فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:8 Issue: 3, 2016

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:8 Issue: 3, 2016

  • تاریخ انتشار: 1394/11/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عبدالله باجلان، عادل اکبری مجد صفحات 149-162
    روش های جابه جا کردن اشیاء در علم رباتیک معمولا به دو دسته کلی جابه جا کردن اشیاء با گرفتن و جا به جا کردن اشیاء بدون گرفتن تقسیم می شوند. هدف اصلی این مقاله تعریف روشی خاص برای جا به جا کردن اشیاء است که در آن علاوه بر اینکه شیء گرفته نمی شود، عمل جابه جا کردن آن به صورت غیر فعال انجام می شود. در این روش علاوه بر تغییر مکان شیء، تغییر موقعیت زاویه ای و کنترل مسیر حرکت شیء نیز مطرح می باشد و مسیر تعیین شده به صورت یک منحنی مارپیچ سه بعدی با شعاع و شیب ثابت می باشد.این روش سیستمی را مطرح می کند که در آن محرک و نیز کنترل کننده ی فعال وجود ندارد. این سیستم نیازمند نوعی هوش مکانیکی غیر فعال برای رساندن شیء از وضعیت مبداء، در امتداد مسیر تعیین شده، به وضعیت هدف می باشد. این هوش با بهره گیری از شکل هندسی شیء و با تکیه بر تعامل دینامیکی شیء با دیگر اجزای سیستم به وجود می آید. ابتدا یک شکل کلی که تامین کننده ی شرایط مورد نیاز باشد، برای شیء در نظر گرفته می شود و بعد از بررسی سینماتیک و دینامیک مسله ابعاد دقیق و روابط حاکم بر شکل هندسی آن به دست می آید. در نهایت از نرم افزار ADAMS برای شبیه سازی این سیستم استفاده می شود.
    کلیدواژگان: حرکت غیرفعال، جابه جا کردن اشیاء، مکانیزم غیرفعال، هوش مکانیکی، جابه جا کردن بدون گرفتن
  • رضا ابراهیمی، مصطفی غیور صفحات 163-173
    سمپاش ها وسایل مهمی در کشاورزی هستند که معمولا به وسیله تراکتور در مزرعه حرکت داده می شوند. سمپاش ها باید در شرایط مختلفی که در مزرعه با آن مواجه می شوند، نرخ ثابتی از مواد شیمیایی را توزیع کنند. ارتعاشات ناخواسته تیرک سمپاش، باعث کاهش عمر آن و توزیع غیر یکنواخت مواد شیمیایی پاشیده شده در زمین می شود. بنابراین در این مطالعه، یک مدل سیستم تعلیق برای ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش با استفاده از المان های فنر و میراگر افقی و قائم ارائه شده است. سپس فضای حالت سیستم دینامیکی استخراج شده است. در این فضای حالت، چرخش مطلق قاب متصل شده به تراکتور حول محور افقی (غلت طولی تراکتور) ورودی است و چرخش مطلق تیرک سمپاش حول محور افقی خروجی است. همچنین ماتریس بهره بهینه برای فضای حالت سیستم، با استفاده از تنظیم کننده خطی مرتبه دوم (LQR) طراحی گردیده است. نهایتا پاسخ تیرک سمپاش به ورودی های ضربه، پله، شیب و نویز سفید محاسبه و با پاسخ ضربه، پله، شیب و نویز سفید سیستم بدون کنترلر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که کنترلر طراحی شده به طور قابل ملاحظه ای ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش را کاهش داده و عملکرد سمپاش را بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: تیرک سمپاش، ارتعاشات، تنظیم کننده خطی مرتبه دوم
  • سجاد دهقان پور، حامد خلیلی، کیوان حسینی صفری، یونس محمدی صفحات 173-184
    ضربه یکی از موارد بسیار مهمی است که همواره در علم مکانیک مطرح بوده است. ماهیت ضربه به نحوی است که کنترل آن را مشکل می سازد، در نتیجه لازم است که بتوان در مواقع نیاز از انتقال ضربه به قسمت های آسیب پذیر یک سازه جلوگیری کرد. یکی از بهترین روش های جذب انرژی ضربه، استفاده از لوله های جدار نازک فلزی با چگالی کم است. این لوله ها تحت ضربه دچار فرو ریزش شده و با جذب انرژی، مانع از آسیب رسیدن به قسمت های دیگر سازه می شوند. هدف از این تحقیق بررسی تغییر شکل و جذب انرژی لوله های جدار نازک با شکل مقاطع دایره، شش ضلعی، پنج ضلعی، مربع و مستطیل و با حجم، ارتفاع، سطح مقطع متوسط، ضخامت و جنس یکسان، زیر سه حالت بارگذاری می باشد. بارگذاری ها به صورت شبه استاتیکی بوده و از نتایج آزمایشگاهی به منظور بررسی دقت و صحت نتایج عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی ها نشان می دهد در حالت اول بارگذاری، بیشترین جذب انرژی توسط مقطع مربع و در حالت دوم و سوم بارگذاری مقطع مستطیل به صورت ایستاده بیشترین جذب انرژی را داشته اند.
    کلیدواژگان: لوله جدار نازک، انرژی جذب شده، بار جانبی، ABAQUS
  • حسین گلبخشی، مسلم نامجو صفحات 185-196
    طبق بررسی های صورت گرفته از میان پدیده های مختلفی چون اصطکاک، مقاومت آیرودینامیکی هوا و سایر افت های مکانیکی، مقاومت غلطشی ناشی از خاصیت ویسکو الاستیسیته لاستیک، عامل مهمی است که 33-10 %کل اتلاف انرژی در وسایل نقلیه را به خود اختصاص می دهد. بدین جهت تحلیل و شناخت اثرات مربوط به این افت نقش بسزایی در کاهش مقاومت در برابر حرکت وسیله نقلیه و در نتیجه کاهش مصرف انرژی دارد. بیشتر مراجع و مقالات منتشر شده در این زمینه مقاومت غلطشی را کسری از انرژی کرنشی ذخیره شده در تایر می دانند که به علت پدیده هیستریتیس در هر دور گردش تایر به هدر می رود. در تحلیل حاضر، با استفاده از نتایج تحلیل سه بعدی برهم کنش استاتیکی تایر و سطح صلب جاده، نخست نحوه تغییرات زمانی تنش-کرنش در مقاطع مختلف تایر مشخص گردیده است و سپس با استفاده از یک برنامه کامپیوتری در محیط نرم افزار متلب مقادیر تنشها و کرنشهای اصلی حاصل از شش مولفه تانسورهای تنش و کرنش جهت محاسبه افت هیستریتیک و در نتیجه مقاومت غلطشی تایر به کار می روند. نتایج حاصل از تحلیل حاضر در مقایسه با مطالعات عددی و تجربی صورت گرفته در این زمینه دقت قابل توجهی نشان می دهند.
    کلیدواژگان: روش اجزای محدود، مقاومت غلطشی، افت هیستریتیک، تحلیل عددی
  • علی لطیفی رستمی، رضا اکبری آلاشتی، امین کلاه دوز صفحات 197-207
    سازه های کامپوزیتی مشبک به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا به صورت گسترده ای در صنایع هوا- فضا مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه ریب های تقویت شده ویژگی اصلی در این سازه ها است. با توجه به این ویژگی، نسبت مقاومت به وزن سازه به عنوان معیار طراحی در نظر گرفته می شود. در این پژوهش پارامترهایی از قبیل مشخصات فیزیکی ماده، ضخامت پوسته، زاویه، ضخامت و تعداد ریب روی توزیع میدان تنش و بار کمانشی پوسته مورد بررسی قرار می گیرد. برای بررسی این تغییرات، روش تحلیل المان محدود 3 بعدی و با استفاده از مدل صریح در نرم افزار ANSYS صورت پذیرفته و نتایج حاصل با نتایج تست های تجربی مقایسه می شود. افزایش ضخامت پوسته خارجی 50 درصد افزایش استحکام سازه را در پی دارد و پارامتر بعدی که موثر است کاهش زاویه ریب است که افزایش 30 درصدی بارویژه را بوجود می آورد. هرچند تقویت کننده ها (ریب ها) نقش اصلی در تحمل بار را دارند اما افزایش تعداد آنها چون افزایش وزن سازه را بدنبال دارد به نسبت دو پارامتر قبلی تاثیر چشمگیری در افزایش استحکام سازه ندارد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، سازه ی مشبک استوانه ای، مدل اجزاء محدود، تحلیل کمانش، ریب (تقویت کننده)
  • محمد هاشمیان صفحات 209-219
    در این تحقیق ارتعاشات دو نانو صفحه ی گرافنی کوپل شده به یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته است. نانوصفحات توسط محیط الاستیک پاسترناک به یکدیگر مرتبط شده اند. از تئوری های ورق کلاسیک و میندلین برای مدل سازی نانوصفحات استفاده شده است. بر روی نانوصفحه ی بالایی جرمی قرار دارد. روابط حاکم بر اساس روش انرژی و اصل همیلتون بدست آمده و با در نظر گرفتن تئوری های اثرات تنش سطح و ارینگن، بصورت غیرموضعی بیان شده اند. با استفاده از روش گالرکین نمودارهای فرکانس بر اساس پارامتر مقیاس کوچک رسم شده و تاثیر پارامترهایی چون جرم متحرک، اثرات سطح و... بحث شده اند. نتایج نشان می دهند که با در نظر گرفتن اثرات سطح، فرکانس سیستم افزایش می یابد، همچنین اجرام سنگین تر دور از تکیه گاه ها، کاهش فرکانس را در بر دارند.
    [1]Double-Graphene Sheet-System [2]Classic plate theory [3] Mindlin plate theory [4] Surface stress effects
    کلیدواژگان: ارتعاشات، صفحه گرافنی، تئوری کلاسیک، تئوری میندلین، اثرات سطح، سیستم کوپله
|
  • A. Bajelan, A. Akbarimajd Pages 149-162
    Object manipulation techniques in robotics can be categorized in two major groups including manipulation with and without grasp. The aim of this paper is to develop an object manipulation method where in addition to being grasp-less, the manipulation task is done in a passive approach. In this method, linear and angular positions of the object are changed and its manipulation path is controlled. The manipulation path is a screwed track with constant radius and incline. As there is no actuator and active controller in the mechanism, the system requires a kind of mechanical intelligence to navigate the object from initial to goal configuration. This intelligence is achieved by geometry of the object and dynamical and kinematical characteristics if the object and the track. A general set up for the components of the system is considered to satisfy the required conditions. Then after kinematical analysis, detailed dimensions and geometry of the mechanism is obtained. M.SC-ADAMS is exploited to simulate the proposed mechanism
    Keywords: Passive motion, Object manipulation, Passive mechanism, Mechanical intelligence, Non, Prehensile, manipulation
  • R. Ebrahimi, M. Ghayour Pages 163-173
    Sprayers are important tools in agriculture that usually moved on the field by tractor. Sprayers should distribute the constant rate of chemicals during various conditions encountered in the field. Unwanted vibrations of sprayer boom cause redaction of its life time and over doses and under doses of chemical sprayed on the field. Therefore, in this study a model of suspension system for rotational vibrations of sprayer boom is proposed using horizontal and vertical elements of spring and damper. Then, the state space of the dynamical system is derived. In this state space, absolute rotation of the frame connected to the tractor around the horizontal axis (tractor roll) is input and absolute rotation of the sprayer boom around the horizontal axis is output. Also, the optimal gain matrix is designed for the state-space of system using linear quadratic regulator (LQR). Finally, impulse, step and ramp responses of sprayer boom are calculated and compared to impulse, step and ramp responses of system without controller. The results show that the designed controller significantly reduces rotational vibration of sprayer boom and improves the performance of sprayer.
    Keywords: Sprayer Boom, Vibration, linear quadratic, regulator
  • S. Dehghanpour, H. Khalili, K. Hoseini, Safari, Y. Mohammadi Pages 173-184
    Impact is one of very important subjects which always have been considered in mechanical science. Nature of impact is such that which makes its control a hard task. Therefore it is required to present the transfer of impact to other vulnerable part of a structure, when it is necessary, one of the best method of absorbing energy of impact, is by using Thin-walled tubes these tubes collapses under impact and with absorption of energy, it prevents the damage to other parts. Purpose of recent study is to survey the deformation and energy absorption of tubes with different type of cross section (rectangular, circle, square, hexagonal) and with similar volumes, height, mean cross section, and material under three different loading with different indenter. Lateral loading of tubes are quasi-static type and beside as numerical analysis, also experimental experiences has been performed to evaluate the accuracy of the results. Results from the surveys is indicates that in a same conditions which mentioned above, samples with square cross section, absorb more energy compare to another cross section.
    Keywords: Energy absorption, Quasi, static, In, plane loading, ABAQUS
  • H. Golbakhshi, M. Namjoo Pages 185-196
    Among various dissipating mechanisms, the viscoelastic effect of rubber material on creation of rolling resistance is responsible for 10-33% dissipation of supplied power at the tire/road interaction surface. So, evaluating this kind of loss is very essential in any analysis concerned with improving the fuel consumption of vehicles and resultantly energy savage. Hysteretic loss is a fraction of stored strain energy of tire which is dissipated during the rotational motion. In all related references and published articles, the hysteretic loss per revolution of tire is commonly considered as the rolling resistance. However, a reasonable approximation of stresses and strains time histories is very crucial for evaluating the amount of hysteretic loss. Based on the results of 3D static contact analysis, an efficient in-house program coded in Matlab is used for estimating the time variation of stress-strain cycles at different points of a rolling tire. Half the difference between maximum and minimum principal values of six stress and strain components can be used for evaluating the hysteretic loss during one revolution of a rolling tire. The results closely match the related experimental and numerical investigations.
    Keywords: FE method, Rolling Resistance, Hysteretic loss, Numerical scheme
  • S.A. Latifi, Rostami, R. Akbari Alashti, A. Kolahdooz Pages 197-207
    Due to their light weights and high load carrying capacities, composite structures are widely used in various industrial applications especially in aerospace industry. Stiffening ribs are the main features of lattice type composite structures. Strength to weight ratio is known to be as one of the most critical design parameter in these structures. In this study, the effect of some parameters such as the physical characteristics of the material, shell thickness, angle, thickness and number of ribs on distribution of stresses and buckling loads of shell are investigated. For this purpose, 3D finite element analysis using ANSYS software explicitly was done and then compared with experimental test results. Increasing the thickness of the outer shell causes the structural strength will rise to 50 percent. The next effective parameter is reduction of rib angle which provides an increase of 30 percent in specific load. Although Stiffenerrs (ribs) have a major role in load carrying, but increasing the rib number causes the structural weight rises, thus compared with the two previous parameters do not have a significant effect on the strength of structures.
    Keywords: Composite, Critical Lattice Structure, FEM, Buckling Analysis, Rib (Stiffener)
  • M. Hashemian Pages 209-219
    Vibration of double-graphene sheet-system is considered in this study. Graphene sheets are coupled by Pasternak elastic medium. Classic and Mindlin plate theories are utilized for modeling the coupled system. Upper sheet carries a moving mass. Governing equations are derived using energy method and Hamilton’s principle considering surface stress effects and nonlocal parameter. Using Galerkin method, figures of frequency versus nonlocal parameter are drawn and the effects of different parameters such as moving mass, surface effects and etc. are discussed. Results show considering surface effects, the frequency of coupled system increases. Also heavier mass and farther mass away from supports will result in lower frequencies.
    Keywords: Vibration, Graphene sheet, Classic theory, Mindlin theory, Surface effect, Coupled system