در این تحقیق رفتار تنش کرنش بتن های سبک ساخته شده با اسکوریا و پومیس منطقه آذربایجان ایران مورد بررسی قرار گرفته است. در مراحل تجربی، 14 مخلوط بتن مختلف با نسبت های متفاوت استفاده شده است. 52 نمونه استوانه ای بتن سبک (LWAC) با نسبت های متفاوت برای آزمایش مقاومت فشاری تک محوری و تعیین رفتار تنش کرنش بتن سبک تهیه شدند. در این تحقیق روابط ریاضی تنش کرنش پیشنهادی محققان مختلف، مبنای ارزیابی نتایج تجربی تنش کرنش بتن سبک قرار گرفت. منحنی نتایج تجربی با روابط ریاضی موجود که توسط محققان دیگر ارائه شده است مقایسه شد. به علت تفاوت خصوصیات مکانیکی بتن سبک در مقایسه با بتن معمولی (NWC) و بتن با مقاومت بالا (HSC)، بعضی تفاوت ها بین نتایج تجربی و روابط موجود مشاهده گردید. در این تحقیق برای انطباق بهتر روابط موجود با منحنی تنش کرنش نتایج تجربی بتن سبک، ضرایب روابط پیشنهادی محققان مختلف اصلاح شدند. نتایج تجربی در مقایسه با روابط موجود می تواند برای تیرها مقاومت خمشی کمتری را نتیجه دهد، به این دلیل موضوع از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

در مطالعه ی حاضر، با پردازش تصاویر نمونه ی سه محوری در حین آزمایش، تغییرات قطر و حجم آن با دقت مناسب برآورد شده و جهت راستی آزمایی روش پیشنهادی، مقایسه یی میان نتایج آن با نتایج ثبت شده از طریق اندازه گیری های متداول آزمایشگاهی انجام پذیرفته است. مقایسه ی اخیر نشان داد که نتایج آزمایش های سه محوری تحکیم یافته ی زهکشی شده بر روی نمونه های خاک اشباع در هر دو روش ذکر شده، تطابق قابل قبولی داشتند. دستاورد نخست پژوهش حاضر، دستیابی به دقت تخمین تغییرات حجم، در حد رویکردهای پردازش تصویر سه بُعدی، علیرغم استفاده از پردازش تصویر دو بُعدی است. به گونه یی که تا کرنش 10 درصد، میزان خطای رویکرد پردازش تصویر، در محاسبه ی تغییرات حجم نمونه، نسبت به رویکرد متداول در محدوده ی 0/001 تا 0/002 بوده است. برای کرنش های بالاتر تا 20 درصد، در بیشتر آزمایش ها، خطای رویکرد پردازش تصویر نسبت به رویکرد متداول تا محدوده ی 0/005 نیز رسیده است. دستاورد دوم، حذف فرایند واسنجی پیچیده از مراحل برداشت بوده است که روش مذکور را کاربردی می سازد. درنهایت، دستاورد سوم، امکان بررسی رفتارهای درون المانی با دقت مناسب بوده است.

در فرآیند هیدروفرمینگ اعمال همزمان فشار هیدرولیکی به سطح داخلی لوله و نیروی محوری به دو انتهای لوله، باعث تبدیل یک لوله به شکل قالب مورد نظر می شود. استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود برای پیش بینی ابعاد هندسی قطعات تولیدی و پیش گیری از عیوب احتمالی متداول است. برای شبیه سازی اجزاء محدود خواص مکانیکی دقیق ماده لوله مورد نیاز است. بدست آوردن خواص مکانیکی ماده لوله از آزمایش های مشابه با فرآیند هیدروفرمینگ مطلوب می باشد. در این تحقیق آزمون بالج هیدرولیکی با استفاده از قالب T شکل برای بدست آوردن منحنی تنش-کرنش ماده لوله معرفی گردیده است. برای این منظور با استفاده از یک سیستم هیدروفرمینگ، آزمایشاتی بر روی لوله های مشابه از جنس آلیاژ مس C12200 انجام شده است. مقادیر پارامترهای هندسی مورد نیاز برای استفاده در روابط تحلیلی استخراج شده اند و منحنی تنش-کرنش رسم گردیده است. نتایج روش ارائه شده با نتایج آزمایش کشش مقایسه شده است. همچنین اثر ناهمسانگردی بر روی منحنی های تنش-کرنش بدست آمده از هر دو آزمون مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی تنش-کرنش بدست آمده برای رسم منحنی حد شکل دهی استفاده شده است. خواص مکانیکی بدست آمده از آزمون بالج و منحنی حد شکل دهی، برای شبیه سازی ترکیدگی لوله و پیش بینی ابعاد هندسی قطعه نهایی در فرآیند هیدروفرمینگ سه راهی T شکل بکار رفته است و با نتایج قطعه آزمایش هیدروفرمینگ مقایسه گشته اند. نتایج نشان می دهد که قطعه هیدروفرمینگ شبیه سازی شده به کمک منحنی تنش-کرنش بدست آمده از روش ارائه شده، با دقت مناسبی به قطعه هیدروفرمینگ واقعی منطبق بوده است.

نمودارهای حد شکل دهی(FLD) ، محدوده شکل دهی ورق را برای حالت های مختلف تغییر شکل در فرایند های گوناگون شکل دهی ورق نشان می دهند. در عمل تعیین تجربی یک منحنی حد شکل دهی (FLC) بسیار زمان بر بوده و احتیاج به تجهیزات خاص و گرانقیمت دارد. تحت این شرایط روش اجزا محدود می تواند به عنوان ابزار جایگزین برای پیش بینی نمودارهای حد شکل دهی مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق با استفاده از روش اجزا محدود اثر کارسختی و ناهمسانگردی بر منحنی حد شکل دهی یک نوع ورق فولادی کششی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. بدین منظور آزمون کشش خارج از صفحه هکر با سنبه نیم کروی با استفاده از نرم افزار ABAQUS 6.4 شبیه سازی گردیده است. لحظه گلویی شدن موضعی که نشان دهنده حد کرنش می باشد، به وسیله ردیابی کرنش ضخامتی ورق بر حسب زمان در نازکترین گره و همچنین بررسی مشتقات اول و دوم آن مشخص شده است. با انجام این روش برای نمونه های مختلف آزمایش منحنی حد شکل دهی کرنش به دست آمده است. برای تایید نتایج، منحنی حاصل با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه گردیده است. سپس منحنی حد شکل دهی تنش با محاسبه تنش های اصلی در گلویی موضعی به دست آمده است. در نهایت اثر کارسختی و ناهمسانگردی بر منحنی حد شکل دهی کرنش و تنش بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش توان کارسختی منحنی حد شکل دهی کرنش افزایش می یابد، اما منحنی حد شکل دهی تنش تغییر قابل توجهی نمی نماید. این در حالی است که افزایش مقدار ناهمسانگردی نرمال منجر به افزایش منحنی حد شکل دهی تنش شده ولی منحنی حد شکل دهی کرنش تغییر قابل توجهی نمی کند.

با توجه به وابستگی شکل پذیری اجزای سازه ای به ظرفیت آن ها در حفظ پایداری پس از ناحیه تسلیم ماده، تاثیر تغییر مدول مماسی مربوط به ناحیه کارسختی در مورد یک نمونه فولاد ضدزنگ بر روی ظرفیت باربری پس ازکمانش ستون های لوله ای ملاحظه شده است. با توجه به هزینه بسیار کمتر مطالعات عددی نسبت به مطالعات آزمایشگاهی در مورد تغییرات مدول مماسی مصالح، روش مدل سازی المان محدود انتخاب شده و در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی بر روی یک نمونه ستون با D/t=60 مورد تصدیق قرار گرفت که بدین منظور رفتار غیرخطی مصالح و هندسه در مدل ملاحظه شد. در ادامه مدل های المان محدود برای نسبت های مختلف D/t توسعه داده شده و مطابق با نتایج بدست آمده، با افزایش نسبت قطر به ضخامت برای ستون ها، دو پارامتر مهم در مورد شکل پذیری شامل اول، ظرفیت جذب انرژی و دوم، نسبت تغییرشکل ستون در آستانه فروریزش به تغییرشکل در لحظه تسلیم مقطع (e/g) با افزایش چشمگیری مشاهده شد، بعنوان مثال جذب انرژی و e/g در ستون D/t=30 نسبت به ستون D/t=60 به ترتیب حدود 35% و 111% افزایش پیدا کرد. دو مدل مذکور برای بررسی تاثیر تغییر مدول مماسی در ناحیه کار-سختی انتخاب شده و تاثیر مدول مماسی در دو بخش مقدم و موخر روی پارامترهای مربوط به میزان شکل پذیری ستون ها بررسی شد. نتایج بدست آمده، افزایش مدول مماسی ماده در بخش مقدم کار-سختی را دارای تاثیر مهم روی ظرفیت شکل پذیری ستون ها با نسبت D/t متوسط و مدول مماسی در بخش موخر کار-سختی را دارای تاثیر مهم در مورد ستون ها با نسبت D/t کمتر نشان دادند. با افزایش دو برابری مدول مماسی در بخش موخر کار-سختی، جذب انرژی و  نسبت e/g در ستون D/t=30 به ترتیب به اندازه 111% و 71% نسبت به نمونه ستون با فرض ماده آزمایشگاهی افزایش پیدا کرد حال ‎آنکه با افزایش دو برابری مدول مماسی در بخش مقدم کار-سختی، دو پارامتر یاد شده در مورد ستون D/t=60 به ترتیب به اندازه 26% و 46% نسبت به فرض ماده آزمایشگاهی افزایش یافت. نتایج این مطالعه نشان می دهد، جهت داشتن رفتار شکل پذیرتر برای ستون ها، می توان با تعریف ترکیب شیمیایی مناسب مصالح، بخش کار-سختی را با توجه به اندازه قطر به ضخامت ستون ها طرح کرده و از مزایای شکل پذیری بیشتر در اجزای سازه ها برخوردار بود.

استفاده از ورق های دولایه به منظور بهبود خواص مکانیکی نظیر شکل پذیری، استحکام و بهبود خواص شیمیایی نظیر مقاومت در برابر خوردگی، باعث افزایش روزافزون این نوع مواد در صنعت شده است. در این پژوهش شکل پذیری ورق دولایه آلومینیوم-مس در نرخ کرنش بالا به کمک روش شکل دهی الکترومغناطیس بررسی می شود. شبیه سازی شکل دهی الکترومغناطیس ورق دولایه در نرخ کرنش بالا به کمک نرم افزار ماکسول و آباکوس انجام شد. با ساخت سیم پیچ و قالب و استفاده از ورق با هندسه های متفاوت و شبکه بندی ورق، نمودار حد شکل دهی در حالت تجربی نیز استخراج شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که فشار الکترومغناطیس وارد بر ورق در چینش CA 19% از چینش AC بزرگ تر است. با استفاده از معیار مشتق دوم کرنش، نمودار حد شکل دهی ورق دولایه آلومینیوم-مس استخراج شد. سطح نمودار حد شکل دهی ورق دولایه آلومینیوم-مس با ضخامت اولیه 5/0میلی متر در چینش AC نسبت به CA حدود 30% بالاتر است. دلیل این بهبود این است که در چینش AC ورق با شکل پذیری بیشتر (مس) در لایه خارجی است و در مقابل تنش کششی وارده، مقاومت بیشتری در برابر گلویی شدن دارد. لایه بیرونی با شکل پذیری بهتر می تواند باعث بهبود شکل پذیری ورق دولایه شود. سطح نمودار حد شکل دهی ورق دولایه آلومینیوم-مس در نرخ کرنش بالا نسبت به حالت استاتیک در سمت راست حدود 120 و در سمت چپ حدود 50٪ بهبود داشته است. نتایج تجربی برای نمودار حد شکل دهی با نتایج شبیه سازی حدود 6% اختلاف دارد.

خواص مکانیکی و منحنی های تنش-کرنش سه فلز مس، نقره و طلا با ساختار تک بلوری ایده آل به صورت ابتدا به ساکن محاسبه شد. حوزه های الاستیک و پلاستیک و چگونگی گذار بین این دو حوزه بررسی شد. تنش تسلیم و شیب این منحنی ها در حوزه الاستیک نشان از تردی مس نسبت به دو فلز دیگر دارد. توپولوژی چگالی بار نیز برای این سه فلز به صورت ابتدا به ساکن محاسبه و تحلیل شده است. بررسی نتایج حاصل از تحلیل توپولوژی چگالی بار و منحنی های تنش-کرنش نشان از ماهیت توپولوژی گذار الاستیک-پلاستیک این فلزات در کرنش 25% دارد. نحوه تغییر خواص نقاط بحرانی، به ویژه نقاط پیوند نیز مورد بررسی قرار گرفت.