هیدروژل ها مواد پلیمری هوشمند هستند که در تماس با سیال تحت تحریک های مختلف فیزیکی و شیمایی تغییرشکل های بزرگ می دهند بر اساس این ویژگی این مواد به عنوان سنسور و عملگر مورد استفاده قرار می گیرند. در این رساله رفتار تورمی یک پوسته و یک میکروتیر مدرج (FGM) هیدروژلی با دو روش تحلیلی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. چگالی پیوندهای عرضی در پوسته در جهت شعاعی و در میکروتیر در جهت ضخامت به صورت گرادیانی توزیع شده است.ابتدا مدل تحلیلی برای پوسته و میکروتیر ارائه و حل شده است سپس حل اجزای محدود برای هیدروژل مدرج (FGM) مورد مطالعه با نوشتن سابروتین برای معرفی خواص ماده در نرم افزار Abaqus انجام شده است. برای این منظور هیدروژل مدرج (FGM) مورد بررسی در حالت میکروشیر، به صورت پوسته چند لایه با خواص گسسته مدل شده است و در حالت میکروتیر نیز میکروتیر نیز به همین صورت در راستای ضخامت لایه لایه شده است. تطابق خوب بین نتایج حل تحلیلی و حل عددی کاملاً مشخص است که حل تحلیلی انجام شده را تایید می کند. از جمله کاربردهای دیگر این مواد می توان به مسائل مربوط به میکروسیال ها اشاره کرد که در آن برهم کنش بین سازه و سیال از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی استفاده از مواد مدرج نیز با توجه به مزایای آن ها اهمیت بسزایی دارد. در این پایان نامه علاوه بر حل تحلیلی و عددی میکروشیر و میکروتیر، شبیه سازی با در نظر گرفتن برهم کنش سیال و سازه مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا ابزار عددی مناسب برای تحلیل اجزامحدود آن ها توسعه داده شده است که پس از صحه سنجی برای استفاده در روند شبیه سازی برهم کنش سیال و سازه مورد استفاده قرار گرفته است. برای بررسی اهمیت مدرج نمودن این میکروشیرها و میکروتیرها، حالت های توزیع خطی و نمایی تراکم پیوندهای عرضی و حالت های حدی همگن نیز بررسی شده اند. همچنین رفتار این میکروشیرها بدون درنظر گرفتن برهم کنش سیال و جامد نیز شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اثرات برهم کنش سازه و سیال حائز اهمیت بوده و تاثیرات قابل توجهی بر پارامترهای میکروشیر و میکروتیر به خصوص دمای بسته شدن و دبی سیال عبوری از آن دارند.
