
شکل (‏5 6): کرنش حقیقی در شعاع داخلی خم در لوله برنجی    115
شکل (‏5 7): کرنش حقیقی در شعاع بیرونی خم در لوله برنجی    115
شکل (‏5 8): a) توزیع ضخامت در مقطع با زاویه خم 45 درجه در لوله فولادی، b) جهت اندازه‌گیری    118
شکل (‏5 9): a) توزیع ضخامت در مقطع با زاویه خم 45 درجه در لوله برنجی، b) جهت اندازه‌گیری    119
شکل (‏5 10): مقایسه نتایج تجربی و المان محدود خمکاری لوله فولادی، a)فشار کم، b) فشار زیاد    120
شکل (‏5 11): مقایسه نتایج تجربی و المان محدود خمکاری لوله برنجی، a)فشار کم، b) فشار زیاد    121
شکل (‏5 12): میانگین کمترین ضخامت جدار لوله در سطوح مختلف پارامترهای فرایند a) لوله فولادی b) لوله برنجی    123
شکل (‏5 13): اثر متقابل بین فشار و اصطکاک میان لوله و قالب در تغییر ضخامت لوله برنجی در شعاع خارجی خم    123
شکل (‏5 14): اثر اصلی عوامل مختلف در بررسی چین خوردگی در خمکاری لوله برنجی    126
شکل (‏5 15): اثرات متقابل عوامل مختلف در بررسی چین خوردگی در خمکاری لوله برنجی    128
شکل (‏5 16): اثر اصلی عوامل مختلف در بررسی چین خوردگی در خمکاری لوله SS304    129
شکل (‏5 17): تاثیر عوامل مختلف بر روی چین خوردگی در SS304 با در نظر گرفتن اثر متقابل آن‌ها    130
شکل (‏5 18): ساختار شبکه عصبی مورد استفاده    132
شکل (‏5 19): فرایند یادگیری شبکه عصبی brass-net    136
شکل (‏5 20): نمودار رگراسیون برای (a داده های آموزش، (b داده های تست، (c داده های تصدیق و (d کل داده ها برای شبکه brass-net    137
شکل (‏5 21): مقایسه جواب‌های المان محدود و شبکه عصبی brass-net روی داده‌های تست    138
شکل (‏5 22): بررسی پایداری شبکه عصبی brass-net در پیشبینی ارتفاع چینخوردگی    140
شکل (‏5 23): فرایند یادگیری شبکه عصبی ss304-net    142
شکل (‏5 24): نمودار رگراسیون برای (a داده های آموزش، (b داده های تصدیق، (c داده های تست و (d کل داده ها برای شبکه ss304-net    143
شکل (‏5 25): مقایسه جواب‌های المان محدود و شبکه عصبی ss304-net روی داده‌های تست    144
شکل (‏5 26): بررسی پایداری شبکه عصبی ss304-net در پیشبینی ارتفاع چینخوردگی    145
شکل (‏5 27): روند تغییرات تابع برازندگی brass-net برای حالت اول    150
شکل (‏5 28): روند تغییرات تابع برازندگی ss304-net    151
شکل (‏5 29): جواب‌های بهینه برای خم a) لوله برنجی و b) لوله فولادی    154
شکل (الف-1): نمای انفجاری قالب خمکاری فشاری مورد استفاده در این پروژه    165
شکل (الف-2): نیمه سمت چپ قالب برای خمکاری با شعاع 1.5D    166
شکل (الف-3): نیمه سمت راست قالب برای خمکاری با شعاع 1.5D    166
شکل (الف-4): راهنمای لوله (قطر خارجی لوله 25 میلیمتر)    167
شکل (الف-5): کفه بالایی قالب خمکاری    167
شکل (الف-6): قالب خمکاری در حالت بسته شده    168
شکل (ب-1): نیروی شکل‌دهی در خمکاری لوله برنجی با قطر 25 میلی‌متر و ضخامت 1 میلی‌متر    169
شکل (ب-2): نیروی شکل‌دهی در خمکاری لوله فولادی SS304 با قطر 25 میلی‌متر و ضخامت 1 میلی‌متر    170
شکل (ب-3): تست کشش لوله فولادی SS304    171
شکل (ب-4): تست کشش لاستیک (پلی‌یورتان مطابق استاندارد ASTM D412)    172


فهرست جداول
عنوان     شماره صفحه
جدول (‏1 1): پارامترهای خمکاری    6
جدول (‏2 1): چند نمونه از توابع تبدیل پرکاربرد در شبکه‌های عصبی    43
جدول (‏3 1): خواص مکانیکی لوله‌های فولادی زنگ نزن و برنجی    81
جدول (‏4 1): ابعاد نمونه های تست شده (ابعاد به میلیمتر میباشند)    97
جدول (‏4 2): ضرایب مدل مونی-ریولین حاصل از دادههای تست کشش    99
جدول (‏4 3): آزمایش‌های تجربی انجام شده    101
جدول (‏5 1): مقادیر ضخامت در شعاع داخلی و خارجی خم    116
جدول (‏5 2): پارامترهای طراحی و تعداد سطوح آن‌ها جهت طراحی آزمایش    125
جدول (‏5 3): نتایج حاصل برای آموزش شبکه عصبی در خمکاری لوله برنجی    134
جدول (‏5 4): نتایج حاصل برای آموزش شبکه عصبی در خمکاری لوله فولادی    141
جدول (‏5 5): مقادیر مجاز پارامترهای فرایند برای دو حالت مطالعه موردی    147
جدول (‏5 6): مقادیر پارامترهای تنظیمی الگوریتم ژنتیک    147
جدول (‏5 7): نتایج بهینه الگوریتم ژنتیک با تابع برازندگی brass-net در 10 بار تکرار برای حالت اول    149
جدول (‏5 8): نتایج بهینه الگوریتم ژنتیک با تابع برازندگی ss304-net در 10 بار تکرار برای حالت اول    151
جدول (ج-1): داده‌های المان محدود برای خمکاری فشاری SS304    173
جدول (ج-2): داده‌های المان محدود برای خمکاری فشاری لوله برنجی    176

چکیده
در صنایع فضایی، هواپیماسازی، خودروسازی و غیره قطعات لوله‌ای با شعاع خم کوچک از جنس آلیاژهای آلومینیوم، تیتانیوم و فولادهای زنگ‌نزن، در سیستم‌های هیدرولیکی، سوخت‌رسانی و انتقال گاز به صورت وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرند. شعاع خم این قطعات اغلب در حدود قطر خارجی لوله می‌باشد. در نتیجه امکان ایجاد عیوب چین‌خوردگی در شعاع داخلی خم، نازک شدن بیش از حد جدار لوله در شعاع بیرونی خم، خرابی سطح مقطع و غیره در این قطعات زیاد می‌باشد. خمکاری سرد این قطعات نیازمند استفاده از روش‌های خاص می‌باشد. یکی از این روش‌ها که برای خمکاری لوله‌های جدار نازک با شعاع‌های خم کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش خمکاری فشاری است. در این روش، از مواد انعطاف‌پذیر به ویژه الاستومرهای پلی یورتان، لاستیک‌های مصنوعی و غیره به عنوان مندرل در داخل لوله استفاده می‌شود. بعد از قرار دادن مندرل در داخل لوله و اعمال فشار به مندرل، لوله و مندرل توسط سنبه به صورت همزمان به داخل قالب خم هدایت می‌شوند و لوله شکل پروفیل خم را به خود می‌گیرد.
در این پایان‌نامه از روش ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک جهت یافتن مقادیر بهینه پارامترهای فرایند خمکاری فشاری لوله با هدف تولید خم با حداقل چین‌خوردگی استفاده شده است. پنج پارامتر قطر نسبی لوله، شعاع نسبی خم، اصطکاک بین لوله و قالب، اصطکاک بین لوله و مندرل و فشار وارده به لاستیک به عنوان پارامترهای ورودی و حداکثر ارتفاع چین‌خوردگی به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شده اند. داده‌های مورد نیاز جهت آموزش شبکه عصبی از شبیه‌سازی‌های المان محدود در نرم افزار ABAQUS استخراج شدند. از شبکه عصبی پس انتشار خطا با الگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوارت استفاده شد. این شبکه به عنوان تابع برازندگی در الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفت. به کمک الگوریتم ژنتیک، مقدار بهینه پارامترهای فرایند که منجر به تولید خم بدون چین‌خوردگی در لوله می‌شود، به دست آمدند. لازم به ذکر است که نتایج شبیه‌سازی‌های عددی با انجام تست‌های تجربی خمکاری لوله با دقت قابل قبولی صحه گذاری شدند.
کلید واژه: خمکاری فشاری لوله، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک.