فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال پنجاه و یکم شماره 3 (مرداد و شهریور 1398)
  • سال پنجاه و یکم شماره 3 (مرداد و شهریور 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/05/26
  • تعداد عناوین: 18
|
  • هادی تقی زاده، نوید چاخرلو تاج بخش* صفحات 1-10
    فرآیند تداخل یک تکنیک موثر برای بهبود عمر خستگی اتصالات می باشد و بصورت گسترده در صنایع مختلف به ویژه هوا-فضا و صنایع خودروسازی برای افزایش عمر خستگی اتصالات مورد استفاده قرار می گیرد. بررسی مطالعات انجام گرفته در زمینه فرایند تداخل نشان می دهد که تاکنون اثر تغییرات دما به عنوان عاملی تاثیرگذار بر روی عمر خستگی، مورد مطالعه قرار نگرفته است. بر این اساس، در مقاله حاضر تاثیر اعمال بارگذاری کوتاه مدت سیکل دمایی قبل از بارگذاری سیکلی، بر روی عمر خستگی صفحات سوراخ دار که تحت عملیات تداخل قرار گرفته اند بصورت تجربی و عددی بررسی شده است. اثر تغییرات دما با در نظر گرفتن دو سیکل دمایی 60 و 120 درجه سانتی گراد، مورد بررسی قرار گرفته است. تست های خستگی بر روی آلیاژ آلومینیم 7075-T6 انجام شده و نمودار تنش-عمر برای نمونه ها بدست آمده است. برای بدست آوردن تنش ها و کرنش های ناشی از فرایند تداخل و اعمال سیکل دمایی و همچنین تنش ها و کرنش های ناشی از اعمال بار های تناوبی مختلف، از یک مدل سه بعدی المان محدود در نرم افزار انسیس استفاده شده است. در نهایت، نتایج تحلیل تنش به منظور تخمین عمر خستگی نمونه ها بکار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: تداخل، عمر خستگی، سیکل دمایی، مدل المان محدود، تخمین عمر
  • امیرعلا بخشیان نیک، بهمن وحیدی* صفحات 11-20
    پیشرفت در روش های تولید افزایشی تاثیر چشمگیری در امکان کنترل و اصلاح طرح داخلی داربست استخوانی و ویژگی های آن گذاشته است. این امر موجب ارائه ی روش های نوین برای طراحی داربست های مهندسی بافت استخوان شده است. طراحی کامپیوتری داربست های مبتنی بر سطوح مینیمال مثلثاتی به دلیل نسبت سطح به حجم بالا که عاملی حیاتی در پژوهش های زیستی است، مطرح می باشد. از آنجایی که تحریک های مکانیکی اعمال شده در حین عبور سیال از داخل تخلخل های داربست، بر تکثیر، مهاجرت، تمایز و سرنوشت سلول های بنیادی مزانشیمی اثر دارد و این تحریک های مکانیکی خود متاثر از هندسه ی داخلی داربست هستند. در این پژوهش نگاهی دقیق تر به این موضوع افکنده می شود و با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی دو داربست مهندسی بافت استخوان مبتنی بر سطوح مینیمال مثلثاتی با نام های G و I از منظر مدولاسیون مکانیکی و برهمکنش با لایه ی سلولی به ضخامت 5/8 میکرومتر که نماینده ی تجمع سلولی روی داربست است، مورد بررسی قرار می گیرد. داربست G به دلیل هندسه ی داخلی مناسب و ایجاد توزیع تنش برشی مناسب روی لایه ی سلولی شرایط بهتری را برای کشت سلول و برهمکنش سیال-سازه ایجاد می کند. از سویی دیگر در داربست I نقاط مرده ای ایجاد می شود که یکنواختی سیگنال دهی در سطح آن را محدود می کند.
    کلیدواژگان: داربست مهندسی بافت استخوان، دینامیک سیالات محاسباتی، لایه ی سلولی، مدولاسیون مکانیکی، سلول بنیادی مزانشیمی
  • حسین حسینی تودشکی*، بهنام انبارلویی، مجید حسینی صفحات 21-30
    فولادهای دوفازی از دو فاز نرم فریت و فاز سخت مارتنزیت که در فاز فریت پراکنده شده است، تشکیل شده اند. درگذشته محققین به تحلیل سازوکار شکست فولادهای دوفازی پرداخته اند و نمونه های تحت کشش تک محوره را با استفاده از المان حجمی نماینده دوبعدی مدل کرده اند. با توجه به اینکه در المان حجمی نماینده دوبعدی فرضیات ساده کننده ای انجام می شود، برای تحلیل دقیق تر سازوکار های شکست، تحلیل های سه بعدی المان حجمی نماینده می توانند موردتوجه باشند. در این تحقیق به مقایسه ی رفتار میکرومکانیکی و سازوکار های خرابی و شکست نمونه هایی، با نسبت ضخامت به عرض متفاوت با استفاده از المان حجمی نماینده دوبعدی و سه بعدی با استفاده از روش المان های محدود پرداخته شده است. در این پژوهش آزمایش ها در سه مرحله شروع گلویی شدن، پس از گلویی شدن و شکست نهایی تحت کشش تک محوره انجام شده است و از عکس های متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی نیز برای بررسی الگوی تغییر شکل و سازوکار شکست استفاده شده است. همچنین با توجه به شکل تقریبی کروی حفره ها که در نتایج تجربی مشاهده شده و مقایسه ی آن با نتایج عددی به دست آمده از المان حجمی نماینده سه بعدی، محلی شدن تنش هیدرواستاتیکی به عنوان نشان دهنده محل شکل گیری حفره ها در حالت سه بعدی در نظر گرفته شده است.
    کلیدواژگان: فولاد دوفازی، رفتار تنش کرنش، المان حجمی نماینده سه بعدی، میکروساختار، المان محدود
  • امیر رضا شاهانی*، علی فرهی صفحات 31-40
    جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در آلیاژ Al 6061-T6 بمنظور بررسی تغییر سرعت دوران ابزار جوشکاری در سرعت های 500، 750 و 1000 دور بر دقیقه بصورت تجربی تحلیل شده است. لذا میکرو سختی، استحکام استاتیکی و رفتار خستگی اتصال در هندسه لبه ای برشی تعیین و تحلیل شده است. نتایج میکروسختی، تشابه مقدار سختی در نواحی بعد از شانه و تغییرات محسوس در نواحی نزدیک به سوراخ پین و نواحی تحت تاثیر حرارت نشان داده شده است. همچنین با توجه به نتایج آزمایش های خستگی و استاتیکی در مقاله حاضر، با افزایش سرعت دوران رفتار اتصال بهتر شده و در نتیجه سرعت دوران 1000 دور بر دقیقه، رفتاری مناسب تر از دیگر حالات نشان داده است. با مقایسه نتایج خستگی حالات مختلف جوشکاری، در سطح بارهای بالا، در یک سطح بار مشخص، اختلاف عمر حالات مختلف چشم گیر است ولی در سطح بارهای پایین، حالات مختلف رفتار مشابه تری نشان می دهند. دو نوع واماندگی متفاوت در سطوح بار مختلف مشاهده گردید. در سطوح بار بالا واماندگی از نوع جدایش دکمه جوش و در سطوح بار پایین جدایش نهایی در ورق مشاهده گردید. همچنین در سطوح بار میانی با اینکه واماندگی نهایی از نوع برش است ولی رشد ترک در ورق خارج از ناحیه اختلاط نیز اتفاق افتاده است.
    کلیدواژگان: جوش نقطه ای اصطکاکی اغتشاشی، خستگی، رفتار مکانیکی، تغییر سرعت دوران جوشکاری
  • ایمان سلیمانی، یعقوب طادی بنی*، محسن بت شکنان دهکردی صفحات 41-50
    در این مقاله با استفاده از تئوری تنش کوپل اصلاح شده به معرفی المان جدید پوسته استوانه ای پرداخته شده است. از آنجا که تئوری کلاسیک قادر به محاسبه صحیح سختی و احتساب اثر اندازه در سازه های میکرو/نانو نمی باشد، تئوری های مرتبه بالاتر مانند تئوری تنش کوپل اصلاح شده بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله با استفاده از تئوری تنش کوپل اصلاح شده و با استفاده از مدل پوسته به جای مدل تیر، کمانش نانو لوله ها با استفاده از روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. المان جدید براساس توابع شکل سوپر المان ها تعریف و ماتریس جرم و سختی بدست آمده است. علاوه بر سوپر المان پوسته استوانه ای تئوری تنش کوپل اصلاح شده، سوپر المان پوسته استوانه ای کلاسیک با فرض اثر اندازه صفر در روابط بدست آمده، قابل تعریف می باشد. در حالت خاص، به منظور بررسی کاربرد روابط بدست آمده کمانش نانو پوسته استوانه ای با استفاده از المان پوسته استوانه ای تئوری تنش کوپل اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفته و درستی نتایج با استفاده از نتایج بدست آمده از روش تحلیلی نشان داده شده و تاثیر پارامترهایی نظیر اثر اندازه، طول و ضخامت بر کمانش پوسته استوانه ای بررسی شده است.
    کلیدواژگان: تئوری تنش کوپل اصلاح شده، اجزاء محدود، اثر اندازه، مدل پوسته، کمانش
  • حسام مکوندی، شاپور مرادی*، داود پورویس، کورش حیدری شیرازی صفحات 51-60
    در این پژوهش،روشی جهت شناسایی ترک در سازه های ورقی کمانش یافته با استفاده از روش المان کوادراتور دیفرانسیلی و روش برنامه نویسی مرتبه دوم متوالی ارائه شده است.پژوهش پیش رو شامل دو گام اساسی می باشد.در گام نخست روشی جهت محاسبه فرکانس های ورق های کمانش یافته ترک دار ارائه شده و در گام دوم با استفاده از روش ارائه شده در گام نخست و با کمک روش بهینه سازی برنامه نویسی مرتبه دوم متوالی،الگوریتمی جهت تعیین خصوصیات ترک در سازه به کمک فرکانس های ارتعاشات طبیعی سازه ارائه شده است. در اینجا ترک به صورت باز در نظر گرفته شده و به کمک فنرهای چرخشی خطی مدلسازی گردیده است. معادلات حاکم بر رفتار ورق مورد نظر با در نظر گرفتن تاثیر تغییر شکل های برشی و نقص هندسی اولیه استخراج شده است. پس از آن با در نظر گرفتن پاسخ به صورت مجموع تغییر شکلهای استاتیکی و دینامیکی معادلات موجود به دو دستگاه معادلات دیفرانسیل پس از کمانش و ارتعاشات تبدیل شده است.با کمک تحلیل مقادیر ویژه معادلات دینامیکی بدست آمده،فرکانس های طبیعی ارتعاشات ورق ترک دار حول حالت کمانش یافته آن حاصل می شود. در گام دوم مجموع وزنی مربعات خطای بین فرکانس های طبیعی محاسبه شده و فرکانس های طبیعی اندازه گیری شده به کمک تحلیل مودال تجربی،به عنوان تابع هزینه انتخاب شده و به کمک مینیمم سازی این تابع،خصوصیات ترک در سازه تعیین می گردد.
    کلیدواژگان: تشخیص ترک، روش المان کوادراتور دیفرانسیلی، ورق کمانش یافته، الگوریتم برنامه نویسی مرتبه دوم متوالی
  • امیرعباس زارع ده آبادی، مهرداد پورسینا*، محسن رضائی، کورش حسن پور صفحات 61-70
    هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر پارامترهای طراحی و اصلاح پروفیل دندانه بر روی خطای انتقال استاتیکی و ضریب توزیع بار یک جفت چرخدنده ی مارپیچ به روش تحلیلی با استفاده از نرم افزار متلب می باشد. در این تحقیق در ابتدا به تعریف دقیق خطای انتقال چرخدنده ها به عنوان مهم ترین عامل ایجاد سروصدا در یک جفت چرخدنده ی درگیر پرداخته می شود. سپس ضریب توزیع بار و خطای انتقال استاتیکی با استفاده از سفتی درگیری چرخدنده ها محاسبه می گردد. در این مقاله از روش انرژی پتانسیل جهت تعیین خطای انتقال و ضریب توزیع بار چرخدنده های مارپیچ استفاده می شود. در مرحله ی بعد پس از صحت سنجی نتایج با پژوهش های گذشته، تاثیر پارامترهای طراحی مانند مدول، زاویه مارپیچ، پهنا، تعداد دندانه و زاویه فشار بر روی میانگین و دامنه ی خطای انتقال و ضریب توزیع بار چرخدنده ها بررسی می شود. به این پارامترها اصطلاحا پارامترهای ماکرو-هندسی چرخدنده گفته می شود. نتایج این پژوهش نشان می دهد اصلاحات همزمان پارامترهای طراحی (اصلاحات ماکرو-هندسی) و اصلاح نوک دندانه (اصلاحات میکرو-هندسی) باعث توزیع بار یکنواخت تر و کاهش چشم گیر خطای انتقال چرخدنده های مارپیچ و به تبع آن کاهش ارتعاشات و سروصدای جعبه دنده ها می شود.
    کلیدواژگان: چرخدنده مارپیچ، خطای انتقال استاتیکی، ضریب توزیع بار، اصلاحات ماکرو-هندسی، اصلاحات میکرو-هندسی
  • سعید وحیدی، جمال ارغوانی*، علیرضا استادرحیمی صفحات 71-80
    در این پژوهش رفتار مکانیکی کابل های آلیاژ حافظه دار و اجزای آن با استفاده از معادلات ساختاری سه بعدی و به روش حل ضمنی در نرم افزار آباکوس با استفاده از زیربرنامه ماده تعریف شده توسط کاربر مطالعه شده است. پارامتر های مادی با استفاده از شبیه سازی های عددی و نتایج تجربی موجود استخراج گردیده است. تحلیل اجزاء محدود ابتدا برای کابل فولادی الاستیک و سپس کابل سوپرالاستیک آلیاژ حافظه دار صورت می پذیرد. مقایسه نتایج عددی و تجربی برای این دو نوع کابل بیانگر دقت قابل قبول نتایج بدست آمده و اطمینان از صحت روش شبیه سازی در کار حاضر است. در ادامه، عملگر کابل آلیاژ حافظه دار تحت ویژگی حافظه شکلی شبیه سازی گردیده و رفتار مکانیکی کابل با ارائه نمودارهای تنش نرمال، تنش برشی، کرنش و دما برای هر دو ویژگی سوپرالاستیسیته و حافظه شکلی بررسی شده است. همچنین، بهینه سازی کابل آلیاژ حافظه دار تحت ویژگی حافظه شکلی با هدف دستیابی به بیشترین انرژی مخصوص کابل به کمک روش طراحی آزمایش ها مطالعه شده است. روش ارائه شده در این تحقیق، برای طراحی و بهینه سازی عملگرهای کابل حافظه دار قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: کابل آلیاژحافظه دار، ویژگی سوپر الاستیسیته، ویژگی حافظه شکلی، عملگر، طراحی آزمایش
  • حامد آقامحمدی، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 81-90
    اخیرا استفاده از نانوذرات در زمینه های پلیمری به منظور بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت های پلیمری توجه خاصی را به خود جلب کرده است. اما موضوع بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت های لایه ای الیاف/ فلز در اثر افزودن نانوذرات به خوبی مشخص نشده است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی تاثیر نانولوله های کربنی چندجداره بر خواص خمشی کامپوزیت های الیاف/ فلز متشکل از لایه های متناوب آلیاژ آلومینیوم 2024 به همراه اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت می باشد. نتایج نشان داد که در اثر افزودن نانولوله های کربنی چندجداره تا مقدار 5/0 درصد وزنی، یک روند افزایشی در مقادیر استحکام خمشی و مدول خمشی نمونه ها حاصل می شود، اما در مقادیر بالاتر نانولوله های کربنی چندجداره روند معکوسی مشاهده می شود. بنابراین، در این تحقیق، مقدار بهینه نانولوله کربنی چندجداره برابر با 5/0 درصد وزنی می باشد، به طوری که در مقایسه با نمونه بدون نانولوله کربنی، مقادیر استحکام خمشی و مدول خمشی به ترتیب 62/36 و 16/60 درصد بهبود پیدا می کند. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز نشان داد که مکانیزم های بیرون زدگی و پل زنی نانولوله های کربنی دلیل اصلی این بهبود به دست آمده می باشند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های الیاف، فلز، الیاف بازالت، نانولوله های کربنی چندجداره، خواص خمشی
  • امید رحمانی*، فرشید درویشی صفحات 91-100
    در این مقاله ارتعاش آزاد طولی نانولوله های کربنی مارپیچی تک جداره برای شرایط مرزی مختلف با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. تاکنون با بهره گیری از این روش، رفتار ارتعاشی طولی این شکل از نانولوله ها مورد مطالعه قرار نگرفته بود لذا در پژوهش حاضر با استفاده از روش مذکور فرکانس اصلی مربوط به ارتعاشات طولی نانولوله های کربنی مارپیچی تحت پتانسیل ربو و بدون در نظر گرفتن اثر گرمایی بدست آمده است. در ادامه، مطالعه پارامتریک مسئله مورد توجه قرار گرفت و تاثیر قطر لوله مارپیچ، تعداد گام فنری و نوع شرایط مرزی بر فرکانس اصلی ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش قطر لوله و تعداد گام فنری (یا طول نانولوله مارپیچی) فرکانس اصلی طولی کاهش می یابد. همچنین در شرایط مرزی گیردار گیردار، مقادیر فرکانس اصلی طولی نانولوله های کربنی مارپیچی نسبت به دو شرایط مرزی گیردار تکیه گاه ساده و یکسر گیردار همواره بزرگتر می باشد. از نتایج پژوهش حاضر در آینده می توان در طراحی و تحلیل نانوحسگرها و نانومحرک هایی که در ساختار آنها از نانولوله های کربنی مارپیچی استفاده می گردد، بهره برد.
    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی مارپیچی، شبیه سازی دینامیک مولکولی، ارتعاش طولی، پتانسیل ربو
  • نقی آقایی، مصطفی طالبی توتی* صفحات 101-110
    در این تحقیق، ارتعاشات آزاد پوسته های مخروطی کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربنی در محیط با دمای بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. توزیع نانو لوله‏ های ‏کربنی در راستای ضخامت پوسته به دو صورت یکنواخت و مدرج تابعی درنظر گرفته شده است. اثر بارگذاری حرارتی به صورت تنش های اولیه در نظرگرفته، معادلات حاکم با استفاد از اصل همیلتون،‏ براساس تئوری کلاسیک و‏ روابط کرنش-جابه جایی غیرخطی فون کارمن بدست آمده است. معادلات مستخرج، با استفاده از رو‏ش گلرکین گسسته سازی شده است. در این تحقیق با استفاده از توابع تیر، فرکانس پوسته مخروطی به ازای شرایط مرزی مختلف بدست آمده است. درابتدا نتایج حاضر با نتایج موجود اعتبار سنجی شده است. سپس تاثیر پارامترهای مختلف ازجمله بارگذاری حرارتی، مقدار کسر حجمی، نوع توزیع نانولوله‏های کربنی، شرایط مرزی مختلف و شرایط هندسی متفاوت بر روی فرکانس طبیعی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان از آن دارد که وجود بارگذاری حرارتی اولیه تاثیر قابل توجهی بر فرکانس طبیعی دارد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، پوسته مخروطی، نانولوله های کربنی، توابع تیر، دما
  • موسی رضائی*، وحید عرب ملکی صفحات 111-120
    در مقاله حاضر تاثیر جاذب ارتعاشی یک درجه آزادی بر کاهش دامنه ارتعاشات لوله های حامل سیال با روش نیمه تحلیلی مطالعه شده است. با در نظر گرفتن تئوری تیر اویلر-برنولی، معادلات حرکت لوله و جاذب ارتعاشی استخراج شده است. با در نظر گرفتن چهار شکل مود ارتعاشی اول لوله، معادلات حرکت با استفاده از روش گالرکین گسسته سازی و به صورت عددی حل شده اند. سپس، فرکانس های طبیعی لوله حامل سیال با تکیه گاه های ساده در دو انتها به صورت تحلیلی استخراج شده و رابطه صریحی برای تعیین مشخصه های جاذب ارتعاشی ارائه شده است که با دقت بسیار مناسبی می توان از این رابطه به منظور طراحی جاذب ارتعاشی استفاده کرد. پس از صحه گذاری بر نتایج روش ارائه شده، تاثیر پارامترهای مختلف بر کاهش دامنه نوسانات سیستم با استفاده از منحنی های مناسبی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت سیال دامنه نوسانات سیستم افزایش می یابد که با استفاده از جاذب ارتعاشی بهینه می توان دامنه را تا حدود 80 درصد کاهش داد. بر این اساس استفاده از این نوع جاذب با توجه به سادگی نصب و استفاده و همچنین قابلیت جذب انرژی بالا می تواند راهکار مناسبی جهت کاهش و یا حذف ارتعاشات ناخواسته ناشی از سیال در لوله های حامل سیال باشد.
    کلیدواژگان: لوله حامل سیال، جاذب ارتعاشی، کاهش دامنه نوسانات، روش گالرکین
  • حسن ملائکه سقا، حمید معین فرد* صفحات 121-130
    هدف این مقاله بررسی ارتعاشات آزاد دامنه بلند برج توربین باد می باشد که به صورت تیر مقطع متغیر با جرم خارج از مرکز مدل شده است. در این مدل سازی، تاثیر اعمال نیروی محوری متغیر بر تیر ناشی از میدان جاذبه در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر ارتعاشات غیرخطی سیستم و شرایط مرزی مربوطه با استفاده از اصل همیلتون به همراه فرضیات اولر- برنولی استخراج شده است. سپس از یک روش تفاضل محدود برای بدست آوردن فرکانس های طبیعی و شکل مودهای سیستم استفاده شده است. در ادامه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی حاکم بر دینامیک سیستم با استفاده از روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی بر حسب جابجایی های انتهایی کاهش یافته اند که به دلیل وجود خارج از مرکزی طولی به هم وابسته اند. این معادلات زمانی با استفاده از روش اغتشاشاتی مقیاس های زمانی چندگانه به صورت تحلیلی حل شده اند. نتایج بدست آمده از حل تحلیلی تطابق خوبی با نتایج شبیه سازی عددی دارد. نتایج این پژوهش می تواند به منظور بررسی اثرات وجود جرم نوک خارج از مرکز، مقطع متغیر و اثر جاذبه را بر ارتعاشات دامنه بلند برج توربین باد، با هدف بهبود رفتار دینامیکی آن مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: برج توربین باد، ارتعاشات دامنه بلند، تیر مقطع متغیر، جرم خارج از مرکز، مقیاس های زمانی چندگانه
  • نوید چلنگران، محمدمهدی جباری* صفحات 131-140
    با گسترش شهرنشینی و ساخته شدن فرودگاه ها و اتوبان ها در اطراف شهرها، آلودگی های صوتی ناشی از نشست و برخواست هواپیما ها و تردد خودروها، یکی از زیان بارترین اثرات را بر ساکنین اطراف اتوبان ها و مناطق شهری می گذارد. برای جلوگیری از این تاثیرات مخرب و کاهش انتقال صوت می توان از مصالح جاذب صوت در سالن فرودگاه ها، ساختمان ها و اطراف اتوبان ها استفاده نمود. در این پژوهش باهدف کاهش انتقال صوت در بتن، 4 طرح اختلاط موردبررسی قرارگرفته که شامل نمونه کنترل، 3 طرح اختلاط از لاستیک بازیافتی در اندازه 1-3 میلی متر می باشد. این لاستیک جایگزین 10،5 و 15% از ماسه شده است. در ابتدا مقاومت 7، 14 و 28 روزه بتن اندازه گیری گردیده و سپس افت انتقال صوت از نمونه ها در بازه 63 الی 6300 هرتز توسط لوله امپدانس اندازه گیری شده است. نتایج حاکی از کاهش انتقال صوت در نمونه های حاوی لاستیک در بازه های فرکانسی بالا می باشد که با توجه به کاهش ضایعات محیط زیستی استفاده از این نوع بتن در فرودگاه ها و آزادراه ها را توجیح میکند.
    کلیدواژگان: افت انتقال صوت، لوله امپدانس، خرده لاستیک، مقاومت فشاری، بتن
  • رضا اسماعیل زاده*، ابوالقاسم نقاش صفحات 141-150
    خاموش کردن ناگهانی موتور در موشک های سوخت جامد، پیچیده و پرهزینه است به طوری که روش های هدایتی مبتنی بر بردار سرعت لازمه کارایی مناسبی ندارند. در این مقاله رویکرد جدید هدایتی ضمنی و غیرحساس به خاموشی اجباری موتور ارائه می شود. ایده اصلی این روش در اصلاح زاویه مسیر پرواز از زمانی ثابت بر اساس اغتشاش وارده بدون نیاز به فرمان خاموشی اجباری موتور بوده، به طوری که پرتابه در انتهای زمان سوزش واقعی دارای زاویه مسیر پرواز لازمه شود. این اصلاح زاویه با استخراج یک تابع ضمنی ارتباط می یابد. به وسیله شبیه سازی، عملکرد این روش با روش هدایت پیش تنظیم در برابر عدم قطعیت ها یا اغتشاشات باد، ناهمراستایی تراست، تغییر در مقدار تراست و ضرایب آیرودینامیکی مقایسه شده و کارایی آن نشان داده می شود. مقدار احتمال خطای دایروی برای روش پیشنهادی km 242/1 به دست می آید که نسبت به روش هدایت پیش تنظیم 61٪ کاهش را نشان می دهد. علاوه بر عدم نیاز به فرمان خاموشی اجباری موتور، از دیگر ویژگی های این روش نسبت به روش های هدایتی مبتنی بر سرعت لازمه، مقاومت بالای آن به اغتشاشات مختلف به ویژه عملکرد موتور، سادگی و بار محاسباتی کمتر آن است، اگرچه قبل از شلیک، پیش محاسبات زیادی لازم است انجام گیرد.
    کلیدواژگان: هدایت موشک بالستیک، پیش تنظیم، هدایت غیرحساس به خاموشی اجباری
  • هادی دلاوری*، رویا جوکار صفحات 151-160
    ربات های توانبخشی و کمک کننده به دلیل افزایش تعداد سالمندان و افزایش بیماری هایی مانند سکته های مغزی و آسیب های نخاعی و همچنین هزینه های بالای توانبخشی توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. در این مقاله یک کنترل کننده مد لغزشی ترمینال فازی تطبیقی مرتبه کسری برای ربات ارتز مفصل زانو پیشنهاد می شود. یک مدل یکپارچه ساق پا و ارتز که براساس معادلات لاگرانژ است، مورد استفاده قرار می گیرد. برای غلبه بر نامعینی ها و اغتشاشات خارجی یک کنترل کننده مد لغزشی ترمینال مرتبه کسری طراحی می شود، اما استفاده از آن منجر به ایجاد پدیده نامطلوب چترینگ در سیگنال کنترل خواهد شد. برای حذف پدیده چترینگ در سیگنال کنترل یک کنترل کننده فازی تطبیقی مرتبه کسری طراحی می گردد. برای افزایش دقت و سرعت ردیابی و کاهش نامعینی در مدلسازی گشتاور عضلانی، یک مشاهده گر اغتشاش غیر خطی با کنترل-کننده مدلغزشی ترمینال مرتبه کسری ترکیب می شود. پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از تعمیم جدید تئوری لیاپانوف برای سیستم های مرتبه کسری اثبات می شود. از الگوریتم بهینه سازی PSO برای تعیین ضرایب کنترل کننده مدلغزشی ترمینال فازی تطبیقی مرتبه کسری و ضرایب توابع عضویت فازی استفاده می شود. در نهایت عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده مد لغزشی مرسوم و PID مقایسه می شود.
    کلیدواژگان: ربات ارتز مفصل زانو، حسابان مرتبه کسری، کنترل فازی تطبیقی، کنترل مد لغزشی ترمینال، مشاهده گر اغتشاش غیرخطی
  • سید محمد حسین عظیمی، عباس مزیدی*، محمد آزادی صفحات 161-170
    در این مقاله یک سیستم کنترل فعال به منظور تعدیل ارتعاشات بال هواپیما ارائه شده است. بال مورد بررسی در این پژوهش بالی یک موتوره با زاویه ی عقبگرد است و موتور به صورت جرمی متمرکز به آن وصل شده است. به منظور کنترل ارتعاشات، لایه هایی از پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر بر روی بال نصب شده اند. برای شبیه سازی نیروهای آیرودینامیک از مدل تئودورسن استفاده شده است. معادلات حاکم با استفاده از اصل هامیلتون بدست آمده اند و در نهایت با بکارگیری روش مودهای فرضی به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. برای کنترل و تعدیل ارتعاشات سیستم از کنترلر لیاپانوف استفاده شده است. تاثیر پارامترهای طراحی نظیر نیرو، محل نصب و جرم موتور و زاویه ی عقب گرد بال، بر سرعت فلاتر بررسی شده و سیستم کنترلی در شرایط فلاتر اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که سیستم کنترلی توانسته است در تمامی حالت های بررسی شده ارتعاشات را به مقدار قابل توجهی تعدیل نماید. با توجه به نتایج به دست آمده با افزایش طول لایه های پیزوالکتریک فلاتر به تعویق می افتد. همچنین با توجه به تاثیر بهره های کنترلی لیاپانوف بر عملکرد سیستم کنترلی، لازم است این بهره ها برای مقادیر مختلف پارامترهای سیستم به دقت انتخاب شوند تا سیستم کنترلی بهترین عملکرد را داشته باشد.
    کلیدواژگان: بال هواپیما، فلاتر، کنترل فعال، مواد پیزوالکتریک
  • مسعود حمصیان اتفاق، مهیار نراقی*، فرزاد توحیدخواه صفحات 171-180
    مجموعه مجاز و مجموعه مجاز مقاوم نقش انکارناپذیری در تضمین پایداری سیستم های مقید و روش کنترل پیشبین دارد. در اینجا با استفاده از توابع متعامد، برای سیستم های مقید خطی نامتغیر با زمان، الگوریتمهایی جهت محاسبه این مجموعه ها ارائه می گردد. الگوریتم های استاندارد تولید این مجموعه ها که تا کنون ارائه شده اند به صورت تکراری در حوزه زمان عمل می کنند و توانایی اعمال روی سیستم هایی که بردار ورودی آن ها در فضایی بجز فضای زمان ساخته می شود را ندارند. الگوریتم های ارائه شده در این مقاله با استفاده ی یکپارچه و یکباره از تمامی ورودی های سیستم در کل افق زمان اقدام به رفع این محدودیت کرده است. الگوریتم ارائه شده برای محاسبه مجموعه مجاز مقاوم بگونه ای تدوین گشته است که توانایی کار در حضور اغتشاش و عدم قطعیت های پارامتری را داشته باشد. برای اطمینان از صحت عملکرد الگوریتم های پیشنهادی، نتایج آنها با نتایج الگوریتم های استاندارد مقایسه شده است. در نهایت، با ارائه مثال هایی، زمان انجام محاسبات توسط الگوریتم های پیشنهادی با الگوریتم های استاندارد مقایسه شده است و میزان تاثیر پارامتری کردن بردار ورودی توسط توابع متعامد روی مجموعه های مجاز و مجاز مقاوم بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که پارامتری کردن بردار ورودی منجر به بهبود مجموعه های مجاز و مجاز مقاوم می شود.
    کلیدواژگان: مجموعه مجاز، مجموعه مجاز مقاوم، پارامتری کردن، توابع متعامد، کنترل پیش بین
|
  • Hadi Taghizadeh, Navid Chakherlou Tajbakhsh * Pages 1-10
    Interference fit process, as a popular method, is used in aerospace and automotive industries to improve fatigue life of the joints. Investigating studies on interference fit process demonstrates that the effect of temperature variations has not been studied as an effective factor on fatigue life. In the present study, the effect of short time exposure to thermal cycle before cyclic loading on fatigue life of interference fitted fastener holes have been evaluated by experimental and numerical methods. So, to investigate the effect of temperature variations two different temperatures (i.e. 60°C and 120°C), aside from room temperature, were selected to accomplish this study. Fatigue tests were carried out on the specimens of Al-alloy 7075-T6 to obtain S-N curves. In relation to fatigue tests, three dimensional finite element analyses were used to explain the experimental results. The interference fit process, and subsequent thermal cycles and remote cyclic loading were simulated using Ansys package. The results obtained from the finite element analyses of the interference fit were employed to predict the fatigue life.
    Keywords: fatigue life, Interference fit, Thermal cycle, finite element, Multiaxial fatigue
  • Amirala Bakhshian Nik, Bahman Vahidi * Pages 11-20
    Advances in Additive Manufacturing (AM) techniques have made the design, control and modification of bone scaffolds inner architectures and their mechanical properties possible. CAD bone scaffolds based on triply periodic minimal surfaces (TPMSs) have attracted attentions, due to their high surface area to volume ratio pore interconnectivity which enhance cell migration and attachment. The mechanical stimuli acting while fluid is flowing through scaffold pores can influence on proliferation, migration, differentiation and fate of mesenchymal stem cell. In the present study, the interaction between 2 TPMS-based bone scaffolds, termed G and I, with fluid in the presence 8.5 μm-cell layer (as mesenchymal stem cell accumulation) have been evaluated computationally. The results demonstrated that the scaffold G can modulate the cells more adequate due to producing homogenous distribution of mechanical stimuli comparing to scaffold I. The range of shear stress and von Mises stress for scaffold G are not wide which means the cells are sensing roughly the same mechanical stimuli. For both scaffolds in inlet velocities less than 50 μm/s, the magnitude of stresses is negligible. In addition, for scaffold I, there are dead zones which mechanical stimuli are approximately zero which prevents dynamic cell culture and homogenous signaling.
    Keywords: Bone Tissue Engineering Scaffold, computational fluid dynamics, Cell Layer, Mechanical Modulation, Mesenchymal Stem Cell
  • Hossein Hosseini, Toudeshky *, Behnam Anbarlooie, Majid Hosseini Pages 21-30
    Dual phase (DP) steels contain of soft ferrite and hard martensite phases. The features of these steels are high strength and ductility that make them attractive especially in the automotive industries and related fields. In the past, researches were conducted to analyze the behavior of DP steels based on the micromechanical and macro mechanical simulation using two-dimensional RVEs . The researchers have analyzed the failure mechanism of DP steel using simulation of uniaxial tensile test based on 2D RVE. Analysis of 3D RVE can be considered for more detailed investigation of failure mechanisms and modification of 2D RVEs. In this paper, prediction of deformation pattern and damage mechanisms of DP steels and failure of specimens are performed at micro scale using finite elements (FE) method. Metallographic and SEM images at three different loads ((i) necking, (ii) after necking, and (iii) failure point) were used to investigate the deformation pattern and failure mechanisms at micro scale. On the other hand the effect of various factors such as 2D and 3D RVEs, mesh size, consideration of large and small deformation theories in FE analyses and also effect of volume fraction of martensite phase on the mechanical properties are examined.
    Keywords: Dual phase steel, stress–strain behavior, 3D RVE, Microstructure, FEM
  • Amir Reza Shahani *, Ali Farrahi Pages 31-40
    The friction stir spot welding of Al 6061-T6 alloy is experimented to determine the behavior of micro-hardness, static tensile strength and fatigue behavior of the lap shear specimens by changing of rotating speed at three different speeds. Micro-hardness results show similarity in the regions far from shoulder indentation region. By the static strength and fatigue results, The optimal behavior of the rotational speed is determined. Therefore, the speed of 1000 rpm shows much better mechanical behavior than the other conditions of this research. The fatigue results of different welding conditions demonstrate, in the same cycles, more divergences in the lower cycles than, the higher ones. Two different failure modes have been observed at different load levels. At high load levels, final failure was nugget pull out. At low load levels, the final failure was as separation from the plate. At medium load levels, although the final failure was similar to high load levels, the growth of the crack in the sheet outside the stir zone, just like low load levels, was also observed.
    Keywords: Friction Stir Spot Welding, Fatigue, Mechanical Behavior, Changing of Rotational Speed
  • Iman Soleimani, Yaghoob Tadi Bani *, Mohsen Botshekanan Dehkordi Pages 41-50
    In this paper, using modified couple stress theory, a new cylindrical shell element is introduced. Since classical continuum theory is unable to correctly compute stiffness and account for size effects in micro/nanostructures, higher order continuum theories such as modified couple stress theory have taken on great appeal. In this paper, using modified couple stress theory and using shell model in place of beam model, buckling of nanotubes is investigated via the finite element method. The new cylindrical shell element based on super element’s shape function defined and the mass-stiffness matrix has been developed. In addition to modified couple stress cylindrical shell element, the classical cylindrical shell super element can also be defined by setting size effects parameter to zero in the equations. In special cases, in order to investigate the application of the equations developed, the cylindrical nanoshell buckling is studied using modified couple stress cylindrical shell element and the results are validated using the analytical method. In addition, the effects of parameters such as size effects parameter, length, and thickness on cylindrical shell buckling are investigated.
    Keywords: Modified Couple Stress Theory, finite element, size effects, shell model, Buckling
  • Hesam Makvandi, Shapour Moradi *, Davood Poorveis, Kourosh Heidari Shirazi Pages 51-60
    In this study, an innovative method for crack identification in buckled plates using differential quadrature element method (DQEM) and sequential quadratic programming (SQP) method is proposed. This study consists of two steps. In first step, a numerical method is applied to calculate the frequencies of buckled cracked plates. Cracks are assumed to be open and modeled as linear rotational spring. Governing equations are extracted considering effects of shear deformations and initial geometric imperfection. Then, considering the solution as summation of static solution (postbuckling) and dynamic solution, the governing equations are converted into two different equation sets; postbuckling equations and vibration equations. The natural frequencies can be obtained solving these equation sets. In second step, SQP optimization method and the method used in first step combined to make a new method for identification of crack specification using natural frequencies. In this step, a weighted sum of square of differences between calculated frequencies and experimental frequencies considered as cost function and used to identify crack properties. Finally, the accuracy and precision of proposed method verified using some experimental and numerical case studies.
    Keywords: Crack identification, postbuckled plate, differential quadrature element method, sequential quadratic programming
  • Amirabbas Zare Dehabadi, Mehrdad Poursina *, Mohsen Rezaei, Kourosh Hasanpur Pages 61-70
    The aim of this study is an investigate the effect of design parameters and profile modification on static transmission error and load sharing factor of helical gears using analytical method with Matlab software. In the first step, we define the concept of transmission error that is the source of noise in the gear pair. Then load sharing factor and static transmission error are calculated using the gear mesh stiffness. In this paper the total stiffness of helical gear’s and the load sharing factor is determined using an accumulated integral potential energy method. In the next, results are verified and the effect of design parameters on avarege and pick to pick of the helical gears transmission error and load sharing factor is investigated. This parameter is called macro-geometric parameters of gear pairs. At the end, we write a Matlab code to modify the tip relif of tooth to optimize the load sharing factor and static transmission error. The results of this study show that the simultaneous correction of macro-geometric modifications and profile modification (micro-geometric modifications) cause a more uniform load distribution and significantly reduce the transmission error of the helical gear and consequently reduce the noise and vibration of the gearboxes.
    Keywords: Helical Gear, Static Transmission Error, Load Sharing Factor, Macro-Geometric Modifications, Micro-Geometric Modifications
  • Saeed Vahidi, Jamal Arghavani *, Alireza Ostadrahimi Pages 71-80
    In this work, using a three-dimensional constitutive model and implicit solution through a user defined subroutine (UMAT) in Abaqus software, mechanical behavior of shape memory alloy (SMA) cables and their constituents are investigated. Material parameters of shape memory alloy cables are identified by numerical simulations and available experimental data. Finite element (FE) method is first employed for analysis of an elastic steel cable and subsequently for a superelastic (SE) cable. The simulation results for these two steel and SE cables show good agreement when compared with experimental data which also validates the simulation approach. The wire rope is then simulated for shape memory effect (SME) cables and investigating mechanical behavior and several diagrams including normal stress, shear stress, strain and temperature for both superelastic and shape memory effect cables are presented. Moreover, utilizing the design of experiments method, shape memory effect cable is optimized to achieve the maximum specific energy. The method proposed in this study can be used for the design and optimization of shape memory alloy wire ropes.
    Keywords: Shape Memory Alloy cable, Superelasticity, Shape Memory Effect, Actuator, Design of Experiment
  • Hamed Aghamohammadi, Reza Eslami Farsani * Pages 81-90
    Recently, to improve the mechanical properties of polymeric composites, the inclusion of various nano particles into the polymer matrices has received much attention. But, it is not well established whether nano particles can enhance the mechanical properties of fiber metal laminates (FMLs). The present study aims to investigate the effect of multi-walled carbon nano tubes (MWCNTs) on the flexural behavior of a FML made up of alternating layers of Al 2024 along with basalt fibers reinforced epoxy. Results showed that the flexural strength and flexural modulus of samples have an upward trend up to 0.5 wt. % loading, but beyond that a downward trend was observed. Therefore, in this research, the optimal content of MWCNTs for the best flexural properties was the 0.5 wt. % and comparing to the samples without MWCNTs, the flexural strength and flexural modulus values was found to 36.62 % and 60.16 % improvement, respectively. Also, Scanning Electron Microscopy (SEM) observations showed that the mechanisms of CNT-pull-out and CNT-bridging was the main reason for this findings.
    Keywords: Fiber metal laminates, Basalt fibers, Multi-walled carbon nanotubes, Flexural properties
  • Omid Rahmani *, Farshid Darvishi Pages 91-100
    In this paper, the free longitudinal vibration of single-walled coiled carbon nanotubes (SWCCNTs) with various boundary conditions (BCs) is investigated via Molecular Dynamics (MD) simulation method. Subsequently the detection of carbon nanotubes, their uses advantage to a wide range of engineering, biophysics and materials areas, because of their great mechanical and electrical properties. Heretofore vibration behavior of the single-walled coiled carbon nanotubes had not been studied with this technique, so using this method, longitudinal fundamental frequencies of single-walled coiled carbon nanotubes has been obtained by applying Reactive Empirical Bond Order (REBO) potential without considering thermal effects. In order to parametric study, the influence of the coiled carbon nanotubes diameter, number of pitch and boundary conditions on the fundamental frequencies is evaluated. The results indicated that increasing the tubes diameter and number of pitch (or length of single-walled coiled carbon nanotubes) lead to reducing the fundamental frequencies. Furthermore, the clamped–clamped single-walled coiled carbon nanotubes’s fundamental frequency is always higher than cantilevered one. The results of this study can be used in vibration analysis of the Nano sensor and Nano actuator with coiled carbon nanotubes elements.
    Keywords: Coiled Carbon Nanotubs, Molecular Dynamics Simulation, Longitudinal Vibration, REBO Potential
  • Naghi Aghaei, Mostafa Talebi Tooti * Pages 101-110
    In this research, free vibration analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) conical shells subjected to high temperature environment is investigated. The material properties of FG-CNTRC are assumed to be graded through the thickness direction. Two kinds of carbon nanotube reinforced composites including uniformly distributed (UD), CNTs are distributed uniformly through the shell thickness, and functionally graded (FG), CNTs are graded with three different distribution, are considered. The effect of thermal loading is considered as an initial stress. Applying the Hamilton’s principle based on classic theory and considering Von Karman strain-displacement relation, the governing equations are obtained. The analytical Galerkin method together with beam mode shapes as weighting functions is employed to solve the equations of motion. The results are compared with those presented in literature. In addition, the effect of various parameters such as thermal loading, boundary conditions, and different geometrical conditions are studied. It is shown that the initial thermal stresses have significant effects on the natural frequencies and cannot be neglected. Moreover, the critical buckling temperature rise of the shells can be extracted from the presented diagrams of the fundamental frequency parameters verses the temperature rise.
    Keywords: free vibration, Conical shells, Functionally graded carbon nanotube, Functions of the beam, Temperature
  • Mousa Rezaee *, Vahid Arab Maleki Pages 111-120
    In this paper, by using a semi analytical method the effect of dynamic vibration absorber on amplitude reduction of fluid conveying pipe is investigated. Considering the Euler-Bernoulli beam theory, the governing equations of motion are derived. By using the first four vibration modes of the fluid conveying pipe, the Galerkin method is applied to discretize the equations, and then the discretized equations are solved numerically. Moreover, simple approximate analytical expressions are proposed for prediction of the natural frequencies of the simply supported fluid conveying pipe and the dynamic vibration absorber parameters. After validating the results of the proposed method, some proper curves are plotted to characterize the effects of system parameters on reduction of pipe vibration amplitude. The results indicate that around the first critical fluid velocity, by using an appropriate vibration absorber, the vibration amplitude can be reduced by 80%. Therefore, this type of absorber due to its simplicity of installation and high energy absorption capacity, can be considered as a benefit method to reduce/eliminate unwanted vibrations of the fluid conveying pipes.
    Keywords: Fluid conveying pipe, Vibration absorber, Amplitude reduction, the Galerkin method
  • Hasan Malaeke Pages 121-130
    The goal of this paper is to study the large amplitude free vibration of wind turbine tower which modeled as a variable cross-section beam with eccentric mass. The effects of variable axial force due to gravity is also taken into account. The nonlinear governing equations of motion and the corresponding boundary conditions of the system are obtained using the Hamilton's principle as well as Euler-Bernoulli’s assumptions. Then a numerical finite difference scheme is utilized to find the natural frequencies and the mode shapes of the system. Using Galerkin method, the partial differential equations governing dynamic of the system are reduced to ordinary differential equations in terms of the end displacements which are coupled due to the presence of the transverse eccentricity. These temporal coupled ODEs are then solved analytically using the multiple time scales perturbation technique. The obtained analytical results are compared with the numerical ones and excellent agreement is observed. The results of this research can be used to study the effect of the eccentric tip mass, variable cross-section and gravity on the large amplitude vibration of wind turbine tower for improved dynamic performance.
    Keywords: Wind turbine tower, Large amplitude vibration, Variable cross-section beam, Eccentric mass, Multiple time scales
  • Navid Chalangaran, Mohammad Mehdi Jabbari * Pages 131-140
    With the development of urbanism and the airports, construction of highways around cities, noise pollution caused by the traffic of vehicles, landing and take off the airplane has become one of the most harmful effects on the habitants around the highways and urban areas. In order to prevent these damaging effects, or in other words, for reducing the transmission of the noises from streets to the residential buildings, it can be used from sound absorbing material around the highways. A number of 4 mixture designs have been investigated in this study in order to reduce sound transmission through concrete, including control sample and 3mixture designs of recycled rubber with sizes of 1–3 mm. The rubber has been used as a replacement of 5,10, and 15 percent of sand. First, 7,14 and 28-day strengths of concrete have been measured and then, sound transmission losses through the samples have been measured at the range of 63–6300 Hz by using impedance tube of the transfer function. The results indicate a reduction in the transmission of sound in samples containing rubber at high frequency ranges, which, given the reduction of environmental losses, makes use of this type of concrete in airports and freeways.
    Keywords: Sound Transmission Loss, Impedance Tube, Crumb Rubber, Compressive Strength, Concrete
  • Reza Esmaelzadeh *, Abolghasem Naghash Pages 141-150
    The complexity and cost of solid fuel engines cut-off demands a comprehensive method for guiding these missiles so current required velocity methods can not solve this problem. This paper presents an implicit cut-off insensitive guidance scheme for ballistic missiles. The main idea behind this scheme is to correct the nominal flight path angle, at arbitrary time with respect to value of disturbances and uncertainties such as wind, thrust misalignment, thrust value, aerodynamic coefficients, to satisfy the nominal burnout time conditions. Compared with preset scheme, the proposed scheme is more robust to motor performance uncertainty. The circular error probability of proposed method is calculated about 1.242 km which is 61% less than preset method's circular error probability. It is also simpler and has a lighter calculation load. It is shown that the proposed algorithm has good performance through the computer simulation.The circular error probability of proposed method is calculated about 1.242 km which is 61% less than preset method's circular error probability. It is also simpler and has a lighter calculation load. It is shown that the proposed algorithm has good performance through the computer simulation.
    Keywords: Ballistic Missiles Guidance, Cutoff Insensitive Guidance, Implicit Guidance, Preset Guidance
  • Hadi Delavari *, Royaa Jokar Pages 151-160
    Rehabilitation and assistive robots have drawn a large amount of interest, related to the increase of the elderly and the increase in diseases such as stroke and spinal cord injuries as well as the high cost of rehabilitation. In this paper, a fractional order adaptive fuzzy terminal sliding mode control is proposed for a knee joint orthosis. A model integrating the human lower-limb and orthosis based on the Lagrange equations is used. To overcome the uncertainties and external disturbances, a fractional order terminal sliding mode control is designed, then in order to remove the undesirable chattering phenomenon in control signal, a fractional order adaptive fuzzy controller is designed. To improve the precision and speed of tracking and to decrease the effect of the uncertainties in muscular torque modeling on the system control, a nonlinear disturbance observer is combined with fractional order terminal sliding mode control. The stability of closed loop system is proved by new fractional order extention of Lyapunov theorem. The PSO algorithm is used to determine the coefficients of the adaptive fuzzy terminal sliding mode control and the fuzzy membership functions. Finally, the performance of the proposed controller is compared with conventional sliding mode control and PID control.
    Keywords: Knee joint orthosis, fractional calculus, adaptive fuzzy control, terminal sliding mode control
  • S. Mohammad Hosein Azimi, Abbas Mazidi *, Mohammad Azadi Pages 161-170
    In this paper, active flutter control of a swept wing with an engine is carried out. The aircraft wing is considered as a uniform swept cantilever beam carrying an engine. The piezoelectric layers are attached to the wing to control the vibrations. To simulate aerodynamic loads, the Theodorsen model is used. The equations of motion are determined via Hamilton’s variational principle and are transformed to a set of ordinary differential equations through the assumed mode method. Lyapunov controller is used to control the system. Effects of design parameters like engine trust, location and mass and wing sweep angle, are evaluated on the flutter speed, and the control system has been applied at the flutter situation. Results show that the control system can substantially suppress the vibration in investigated cases. According to the results, the length of the piezoelectric layers affects the speed of the flutter and the flutter speed increases by increasing the length of these layers. Also, according to the influence of the Lyapunov gains on the performance of the system, it is necessary to select these values carefully to control system has the best performance for the different values of the system parameters.
    Keywords: Aircraft wing, Flutter, active control, Piezoelectric Materials
  • Massoud Hemmasian Ettefagh, Mahyar Naraghi *, Farzad Towhidkhah Pages 171-180
    Feasible sets and robust feasible sets have indispensable role in a priori stability guarantee of the constrained systems and in model predictive control. This article presents two algorithms for generating these sets for constrained linear time-invariant systems. Because the conventional algorithms for generating these sets must be applied iteratively over time, they are incapable of dealing with systems having the input vector constructed in any domain other than the time domain. The new algorithms, presented in this article, remove this limitation by treating the input vector monolithically over the time horizon. The presented algorithm for computation of the robust feasible set is capable of incorporating disturbances as well as parametric uncertainties that can be formulated as polytopes. For the verification, the results of the proposed algorithms were compared with results of the conventional methods in a similar circumstance. Finally, examples are presented to compare the computation times of the proposed algorithms with the conventional ones and to illustrate the effect of input vector parametrization, employing orthonormal functions, on the feasible region and the robust feasible region. Results showed that the parametrization improved the feasible set and robust feasible set.
    Keywords: Feasible set, Robust feasible set, parametrization, orthonormal functions, model predictive control