Η εργασία αυτή ασχολείται με τον υπολογισμό της δυναμικής απόκρισης επίπεδων μεταλλικών πλαισίων που υποβάλλονται σε σεισμική διέγερση, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση του ρυθμού παραμόρφωσης στις ιδιότητες του υλικού κατασκευής.Από την έρευνα προέκυψαν πολύ χρήσιμα συμπεράσματα που αιτιολογούν, σε ικανοποιητικό βαθμό, την απρόβλεπτη συμπεριφορά μεταλλικών κατασκευών κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμικών γεγονότων στο παρελθόν. / This work elaborates with the calculation of the dynamic response of plane steel frames subjected to earthquake motions taking care of strain rate effect on material properties. The obtained results justify, in a satisfactory way, the unpredictable behavior of steel structures observed in the past due to severe earthquake ground motions.

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την τεκτονική ανάλυση δύο μεγασκοπικών επωθήσεων στην περιοχή της νότιας Εύβοιας. Αναλύονται τα εξελικτικά στάδια της παραμόρφωσης στην περιοχή μελέτης, τα μέσα που χρησιμοποιούνται για την κατανόηση των παραμορφωτικών φάσεων είναι εικόνες καθώς επίσης και μετρήσεις με γεωλογική πυξίδα οι οποίες προβλήθηκαν σε στερεογραφικά δίκτυα για εξαγωγή συμπερασμάτων. Τονίζεται ότι τα παραπάνω παρουσιάζουν ορθή ερμηνεία πάντα σε συσχέτιση με υπαίθριες παρατηρήσεις. / The present work deals with the tectonic analysis of two megascopic structures in the region of southern Evia. Are analyzed the evolutionary stages of deformity in the region of study,the means that are used for the comprehension of the deforming phases are pictures as well as measurements with geological compass.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζονται δύο υβριδικές διατάξεις με παρόμοια συνδεσμολογία, οι οποίες χρησιμοποιούνται για το φιλτράρισμα αρμονικών σε περιπτώσεις μη γραμμικών φορτίων. Συγκεκριμένα, περιγράφονται τα χαρακτηριστικά τους, τα κυκλώματα ελέγχου τους και αναλύονται λεπτομερώς τα αποτελέσματα τους στο φιλτράρισμα. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην έννοια των αρμονικών και γίνεται αναφορά στις διαταραχές που προκαλούν τα μη γραμμικά φορτία σ’ένα σύστημα ισχύος. Επιπλέον, παρουσιάζονται όλες οι κατηγορίες των υπαρχόντων αρμονικών φίλτρων και γίνονται οι απαραίτητες συγκρίσεις ανάμεσα στα δύο υβριδικά φίλτρα και στους συμβατικούς αντισταθμιστές. Τέλος, αναφέρονται τα διεθνή πρότυπα των αρμονικών και γίνεται λόγος για τις τιμές των φίλτρων στην αγορά. / In this thesis, two hybrid devices for harmonic filtering due to non linear loads are being examined.Particularly, their characteristics and their control systems are being described and their filtering performance is analysed in detail. Attention is paid to the term of Harmonics and the distortion that the non linear loads cause to power systems. Moreover, all kinds of harmonic filters are presented and compared. Finally, there is a short reference to the international standards of harmonics and the prices of those devices in the market.

Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διατριβή αναλύονται τα παραμορφωτικά και συστασιακά (πετρογραφικά - ορυκτοχημικά) χαρακτηριστικά μυλωνιτιωμένων λιθολογιών από την πλαστική ζώνη διάτμησης του Φελλού (Βορειοδυτική Άνδρος). Η ζώνη διάτμησης του Φελλού είναι μια μεσοσκοπικής κλίμακας δομή, ΒΒΑ διεύθυνσης, με δομικό πάχος της τάξεως των 200 μέτρων. Το κεντρικό τμήμα της ζώνης διάτμησης φιλοξενείται σε μετα-πηλιτικές λιθολογίες και οριοθετείται από έντονα παραμορφωμένα μετα-υπερβασικά και μετα-βασικά λιθολογικά σώματα. Οι μυλωνιτιωμένες λιθολογίες της ζώνης διάτμησης χαρακτηρίζονται σαν S έως S – L τεκτονίτες. Η τεκτονική χαρτογράφηση στην περιοχή μελέτης αποκάλυψε ότι η μυλωνιτική ζώνη αναπτύχθηκε υπο-παράλληλα με το αξονικό επίπεδο ενός ήπια κεκλιμένου συγκλινοειδούς το οποίο έχει υποστεί καθολικό μετασχηματισμό. Οι ρεολογικές αντιθέσεις μεταξύ του πυρήνα της ζώνης διάτμησης και των περιθωρίων της σε συνδυασμό το τεκτονικό περιβάλλον ενός μετασχηματισμένου συγκλινοειδούς έχουν συμβάλλει στον εντοπισμό της παραμόρφωσης στην θέση ανάπτυξης της ζώνης διάτμησης. Σε χαρτογραφική κλίμακα ο προσανατολισμός των γραμμώσεων έκτασης μεταβάλλεται από ΝΝΔ , παράλληλα στη διεύθυνση της ζώνης διάτμησης, σε ΔΒΔ διεύθυνση βύθισης. Η μεταβολή στον προσανατολισμό των γραμμώσεων έκτασης δείχνει ότι η διεύθυνση κίνησης εντός της ζώνης διάτμησης διαμερίζεται χωρικά σε συνιστώσες κίνησης παράλληλα και κάθετα στην παράταξη της μυλωνιτικής φολίωσης. Ο κινηματικός διαμερισμός στην πλαστική ζώνη διάτμησης του Φελλού είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα ζωνών διάτμησης πλάγιας συστολής. Ο κινηματικός διαμερισμός που αναγνωρίστηκε, ερευνήθηκε περαιτέρω με την εξέταση της χωρικής κατανομής των κρυσταλλογραφικών αξόνων [c] του χαλαζία, από δείγματα χαλαζιακών φλεβών και χαλαζιακών μυλωνιτών, προσανατολισμένα παράλληλα στη μυλωνιτική φολίωση και κάθετα στη γράμμωση έκτασης (ΧΖ επίπεδο ελλειψοειδούς παραμόρφωσης). Τα ιστολογικά διαγράμματα [c] αξόνων χαλαζία παρουσιάζουν μεταβολές στην τοπολογία τους σε διαφορετικά δομικά επίπεδα της ζώνης διάτμησης και διακριτές διαφορές με τα πρότυπα κρυσταλλογραφικά διαγράμματα [c] αξόνων μονοκλινικής συμμετρίας. Διακριτό χαρακτηριστικό , ειδικά για τα ανώτερα δομικά επίπεδα της ζώνης διάτμησης, είναι η εστίαση των [c] αξόνων σε σημειακά μέγιστα που προβάλλονται σε περιφερειακές θέσεις των κρυσταλλογραφικών διαγραμμάτων. Η βάση , δομικά, της ζώνης διάτμησης βρίσκεται στην ρεολογική διεπιφάνεια μετα-πηλιτών – μετα-βασιτών. Στην επαφή αυτή, ιστολογικά διαγράμματα από γειτονικά δείγματα χαλαζιακών φλεβών παρουσιάζουν συστηματικά διαγράμματα τύπου μικρών κύκλων. Η συστηματικότητα αυτή υποδηλώνει εντοπισμό της γεωμετρίας της παραμόρφωσης στην λιθολογική επαφή των μετα-πηλιτών - μετα-βασίτων. Η ποσοτική ανάλυση της παραμόρφωσης έδειξε ότι η παράμετρος Rxz μεταβάλλεται από 2.1 έως 6.45 ενώ η παράμετρος Flinn κυμαίνεται από 0.01 έως 0.93, υποστηρίζοντας και ποσοτικά ότι η γεωμετρία της παραμόρφωσης ανήκει στο πεδίο της πλάτυνσης. Η γεωμετρία της παραμόρφωσης στο πεδίο της πλάτυνσης είναι ένα επιπλέον διαγνωστικό χαρακτηριστικό των ζωνών διάτμησης πλάγιας συστολής. Η πετρογραφικη εξέταση μυλωνιτιωμένων λιθολογιών εστίασε στην αναγνώριση ζωνωμένων ορυκτών φάσεων με σκοπό την στοιχειοθέτηση των ορυκτοχημικών χαρακτηριστικών τους. Η πετρογραφική εξέταση δειγμάτων από μια επιφανειακή εμφάνιση μεταβασιτών από την βάση της μυλωνιτικής ζώνης συνέβαλλε στην αναγνώριση, σε κλίμακα λεπτής τομής, δύο λιθολογικών τύπων οι οποίοι είναι (α) Γρανατούχος – γλαυκοφανιτικός σχιστόλιθος και (β) Επιδοτιτικός - γλαυκοφανιτικός σχιστόλιθος. Η ορυκτοχημεία ζωνωμένων γρανατών και αμφιβόλων από τους δύο λιθολογικούς τύπους εξετάστηκε μέσω SEM/EDS.Η ορυκτοχημική ανάλυση οδήγησε στην αναγνώριση τριών τύπων ζώνωσης στις αμφιβόλους με τα εξής χαρακτηριστικά (α) Σκούροι πράσινοι πυρήνες σιδηρο-Κεροστίλβης με κροσσιτικά περιθώρια (β) Παλίνδρομη ζώνωση μεταξύ μπλε (σιδηρο-Γλαυκοφανής) και πράσινων αμφιβόλων (σιδηρο-Βαρροϊσίτης) και (γ) Απομονωμένοι κρύσταλλοι με κροσσιτικούς πυρήνες και ριβεκιτικά περιθώρια. Τα περιθώρια των ζωνωμένων γρανατών που εξετάστηκαν βρίσκονται σε ιστολογική ισορροπία με μπλέ αμφιβόλους, το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τα ορυκτοχημικά πειστήρια της κλασμάτωσης του μαγγανιου στους πυρήνες αποδεικνύει ότι η βλάστηση των γρανατών συνέβη σε αυξανόμενες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας κατά την διάρκεια του υψηλής πίεσης μεταμορφικού γεγονότος. / The subject of the present contribution is the analysis of deformation in the Fellos ductile shear zone, which crops out in the island of Andros. Fellos shear zone (FSZ) is an outcrop scale NNE –striking structure with a total structural thickness of, approximately, 200 m. The central main domain of the shear zone is defined by mylonitized metapelitic rocks, bounded by strongly deformed meta-basic and meta–ultrabasic rocks both on top and bottom. Mylonitic rocks in the shear zone can be classified as S to S – L tectonites. Structural mapping revealed that the Fellos shear zone resulted from the complete transposition of a gently inclined synform the axial plane of which is orientated sub – parallel to the mylonitic foliation. The rheological contrasts between the core of the shear zone and its margins in conjunction with the structural framework of a transposed synform are first order influences to the localization of deformation. The map scale pattern of the stretching lineations in the shear zone shows that the lineation swings from a NNE orientation, trending parallel to the strike of the shear zone, to an ESE orientation. This variation shows that transport orientation in the shear zone is spatially partitioned into strike parallel and strike normal movements. This kinematic partitioning in the Fellos shear zone is a characteristic feature of transpressional high strain shear zones. The recognized partitioning was further investigated by examining the pattern of quartz [c]-axes fabrics in quartz veins oriented parallel to the mylonitic foliation as well as in quartz –rich mylonites. Quartz [c] axes fabric diagrams shows variations in their topology at different structural levels of the shear zone and distinct differences with the [c] axes patterns of monoclinic strain symmetry. Distinct feature, especially at the uppermost structural levels of the shear zone, is the point maxima clustering of the [c] axes in peripheral position of the crystallographic diagrams. At the base of the shear zone, in the rheological interface of metapelites with metabasites, the fabric diagrams from neighboring quartz vein specimens shows consistently small circle girdle pattern. This observation denotes localization in the geometry of deformation (flattening) at this lithological contact. Finite strain analysis shows that Rxz varies from 2.1 to 6.45, while the Flinn parameter range between 0.01 and 0.93, supporting quantitatively the flattening geometry of strain. Flattening strain is another diagnostic criterion of transpressional shear zones. The means to constrain the compositional features of the mylonitic rocks was mineral chemistry and petrologic analysis. Petrographic examination, specifically, of a metabasite outcrop from the base of the shear zone revealed, in thin section scale, two lithologic types : (a) Garnet blueschist and (b) Epidote blueschist. The mineral chemistry of zoned garnets and amphiboles from these petrographic types has been examined using SEM/EDS. The microchemical analysis revealed three different zoning patterns in the amphiboles which are characterized by (a) dark green Ferro – hornblende cores with crossite rims (b) Amphiboles with compositional zoning and alternations of blue (Ferro – glaucophane) and green amphiboles (Ferro – barroisite) and (c) Isolated grains with crossite cores and riebeckite rims. Compositional mapping of zoned garnets witnessed fractionation of manganese to the cores, which is the Prima facie evidence of growth zoning. In addition, the almandine rims of the zoned garnets are in textural equilibrium with blue amphiboles, observation which implies that these garnets nucleated during the HP event.

Ο χαρακτηρισμός της ποιότητας των χυτών κραμάτων αλουμινίου , γίνεται μέχρι σήμερα μέσω του χαρακτηρισμού της ποιότητας της μικροδομής, μετρήσεων σκληρότητας και πειραμάτων κρούσης και σε μικρότερο βαθμό, δοκιμών εκφυλισμού. Στην παρούσα διατριβή, προτείνεται ένας νέος εμπειρικός δείκτης για τον ποσοτικοποιημένο χαρακτηρισμό της ποιότητας χυτών κραμάτων αλουμινίου. Ο προτεινόμενος δείκτης αξιολογεί την ποιότητα ενός υλικού από την πλευρά του μηχανικού που σχεδιάζει ένα κατασκευαστικό στοιχείο και επομένως την αξιολογεί ως την ικανότητα του υλικού για μηχανικές επιδόσεις. Για την αξιολόγηση αυτή ο προτεινόμενος δείκτης συνεκτιμά την αντοχή και την ολκιμότητα του υλικού σε εκφυλισμό. Παράλληλα, για το χαρακτηρισμό της ποιότητας, ο δείκτης παίρνει υπόψη τη δυσθραυσότητα του υλικού καθώς και τη διασπορά των μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού. Η διατύπωση του δείκτη στηρίχτηκε σε έναν ευρείας έκτασης πειραματικό χαρακτηρισμό της μηχανικής συμπεριφοράς σε εφελκυσμό καθώς και της μικροδομής των κυριότερων αεροπορικών χυτών κραμάτων αλουμινίου σε συνάρτηση με τη μεταβολή α) της χημικής σύστασης, β) του ρυθμού στερεοποίησης και γ) της θερμικής κατεργασίας αυτών καθώς και στη διατύπωση εμπειρικών συναρτήσεων για την εξάρτηση των μηχανικών ιδιοτήτων των κραμάτων που εξετάστηκαν από τις παραπάνω μεταβολές των παραμέτρων χύτευσης. Προκειμένου να διευκολυνθεί η αξιοποίηση του δείκτη, διατυπώθηκαν απλουστευμένες προσεγγιστικές εκφράσεις που επιτρέπουν τον υπολογισμό του από δεδομένα των απλών πειραμάτων της σκληρομέτρησης και της κρούσης. Τέλος προτάθηκε μεθοδολογία δημιουργίας χαρτών ποιότητας με βάση τον προταθέντα δείκτη για την υποστήριξη της επιλογής υλικού όταν είναι γνωστές οι απαιτήσεις σε μηχανικές επιδόσεις συγκεκριμένων κατασκευαστικών στοιχείων. / Quality evaluation of cast aluminum alloys is currently made mainly by means of the met- allographic characterization of the alloy’s niicrostructure, hardness measurements, impact tests and, to a lesser extend, tensile tests, are involved, as well. Yet, the overall decision is not a straight forward procedure, relies heavily on the experience of the quality engineer and involves an appreciable amount of subjective judgment. In the present Thesis, a new empirical quality index for the quantitative evaluation of the quality of cast aluminum alloys is introduced. The proposed index evaluates quality which is regarded as the ability of a material for mechanical performance. The index evaluates the quality of a cast alloy on the basis of a balance between the material’s tensile strength and ductility with regard also to the material’s toughness. In the proposed index the scatter in mechanical properties is also accounted. The formulation of the index has been based on an extensive experimental characterization of the tensile behavior and the microstructural features of the main aircraft aluminum cast alloys by varying chemical composition, solidification rate and artificial aging treat- ment. To facilitate the wide spread use of the index, simplified approximate expressions of the index have been formulated as well. These expressions allow for the calculation of the proposed quality index based on hardness measurements and impact test results. The index has been also exploited to devise quality maps, which may be used to support material selection with regard to the mechanical properties required by the design office for a certain application.

Η σφυρηλάτηση με βολή σωματιδίων (shot peening) είναι μία επιφανειακή κατεργασία που πραγματοποιείται με σκοπό την αύξηση της αντοχής μεταλλικών υλικών και εφαρμόζεται στο τελευταίο στάδιο της γραμμής παραγωγής. Η αύξηση της αντοχής επιτυγχάνεται με την ανάπτυξη θλιπτικών παραμενουσών τάσεων κοντά στην επιφάνεια του υλικού έπειτα από την κρούση σωματιδίων με υψηλές ταχύτητες. Η ανάπτυξη θλιπτικών παραμενουσών τάσεων αυξάνει την αντοχή σε κόπωση, σε εργοδιάβρωση, καθώς και σε άλλες μηχανικές καταπονήσεις και επιτρέπει την μείωση του βάρους σχεδιάζοντας διατομές με μικρότερο πάχος. Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή παρουσιάζεται μια ολοκληρωμένη αριθμητική προσομοίωση της κατεργασίας και εξετάζεται η μηχανική συμπεριφορά των υπό κατεργασία υλικών σε υψηλούς ρυθμούς καταπόνησης. Συγκεκριμένα η μεθοδολογία που αναπτύσσεται περιλαμβάνει την ανάπτυξη ενός αριθμητικού προτύπου για την προσομοίωση της κατεργασίας της σφυρηλάτησης με βολή σωματιδίων και τον υπολογισμό των αποτελεσμάτων της στο υλικό. Τα βήματα που ακολουθηθήκαν για την ανάπτυξη του αριθμητικού προτύπου είναι, α) ο χαρακτηρισμός του κράματος αλουμινίου 7449-Τ7651 σε υψηλούς ρυθμούς καταπόνησης μέσω της πειραματικής διάταξης Split Hopkinson Bar που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο Εργαστήριο Τεχνολογίας και Αντοχής Υλικών, β) η ανάπτυξη βοηθητικών επιμέρους αριθμητικών μοντέλων, γ) η ανάπτυξη κινηματικών μοντέλων προσομοίωσης της ροής των σωματιδίων, δ) η ανάπτυξη κριτηρίων και η εφαρμογή τους για τον υπολογισμό του ελαχίστου απαιτούμενου αριθμού σωματιδίων για την προσομοίωση, καθώς και των θέσεων κρούσης, ε) η ανάπτυξη ενός αριθμητικού προτύπου πλήρους γεωμετρίας της πλάκας για την κρούση του απαιτούμενου αριθμού σωματιδίων και στ) η πειραματική επαλήθευση του αριθμητικού προτύπου. Με το αριθμητικό πρότυπο που αναπτύχτηκε υπολογίστηκαν τα αποτελέσματα της κατεργασίας της σφυρηλάτησης με βολή σωματιδίων στο υλικό και επιβεβαιώθηκαν μέσω συγκρίσεων με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Αποτελέσματα της κατεργασίας εκτός από τις παραμένουσες τάσεις αποτελούν και η πλαστική παραμόρφωση, η σκληρότητα, η επιφανειακή τραχύτητα και κατ' επέκταση ο συντελεστής έντασης τάσης. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε μια παραμετρική μελέτη για την επίδραση της διαμέτρου, της ταχύτητας και της γωνίας κρούσης στην ανάπτυξη των παραμενουσών τάσεων. Επίσης το αριθμητικό πρότυπο επαληθεύτηκε και για άλλα μεταλλικά υλικά. / Shot peening is a surface treatment process that is performed to increase the strength of metallic materials and is applied to the last stage of the production line (post manufacturing process). The increase in strength is achieved by the developed compressive residual stresses near the surface and the subsurface of the treated material after the impact of small diameter particles with high speeds. The developed compressive residual stresses increases the fatigue strength, the mechanical performance of the component under stress corrosion cracking (SCC), under higher stresses and allows lighter structure design. This PhD thesis presents a comprehensive numerical simulation of the Shot peening process and includes a comprehensive study of the mechanical behaviour of treated materials under high strain rates of deformation. Specifically, the methodology developed includes the development of a comprehensive numerical model to simulate Shot peening treatment and calculate the results on the treated material. The steps followed for the development of the numerical model are: a) the characterization of the Aluminium alloy 7449-T7651 at high strain rates using a Split Hopkinson Bar apparatus designed and built at the Laboratory of Technology and Strength of Materials, b) the development of auxiliary partial numerical models, c) the development of a kinematic simulation model for the analysis of the flow particles, d) the development and the application of two criteria for the successful calculation of the minimum number of particles that required for the simulation, and the impact positions e) the development of a numerical model describing the full plate geometry for the impact of the minimum number of particles required and f) the experimental verification of the numerical model. The process outcomes and results on the treated material were calculated by the numerical model developed. The numerical results that were calculated for the threaded material were confirmed by comparison with experimental results. Treatment results include the residual stresses, the plastic deformation, hardness, surface roughness, and hence the stress concentration factor. A parametric study on the effect of the diameter, speed and angle of impact to the development of residual stresses was performed. The numerical model was also verified for a number of other metallic materials.