فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال پانزدهم شماره 12 (اسفند 1394)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال پانزدهم شماره 12 (اسفند 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/11/12
  • تعداد عناوین: 22
|
  • سعید صالحی، مهرداد رئیسی دهکردی * صفحات 1-8
    در مقاله حاضر کمی سازی عدم قطعیت در دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از بسط چند جمله ای آشوب و روش متعامد سازی گرام-اشمیت مورد بررسی قرار گرفته است. روش گرام اشمیت در مطالعات پیشین برای تولید چند جمله ای های متعامد بسط چند جمله ای آشوب در روش تصویر مورد استفاده قرار گرفته است. برای اولین بار در این مطالعه از روش متعامدسازی گرام-اشمیت برای تولید چند جمله ای های متعامد بسط چند جمله ای آشوب در روش رگرسیون استفاده شده است. برای اعتبار بخشی به کد عددی توسعه داده شده ابتدا چند جمله ای های گرام-اشمیت خروجی کد عددی برای توابع توزیع احتمال گاوسی و یکنواخت با چند جمله ای های متناظر اسکی مقایسه شدند. سپس روش عددی توسعه یافته با انجام آنالیز عدم قطعیت بر روی یک تابع تحلیلی کلاسیک و مقایسه نتایج عددی و تحلیلی صحه سنجی گردید. در ادامه مسئله انتقال حرارت تصادفی در یک کانال شیار دار مورد بررسی قرار گرفت. متغیرهای سرعت ورودی، دمای دیوار داغ و رسانایی سیال با توابع توزیع احتمال دلخواه به عنوان پارامترهای تصادفی مسئله در نظر گرفته شد. با جفت کردن کد عددی توسعه داده شده با یک حلگر دینامیک سیالات محاسباتی این مسئله کمی سازی عدم قطعیت مورد تحلیل قرار گرفت. برای اعتبار بخشی به نتایج یک شبیه سازی مونته کارلو با تعداد 2000 نمونه تصادفی نیز انجام گردید. نتایج حاصل نشان گر تطابق بسیار خوب نتایج بسط چند جمله ای آشوب گرام-اشمیت و مونته-کارلو می باشد. همچنین با مطالعه اندیس های حساسیت سوبول میزان تاثیر هر یک از پارامترهای تصادفی ورودی بر نتایج مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: کمی سازی عدم قطعیت، بسط چند جمله ای آشوب، گرام، اشمیت، دینامیک سیالات محاسباتی
  • مهدی صفری صفحات 9-16
    شکل دهی به کمک لیزر، یک فرآیند شکل دهی انعطاف پذیرمی باشد که نیاز به ابزار سخت یا نیروهای خارجی ندارد. در این مقاله، شکل دهی با لیزر سطوح استوانه ای با شعاع انحنای دلخواه به صورت تحلیلی و تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. از آنجایی که فرآیند شکل دهی با لیزر یک فرآیند شکل دهی بدون قالب می باشد تولید یک شکل مطلوب از بلانک اولیه با این فرآیند بسیار مشکل می باشد. زیرا در فرآیند شکل دهی با لیزر، پارامترهای متغیری شامل توان لیزر، قطر پرتوی لیزر، سرعت اسکن لیزر و ابعاد بلانک اولیه هستند که مستقیما بر شکل نهایی قطعه تولید شده اثر می گذارند. همچنین علاوه بر پارامترهای ذکر شده در بالا، در فرآیند شکل دهی یک سطح استوانه ای، یک پارامتر جدید یعنی تعداد خطوط تابش دهی به پارامترهای متغیر اضافه می شود. در نتیجه، پیچیدگی شکل دهی با لیزر یک سطح استوانه ای بیشتر از یک خمکاری با لیزر ساده خواهد بود. در این مقاله یک روش تحلیلی جهت شکل دهی با لیزر سطوح استوانه ای با شعاع انحنای دلخواه ارائه می شود. در روش ارائه شده، با در نظر گرفتن محدودیت های دستگاه لیزر شامل توان لیزر، قطر پرتوی لیزر و سرعت حرکت لیزر، تعداد خطوط تابش دهی و فاصله بین آنها جهت تولید سطوح استوانه ای با شعاع انحنای دلخواه پیشنهاد می شود. همچنین با استفاده از آزمایش های تجربی کارآیی و دقت روش ارائه شده مورد بررسی و تایید قرار می گیرد. نتایج تحلیلی و تجربی نشان می دهند که با استفاده از روش تحلیلی ارائه شده، سطوح استوانه ای با هر شعاع انحنای دلخواه می توانند با دقت بسیار خوبی تولید می شوند.
    کلیدواژگان: شکل دهی با لیزر، سطح استوانه ای، بررسی تئوری و تجربی
  • رضا حسن نژاد قدیم*، شاهین تسوجیان، محمدرضا علیپور صفحات 17-26
    تشخیص به موقع وجود ترک درسازه ها، از رخ دادن خسارت جلوگیری می کند، لذا امروزه چالشی در ارائه روش های کارآمد در زمینه پایش سلامتی سازه ها وجود دارد. بسیاری از تحقیقات انجام شده، بر پایه شناسائی ترک در سازه ها بر پایه مدل هایی است که در آن از اثر بسته شدن ترک صرف نظر شده است که این امر سبب بوجود آمدن خطای قابل توجهی در شناسائی ترک می گردد. از آنجا که شناسائی ترک خستگی مشکل تر از شناسائی سایر عیوب می باشد، بنابراین هدف از این تحقیق ارائه الگوریتمی کارآ برای شناسائی ترک خستگی در تیرهاست که از المان های مهم انواع سازه ها می باشند. بدین منظور برای محاسبه دقیق فرکانس های طبیعی تیر، از مدلی استفاده می شود که درآن ترک به صورت ترک خستگی و با رفتار باز و بسته شونده مدل شده است. سپس مساله شناسائی پارامترهای ترک (مکان و عمق ترک) به صورت یک مساله بهینه سازی تعریف می شود که در آن هدف کمینه کردن اختلاف فرکانس های طبیعی محاسبه شده توسط مدل و فرکانس های طبیعی اندازه گیری شده می باشد. با انتخاب الگوریتم مناسب جهت شناسایی ترک، الگوریتمی از بین الگوریتم های فرااکتشافی انتخاب می شود تا بتواند تنها با استفاده از دو فرکانس طبیعی به شناسایی ترک بپردازد. از اینرو با بررسی های انجام گرفته، مساله بهینه سازی مورد نظر با استفاده از الگوریتم اجتماع گربه حل شده است. علاوه بر این به منظور صحه گذاری، نتایج بدست آمده به ازای پارامترهای مختلف ترک با نتایج حاصل از تست تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است که حاکی از دقت خوب روش پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: شناسائی ترک، ترک خستگی، الگوریتم اجتماع گربه
  • مریم علیصادقی، جمشید فضیلتی * صفحات 25-36
    در این مقاله، جاذب انرژی از نوع لانه زنبوری طراحی و با پیاده سازی الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است. هدف، جذب تمام یا بخش عمده انرژی جنبشی در برخورد است. هم زمان کاهش سطح شوک وارده نیز به عنوان یک هدف طراحی اعمال شده است. در بخش نخست، مشخصه های ضربه پذیری و رفتار ساختار لانه زنبوری دربرابر ضربه استخراج و بررسی پارامتری انجام شده است. در بخش دوم از نتایج جهت بهینه سازی جاذب ضربه استفاده شده است. در این بخش بارگذاری دینامیکی ساختار لانه زنبوری در نرم افزار المان محدود داینا شبیه سازی شده است. جهت بررسی اثر و اهمیت فاکتورهای موثر در عملکرد جذب انرژی، مطالعه پارامتری انجام شده است. جهت کاهش حجم محاسباتی، ساختار لانه زنبوری به صورت هندسه تکرارشونده Y مدل شده است. به روش طراحی آزمایش ها اثر مشخصات ماده مانند مدول یانگ، تنش تسلیم، مدول مماسی و مشخصات هندسه ماده مانند اندازه سلول، ضخامت فویل و همچنین اثر سرعت برخورد بررسی شده است. تعداد 25 هندسه با ارتفاع یکسان و اندازه سلول و ضخامت مختلف شبیه سازی و تغییرات تنش میانگین و بیشینه و انرژی های ویژه با ضخامت و اندازه سلول مطالعه شده است. نتایج نشان داد که خصوصیات ضربه پذیری ساختار شامل تنش میانگین و بیشینه، به ضخامت و اندازه سلول وابستگی زیاد دارد در حالی که این مقادیر به مدول یانگ ماده و ضریب اصطکاک و ارتفاع سلول وابستگی کمتری دارد. تغییر در هندسه سلول لانه زنبوری تنش میانگین فروریزش را بیش از تنش بیشینه متاثر می کند. در این میان اثر تغییر ضخامت نسبت به تغییر ابعاد سلول اهمیت بیشتری دارد.
    کلیدواژگان: لانه زنبوری، ضربه پذیری، کد المان محدود داینا، طراحی آزمایش ها، مطالعه پارامتری
  • مریم علیصادقی، جمشید فضیلتی * صفحات 37-45
    در این تحقیق، مجموعه جاذب انرژی از نوع لانه زنبوری با پیاده سازی الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است. هدف بهینه سازی، جذب تمام یا بخش عمده انرژی حرکتی سازه و هم زمان محدودسازی سطح شوک ایجاد شده است. ابتدا، مشخصه های ضربه پذیری و حساسیت رفتاری ساختار لانه زنبوری در ضربه به صورت روابط صریح ریاضی استخراج و در ادامه از روابط رفتاری استخراج شده جهت بهینه سازی استفاده شده است. جاذب انرژی وظیفه مستهلک کردن انرژی برخورد و کاهش آسیب به سازه و محموله آن را برعهده دارد. بنابراین قابلیت جذب انرژی، هم زمان با اعمال محدودیت شوک نیرویی عوامل طراحی تلقی می شود. هم زمان رعایت قیود حجمی و جرمی مجموعه جاذب از محدودیت های طراحی برای استفاده صنعتی است. با استفاده از نتایج بخش نخست مقاله، سطوح پاسخ ساختار لانه زنبوری برای تغییر پارامترهای ضربه پذیری مانند تنش میانگین و بیشینه استخراج شده است. بهینه سازی چندهدفه جاذب انرژی با روش الگوریتم ژنتیک و با استفاده از روابط پاسخ انجام شده است. در بهینه سازی، هدف اصلی کمینه سازی جرم و حجم جاذب قرار داده شده است و حداکثر مجاز نیروی بیشینه و انرژی جذب شده به صورت قید در مساله وارد شده است. خصوصیات هندسی لانه زنبوری شامل اندازه سلول، ضخامت، ارتفاع و مساحت از متغیرهای طراحی و ظرفیت جذب، حجم و جرم و سطح شوک خروجی بهینه سازی هستند. صحت الگوریتم بهینه سازی با استفاده از نتایج مراجع ارزیابی شده و مشخصات مجموعه جاذب انرژی برای یک مساله نمونه به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که بهینه سازی جرمی و حجمی نتایج مشابهی ارائه می کند و کاهش سطح شوک مجاز، ابعاد جاذب بهینه را به سمت افزایش ارتفاع تغییر داده است.
    کلیدواژگان: لانه زنبوری، کد المان محدود داینا، جاذب انرژی، سطوح پاسخ، بهینه سازی
  • احسان رشیدی نژاد، حسین محمدی شجاع* صفحات 46-54
    تعیین دقیق میدان های الکتروالاستیک در مواد پیزوالکتریک دارای نانوساختارهای کوانتومی به منظور تعیین رفتار و عملکرد دقیق الکترومکانیکی اینگونه مواد دارای اهمیت فراوان است. در این مقاله دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر محیط پیزوالکتریک در حضور نانوساختارهای کوانتومی تشکیل داده شده و با استفاده از روش سری فوریه، راه حلی تحلیلی، کلی و جامع برای حل و بدست آوردن میدان های الکتروالاستیک در مواد پیزوالکتریک همسانگرد جانبی در اثر وجود نانوساختارهای کوانتومی با توزیع متناوب ارائه می شود. از ویژگی های منحصر بفرد این روش حل، درنظر گرفتن کلیه اندرکنش های میدان های الکتریکی و مکانیکی از یک سو و کلیه اندرکنش های میان نانوساختارها از سوی دیگر می باشد. نشان داده می شود که بر خلاف توزیع متناوب نقطه های کوانتومی، در حالت توزیع متناوب سیم های کوانتومی هیچگونه میدان الکتریکی و پتانسیل الکتریکی در محیط پیزوالکتریک القا نخواهد شد. به علاوه، با استفاده از این روش حل می توان میدان های الکتروالاستیک را بر اثر وجود نانوساختارهای کوانتومی با شکل های دلخواه تعیین نمود. مسائل متنوعی از توزیع متناوب سیم های کوانتومی با هندسه های مختلف مقاطع آن ها و همچنین توزیع متناوب نقطه های کوانتومی با هندسه های متداول مورد حل و بررسی قرار می گیرند و اثر تغییر در هندسه نانوساختارهای کوانتومی تشریح می شود. بر اساس نتایج بدست آمده تغییر در هندسه نانوساختارهای کوانتومی می تواند تا چندین برابر میدان های الکتروالاستیک ایجاد شده در محیط پیزوالکتریک را تحت تاثیر قرار دهد و لذا تعیین هندسه نانوساختارهای کوانتومی و متعاقبا تعیین دقیق میدان های الکتروالاستیک ناشی از آن ها از اهمیت زیادی در استفاده از این نانوساختارها در زمینه های مختلف تحقیقاتی و تکنولوژیکی برخوردار می باشد.
    کلیدواژگان: میدان های الکتروالاستیک، مواد پیزوالکتریک همسانگرد جانبی، نانوساختارهای کوانتومی، سیم های کوانتومی، نقطه های کوانتومی
  • سعید احمدی فرد، شهاب کاظمی، اکبر حیدرپور * صفحات 55-62
    تولید نانو کامپوزیت یک چالشی بزرگ می باشد، چون توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده با اندازه نانو در زمینه فلزی با روش های متالوژی پودر و فرآیندهای حالت مایع دشوار می باشد. فرآوری اصطکاکی اغتشاشی یک فرآیند حالت جامد می باشد که برای تغییر و اصلاح ریزساختار، بهبود خواص مکانیکی و تولید کامپوزیت سطحی استفاده می شود. در این پژوهش، با استفاده از فرآوری اصطکاکی اغتشاشی به تولید کامپوزیت سطحی زمینه فلزی بر روی سطح ورق آلومینیم 5083 با ذرات تقویت کننده اکسید تیتانیم در دو نوع 5 میکرون و 80 نانو استفاده گردید. کامپوزیت تولید شده با فرآوری اصطکاکی اغتشاشی توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. اثر اندازه پودر و تعداد پاس فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار، میکروسختی، استحکام کششی و خواص سایشی کامپوزیت تولید شده، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که تولید لایه نانو کامپوزیتی با ذرات اکسید تیتانیم دارای ساختاری با دانه های ریزتر، سختی، استحکام و ازدیاد طول بالاتری نسبت به کامپوزیت سطحی با ذرات میکرون اکسید تیتانیم دارد. همچنین نتایج نشان می دهد با افزایش تعداد پاس، توزیع ذرات بهتر، سختی، استحکام و ازدیاد طول بالاتر به دست می آید. بهترین نتیجه سختی، رفتار کششی و مقاومت به سایش در مقایسه با فلز پایه، مربوط به نمونه چهار پاسه با تغییر جهت چرخش در هر پاس که با ذرات نانو تقویت شده است، می باشد.
    کلیدواژگان: فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، اکسید تیتانیم، خواص مکانیکی، سایش، تعداد پاس
  • حسن بیانی، مهدی طالع ماسوله*، احمد کلهر صفحات 63-74
    در این مقاله مدل سازی و کنترل ربات موازی کابلی صفحه ای بر اساس بازخورد پردازش تصویر ارائه شده است. نوآوری های اصلی مقاله در سه زمینه می باشد. در ابتدا، روشی بر اساس استفاده از سینماتیک مکانیزم های چهارمیله ای برای شبیه سازی ربات موازی کابلی صفحه ای استفاده شده است. این مدل با توجه به کاهش دادن تعداد مجهولات، زمان محاسبات را بسیار پایین آورده و آنرا برای استفاده در کاربردهای برخط مطلوب ساخته است. به عنوان دومین نوآوری، برای گرفتن بازخورد از مکان عملگر نهایی، روش پردازش تصویر با سرعت بالا مورد استفاده واقع شده است، استفاده از پردازش تصویر در مقایسه با سایر روش های گرفتن بازخورد مکان بسیار سریعتر است و اغتشاشات کمتر بر آن تاثیر می گذارند. نحوه پیاده سازی فر آیند پردازش تصویر برای ربات موازی کابلی به صورت کامل در مقاله ارایه گردیده است. نوآوری سوم مقاله نیز به کارگیری دو روش کنترلی کلاسیک و مدرن برای مقایسه و همچنین به دست آوردن مناسب ترین کنترلر است. کنترلر جانمایی قطب به عنوان یک کنترلر کلاسیک پیاده سازی شده است، که نتایج خوبی را ارائه می دهد هرچند در موردی نامعینی های سیستم دچار مشکل می گردد. بنابراین به عنوان جایگزین این کنترلر برای تخمین نامعینی ها، کنترلر بر اساس مود لغزشی پیاده سازی می گردد. این کنترلر هرچند دچار پدیده نوسانات در مبدا می شود، اما بازدهی بسیار عالی در پیاده سازی و تعقیب مسیر دلخواه دارد. موفقیت این دو کنترلر بیانگر تطبیق مدل پیشنهادی با ربات موازی کابلی بوده و همچنین هرکدام از آن ها به عنوان روشی برای کنترل ربات پیشنهاد می گردند.
    کلیدواژگان: ربات موازی کابلی صفحه ای، سینماتیک، کنترل بر مبنای پردازش تصویر، کنترل
  • علی غفاری*، سلیمان عاربی صفحات 75-83
    انتخاب مناسب نوع و تعداد گره های کنترل شونده، نقش مهمی در بهبود کنترل پذیری و عملکرد شبکه های دینامیکی دارد. در این مقاله انتخاب گره های کنترل شونده بر اساس معیارهای مرکزیت گره ها در شبکه انجام شده است. برای هر معیار، کنترل پذیری و عملکرد حرکت همگام در شبکه های دینامیکی مورد مطالعه قرار گرفته است و بر این اساس، کمینه تعداد گره های کنترل شونده به منظور دستیابی به عملکرد مطلوب، برای چندین مدل ساختاری شبکه ها بدست آمده است. نتایج بررسی کنترل پذیری گیره ایی در شبکه های دینامیکی تصادفی نشان می دهد که کمترین تعداد گره های کنترل شونده، برای معیار مرکزیت میانی است. مشابه همین نتیجه برای شبکه های جهان کوچک نیز برقرار است با این تفاوت که در شبکه های متراکم تر، تعداد گره های کنترل شونده افزایش می یابد. بررسی نتایج در شبکه های مستقل از مقیاس نشان می دهد که معیار مرکزیت نزدیکی انتخابی مناسب بوده و بخصوص در شبکه ها با تعداد گره های بالاتر، منجر به کاهش تعداد گره های کنترل شونده می شود. نتیجه مهم دیگر، کاهش تعداد گره های کنترل شونده برای یک عملکرد مطلوب و بهبود کنترل پذیری با افزایش ضریب همسایگی در شبکه های جهان کوچک است. مشابه این نتیجه برای افزایش ضریب تجانس در شبکه های مستقل از مقیاس است.
    کلیدواژگان: شبکه های دینامیکی، حرکت همگام، کنترل پذیری گیره ایی، حداقل گره های کنترل شونده
  • رحمت الله قاجار *، میثم داودآبادی، حامد سعیدی گوگرچین صفحات 84-94
    در این پژوهش خانواده ای از دیسک های دوار پرکاربرد در صنایع توربین و کمپرسور ایران از دیدگاه مکانیک شکست مطالعه می شود. در شرایط کاری، تحت اثر بارهای مکانیکی و حرارتی ترک در دیواره داخلی دیسک جوانه می زند. هدف از این پژوهش ارائه یک تابع وزن دوبعدی برای مجموعه ای از دیسک های دوار حاوی ترک های طولی نیم بیضوی می باشد. بدین منظور، ابتدا شکل عمومی تابع وزن دوبعدی بر اساس توابع وزن ترک های محاط انتخاب می شود. تعیین ضرایب ثابت شکل عمومی این تابع وزن بر اساس نتایج ضریب شدت تنش مرجع در هندسه ترک دار تحت بارگذاری مرجع حاصل می شود. عدم وابستگی نتایج به تعداد جملات تابع وزن بررسی می شود. پس از استخراج تابع وزن برای دیسک هایی در گستره 90 تا 420 میلیمتر ضخامت، امکان تعیین ضریب شدت تنش ترک در دیسک ها تحت بارگذاری دلخواه فراهم می گردد. این تابع وزن می تواند مقادیر ضریب شدت تنش برای هر نقطه دلخواه روی جبهه ترک، که سطوح آن تحت بارگذاری یک یا دوبعدی قرار دارند، را محاسبه نماید. نتایج نشان می دهد که در نسبت عمق ترک های بزرگ، ضریب شدت تنش در نقاط سطحی با افزایش نسبت ارتفاع پایه به ضخامت دیسک افزایش می یابد. در یک نسبت منظر معین شکل هندسی دیسک بر روی ضریب شدت تنش ترک موثر می باشد. مقایسه نتایج حاصل از تابع وزن و نتایج حاصل از روش اجزاء محدود از تطابق مناسبی برخوردار می باشد. امکان شبیه سازی رشد ترک خستگی و پیش بینی زمان بازبینی دیسک ها با به کارگیری این تابع وزن به سادگی فراهم می شود.
    کلیدواژگان: دیسک دوار، تابع وزن دو بعدی، ضریب شدت تنش، ترک سطحی
  • سیدعلی اکبر موسویان *، مهدی خرم صفحات 95-106
    حفظ و بازیابی تعادل در هنگام اعمال نیروهای خارجی یک موضوع بسیار مهم برای ربات های چهارپا می باشد. اهمیت این موضوع به این دلیل است که ربات های چهارپا باید در محیط های ناهموار حرکت کرده و این نیروها جزء لاینفک این سطوح می باشند. بنابراین در این مقاله به بررسی بازیابی تعادل یک ربات چهارپا پس از اعمال یک نیروی خارجی بر آن پرداخته می شود. بدین منظور، ابتدا مدل دینامیکی کامل یک ربات چهارپا استخراج شده و سپس یک روش حذف قیود برای به دست آوردن معادلات بدون قیود ارائه می شود. با بهره گیری از مبانی عملکردی کنترل تناسبی-مشتقی، شتاب های مطلوب جهت حفظ و بازیابی تعادل محاسبه می شوند. از آنجا که این شتاب ها ممکن است سبب لغزش پاهای ربات و همچنین از بین رفتن پایداری ربات گردند، یک مسئله بهینه سازی برای محاسبه همزمان نیروهای قیدی کف پا و شتاب های بدنه ارائه خواهد شد. بهینه کردن نیروهای قیدی همزمان با محاسبه شتاب های بدنه به منظور توزیع مناسب نیروهای قیدی برای جلوگیری از لغزش پاها صورت می پذیرد. از آنجا که در مسئله بهینه سازی شروط پایداری و عدم لغزش به عنوان قیود خطی فرمول بندی می شوند، روش فوق به آسانی به یک مسئله خطی و مقید حداقل مربعات خطا تبدیل شده که سبب می شود مسئله به صورت برخط قابل پیاده سازی باشد. در انتها عملکرد الگوریتم ارائه شده بر روی یک ربات چهارپا در شبیه سازی مورد بررسی قرار می گیرد. شبیه سازی در فاز های ایستادن بر روی چهار پا و راه رفتن صورت می پذیرد و نتایج به دست آمده بحث خواهند شد.
    کلیدواژگان: ربات چهارپا، بازیابی تعادل، بهینه سازی، پایداری، عدم لغزش
  • مهدی تاجداری*، علی عبدالهی خانگاهی، حمید عربی صفحات 107-112
    ننرم افزار المان محدود سه بعدی «دفرم» برای توصیف رفتار تغییرشکل پلاستیک قطعه کار Ti-6Al-4V در طی فرآیند اکستروژن پیش فرم پره استفاده شده است. تحت شرایط اکستروژن مختلف، بررسی آنالیز عددی پارامتر نیروی فرآیند در طی فرآیند اکستروژن ارائه شده است. اثرات نسبی دمای بیلت، ضریب اصطکاک و دمای قالب روی نیروی فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین ضریب اصطکاک فرآیند، آزمون فشار حلقه روی آلیاژ Ti-6Al-4V با روانکاری شیشه انجام پذیرفت. همچنین آزمایش تجربی برای تولید پیش فرم پره Ti-6Al-4V توسط فرآیند اکستروژن با موفقیت انجام پذیرفت. مشاهده شد که درجه حرارت اولیه بیلت تاثیر زیادی در نیروی فرآیند اکستروژن پیش فرم پره آلیاژ Ti-6Al-4V دارد. تاثیر دمای قالب در مقایسه با تاثیر دمای بیلت در نیروی فرآیند کمتر می باشد. با افزایش دمای قالب، نیروی فرآیند کاهش می یابد. در آزمون های تجربی مشاهده شد که فرآیند انتقال بیلت از کوره به قالب تاثیر بسزایی در انجام یا عدم انجام فرآیند اکستروژن دارد زیرا فرآیند انتقال بیلت از کوره به قالب مستقیما باعث تغییر دمای اولیه بیلت درست قبل از فرآیند اکستروژن می شود. با کاهش زمان انتقال و جاگذاری بیلت از کوره به قالب، دمای بیلت در اثر مجاورت بیلت با هوای محیط، کاهش کمتری داشته و در نتیجه شکل دهی آن آسان تر می شود. همچنین با افزایش ضریب اصطکاک، نیروی لازم جهت اکستروژن پیش فرم پره آلیاژ Ti-6Al-4V نیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: فرآیند اکستروژن، پیش فرم پره، آلیاژ Ti، 6Al، 4V
  • جواد امیریان، حسام صفری، مهدی شیرانی *، سعید شعبانی صفحات 113-120
    این مقاله به بررسی اثر فاق بر عمر خستگی فولاد «HSLA100» که عمدتا در صنایع دریایی کاربرد دارد، می پردازد. آزمایش های تجربی کشش ساده و خستگی بر روی نمونه های استوانه ای ساده و فاقدار این فولاد انجام شده و مشخصات مکانیکی و هم چنین نمودار تنش عمر نمونه های ساده و فاقدار به دست آمده اند. در این تحقیق به منظور بررسی کامل تر اثر فاق و همچنین اندازه هندسی بر روی عمر خستگی نمونه ها، دو نوع هندسه فاق و همچنین دو اندازه متفاوت برای نمونه های آزمایش در نظر گرفته شده است. از آزمایش های خستگی انجام شده بر روی نمونه های فاقدار و هم چنین از طریق نظریه ضعیف ترین عضو ضریب حد خستگی فاق محاسبه شده است. برای محاسبه این ضریب از طریق نظریه ضعیف ترین عضو، ابتدا یک مدلسازی اولیه در آباکوس انجام شده و سپس از طریق برنامه نویسی میدان تنش در حالت خمشی چرخان به دست آمده است. برای بررسی بهتر ویژگی های نظریه ضعیف ترین عضو در محاسبه ضریب حد خستگی، این ضریب از روش های کلاسیک که براساس منحنی های تجربی هستند نیز محاسبه شده و با داده های حاصل از آزمایش مقایسه شده است. در نهایت مقایسه نتایج نظری و آزمایشگاهی نشان داد که نظریه ضعیف ترین عضو دقت بهتری نسبت به روش های کلاسیک مورد مطالعه در این تحقیق دارد و به نتایج آزمایش نزدیک تر است. علاوه بر این، در نظریه ضعیف ترین عضو از نتایج آنالیز المان محدود برای پیش بینی ضریب حد خستگی نمونه های فاقدار استفاده می شود که این امر استفاده از این نظریه در انجام آنالیز خستگی قطعات پیچیده را تسهیل می کند.
    کلیدواژگان: شکست خستگی، نظریه ضعیف ترین عضو، حد خستگی، فولاد، HSLA100
  • امیرفرهنگ ستوده، مجید عمید پور*، مهرانگیز قاضی صفحات 121-131
    در این مقاله، به منظور مدل سازی و بهینه سازی مبدل های حرارتی صفحه ای- فین دار چندجریانی با فین های مستطیلی یک روش شرح و بسط داده می شود. روشی که به منظور مدل سازی حرارتی این نوع مبدل های حرارتی در این مقاله پیشنهاد می گردد، بر مبنای یکنواخت سازی حرارتی کلیه جریان های حرارتی موجود می باشد. بر این مبنا جریان های حرارتی موجود در یک مبدل حرارتی چند جریانی با در نظرگرفتن دو اصل توزیع مساوی جریان های حرارتی در هر کانال و اصل یکنواخت سازی عملکرد حرارتی در هر کانال در آن توزیع می گردد. در این روش با رسم منحنی ترکیبی مربوط به جریان های حرارتی موجود می توان بازه های آنتالپی در کل مبدل حرارتی را تعیین نمود. این بازه های آنتالپی هر یک به صورت مستقل طراحی شده و سپس با استفاده از تغییر افت فشار در هر بازه به کمک تغییر پارامترهای هندسی فین ها، ارتفاع تمام این بازه های طراحی شده یکسان می گردد. مدل سازی هندسی، حرارتی و هیدرولیکی این نوع مبدل حرارتی بر مبنای پارامترهای هندسی فین های مستطیلی انجام و کمینه سازی هزینه نهایی سالیانه شامل مجموع هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی در نظرگرفته شده است. متغیرهای اصلی این مساله پارامترهای هندسی فین ها مانند گام، ارتفاع و ضخامت فین می باشد. از الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزار بهینه سازی تابع هدف در این مقاله استفاده شده است. روش ارایه شده بر یک مطالعه موردی اعمال و نتایج مستخرج از روش حاضر با نتایج مراجع دیگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: مبدل های حرارتی چند جریانی صفحه ای، فین دار، فین های مستطیلی، هزینه نهایی سالیانه، افت فشار، یکنواخت سازی عملکرد حرارتی
  • محمد نوابی*، مهدی رضا اخلومدی صفحات 132-142
    مساله ی ملاقات و اتصال مداری یکی از چالش برانگیزترین مسائل هوافضایی است. موقعیت و وضعیت فضاپمایی که قصد ملاقات با هدفی را دارد با معادلات غیرخطی حرکت نسبی سنجیده می شود. این فضاپیما باید به نوعی کنترل شود تا ملاقاتی امن و پایدار با رعایت ملزومات و قیود مساله صورت پذیرد. در این مقاله برای مدار دایروی دینامیک ملاقات به فرم مرتبه دوم معادلات حرکت نسبی غیرخطی کلوهسی-ویلتشایر و برای مدار بیضوی معادلات شونر-همپل متغیر با زمان لحاظ شده است. تابع هزینه کنترل بهینه طوری در نظر گرفته شده است که علاوه بر بهینگی مصرف سوخت، حالتهای همواری استخراج شود. کنترل بهینه غیر خطی برای این مساله با استفاده از معادله ریکاتی وابسته به حالت بر اساس روش تحلیلی مقادیر ویژه ماتریس همیلتونین استخراج شده و نتایج با تنظیم کننده مربعی خطی مقایسه شده است. مقاومت، پایداری و همواری جواب ها در حضور عدم قطعیت های وارد به سیستم نشان داده شده وکارآمدتر بودن کنترل کننده غیرخطی نسبت به روش های موجود مشاهده شده است. به علاوه کنترل بهینه برای ملاقات با هدف در مدار بیضوی به صورت مستقل حل و تحلیل شده است. نتایج و مسیرهای بهینه با استفاده از انتقالی مناسب در دستگاه اینرسی بیان شده اند تا بتواند مورد استفاده در اهداف هدایتی و ناوبری قرار گیرد.
    کلیدواژگان: ملاقات و اتصال مداری، معادلات کلوهسی ویلتشایر، شونر همپل، کنترل بهینه غیرخطی، معادله ریکاتی وابسته به حالت
  • علیرضا عرب گلارچه، محمد مقیمان *، سید محمد جوادی مال آباد صفحات 143-152
    توربین بادی داریوس برخلاف توربین های محورافقی با مشکل خود راه اندازی و نوسان بالا در گشتاور خروجی مواجه است. محاسبه شتاب و گشتاور نوسانی توربین های بادی محورعمودی، به دلیل نیاز به تکنیک های مبتنی بر شبکه بندی و حل همزمان معادلات اویلری حاکم بر جریان سیال و معادلات لاگرانژی حاکم بر بدنه صلب توربین، از پیچیدگی و محاسبات بالایی برخوردار بوده و تابعی از ممان اینرسی توربین است. اما در بیشتر مطالعات پیشین بدون توجه به این اثر، سرعت زاویه ای توربین ثابت فرض شده است. در این مطالعه با محاسبه برآیند نیروهای آیرودینامیکی ناشی از باد و نیروهای خارجی ناشی از اصطکاک و ژنراتور، از قانون دوم نیوتن، شتاب، و با انتگرال گیری از آن در گام های زمانی، سرعت و موقعیت توربین محاسبه می شود. معادلات حاکم بر سیال بر اساس روش حجم محدود گسسته و توسط الگوریتم پیزو حل شده است. شبیه سازی به صورت غیرپایا و از شبکه پویا برای بررسی حرکت روتور استفاده شده است. نتایج توانسته اثر متقابل جریان باد و تیغه های صلب در روند افزایش سرعت توربین را بررسی و حرکت روتور را از لحظه سرعت صفر تا زمانی که توربین به سرعت حدی خود می رسد شبیه سازی کند. علل کاهش گشتاور در سرعت دورانی پایین تر از حد بهینه بررسی و نشان داده شده واماندگی بالا و گریز جریان از داخل روتور بدون برخورد با تیغه ها، در سرعت های دورانی پایین، موجب افت توان تولیدی می شود. ممان اینرسی نقش مهمی بر فرکانس و دامنه ی سرعت زاویه ای، نوسانات گشتاور خروجی و توان خروجی توربین داشته که در تحلیل پدیده خستگی از اهمیت زیادی برخوردار است.
    کلیدواژگان: توربین باد، داریوس، CFD، برهم کنش سیال و جسم صلب، 6DOF
  • علیرضا سعیدی *، امین صفی جهانشاهی صفحات 153-158
    رفتار مکانیکی سلول ها و بافت های زنده غیرخطی بوده و تغییر شکل های آن ها بزرگ است. به کارگیری یک مدل مکانیکی مناسب که بتواند این رفتار را پیش بینی کند، قدم مهمی در پیش گیری و درمان بیماری های مختلف و ساخت بافت های مصنوعی محسوب می شود. در این مقاله با استفاده از تئوری الاستیسیته غیرخطی و مدل غیرخطی مونی-ریولین به تحلیل مکانیکی سرخ رگهای انسانی تحت فشار داخلی و کشش محوری پرداخته شده است. در ابتدا با استفاده از نتایج تحقیق تجربی انجام شده در تست تنش دومحوره، ثوابت الاستیک ماده برای سرخ رگ ها محاسبه شده اند. برای مدلسازی، سرخ رگ به صورت یک استوانه جدار ضخیم بلند، همگن و همسانگرد در نظر گرفته شده است. توزیع تنش های شعاعی و محیطی بر اساس فشار کمینه و بیشینه خون محاسبه گردیده است. تغییرات قطر سرخ رگ تحت اثر فشار داخلی محاسبه شده است که در مقایسه با نتایج تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهد. نمودار های توزیع تنش بر حسب شعاع رسم شده است و بیانگر این موضوع است که لایه های داخلی سرخ رگ ها نسبت به لایه های خارجی، سهم بسیار بیشتری در تحمل تنش ها دارند. هم چنین محاسبه ثوابت الاستیک برای سرخ رگ های افراد در سنین مختلف نشان می دهد که با افزایش سن، سرخ رگ ها سخت تر شده و قابلیت انعطاف پذیری آن ها کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: الاستیسیته غیرخطی، تغییرشکل های بزرگ، سرخ رگ، تست تنش دومحوره
  • امیر میرزاقیطاقی، حمید صفاری*، جعفر صالحی صفحات 159-167
    جوشش، روش انتقال حرارت موثر و کارآمدی می باشد که در زندگی روزمره و صنعت کاربرد دارد. تغییر ساختار شیمیایی و فیزیکی سطح گرم مانند ایجاد تخلخل به منظور بهبود فرآیند جوشش از موضوعات موردتوجه در دهه اخیر می باشد. در این مقاله، سطوح میکرو/نانوساختار متخلخل فلزی به منظور بهبود انتقال حرارت جوششی بر روی سطح فلز مس به روش الکترونشست یک و دو مرحله ای ساخته می شود. به منظور شناسایی ساختار، تصاویر در مقیاس های میکرو و نانو از سطح گرفته شده و خواص سطح مانند تخلخل و زبری اندازه گیری می شود. در مرحله بعد، تاثیر این ساختارها بر میزان بهبود انتقال حرارت جوششی به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده و منحنی انتقال حرارت جوششی که شار حرارتی بر حسب سوپرهیت دیواره را نشان می دهد، برای سطوح دومرحله ای که از لحاظ مکانیکی پایدارتر هستند، با سیال آب استخراج می گردد. مقایسه نتایج منحنی های جوشش سطوح بهبودیافته با سطح صاف و نتایج سایر محققین، میزان افزایش ضریب انتقال حرارت و شار حرارتی بحرانی را نشان می دهد. همچنین مقایسه تغییر زمان فرآیند الکترودپوزیشن در ساختارهای حاصله نشان می دهد افزایش تخلخل و مویینگی و استحکام در ساختار با زمان کمتر(30 ثانیه ای)، باعث بهبود بیشتر فرآیند جوشش هسته ای می گردد.
    کلیدواژگان: جوشش هسته ای استخری، میکرو، نانوساختار، الکترونشست، سطح مس
  • آزاده شهیدیان، سید محمد علی نعمتی، مجید قاسمی صفحات 168-174
    پیشرفت های اخیر در کاربرد نانوذرات مغناطیسی، آن ها را به گزینه های خوبی برای حمل هدایت شده و کنترل شده دارو ها خصوصا در درمان سرطان تبدیل کرده است. بنابراین بررسی حرکت آن ها در رگ و بافت دارای اهمیت است. هدف از این پژوهش بررسی حرکت و نفوذ نانوذرات مغناطیسی داخل رگ و بافت سالم و سرطانی اطراف آن در دو حالت اعمال و عدم اعمال میدان مغناطیسی خارجی است. به این منظور یک کد محاسباتی برای حل معادلات کوپل شده پیوستگی، ممنتوم و غلظت تحت تاثیر میدان مغناطیسی خارجی توسعه داده شده است. در این مطالعه رگ به صورت یک کانال دو بعدی و خون به صورت یک سیال غیر نیوتنی که ویسکوزیته آن از قانون توانی پیروی می کند فرض شده اند. نتایج نشان دهنده آن است که جذب نانوذرات در بافت سرطانی بدون اعمال میدان مغناطیسی پایین است در حالی که با به کارگیری میدان مغناطیسی مقدار جذب نانوذرات در بافت سرطانی چندین برابر خواهد شد. هم چنین نتایج کاهش چندین برابری نسبت جذب نانوذرات در بافت سالم به جذب آن ها در بافت سرطانی با اعمال میدان مغناطیسی خارجی را نشان دادند. از این رو می توان انتظار داشت با به کارگیری میدان مغناطیسی خارجی تاثیر درمان افزایش و اثرات سوء جانبی درمان کاهش یابد.
    کلیدواژگان: نانوذرات، میدان مغناطیسی، خون، بافت، سرطان
  • حامد حسن پور، محمدحسین صادقی*، امیر راستی صفحات 175-182
    فولادهای سخت با دارا بودن استحکام و مقاومت سایشی بالا، کاربرد گسترده ای در صنعت خودروسازی، قالب سازی و ساخت سرمته های حفاری دارند. ماشینکاری این مواد در حالت سخت کاری شده با هدف دستیابی به دقت ابعادی و هندسی بالا، افزایش تولیدپذیری و بهبود خواص قطعه کار رو به گسترش است. در این پژوهش، رابطه بین پارامترهای برش و کیفیت سطح نهایی در فرزکاری سخت قطعه کاری از جنس فولاد 4340 و در حضور روان کاری با حداقل سیال برشی بررسی گردیده است. پارامترهای سرعت برشی، نرخ پیشروی، عمق برش محوری و شعاعی، به عنوان پارامترهای اصلی فرآیند فرزکاری سخت در سه سطح درنظرگرفته شدند و با استفاده از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ، اثر این پارامترها روی میکروسختی سطح و ضخامت لایه سفید بررسی گردید. تحلیل واریانس نشان داد که مدل درجه 2 برای تخمین میکروسختی سطح به خوبی می تواند نتایج تجربی را تخمین بزند درحالی که مدل خطی تغییرات ضخامت لایه سفید را بهتر برآورد می کرد. تحلیل آماری نیز مشخص نمود که تمامی پارامترهای برش اثر افزاینده ای روی اندازه میکروسختی و ضخامت لایه سفید داشتند. نرخ پیشروی با 1/73%، سرعت برشی با 4/14% سهم تاثیر بالاتری را روی میکروسختی به خود اختصاص دادند. ضخامت لایه سفید نیز با تغییر شرایط برش بین 6/7 تا 1/16 میکرومتر تغییر می کرد و سرعت برشی با سهم 3/81% و نرخ پیشروی با سهم 4/9%، موثرترین پارامترهای روی ضخامت آن لایه بودند.
    کلیدواژگان: فولاد سخت، میکروسختی، لایه سفید، سطوح پاسخ
  • مجید محمدی زیارانی، نصرالله بنی مصطفی عرب*، حسن جعفری صفحات 183-188
    قطعات مهندسی در حین کار در معرض پدیده های مخربی نظیر سایش قرار دارند که در نتیجه ممکن است دچار تخریب گردند. لذا برای محافظت از آنها و کاهش هزینه های ناشی از تعویض قطعات معیوب و افزایش بهره وری، استفاده از جوشکاری به عنوان یکی از راه های ایجاد پوشش مقاوم به سایش بر روی قطعات، مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر تاثیر جریان جوشکاری بر کیفیت روکش نهایی حاصل از جوشکاری با الکترود دستی و با استفاده از الکترود سخت پوشانی پایه آهنی بر روی فولاد کربنی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. ترکیب شیمیایی روکش جوشکاری با استفاده از روش کوانتومتری مورد ارزیابی قرار گرفت. از میکروسکوپ های نوری و الکترون روبشی و آنالیز طیف سنجی پراش انرژی پرتو اشعه X و آزمون پراش پرتو X جهت مطالعه ریزساختار و بررسی فازهای تشکیل شده در روکش و از آزمون های ریزسختی سنجی و سایش پین بر دیسک جهت بررسی سختی و مقاومت به سایش روکش نهایی استفاده گردید. نتایج متالوگرافی و پراش پرتو X نشان دهنده حضور فازهای مارتنزیت و آستنیت باقیمانده در ساختار روکش نهایی است. آنالیز ترکیب شیمیایی، ریزسختی سنجی و سایش نشان داد با افزایش شدت جریان، رقت جوش افزایش یافته و لذا عناصر آلیاژی تاثیر گذار بر سختی و مقاومت به سایش در رسوب جوش کاهش یافته در نتیجه سختی و مقاومت به سایش اندکی کاهش می یابد. بررسی سطوح ساییده شده نیز نشانگر آن است که مکانیزم سایش روکش نهایی از نوع سایش خراشان میباشد.
    کلیدواژگان: سخت پوشانی، جوشکاری، ریز ساختار، ریزسختی، مقاومت سایشی
  • کاظم زارع، حمیدرضا کوفیگر * صفحات 189-199
    در این مقاله، کنترل کننده مد لغزشی مرتبه دوم تطبیقی با سطح لغزشی انتگرالی،کل برای سیستم های نامعین غیرخطی دو ورودی – دو خروجی طراحی شده و مقاوم بودن سیستم در حضور عدم قطعیت ها و اختلالات خارجی کران دار تضمین شده است. هدف طراحی کنترل کننده ای است که با وجود اثر کوپلینگ در سیستم، پایداری و ردیابی مسیر مطلوب را تضمین نماید. به منظور حصول این هدف، مدل سیستم به دو زیرسیستم تقسیم می شود و اثر کوپلینگ موجود بین دو زیر سیستم به عنوان نامعینی مدل در نظر گرفته شده است. روش مد لغزشی با سطح لغزشی تناسبی انتگرالی به کار برده شده در مقایسه با مد لغزشی کلاسیک دارای مزایای بسیاری است و برای سیستم هایی که آفست یا خطای حالت ماندگار زیادی دارند کارایی بهتری از خود نشان می دهد. برای جلوگیری از پدیده چترینگ، روش مد لغزشی مرتبه دوم پیشنهاد شده است. با استفاده از بهره سوئیچینگ تطبیقی، روش جدیدی ارائه شده که برخلاف روش های دیگر در این روش به کران بالای نامعینی ها و عدم قطعیت های سیستم نیازی نیست و در عین حال بهره سوئیچینگ مطابق با شرایط سیستم، افزایش و کاهش می یابد. خاصیت مقاوم بودن سیستم در برابر نامعینی ها و اختلالات خارجی اعمال شده به سیستم و پایداری سیستم با دو مرحله استفاده از تابع لیاپانف تضمین می گردد. درنهایت روش پیشنهادی جهت کنترل زاویه سمت و ارتفاع هلیکوپتر آزمایشگاهی با دو درجه آزادی اعمال می شود. نتایج شبیه سازی عملکرد مناسب الگوریتم طراحی شده را با وجود اختلالات خارجی و نامعینی های مدل نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل غیرخطی، مد لغزشی مرتبه دوم، سیستم های دو ورودی - دو خروجی، هلیکوپتر آزمایشگاهی، سیستم های مکاترونیک
|
  • Saeed Salehi, Mehrdad Raisee Dehkordi* Pages 1-8
    In the present paper, nondeterministic CFD has been performed using polynomial chaos expansion and Gram-Schmidt orthogonalization method. The Gram-Schmidt method has been used in the literature for constructing orthogonal basis of polynomial chaos expansion in the projection method. In the present study, for the first time the Gram-Schmidt method is used in regression method. For the purpose of code verification, the output numerical basis of code for uniform and Gaussian probability distribution functions is compared to their corresponding analytical basis. The numerical method is further validated using a classical challenging function. Comparison of numerical and analytical statistics shows that developed numerical method is able to return reliable results for statistical quantities of interest. Subsequently, the problem of stochastic heat transfer in a grooved channel was investigated. The inlet velocity, hot wall temperature and fluid conductivity were considered uncertain with arbitrary probability distribution functions. The UQ analysis was performed by coupling the UQ code with a CFD code. The validity of numerical results was evaluated using a Monte-Carlo simulation with 2000 LHS samples. Comparison of polynomial chaos expansion and Monte-Carlo simulation results reveals an acceptable agreement. In addition a sensitivity analysis was carried out using Sobol indices and sensitivity of results on each input uncertain parameter was studied.
    Keywords: uncertainty quantification, polynomial chaos expansion, Gram, Schmidt, CFD
  • Mehdi Safari Pages 9-16
    Laser forming is a flexible forming process that needs no hard tooling or external forces. In this paper, laser forming of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature is investigated analytically and experimentally. As the laser forming process is a die-less forming process, production of a desired shape from initial blank is very difficult with this process. Because in the laser forming process, there are some variable parameters such as laser power, laser beam diameter, laser scanning speed and dimensions of initial blank that directly affect the final shape of the produced part. Also, in addition to above mentioned parameters, in the laser forming process of a cylindrical surface, a new parameter says number of irradiating lines is added to variable parameters. Therefore complexity of laser forming of a cylindrical surface will be more than a simple laser bending. In this paper, an analytical method for laser forming of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature is proposed. In the proposed method, with the aim of technical limitations of laser machine such as laser power, laser beam diameter and laser scanning speed, the number of irradiating lines and the distance between neighbor lines are proposed for production cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature. Also, using experimental tests the performance and accuracy of the proposed method are investigated and verified. Analytical and experimental results show that with the proposed analytical method, cylindrical surfaces with any arbitrary radius of curvature can be produced with a very good accuracy.
    Keywords: Laser Forming, Cylindrical surface, Theoretical, Experimental Investigation
  • Reza Hassannejad*, Shahin Tasoujian, Mohammad Reza Alipour Pages 17-26
    Early crack detection in structures prevents the occurrence of damage. Therefore, there is challenge in the literature to provide efficient methods in the field of structural health monitoring. A lot of researches that have been done on the crack identification in structures, are based on the models which ignore crack closure effects that make a significant error in the crack identification. Since it is more difficult to identify breathing crack than other damages, the purpose of this research is providing an efficient algorithm to identify breathing crack in beam-type structures which are important elements in various types of structures. In order to calculate natural frequencies of the beam accurately, in this research the fatigue crack model is used, which considers crack as breathing one with opening and closing behaviour. Then the problem of identifying crack parameters (location and depth of the crack) is defined as an optimization problem with the aim of minimizing the differences between natural frequencies calculated by the model and measured natural frequencies. In order to choose an appropriate algorithm to identify breathing crack, algorithms among various meta-heuristic algorithms are selected, which is able to identify the crack using only two natural frequencies. Regarding the surveys conducted, the optimization problem is solved using cat swarm optimization (CSO) algorithm. Moreover, in order to validate, the results are obtained for different crack parameters, have been compared with those of experimental tests. The results indicate that the proposed method has good accuracy
    Keywords: Crack detection, breathing crack, CSO algorithm
  • Maryam Alisadeghi, Jamshid Fazilati* Pages 25-36
    In this study, the design and optimization of a honeycomb energy absorber is performed using genetic algorithm. The main design goal is to absorb almost whole impact energy. Simultaneously, the reducing of the shock force level is also considered as a main objective. In the first part, the crashworthiness behavior of honeycomb structure is parametrically studied. The results are utilized in the second part to optimize shock absorber design. In this part, aluminum honeycomb structure under dynamic loading is investigated using simulation in LS-dyna finite element code. Parametric studies are invoked to identify the influence of different model parameters on crashworthiness characteristics of honeycomb structure. Reducing the computational cost, a repeatable model of 'Y' cross section column is numerically simulated. The effects of changes in material properties including Young's modulus, yield stress, tangent modulus, geometrical properties such as cell size, foil thickness, as well as the effects of impact velocity on the deformation behavior of the structure were investigated. A number of 25 different geometries with same height and various cell sizes and thicknesses are studied and effects of thickness and cell size on the energy absorption properties is investigated. Results showed that crashworthiness parameters such as mean and peak stress depend mainly on cell size and thickness values, while the friction coefficient and young's modulus are of less importance. Any change in absorber’s geometry affects the mean collapse stress more severe than the peak stress. In the meantime, thickness change is more effective in comparison with cell size change.
    Keywords: Honeycomb structure, crashworthiness, LS, Dyna finite element code, Design of experiment, parametric study
  • Maryam Alisadeghi, Jamshid Fazilati* Pages 37-45
    In this study, honeycomb energy absorber is optimized using genetic algorithm. The design goal is to absorb whole impact energy within a ‎limited shock load level. First the crashworthiness and parameter sensitivity of honeycomb structure is extracted as explicit functions that ‎are utilized to find optimized shock absorber configuration. Energy absorber must depreciate the impact kinetic energy and mitigate its ‎defects on the structure and aboard. So the energy absorption capacity while the shock load is kept limited are the main design objectives. ‎The volume and mass restrictions are also important objectives from an application point of view. Based on the simulation results ‎available in the article Part I, the honeycomb response surfaces of crashworthiness parameters including the mean and peak crushing ‎stresses are extracted. Utilizing the genetic algorithm based on response functions, the multi-objective optimized energy absorber is ‎investigated. The main objective of the optimization problem is set to minimization of mass or volume while the maximum allowable shock ‎and minimum energy absorption capacity are included as the problem constraints. The geometric specifications of honeycomb structure ‎including cell-size, foil thickness, height and absorber face area are among the design variables with optimization outputs of energy ‎absorption capacity, volume, mass, and shock level. Some optimization results are compared with those available in the literature and a ‎typical problem is handled. Results show that mass and volume optimized geometries are almost similar and reduction of acceptable shock ‎level makes the optimized geometry height to rise.‎
    Keywords: Honeycomb structure, LS, Dyna finite element code, impact attenuator, Response Surface, Optimization
  • Ehsan Rashidinejad, Hossein Mohammad Shoja* Pages 46-54
    Accurate determination of the electro-elastic fields of quantum nanostructures within piezoelectric media is an important issue for realizing the electro-mechanical behavior of these nanostructures. In this paper, the governing partial differential equations corresponding to piezoelectric media containing quantum nanostructures are presented and subsequently, generalized analytical solutions based on Fourier series technique are developed for determination of the coupled electro-elastic fields in transversely isotropic piezoelectric barrier due to periodically distributed quantum nanostructures. The electro-elastic couplings of the piezoelectric barrier as well as the interactions between the quantum nanostructures are exhibited within the framework of the presented analytical solution. It is observed that no electric field and no electric potential will be induced anywhere in the medium for periodic distribution of quantum wires. The presented analytical solution is capable of treating different shapes and geometries of quantum wires/quantum dots. The electro-elastic fields of various shapes of sections of quantum wires and different geometries of quantum dots are studied and the effects of the geometry of periodically distributed quantum nanostructures are demonstrated. The results show that geometry of quantum nanostructures may highly affect the induced electro-elastic fields and therefore, accurate determination of the geometry of quantum nanostructures as well as the induced electro-elastic fields would be essential for employment of these nanostructures in different fields of research and technology.
    Keywords: Electro, elastic fields, Transversely isotropic piezoelectric media, Quantum nanostructures, Quantum wires, Quantum dots
  • Saeed Ahmadi Fard, Shahab Kazemi, Akbar Heidarpour* Pages 55-62
    The fabrication of nano‐composites is quite challenging because uniform dispersion of nano‐sized reinforcements in metallic substrate is difficult to achieve using powder metallurgy or liquid processing methods. Friction stir processing (FSP) is a new solid-state process used to modify the refinement of microstructure, improvement of material’s mechanical properties and production of surface layer composites. In this investigation via friction stir processing, metal matrix composite surface (MMCs) was fabricated on surface of 5083 aluminum sheets by means of 5 μm and 80 nm TiO2 particles. The friction processed surface composite layer was analyzed throughoptical and scanning electron microscopical studies. Effects of reinforcing particle size and FSP pass number on the microstructure, microhardness, on tensile and wear properties of the developed surfaces were investigated. Results show that the created nanocomposite layer by TiO2 particles exhibits a microstructure with smaller grains and higher hardness, strength, and elongation compared to the composite TiO2 layer by particles. Increasing FSP pass number results in improved distribution of particles, finer grains, and higher hardness, strength, elongation, and wear resistance. The surface composite layer resulted in four passes with change in rotation direction with nano particle reinforcement exhibited better properties in hardness, tensile behavior and wear resistance compared tothe behavior of the base metal.
    Keywords: Friction stir processing, dioxide titanium, mechanical properties, wear, number of pass
  • Hassan Bayani, Mehdi Tale Masouleh*, Ahmad Kalhor Pages 63-74
    This paper presents implementation of position control for planar cable-driven parallel robots using Visual servoing. The main contribution of this paper contains three objectives. First, a method is used toward kinematic modeling of the robot using four-bar linkage kinematic concept, which could be used in online control approaches for real-time purposes due to decreasing of the unknown parameters and computation time. In order to track the position of End-Effector, an online image processing procedure is developed and implemented. Finally, as the third contribution, two different controllers in classic and modern approaches are applied in order to validate the model with plant and obtain the most promising controller. As classic controller, pole placement approach is suggested and results demonstrate weaknesses in modeling the uncertainties although they represent acceptable performance. Due to the latter incapability, sliding mode controller is utilized and experimental tests represent effectiveness of this method. Result of the latter procedure is an inimitable operation on the desired task however, it suffers from chattering effect. Moreover, results of these controllers confirm accommodation between the model and robot. The whole procedure imposed, could be applied for any kind of cable-driven parallel robot.
    Keywords: Cable, driven Parallel Robots, Kinematic, Visual servoing, Control
  • Ali Ghaffari*, Soleyman Arebi Pages 75-83
    The right selection of the type and the number of driver nodes, play an important role in improving the controllability and the performance of the dynamical networks. In this paper the controllability and the performance of a network has been studied when a new approach for selecting the driver nodes, based on the three main node centrality criteria, has been proposed. For each criterion, the percentage of the least number of driver nodes to achieve the desired performance has been calculated for several network model structures. The results for pure random networks show that for the ‘’betweenness centrality criterion’’ the number of driver nodes is minimal. Similar results hold for Small World networks subject to the fact that for dense, the number of driver nodes increases. It is shown that the ‘’closseness centrality criterion’’ is the proper choice for the State Free networks especially when the network is dense. Another important result is that in Small World networks, increasing the nearest neighborhood coefficient, decrease the number of driver nodes for a desired performance. Similar results hold for Scale Free networks where increasing the heterogeneity coefficient improves the network pinning controllability.
    Keywords: Dynamical networks, pinning controllability, minimum driver nodes, desired performance
  • Rahmatollah Ghajar*, Meysam Davoodabadi, Hamed Saeidi Googarchin Pages 84-94
    A family of rotating disks used in Iranian turbine and compressor industry is investigated. Mechanical and thermal loads due to working condition would lead to the crack initiation in the inner surface of the disk. The aim of this paper is the development of the two-dimensional weight function for the rotating disks containing semi-elliptical longitudinal cracks. The general form of the two-dimensional weight function is related to the proposed weight functions for embedded cracked domain in literature. In order to determine the unknown coefficient of the weight function, the reference stress intensity factors for cracked geometry subjected to reference loads are calculated. The analysis indicated that the results are independent of the number of terms in proposed weight function expansion. Extracting the weight function for disks with from 90 to 420 mm thickness enables one to predict the stress intensity factor for cracks in the structure subjected to arbitrary loading. The stress intensity factor for each point on the crack front subjecting to one or two dimensional loads would be calculated using the derived weight function. The results reveal that the increasing of the height to thickness ratio in rotating disks leads to the increase of the stress intensity factor for high depth ratio crack ones. Results show that the configuration of the disk sections affects the stress intensity factors of the same aspect ratio cracks in the structures. The comparison of the results obtained from the weight function method and those obtained with FEM are in good agreement.
    Keywords: Rotating disk, Two, dimensional weight function, Stress intensity factor, Surface crack
  • Seyed Ali Akbar Moosavian*, Mahdi Khorram Pages 95-106
    Maintaining and restoring robot balance in the presence of external disturbances is a significant capability for a quadruped robot. This is due the fact that these robots move over uneven terrains which may be themselves the sources of the disturbances. In this article, the balance recovery problem of a quadruped robot after an external disturbance will be investigated. To this end, as first stage, the equations of motion of a whole-body model of a robot and also a constraint elimination method will be proposed. In order to recover robot balance, the desired accelerations will be computed based on the concepts of a PD controller and by using the desired velocities and the positions of the main body. However, these accelerations maybe lead to slip stance feet or lose robot stability. Therefore, an optimization problem will be defined to calculate the admissible accelerations and the contact forces simultaneously. The optimal regulation of the contact forces will be done to distribute the contact forces among all stance legs to avoid feet slippage. Since the stability and the slippage avoidance conditions are formulated as linear constraints, the optimization can be solved as a linear constrained least squares error. To evaluate the effectiveness of the proposed algorithm, it will be examined on a quadruped robot in the simulation in two different case studies: in standing situation and walking gait. Finally, obtained results will be discussed.
    Keywords: Quadruped robots, Balance recovery, Optimization, stability, Slippage avoidance
  • Mehdi Tajdari*, Ali Abdollahi Khangahi, Hamid Arabi Pages 107-112
    "DEFORM" three-dimensional finite element software is used to describe the behavior of plastic deformation of Ti-6Al-4V workpiece during blade preform extrusion process. Under different conditions of extrusion, numerical analysis of the process force parameter during extrusion process is presented. The relative effects of billet temperature, friction coefficient and die temperature on process force were investigated. To determine the process friction coefficient, the ring compression test of Ti-6Al-4V alloy with glass lubrication was performed. Also experimental tests were successfully done in order to manufacture blade preform. It was observed that billet temperature has much effect on force of Ti-6Al-4V alloy blade preform extrusion process. Die temperature has effect on the process force but its effect is not as much as the effect of the billet temperature. By increasing of the die temperature, the process force decreases. Experimental tests showed that the billet transfer process from the furnace to die has important effect on done or not done of the extrusion process because the billet transfer process from the furnace to die is cause of alters the billet initial temperature just before extrusion process. By reducing of the placing and transfer time of billet from the furnace to die, due to the vicinity of the billet and air, billet temperature have less reduction and therefore it becomes easier to shape. Also by increasing the friction coefficient, the force required for extrusion of Ti-6Al-4V alloy blades preform increased.
    Keywords: Extrusion process, blade preform, Ti, 6Al, 4V alloy
  • Javad Amirian, Hesam Safari*, Mehdi Shirani, Saeed Shabani Pages 113-120
    This research investigates notch effect on fatigue life of HSLA100 steel which is widely applicable in the marine industry. Experimental tensile tests and rotating bending fatigue tests were performed on both smooth and notched cylindrical specimens and the corresponding mechanical properties and S-N curves were obtained. To better investigate the notch and also size effect on fatigue life of the specimens, two different notch geometries and specimen dimensions were used. To calculate the fatigue strength factor, stress distribution under bending load is simulated for smooth and notched specimens. Then, the stress distribution under bending load is converted to stress distribution under rotating bending load using an in-house developed code. Finally, using an in-house developed code, the fatigue strength factor of the specimens is calculated by weakest link theory. In order to better investigate the weakest-link theory, in calculating the fatigue strength factor, this factor is calculated from the classical methods and compared with experimental results. Finally, Comparison of theoretical with experimental results shows that the weakest-link theory gives better predictions than other classical methods and the results are closer to experimental ones. Also, Weakest-link theory uses the finite element results to predict notch effect. This facilitates the use of this theory in fatigue design of complicated specimens.
    Keywords: Fatigue, Weakest, link theory, strength factor, HSLA100, Steel
  • Amir Farhang Sotoodeh, Majid Amidpour, Mehrangiz Ghazi Pages 121-131
    The modeling and optimization of a rectangular finned multi stream plate-fin heat exchangers is presented in this paper. The proposed method for thermal modeling of this type of heat exchangers is based on uniform heat distribution along the plates. So, the heat streams are distributed along the multi stream heat exchanger based on two principles: equal quantity of stream channel distribution and uniform heat distribution in each of the channels. The geometric, thermal and hydraulic modeling and design of the multi stream heat exchanger is carried out based on rectangular fin specifications. The total annual cost (TAC), the summation of capital investment and operating and maintenance costs are regarded as objective function to be minimized. The main variables are heat exchanger core dimension such as length, width, height and the fin geometric parameters such as fin pitch and height. The genetic algorithm is utilized as optimization tool to minimize the total annual cost of the multi stream plate fin heat exchanger. The proposed method is applied to a case study. The results of the current method is compared with the literatures.
    Keywords: Multi Stream Plate, Fin Heat Exchanger, Rectangular Fin, Total Annual Cost, Pressure Drop, Uniform Heat Distribution
  • Mohammad Navabi*, Mehdi Reza Akhloumadi Pages 132-142
    The orbital rendezvous and docking with Position and attitude nonlinear dynamics is one of the most challenging problems in the Aerospace engineering. The attitude and position of a chaser spacecraft, desired to rendezvous with a target spacecraft, have to be determined with respect to the target, as a result relative equations have to be considered. The chaser is controlled by actuators to rendezvous safely and stably under the conditions and requirements. In this paper rendezvous dynamics for target in a circular orbit is assumed as nonlinear second-order clohessy-wiltshire relative motion equations. Shauner and hempel relative equations are considered for target in elliptical orbit. Cost function has been chosen in a manner to minimize the control effort and to give smooth states. Nonlinear optimal control for rendezvous with a target in circular orbit using state dependent riccati equation by means of eigen vectors of the Hamiltonian matric is compared with linear quadratic regulator method for both linear and nonlinear systems and then stability and robustness of the results are analysed. Optimal control of a elliptical rendezvous is discussed independently. For navigational porpose it is important to express relative motion in inertial frame, this is accomplished by introducing an appropriate transformation.
    Keywords: Rendezvous, docking, Clohessy, Wiltshire, Schauner, Hempel, nonlinear optimal control, State Dependent Riccati Equation
  • Alireza Arab Golarche, Mohammad Moghiman*, Seyyed Mohammad Javadi Malabad Pages 143-152
    Unlike HAWT, Darrieus wind turbines is faced with the self-start problem and high fluctuations at output torque. Because of the need for techniques based on meshing and coupling Eulerian fluid equations and the Lagrangian equations for moving rigid body, the calculation of rigid body acceleration and fluctuations torque of VAWT is very complicated and it is a function of the moment of inertia of the turbine. In most studies, regardless of this effect, the angular velocity of turbine is assumed to be fixed. In this study, for calculating the turbine rotational speed and position, the sum of wind-driven aerodynamic forces and external forces caused by friction and generators are calculated and placed into Newton's second law to calculate the acceleration, and integrating it in time steps. The simulation is performed unsteady and dynamic mesh is used for moving the rotor. The results could check the interaction between wind and rigid blades on the in the process of increasing the rotational speed of turbine, and simulate the rotor from the moment of rest until the turbine reaches its final rotational speed. The causes of reduction in torque at low rotational speed is investigated and it has been shown that high dynamic stall and passing high exergy flow into the rotor without interaction with blades results the power reduction. Moment of inertia has significant impact on the frequency and amplitude of rotational velocity, fluctuations of output torque and output power, which is important in mechanical analysis of blades’ fatigue.
    Keywords: VAWT, Fluid–solid interaction, 6DOF, Moment of inertia
  • Alireza Saidi*, Amin Safi Jahanshahi Pages 153-158
    Mechanical behavior of live cells and tissues is non-linear and their deformations are large. Using a suitable mechanical model that could predicts this behavior, is an important step in the prevention and treatment of various diseases and the production of artificial tissues. In this paper, using the non-linear elasticity theory and non-linear Mooney-Rivlin model, mechanical analysis of human arteries has been studied under internal pressure and axial tension. In the first By using the experimental study was conducted of biaxial test, the elastic constants of the arteries are calculated. For modeling, the arteries are considered as long homogeneous and isotropic cylinders. Radial and circumferential stress distribution on the minimum and maximum blood pressure is calculated. Variation of artery radius due to internal pressure is calculated and compared with the reported experimental data, and a good agreement is seen. The stress distribution curves versus radius are plotted which show that the inner layers of the arteries have much greater role in stress distribution than the outer layers. The elastic constants which are calculated for different ages show that the arteries of older people become stiffer and their flexibility decrease.
    Keywords: Non, Linear Elasticity, Large Deformation, Artery, Biaxial Test
  • Amir Mirza Gheitaghy, Hamid Saffari*, Jafar Salehi Pages 159-167
    Boiling is a remarkably efficient heat transfer method and is commonly used in daily life and industrial applications. Changing the physical and chemical structure of hot surface in some methods as making a porosity in a manner of enhancing boiling process is an interesting topic in recent decay. In this paper, porous metal micro/nano structural surfaces is produced in order to augmentation of boiling heat transfer on copper surface by the one- and two-stage electrodeposition method. The pictures in micro and nanoscale are captured to identification of structure and surface characteristics as porosity and capillarity are estimated. Next, the effects of structures in enhancing the pool boiling are measured experimentally. So then, boiling heat transfer profiles that demonstrate heat flux versus wall superheat, are derived for water fluid. Pool boiling curves of enhanced surfaces is compared with polished surface and results of other researchers to determine the efficiency improvement. Furthermore, comparison the effect of electrodeposition process time on obtained structures shows higher porosity, capillary and strength of structure with lower process time (30 sec) lead to further enhancement of pool boiling.
    Keywords: Nucleate pool boiling, Micro, nano structure, Electrodeposition, Copper surface
  • Azadeh Shahidian, Seyed Mohammad Ali Nemati, Majid Ghasemi Pages 168-174
    Recent development in applications of magnetic nanoparticles makes them a good candidate as drug carriers especially for tumor treatment.Therefore it is important to analyze the behavior of magnetic nanoparticles in the blood vessel and tissue. The purpose of the current study is to investigate the magnetic nanoparticles movement and absorption in blood vessel and healthy and cancerous tissue under the influence of non-uniform external magnetic field. An in house finite volume based code is developed and utilized to solve the coupled governing nonlinear differential equations, mass, momentum and concentration under the influence of non-uniform external magnetic field. The 2D cannel is considered as geometry of vessel and blood is assumed to be non-Newtonian. The power law equation is used for blood viscosity. Results show the absorption of magnetic nanoparticles is low in cancerous tissue without of magnetic field, but by applying magnetic field absorption of them multiplied. Also, ratio of magnetic nanoparticles absorption in healthy tissue to cancerous tissue decrease sorely by applying magnetic field. Therefore, treatment is more effective and has fewer side effects by applying magnetic field.
    Keywords: Nanoparticles, Magnetic field, Blood, tissue, cancer
  • Hamed Hassanpour, Mohammad Hossein Sadeghi*, Amir Rasti Pages 175-182
    Hard steels are widely used in automotive industry, molding and production of well drilling bits because of its high wear resistance and strength. The tendency to hard machine of these steels is growing in order to achieve high dimensional and geometrical accuracy, increased productivity and improved workpiece properties. In this research, relation between cutting parameters and final surface integrity in hard milling process of a workpiece made out of 4340 steel while using minimum quantity lubrication system is studied. Different parameters were considered in three levels as main milling parameters including: cutting speed, feed rate, axial and radial depth of cut and consequently the effect of these parameters on surface microhardness and white layer thickness were studied using Response Surface Methodology (RSM). The analysis of variance (ANOVA) showed that a model of quadratic polynomial function would work perfectly in order to estimate microhardness and it can also estimate experimental results while a linear model can evaluate white layer thickness changes, better. Also, Statistical analysis revealed that all cutting parameters increase microhardness and white layer thickness. Feed rate with 73.1% and cutting speed with 14.4% had more effect on microhardness comparatively. White layer thickness also varied between 7.6 μm to 16.1 μm while different cutting conditions were applied and cutting speed with 81.3% and feed rate with 9.4% had the most effects on white layer thickness.
    Keywords: Hard Steel, Microhardness, White Layer, Response Surface
  • Majid Mohamadi Ziarani, Nasrallah Bani Mostafa Arab*, Hassan Jafari Pages 183-188
    Engineering components during service are exposed to destructive phenomena such as wear which may lead to their destruction. For their protection and reduction of costs of replacement of these defective components and also increasing productivity, attention is given to welding processes for depositing a wear-resistant layer on the components. In this research, the effect of welding current on last layer weld quality deposited on carbon steel by shielded metal arc welding process using Fe-based hardfacing electrodes is investigated. The chemical composition of the weld deposit layers was studied by quantometery. Optical and scanning electron microscopes, energy dispersive X-ray fluorescence and X-ray diffraction were used for microstructural studies. Microhardness and pin on disk wear tests were also employed for microhardness and wear resistance evaluations. The metallography and X-ray diffraction results show presence of martensite and retained austenite in the microstructure of the last deposited weld layer. The results of chemical analysis and microhardness and wear-resistant tests show that increasing the current increases weld dilution which leads to reduction of alloying elements affecting hardness and wear resistance of the weld deposit and hence these properties decrease slightly. Evaluation of the worn surfaces shows that the wear mechanism on the last deposited layer is of abrasive wear type.
    Keywords: Hardfacing, Welding, Microstructure, Microhardness, Wear Resistance
  • Kazem Zare, Hamid Reza Koofigar* Pages 189-199
    In this paper, the adaptive second order sliding mode (SOSM) controller is designed for two input - two output (TITO) uncertain nonlinear systems and the robustness properties are ensured in the presence of uncertainties and bounded external disturbances. The objective is to design a controller that ensure stability and path tracking despite the effects of coupling. To this end, the system model is divided into two subsystems, and the coupling effects between such subsystems are considered as uncertainties. The sliding mode approach with PI sliding surface is used to remove the offset and converge the steady state error to zero. To avoid chattering phenomenon, Second order sliding mode method is proposed. Using adaptive switching gain, a new method is presented which unlike other methods, does not require the upper bound of the system uncertainties in the design procedure. Robustness properties against system uncertainties and external disturbances is shown by the Lyapunov stability theorem. Finally, the proposed method is used to control azimuth and elevation angle of as a laboratory helicopter with two degrees of freedom. Simulation results show performance of the algorithm in the presence of perturbations.
    Keywords: Nonlinear Control, SOSM, TITO Systems, Laboratory helicopter, Mechatronic systems