فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال پنجاه و چهارم شماره 2 (اردیبهشت 1401)

مجله مهندسی مکانیک امیرکبیر
سال پنجاه و چهارم شماره 2 (اردیبهشت 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/16
  • تعداد عناوین: 12
|
  • علی غفاری*، سمیر نیسی مینایی صفحه 1

    تعویض خط در سرعت‏های بالا، در شرایط که امکان بروز حادثه، یک مانور راهبردی جهت اجتناب از برخورد است. در این شرایط، به دلیل زمان کوتاه انجام مانور، سرعت تصمیم‏گیری و انتخاب مسیر از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، براساس عملکرد راننده ماهر در شرایط مشابه، مسیر مناسب و سیستم کنترلی متناسب با آن، با هدف پایداری خودرو و اجتناب از برخورد طراحی شده است. برای این منظور، با استفاده از مدل دینامیکی خودرو و نوع رفتار راننده، مسیرهای احتمالی شناسایی و با آموزش یک سیستم عصبی محدوده قابل پیمایش مسیر حرکت با تمرکز بر حفظ قیود پایداری خودرو مشخص و مسیر نهایی محاسبه شده است. جهت هدایت خودرو از یک کنترل کننده ترکیبی، شامل: معادلات رفتاری راننده با یک شبکه عصبی پوششی و دو کنترل کننده تناسبی-مشتقی استفاده شده است. مهم ترین نوآوری های این روش، شامل: طراحی هم زمان مسیرهای پایدار و در عین حال، حفظ قیود هندسی و حجم کم محاسبات در سیستم کنترلی و طراحی مسیر به منظور استفاده در شرایط اضطراری است. برای صحت‏سنجی سیستم کنترلی طراحی شده در شرایط وجود عدم قطعیت در ضریب اصطکاک جاده ای در دو حالت جاده خشک و لغزنده، از نرم ‏افزار کارسیم و سیمولینک متلب استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان می‏دهد که سیستم کنترلی توانسته در شرایط مختلف سرعتی و اصطکاک جاده‏ای، خودرو را هدایت کرده، مسیر را به خوبی تعقیب کند.

    کلیدواژگان: اجتناب از برخورد، الگوبرداری از راننده، تعویض خط، خودروی خودران، طراحی مسیر
  • سید حسین ساداتی*، جواد مسرور، مرتضی شهروی صفحه 2

    وظیفه سیستم های کاهش بارهای تندباد کم کردن بارهای وارد بر بدنه پرنده در حال عبور از اغتشاشات جوی می باشد. استفاده از کنترل فعال در حالی که هواپیما از این اغتشاشات عبور می کند باعث کاهش بارهای وارد بر سازه، کاهش شتاب در نقاط خاص هواپیما شده و کیفیت پروازی آن را بهبود می بخشد. در این مقاله پاسخ یک هواپیمای انعطاف پذیر به تندباد با در نظر گرفتن یک مدل همگیر توسعه یافته به کمک روش لاگرانژ و آیرودینامیک شبه پایا مورد بررسی قرار گرفته است. بال بصورت انعطاف پذیر و بقیه هواپیما صلب در نظر گرفته می شود. مدل توسعه یافته به عنوان یک مدل پایه شامل دو مود جسم صلب و بال انعطاف پذیر مدل شده بصورت تیر با مودهای خمشی و پیچشی در نظر گرفته شده و پاسخ به الگوهای مختلف تندباد گسسته مورد بررسی قرار گرفته است. برای کاهش بارهای ناشی از تندباد از الویتور و فلپرون استفاده شده است و با استفاده از کنترل تطبیقی عصبی بر اساس وارون دینامیک سعی در کنترل نوسانات پیچ و شتاب وارده بر هواپیما شده است. پاسخ هواپیما به تندباد در حالت حلقه باز و حلقه بسته مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: هواپیمای انعطاف پذیر، رفتار آیروالاستیک، آیرودینامیک شبه پایا، کنترل
  • علی قاسمی زاده، مجید ساده دل* صفحه 3

    در این مقاله یک ربات همه جهته چهارچرخ از نوع مکانوم، مورد بررسی قرار گرفته شده است. سینماتیک و دینامیک ربات مورد بررسی قرار داده شده است، که تاثیر پارامترهای ربات و مدلسازی آن در روابط مشهود شود. با استفاده از روابط موجود در سینماتیک، کنترل رفتار مبنای ربات انجام شده است. هدف این است که ربات به موقعیت مطلوبی با حضور موانع با این روش کنترل برسد. در بخش سینماتیک روابط بین سرعت چرخهای ربات و سرعت خود ربات بررسی شده است. و در بخش دینامیک روابط موجود بین نیروها و شتاب هر چرخ مورد بررسی قرار گرفته است تا گشتاور لازم برای هر چرخ محاسبه شود. نو آوری کار انجام شده در روش کنترل ربات است. با استفاده از روش الگوریتم کنترل رفتار مبنا ربات بایستی با عبور از موانع و تغییر وضعیت بین هر رفتار به نقطه هدف برسد. آز انجایی که این نوع ربات دارای حرکت سه درجه آزادی در صفحه است، میخواهیم حرکت دورانی ربات را مستقل از حرکت خطی آن بررسی کنیم. بنابراین در طی حرکت ربات و رسیدن به هدف، جهت گیری ربات بایستی همواره به سمت نقطه متحرکی جدای از نقطه هدف باشد. در نهایت به مدلسازی موتور dc در ربات پرداخته شده تا سرعت واقعی چرخها و گشتاور آنها به دست آید.

    کلیدواژگان: ربات متحرک، ربات همه جهته، ربات چهارچرخ مکانوم، کنترل رفتار مبنا
  • حسین میرزایی نژاد*، علی حسینی سالاری، مجید فولادی ماهانی صفحه 4

    بار عمودی لحظه ای روی تایر از عوامل مهم و تاثیرگذار بر ایمنی و عملکرد خودرو و سیستم های کنترل دینامیکی خودرو است. پارامترهای زیادی بر بار عمودی تایر تاثیر می گذارند، ازجمله مهم ترین آن ها می توان به جرم خودرو، موقعیت مرکز جرم خودرو همچنین دینامیک و حالت های خودرو حین مانور اشاره کرد. در این مقاله الگوریتم جدیدی جهت تخمین در لحظه مقدار نیروی عمودی روی تایر در حین مانور توسعه داده شده است. در گام اول این الگوریتم، داده های ماژول GPS/IMU و شبکه عصبی مصنوعی به کار گرفته شده است. الگوریتم پیشنهادی شامل دو بلوک مربوط به دینامیک رول و دینامیک پیچ خودرو است که به طور موازی و با ساختار چندلایه شبکه های عصبی مصنوعی آموزش داده شده اند. خروجی بلوک های شبکه عصبی، توزیع بار استاتیک روی هر تایر خودرو است. در گام دوم الگوریتم، به منظور تخمین مقدار انتقال بار حین مانور در خودرو، مدل تلفیقی سخت افزاری-نرم افزاری توسعه داده شده است تا مقدار لحظه ای بار عمودی روی هر تایر محاسبه گردد. در این راستا، مدل 9 درجه آزادی خودرو که با تست های تجربی اعتبارسنجی شده است در هر لحظه صحت مقادیر تخمین زده شده را مورد بررسی قرار می دهد. مقایسه نتایج بدست آمده از مقدار نیروی عمودی لحظه ای تایر با استفاده از الگوریتم پیشنهادی و مقدار خروجی شبیه سازی در نرم افزار کارسیم نشان دهنده دقت قابل قبول این روش است.

    کلیدواژگان: تخمین جرم، شبکه عصبی مصنوعی، دینامیک رول، دینامیک پیچ، نیروی عمودی وارده بر تایر
  • مریم محمدجانی، امیررضا عسکری* صفحه 5

    اخیرا ثابت شده است علاوه بر ریزسا زه های دارای خمیدگی اولیه، میکرو ورق های مسطح تحت فشار نیز می توانند ناپایداری واجهش را تجربه کنند. با توجه به کاربردهای بالقوه ی این میکروصفحات در طراحی سنسورهای فوق حساس، هدف این مقاله بررسی رفتار دوپایدار چنین سازه هایی هنگام ترکیب آن ها با یک لایه ی پیزوالکتریک است. بدین منظور از تیوری تنش کوپل بهبود یافته به همراه مدل صفحه ی غیرخطی کیرشهف استفاده می شود. با استفاده از روش گالرکین، معادلات کاهیده شده تعادل و پایداری حاصل می گردند. سپس با حل همزمان این معادلات، نقاط بحرانی مسیر تعادل میکرو ورق تعیین می گردند. یافته های حاضر با نتایج موجود در منابع مقایسه و تایید می شوند. در ادامه تاثیر تحریک پیزوالکتریک بر پاسخ دوپایدار سیستم بررسی می گردد. نتایج نشان می دهند شکل مسیر تعادل و همچنین تعداد و موقعیت نقاط بحرانی آن با اعمال ولتاژ پیزوالکتریک شدیدا تحت تاثیر قرار می گیرند. مقاله حاضر برخلاف مطالعات پیشین نشان می دهد، اعمال ولتاژ پیزوالکتریک مثبت همواره باعث کاهش آستانه ی ناپایداری کشیدگی سیستم نمی شود و گاهی اوقات تحت تحریک مقادیر بزرگ فشار دیفرانسیلی، می تواند باعث افزایش آن گردد. همچنین نتایج حاکی از آنند که با اعمال ولتاژ پیزوالکتریک مثبت، ناحیه ی واجهش منبسط و با اعمال مقادیر منفی، این ناحیه منقبض می گردد. نتایج حاضر می تواند برای مهندسان صنعت سیستم های میکروالکترومکانیکی بسیار مفید باشد.

    کلیدواژگان: سیستم های میکروالکترومکانیکی، فشار دیفرانسیلی، ناپایداری واجهش، مواد پیزوالکتریک
  • مهشاد رستگارمقدم*، سید داود نیکخوی تنها، مجید رجبی صفحه 6

    وجود عیب در اتصالات چسبی یک مسئله مهم در ساخت سازه های فضایی می باشد. در این مقاله با استفاده از امواج لمب، ویژگی های مناسب جهت شناسایی اندازه و موقعیت عیوب اتصالات چسبی به دست آمده است. با استفاده از شبیه سازی المان محدود به بررسی اثر عیب بر انتشار امواج لمب پرداخته شده است. شبیه سازی برای سه ضخامت متفاوت چسب، سه سایز متفاوت عیب دایره ای در 9 موقعیت مختلف صورت گرفته است و تاثیر هر یک از آنها بر موج عبوری از اتصال بررسی شده است. سیگنال های به دست آمده از اتصالات معیوب با سیگنال حاصل از اتصال سالم مقایسه گردیده و ناحیه موردنظر جهت تحلیل های بعدی از کل سیگنال دریافتی جدا شد. تفکیک مناسب و صحیح عیوب نیازمند یافتن مشخصه هایی مناسب برای آن است به همین جهت 34 ویژگی جهت ایجاد تمایز و تفکیک عیوب بررسی گردید. در ادامه با فراهم آمدن پایه های ایجاد الگوهایی مناسب برای تفکیک عیوب، از شبکه عصبی استفاده شد. درصد تشخیص صحیح شبکه عصبی برای تفکیک ضخامت چسب 93.8 درصد، برای تفکیک مساحت عیوب از منظر اندازه 100 درصد و برای تفکیک موقعیت عیب در دو محور X و Y به ترتیب 96.1 و 95.1 درصد به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان دهنده کارایی روش IDE و ویژگی های انتخاب شده جهت تفکیک عیوب این گونه از اتصالات است

    کلیدواژگان: ارزیابی غیر مخرب، موج لمب، اتصال چسبی، پایش وضعیت، شبکه عصبی
  • محمد ضیافت دوست عابد، راهب غلامی وسمه جانی*، رضا انصاری خلخالی صفحه 7

    در این مطالعه، ارتعاشات آزاد ورق های نانوکامپوزیتی متخلخل مدرج تابعی تقویت شده با نانوتراشه های گرافنی در اشکال هندسی مستطیلی، مثلثی و بیضوی بر روی بستر الاستیک در شرایط مرزی مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. از تیوری ورق مرتبه اول برشی برای مدلسازی ورق و از مدل پاسترناک برای مدلسازی بستر الاستیک استفاده می شود. سه نوع توزیع نانوتراشه گرافنی و سه نوع توزیع تخلخل در راستای ضخامت برای ورق نانوکامپوزیتی در نظر گرفته می شود. خواص موثر مادی نانوکامپوزیت با استفاده از یک مدل میکرومکانیکی بدست می آید. با نوشتن فانکشنال انرژی سیستم و بکارگیری روش تحلیلی پی ریتز، اثرات ضریب تخلخل، درصد وزنی نانوتراشه های گرافنی، پارامترهای بستر الاستیک و همچنین نسبت طول به عرض و ضخامت ورق بر فرکانس طبیعی مورد تحلیل قرار می گیرد. نشان داده شده است که ورق با الگوی توزیع تخلخل غیر یکنواخت و متقارن نوع اول و چیدمان نوع اول دارای بیشترین فرکانس طبیعی است. همچنین، با افزایش ضریب تخلخل، فرکانس طبیعی ورق برای تمامی الگوهای توزیع نانوتراشه های گرافنی کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، ورق های نانوکامپوزیتی متخلخل، ورق های مستطیلی مثلثی و بیضوی، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، روش پی ریتز
  • محمود حشمتی*، سید امیر صفی پور صفحه 8

    در این پژوهش جدایش بین لایه ای ورق های کامپوزیتی موجدار ساخته شده از الیاف شیشه تک جهته و رزین پلی استر مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با فرآیند لایه چینی دستی و مطابق با استاندارد ASTM-D5528 ساخته شده و با استفاده از تست های آزمایشگاهی، نرخ انرژی کرنشی آزاد شده در مود یک با روش های رایج در زمینه شکست بین لایه ای، برای نمونه های موج دار کامپوزیتی محاسبه شده است. همچنین به کمک نرم افزار آباکوس و با خواص مکانیکی الیاف تک جهته شیشه/پلی استر، شبیه سازی نمونه ها بعنوان تیر یکسرگیردار دولبه انجام شده و نتایج حل عددی نیز بدست آمده است. سطوح شکست نمونه های آزمایشگاهی با میکروسکوپ الکترونی روبشی تحلیل و بررسی شده است و نمودارهای نیرو-جابه جایی حاصل از تست های آزمایشگاهی و شبیه سازی های عددی جهت بررسی رفتار ماده و محاسبه نرخ انرژی کرنشی آزاد شده برای نمونه های مختلف با سه طول پیش ترک ایجاد شده مورد مقایسه قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که ورق های موجدار در مقایسه با ورق های تخت، از مقاومت به رشد ترک بالاتر، نرخ انرژی کرنشی آزاد شده و چقرمگی شکست بین لایه ای بیشتری برخوردارند و نمونه چهار موج در طول ترک 60 و 65 میلیمتر دارای بالاترین مقدار نرخ انرژی کرنشی آزاد شده به ترتیب برابر 963.77 و 705.95 ژول بر متر مربع می باشد.

    کلیدواژگان: ورق های کامپوزیتی موج دار، جدایش بین لایه ای، چقرمگی شکست، انرژی کرنشی، مود یک شکست
  • مهران روغنی، حسام روحی* صفحه 9

    در این مقاله، به کمک تیوری کوپل ترموالاستیسیته تعمیم یافته لرد-شولمن و با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی حرارتی، رفتار ترموالاستیک دیسک های حلقوی ساخته شده از مواد مدرج تابعی تحت شوک حرارتی داخلی مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، ابتدا معادلات حاکم بر مساله در چارچوب دستگاه مختصات قطبی استخراج می شوند. لازم به ذکر است که برای استخراج معادلات حاکم، معادله انرژی در فرم اصلی غیرخطی خود در نظر گرفته خواهد شد. سپس، فرایند حل عددی مساله به کمک روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته ارایه خواهد شد. در بخش نتایج، اثرات پارامترهای مهمی نظیر اندیس ماده مدرج تابعی و بزرگی شوک حرارتی اعمالی بر انتشار موج ترمومکانیکی در دیسک مورد مطالعه قرار می گیرند. نتایج نشان می دهند که با افزایش اندیس ماده مدرج تابعی، بزرگی جابجایی و تنش ها در گذر زمان کاهش می یابند. همچنین، با ارایه نتایج برای مقادیر مختلف بزرگی شوک حرارتی معلوم گردید در مقادیر بالای شوک حرارتی انجام یک تحلیل غیرخطی حرارتی ضروری است. علاوه بر این آشکار شد که با کاهش زمان آسایش، نوسانات دما کاهش می یابد و با افزایش این پارامتر، دامنه تغییرات دما افزایش می یابد، در حالی که فرکانس نوسانات کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: ماده مدرج تابعی، روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته، دیسک حلقوی، ترموالاستیسیته تعمیم یافته، شوک حرارتی
  • مجتبی ذوالفقاری*، یگانه جعفرکلهری، حامد حیدری، وحید طهماسبی، مهدی صفری صفحه 10

    نانو کامپوزیت منیزیم یکی از نوآوری های موفق در زمینه ی نانو کامپوزیت ها است تا مواد مورد نیاز کنونی پزشکی، هوافضا و خودرو را برای ساختاری با نسبت استحکام به وزن بالا تامین کند. با توجه به خواص ویژه نانولوله بور نیترید، این نانو لوله نقش مهمی در تقویت نانو کامپوزیت ها ایفا می نماید. در این پژوهش نانو کامپوزیت منیزیم به وسیله ی نانولوله ی بور نیترید تقویت شده و خواص مکانیکی این نانو کامپوزیت ها تحت بارگذاری کششی تک محوره، در راستای محوری نانو لوله، با روش دینامیک مولکولی توسط نرم افزار لمپس بررسی شده است. همچنین ضرایب تابع پتانسیل بین اتمی اتم های منیزیم، با استفاده از قانون ترکیب و داده های استخراج شده توسط نرم افزار گوسین، محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی های دینامیک مولکولی حاکی از بهبود خواص مکانیکی نانو کامپوزیت فلزی پایه منیزیم به دلیل اضافه نمودن نانولوله های بور نیترید می باشد. وجود استحکام دهنده نانولوله ی بور نیترید (0،12), (0،14), (0،16) و (0،18) به عنوان تقویت کننده ی زمینه ی منیزیم، سبب افزایش مدول الاستیک نانو کامپوزیت ها به ترتیب به میزان 13، 9/14، 2/16 و 17 درصد نسبت به منیزیم خالص شده است. نتایج دیگر این تحقیق حاکی از آن است که رفتار الاستیک نانوکامپوزیت مستقل از تغییرات نرخ کرنش است. همچنین با انجام این شبیه سازی در محدوده وسیعی از دما، تغییرات آشکاری در خواص مکانیکی نانو کامپوزیت در دماهای مختلف بدست آمده است.

    کلیدواژگان: دینامیک مولکولی، نانو کامپوزیت، منیزیم، نانو لوله ی بور نیترید
  • جمشید پرویزیان*، محمدرضا کاجی، محمد سیلانی، هانس ورنر ون د وین صفحه 11

    در سال های اخیر با ظهور انقلاب صنعتی چهارم و توسعه فناوری های هوش مصنوعی، رویکردهای نوینی در زمینه نگه داری و تعمیر افزارگان معرفی شده اند؛ که از آن جمله می توان به همزاد دیجیتال اشاره نمود. اولین گام برای ایجاد همزاد دیجیتال یک افزار، ساخت شاخص های کمی و کیفی است که برای توصیف لحظه ای افزار در طی مدت بهره برداری به کار می رود. در این پژوهش یک روش نوین برای ساخت شاخص سلامت افزارگان براساس اندازه گیری ارتعاشات و مدل های یادگیری عمیق معرفی شده است. برای این منظور داده های ارتعاشی خام تجهیز با استفاده از تبدیل موجک پیوسته به تصاویر دوبعدی تبدیل خواهند شد. سپس با استفاده از یک مدل یادگیری عمیق، میزان تفاوت تصاویر وضعیت سالم و معیوب افزار تشخیص داده شده و شاخص سلامت ایجاد می شود. مدل ارایه شده می تواند به صورت خودکار شاخص سلامت را ایجاد نماید و نیازمند دانش متخصص خبره برای تفسیر نتایج آنالیز ارتعاشی نیست. همچنین، آموزش مدل یادگیری عمیق به صورت بدون نظارت بوده و تنها با استفاده از داده های ارتعاشی وضعیت سالم تجهیز صورت می پذیرد و بنابراین نیازمند داده های خرابی پیشین نیست. عملکرد مدل پیشنهادشده توسط داده های ارتعاشی یاتاقان مورد ارزیابی قرارگرفته که نشان از توانایی قابل قبول شاخص سلامت در تشخیص آغاز خرابی و چگونگی روند رشد آن دارد.

    کلیدواژگان: پایش وضعیت، هوش مصنوعی، یادگیری عمیق، آنالیز ارتعاشات، همزاد دیجیتال
  • سید محمود موسوی، امجد سازگار*، وحید فلاح پور صفحه 12

    امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی در صنایع مختلفی هم چون هوافضا، حمل و نقل، ساختمان و... رو به افزایش است. بنابراین درک صحیح از فرایندهای تولید و مونتاژ قطعات تولید شده با این مواد امری اجتناب ناپذیر است. یکی از فرآیندهای مهم و پرکاربرد در مونتاژ قطعات کامپوزیتی، ماشینکاری است. این فرآیند شامل دو دسته فرآیندهای سنتی و نوین ماشینکاری بوده که سنگزنی از رایج ترین روش های سنتی می باشد. پارامترهای ماشینکاری مختلفی همچون سرعت چرخش سنگ، سرعت پیشروی، عمق برشی، مشخصات قطعه کار، اندازه و جنس ذرات ساینده و هندسه سنگ بر کیفیت ماشینکاری تاثیرگذار است. در این مطالعه تاثیر پارامترهای سنگزنی شامل نرخ پیشروی، عمق برشی، راستای الیاف و اندازه ذرات ساینده بر زبری سطح کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن مورد بررسی قرارگرفته است. قطعات از جنس الیاف کربن-اپوکسی بوده اند. آزمایشات با نرم افزار مینی تب نسخه 19 و به روش سطوح پاسخ طرح ریزی شدند. نتایج نشان دادند که اندازه ذرات و عمق برش موثرترین پارامترها بر زبری سطح می باشند. پس ازآن نرخ پیشروی و راستای الیاف در مراتب بعدی اهمیت قرار دارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز تاییدکننده نتایج می باشند. در پایان پیشنهاد شد برای روتراشی کامپوزیت از سنگ با دانه بندی زبر، عمق برشی 50 میکرومتر، نرخ پیشروی 200 میلی متر بر دقیقه و عمود بر الیاف استفاده شود تا به زبری کم تر از 5/0 میکرومتر دست یافت.

    کلیدواژگان: کامپوزیت تقویت شده الیاف کربن، سنگزنی، زبری سطح، عمق برشی، نرخ پیشروی
|
  • Ali Ghaffari *, Samir Neisy Minaee Page 1

    Lane Change at high speeds, where there are chances of incidents, is a strategic maneuver to avoid collision. In this situation, due to the limited time for doing maneuver, decision speed and path planning are of critical importance. In this paper, based on a skilled driver’s performance in a similar situation, a proper path and corresponding appropriate control system was designed with the aim of vehicle stability preservance and collision avoidance. To fulfill this purpose, possible paths were identified using the vehicle dynamic model and driver’s Performance type and a neural network system was trained to determine the range of the feasible path focused on maintaining the vehicle stability constraints and to generate the trajectory. A hybrid controller is hired for the vehicle navigation which consists of the driver's performance pattern with a covering neural network along with two PD controllers. Carsim along with Simulink-MATLAB software were used to verify the control system designed in presence of the uncertainty conditions of road friction coefficient in both dry and wet road modes. The results show that the controller was able to steer the car at different speed and road conditions, flawlessly. The Novelty of this method are the simultaneous design of a stable path, while maintaining geometric constraints and the low computational burden of the path planning and control system, in the emergency situations.

    Keywords: Autonomous vehicle, Collision avoidance, Driver patterning, Lane change, path planning
  • S.Hossein Sadati *, Javad Masrour, Morteza Shahravi Page 2

    Concerns about aircraft gust disturbance have increased not only because of the design cases that are not primarily structural but also because of gust influence on aircraft handling qualities and flight controllability. Load alleviation system duty is reducing loads caused by gust on aircraft. Using active control when crossing gust causes alleviation of loads on aircraft and improving ride quality. In this paper gust response of a flexible aircraft has been simulated by using Lagrange equation and quasi steady aerodynamics. Wing has been considered as flexible and other parts have been considered rigid. Two degrees of freedom in pitch and plunge of rigid mode has been considered and elastic wing has been modeled as beam with torsion and bending. Gust responses with different profiles has been analyzed. Then by using elevators and aileron gust loads has been reduced. Feedback control has been used to decrease pitch and heave acceleration of the aircraft. Closed and open loop response to gust has been compared and it has been shown that pitch oscillations has been damped very well by elevator. Then by using elevators and flaperon gust loads has been reduced by using neural networks adaptive controller and classic controller. Comparison has been made between closed loop and open loop response to gust.

    Keywords: flexible aircraft, Aeroelasticity, Quasi steady aerodynamics, gust load alleviation, Control
  • Ali Ghasemi Zade, Majid Sadedel * Page 3

    In this paper, a four-wheeled omnidirectional robot of the mechanome type is investigated. The kinematics and dynamics of the robot have been studied, which shows the influence of robot parameters and modeling on relationships. Using the relationships in kinematics, the robot-based behavior control is performed. The goal is for the robot to reach the desired position with the presence of obstacles with this control method. In the kinematic section, the relationships between the rotation speed of the robot and the speed of the robot itself are investigated. In the dynamics section, the relationships between the forces and the acceleration of each wheel are examined to calculate the required torque for each wheel. Novelty is The Work done in the robot control method. Using the behavior-based algorithm method, the robot must reach the target point by crossing obstacles and changing the position between each behavior. Since this type of robot has a movement of three degrees of freedom on the screen, we want to examine the rotational motion of the robot independently of its linear motion. Therefore, during the movement of the robot and reaching the goal, the orientation of the robot should always be towards a moving point separate from the target point. Finally, the dc motor is modeled for the robot wheels to obtain the actual wheel speed and torque.

    Keywords: Mobile Robot, Omnidirectional Mobile Robot, mecanum four-wheeled robot, behavior-based control
  • Hossein Mirzaeinejad *, Ali Hosseini Salari, Majied Fooladi Mahani Page 4

    Tire online normal force has effects on vehicle safety and performance and dynamic control systems. It is influenced by too many parameters such as vehicle mass and center of gravity (CG) position and vehicle instantaneous dynamics states. In this paper, a new estimation algorithm is developed to estimate tires’ online normal forces during a maneuver. The proposed algorithm uses GPS/IMU module and artificial neural network (ANN) with a validated hardware-software couple model to make training, testing and validating data for ANN structure. By applying two roll and pitch ANN blocks, it estimates tires’ static normal forces. In this respect, the validated 9-DOF vehicle model instantaneously monitors the estimated values. Comparing the obtained results from the proposed method with the outputs from Carsim indicates the acceptable accuracy of this method. Comparing the obtained results from the proposed method with the outputs from Carsim indicates the acceptable accuracy of this method. Comparing the obtained results from the proposed method with the outputs from Carsim indicates the acceptable accuracy of this method. Comparing the obtained results from the proposed method with the outputs from Carsim indicates the acceptable accuracy of this method.

    Keywords: Mass estimation, artificial neural network, Roll dynamic, Pitch dynamic, Online tire normal force
  • Maryam Mohammadjani, AmirReza Askari * Page 5

    Recently, it has been substantiated that besides initially curved micro-structures, pressurized flat micro-plates can also experience snap-through instability. Given the potential applications of these micro-plates in designing high-sensitive sensors, the present work aims to investigate the bi-stable behavior of such structures when they are integrated with a piezoelectric layer. To this end, the modified couple stress theory together with the geometric nonlinear Kirchhoff plate model are employed. Hiring Galerkin’s method, the reduced governing equilibrium and stability equations are then achieved. The limit points associated with the micro-plate equilibrium path are then determined through the simultaneous solution of these equations. The present findings are compared and validated by available results in the literature. The influence of the piezoelectric actuation on the bi-stable response of the system is then investigated. The results reveal that the shape of the micro-plate equilibrium path and the number and the position of its limit points can seriously be affected by applying the piezoelectric voltage. Despite the previous studies, the present paper shows that applying positive piezoelectric voltage does not decrease the pull-in threshold of the system all the time and can sometimes increase it when the micro-plate undergoes large differential pressures. Furthermore, the results reveal that applying positive piezoelectric voltages expands the snapping zone while negative ones downsize this region. The present results can be very useful for MEMS engineers.

    Keywords: MEMS, Differential pressure, Snap-through instability, Piezoelectric Materials
  • Mahshad Rastegarmoghaddam *, Seyed Davoud Nikkhouy Tanha, Majid Rajabi Page 6

    Defects in adhesive joints are an important issue in the construction of space structures. In this paper, using lamp waves, suitable properties have been obtained to identify the size and position of the defects of the adhesive joints. Using finite element simulations, the effect of the defect on the propagation of the lamp waves has been investigated. Simulations have been performed for three different adhesive thicknesses, three different sizes of circular defects in 9 different positions, and the effect of each of them on the wave passing through the joint has been investigated. The signals obtained from the faulty connections were compared with the signal obtained from the healthy connection and the desired area was isolated from the total received signal for further analysis. Proper and correct separation of defects requires finding suitable characteristics for it. Therefore, 34 features were examined to differentiate and separate defects. Then, the neural network was used to provide the basis for creating appropriate patterns for the separation of defects. The percentage of correct detection of neural network for adhesive thickness separation was 93.8%, for defect area separation in terms of size 100% and for defect position separation in X and Y axes were 96.1 and 95.1%, respectively. The obtained results show the efficiency of the IDE method and the features selected to distinguish the defects of such connections.

    Keywords: Non-destructive evaluation, limb wave, adhesive bonding, status monitoring, Neural Network
  • Mohammad Ziyafat Doust Abed, Raheb Gholami *, Reza Ansari Page 7

    In this study, the free vibrations of functionally graded graphene platelet-reinforced porous nanocomposite plates with various shapes such as rectangular, elliptical and triangular ones embedded on an elastic foundation are analyzed. To mathematically model the considered plate and elastic foundation, the first-order shear deformation plate theory and Pasternak model are, respectively used. Three types of graphene nanoplatelet distribution patterns and porous dispersion types through the thickness are considered for the nanocomposite plate. To obtain the effective material properties of considered nanocomposite, a micromechanical model is employed. Then, the energy functional of considered functionally graded graphene platelet-reinforced porous nanocomposite plates is expressed and the analytical P-Ritz method is used to solve the vibration problem corresponding to different shapes and boundary conditions, The influences of porosity coefficient, weight fraction of graphene nanoplatelets, elastic foundation coefficients and also the lengths-to-width and -thickness ratios on the natural frequency are analyzed. It is illustrated that the plate with non-uniform porosity distribution pattern p1 and GPLA pattern has higher natural frequency. Also, by increasing the porosity coefficient, the natural frequency of the plate associated with all patterns of graphene nanoplatelets is reduced.

    Keywords: free vibration, Porous nanocomposite plates Rectangular, elliptical, triangular plates, First-order shear deformation theory, P-Ritz method
  • Mahmood Heshmati *, Sayed Amir Safipour Page 8

    In this study, delamination of the corrugated composite plates made of unidirectional glass fibers and polyester resin has been investigated. The samples are fabricated by hand lay-up process based on ASTM-D5528 standard. Using experimental tests, the strain energy release rate in mode I has been calculated for composite corrugated specimens by the prevalent method of interlaminar failure. Also, the samples were simulated as a double cantilever beam by Abaqus software and the mechanical properties of unidirectional glass/polyester composite and the results of numerical solution are also obtained. Fracture surfaces of experimental samples were analyzed by scanning electron microscope. Force-displacement curves obtained from experimental and numerical methods have been campred to find the material behavior and calculate the strain energy release rate for different samples with three pre-crack lengths. The results show that the corrugated composite plates have a higher interlaminar fracture toughness rather than flat samples and the four-wave sample with a crack length of 60 and 65 mm has the highest values of the strain energy rate released, equal to 963.77 and 705.95 , respectively.

    Keywords: Corrugated composite plates, delamination, Fracture Toughness, strain energy, failure mode I
  • Mehran Roghani, Hessam Rouhi * Page 9

    In this paper, using the coupled Lord-Shulman generalized thermoelasticity theory and considering the nonlinear thermal effects, the thermoelastic behavior of annular disks made of functionally graded materials (FGMs) under internal thermal shock is investigated. To this end, the governing equations of problem are first derived within the framework of polar coordinates system. It should be noted that the energy equation is kept in its original nonlinear form in this derivation process. The solution procedure is then presented based on the generalized differential quadarature method. In the numerical results, the effects of important parameters such as FG index and magnitude of applied thermal shock on the propagation of thermomechanical waves in the disks are studied. The results show that with increasing the FG index, displacement and stress decrease as time evolves. Also, with presenting results for various magnitudes of thermal shock it is shown that conducting a nonlinear thermal analysis is necessary when the thermal shock magnitude is considerable. In addition, it is revealed that the fluctuations in the temperature are reduced as the relaxation time decreases. Moreover, increasing this parameter leads to the temperature variations, whereas the frequency of system decreases.

    Keywords: Functionally graded material, Generalized differential quadrature method, Annular disk, Generalized thermoelasticity, Thermal shock
  • Mojtaba Zolfaghari *, Yeganeh Jafarkalhori, Hamed Heydari, Vahid Tahmasbi, Mahdi Safari Page 10

    Magnesium nanocomposite is one of the successful innovations in the field of nanocomposites to provide the used current material in medical, aerospace and automotive for a light but high strength. The role of BNNT is important in the reinforcing of nanocomposites considering special characteristics of BNNT. in this research, magnesium nanocomposites are reinforced by boron nitride nanotubes and the mechanical properties of these nanocomposites under uniaxial tensile load in the axial direction of the nanotubes have been investigated by the molecular dynamics method by the Lammps software. Also, the coefficients of the interatomic potential function of magnesium atoms have been calculated using the law of composition and the data extracted by Gaussian software. The results of molecular dynamics simulations indicated that the mechanical properties of magnesium-based metal nanocomposite have improved by the addition of boron nitride nanotubes. The content of boron nitride nanotubes of (12,0), (14,0), (16,0), and (18,0) as the reinforcements of magnesium matrix has increased the elastic modulus of nanocomposite by 13%, 14.9%, 16.2%, and 17%, respectively. Th other results of this research also shows that the elastic behavior of nanocomposites is independent from strain rate changes. Also, by performing this simulation in a wide temperature range, it was observed changes in the mechanical properties of the nanocomposite at different temperatures.

    Keywords: Molecular dynamics, Nanocomposite, Magnesium, Boron Nitride Nanotube
  • Jamshid Parvizian *, Mohammadreza Kaji Esfahani, Mohammad Silani, Hans Wernher Van De Venn Page 11

    In recent years, with the advent of the Fourth Industrial Revolution concepts and the development of artificial intelligence technologies, new approaches such as digital twin have been introduced. In a digital twin, a virtual counterpart of the physical system during its whole life is created, with abilities such as analyzing, evaluating, optimizing, and predicting. The first step in creating a digital twin model, is to construct a (multi) digital health indicator that describes different aspects of the physical component state during the whole life of the component. In this research, a new method for constructing health indicators based on vibration measurement and a deep learning model has been introduced. For this purpose, the Continuous Wavelet Transform was used to convert the raw vibration signals into two-dimension images; Then, the deep learning model was used to extract features from the images and the health indicator is constructed based on the differences of the images in normal and failure stages. In this article, various Autoencoder architectures are discussed, and it is demonstrated that the Convolutional Autoencoder has better performance in terms of detecting incipient faults. The performance of the proposed model is evaluated by the vibration data of the bearing, and the constructed health indicator exhibited a monotonically increasing degradation trend and had good performance in terms of detecting incipient faults.

    Keywords: Condition monitoring, Artificial Intelligence, Deep learning, Vibration analysis, Digital twin
  • Seyed Mahmoud Mousavi, Amjad Sazgar *, Vahid Fallahpour Page 12

    Today, the usage of composite materials in various industries such as aerospace, transportation, construction, etc. has increased. Therefore, an adequate understanding of the production processes and assembly of these materials is inevitable. Machining is one of the common processes in assembling composite parts. This process includes two categories of traditional and non-traditional machining processes that grinding is one of the traditional methods. Grinding is one of the applicable machining processes for the finishing of composite parts. Many parameters such as feed rate, depth of cut, tool geometry, fiber direction, and abrasive particles material and size are effective on the machined surface. In this study, the effect of grinding parameters including feed rate, depth of cut, abrasive particles size, and fiber orientation on the surface quality of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRPs) has been evaluated. The experiments were designed by Response Surface Method (RSM) in Minitab software V.19. The results showed that abrasive particle's size and depth of cut are the most effective parameters on the machined surface roughness. The feed rate and fiber direction are of secondary importance, respectively. Also, the scanning electron microscopy (SEM) images confirm these results. Finally, it was suggested to use 50µm of the depth of cut, 200mm/min of feed rate, perpendicular to fiber direction and course abrasive particle to achieve a roughness of less than 5µm.

    Keywords: Carbon Fiber reinforced Composite, Grinding, Surface roughness, Depth of cut, Feed rate