فهرست مطالب

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 68، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/31
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمد کمالی روستا، احمد مامندی* صفحات 1-14
    در این مقاله، معادلات تعادل کوپل حاکم بر کمانش پوسته استوانه ای جدار نازک و ضخیم بر مبنای نظریه های کلاسیک غشایی و تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) و مرتبه سوم (TSDT) در نظریه الاستیسیته سه بعدی برای شرایط مرزی ساده با توجه شکل مودهای کمانشی برای جابجایی های محوری، محیطی و شعاعی پوسته تحت بارهای محوری فشاری و فشار خارجی استخراج شده اند. سپس، دستگاه معادلات حاکم بر میدان تغییر مکان های طولی، محیطی و شعاعی پوسته با روش حل عددی برای محاسبه بار بحرانی کمانش محوری و محیطی پوسته حل شده اند. همچنین، برای صحت سنجی نتایج به دست آمده، مدل سازی غیرخطی پوسته تحت بار کمانشی در نرم ا فزار المان محدود ANSYS انجام شده است. دقت نتایج به دست آمده از تحلیل برای پیش بینی بار کمانشی ناشی از بار محوری و فشار خارجی پوسته های جدار نازک و جدار ضخیم با یکدیگر و با منابع موجود مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای، جدار نازک، جدار ضخیم، کمانش محوری، کمانش محیطی، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه سوم
  • منصور به تاج، هاشم بابایی*، توحید میرزابابای مستوفی صفحات 15-35
    در این پژوهش، به بررسی تغییر شکل بزرگ پلاستیک ورق های مستطیلی فولادی تحت بارگذاری انفجاری مکرر پرداخته شده است. در این راستا، آزمایش های روی سه ساختار مختلف تقویت نشده، تقویت شده با یک و دو خط جوش انجام شده است. جهت بررسی مودهای تغییر شکل و مکانیسم شکست نمونه های آزمایشی، بار دینامیکی در محدوده ای گسترده با استفاده از جرم خرج های 25، 35، 45 و 50 گرم تا 3 مرتبه اعمال شد. مشاهدات تجربی بیان می کند که با افزایش جرم خرج، مودهای تغییر شکل اول (a) و اول (b) در جرم خرج بالاتر و در تکرار بارگذاری در شماره بالاتر مشاهده می شود. در ورق تقویت نشده در بارگذاری سوم با جرم خرج 25 گرم، حالت اول (a) شکست مشاهده می شود؛ اما این مود شکست در نمونه تقویت شده با یک و دو خط جوش به ترتیب در تکرار سوم در جرم خرج 35 گرم و 45 گرم مشاهده می شود. این موضوع نشان دهنده تاثیر خط جوش بر تغییرات مود شکست است. علاوه بر این، در بخش مدل سازی عددی، از شبکه عصبی برای ارایه یک مدل ریاضی بر مبنای اعداد بی بعد جهت پیش بینی بیشترین خیز دایمی نمونه های آزمایشی استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که توافق خوبی بین مدل ارایه شده با مقادیر تجربی برقرار است به طوری که هر دو ساختار در محدوده خطای کمتر از 10% قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: بارگذاری انفجاری، بارگذاری مکرر، ورق تقویت شده، خط جوش، مدل سازی
  • سعید عرفانیان ظروفی، یدالله فرزانه*، منصور بقائیان صفحات 37-50

    واژگونی یکی از چالش های اساسی درزمینه ایمنی خودرو است که باعث درصد زیادی از خسارات جانی و مالی در تصادفات جاده ای می گردد. در بعضی از موارد می توان میزان احتمال وقوع واژگونی را کاهش داد ولی شاخص های دیگر مانند پایداری خودرو تحت الشعاع قرار می گیرند. به همین جهت در این پژوهش برای اینکه شاخص پایداری و واژگونی به صورت هم زمان بهبود یابد، از روش ترکیبی تاپسیس و تاگوچی و وزن دهی آنتروپی استفاده گردیده است. ابتدا مدل دینامیکی خودرو انتخاب شده است. 13 پارامتر در 3 سطح شامل پارامترهای ذاتی و هندسی خودرو و سیستم تعلیق شناسایی شد. 27 سری آزمون به روش تاگوچی در نرم افزار مینی تب آماده شد این پارامترها در نرم افزار کارسیم ارزیابی و شناسایی شدند. درنهایت با توجه به زاویه های نرخ چرخش حول محور Z و زاویه غلت بدنه، 6 پارامتر مهم به دست آمد. سپس 6 پارامتری که در مرحله قبل حایز اهمیت بودند را مشخص و مجددا با روش تاگوچی، تعداد 25 آزمون در 5 سطح در نرم افزار کارسیم و بهینه سازی چندهدفه تاپسیس با وزن دهی آنتروپی انجام شد. نتایج نشان داد روش ترکیبی پیشنهادی در سرعت km/h 80 باعث کاهش شاخص واژگونی به میزان %29.2 ، زاویه غلت بدنه به میزان%27.4 ، شتاب جانبی به میزان %1 و نرخ زاویه چرخش حول محورZ به اندازه %1.9 شده است . مجددا آزمون ها در سرعت های مختلف انجام گردید. مشخص شد با افزایش سرعت درصد بهبود کلیه شاخص ها کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: واژگونی، پایداری، بهینه سازی ترکیبی، تاپسیس، تاگوچی، وزن دهی آنتروپی، شاخص واژگونی
  • مهسا جواهری پور، احمدرضا ولی، وحید بهنام گل*، فیروز الله وردیزاده صفحات 51-66

    ناوبری تناسبی معمولا در فاز نهایی موشک های آشیانه یاب مورداستفاده قرار می گیرد. برای پیاده سازی این قانون هدایت نیاز به اندازه گیری و یا محاسبه متغیر نرخ چرخش خط دید است. برای اندازه گیری این متغیر معمولا نیاز به استفاده از جستجوگرهای طوقه دار است؛ اما درصورتی که سامانه مجهز به جستجوگر چسبیده به بدنه باشد، این متغیر باید از روش های مشتق گیری و یا تخمین محاسبه گردد. با توجه به اینکه سیگنال اندازه گیری شده توسط جستجوگرها معمولا آغشته به نویز است؛ لذا مشتق گیری از این سیگنال نیازمند عبور از فیلتر پایین گذر بوده که منجر به تغییر رفتار در متغیر اندازه گیری شده خواهد شد. مسیله موردنظر در این مقاله طراحی رویتگر مد لغزشی توسعه یافته زمان گسسته برای تخمین نرخ چرخش خط دید و ارزیابی آن در حلقه هدایت می‎باشد که این کار با انجام شبیه سازی کامپیوتری بررسی می شود. پیاده سازی رویتگرهای زمان پیوسته در پردازنده ها دارای چالش هایی از قبیل انتخاب زمان نمونه برداری است و بهتر است رویتگر از ابتدا به صورت زمان گسسته طراحی گردد تا مسایل پیاده سازی آن از مرحله طراحی در نظر گرفته شده و در شبیه سازی های کامپیوتری نیز بررسی گردد.

    کلیدواژگان: مد لغزشی زمان گسسته، رویتگر توسعه یافته، تخمین نرخ چرخش خط دید، جستجوگر چسبیده به بدنه
  • بشیر بهجت*، فرزاد راهنورد صفحات 67-78
    چسب های پلیمری به سبب ماهیت ویسکوالاستیک خود با گذر زمان و تحت یک بار ثابت دچار تغییر شکل خزشی می شوند. هدف از انجام این پژوهش بررسی تجربی اثر عیوب دوبعدی بر رفتار کششی و خزشی اتصالات چسبی تک لبه ی سرامیک-فلز با چسب آکوافلکس می باشد. ابتدا آزمایش کشش استاتیکی در سه دمای محیط، 40 و 60 درجه سانتی گراد برای اتصالات چسبی بدون عیب و دارای عیب در سرامیک و نیز عیوب در سرامیک و آلومینیوم صورت گرفته و سپس با اعمال نسبت های تنش-به-استحکام نهایی معادل 40/0 و 60/0، آزمایش خزش کششی انجام گرفته است. با افزایش نسبت تنش-به-استحکام نهایی از 40/0 به 60/0 در دمای محیط، جابجایی خزشی برای اتصال بدون عیب 36% ، برای اتصال دارای عیب در سرامیک 33% و برای اتصال دارای عیوب در سرامیک و آلومینیوم 40% افزایش پیدا می کنند. در دمای 40 و 60 درجه سانتی گراد این میزان افزایش به ترتیب برای اتصال بدون عیب 35% و 18%، برای اتصال دارای عیب در سرامیک 54% و 5% و برای اتصال دارای عیوب در سرامیک و آلومینیوم 39%و 42% می باشد. همچنین با افزایش دما از دمای محیط به 60 درجه سانتی گراد، نیروی شکست برای سه نوع اتصال به ترتیب 46%، 25% و 80% درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: چسب، خزش، استحکام برشی، اتصال چسبی تک لبه
  • پویا رضایی، علیرضا خسروی* صفحات 79-96
    سیستم های فیزیکی اکثرا شامل قیود و محدودیت هایی هستند و اشباع سرعت عملگر یکی از این محدودیت ها است که تاثیرات نامطلوبی در سیستم کنترل پرواز دارد و باعث افزایش پاسخ نوسانی و در نتیجه ناپایداری سیستم می شود. اشباع سرعت عملگر از دلایل اصلی نوسانات القایی خلبان می باشد. در این مقاله با پیشنهاد یک الگوریتم کنترل پیش بین با ساختار دو درجه آزادی از وقوع اثرات مخرب اشباع سرعت عملگر جلوگیری شده است. همچنین با بدست آوردن موقعیت نقطه شروع حلقه باز شدن سیستم پرواز و فرکانسی که محدودیت سرعت عملگر برای اولین بار فعال می شود به خوبی اثرات اشباع سرعت عملگر پیش بینی شده است. سپس با معرفی یک روش تحلیلی شبیه به یکی از روش های مرسوم کنترل مقاوم معروف به روش شکل دهی حلقه به تنظیم پارامترهای کنترل کننده پیش بین تعمیم یافته پرداخته و پایداری و قوام سیستم حلقه بسته در برابر عدم قطعیت پارامترهای کنترل کننده بررسی شده است. در این روش با بدست آوردن الگوهای مقاوم سعی بر شکل دهی آن به گونه ای شده است که اغتشاشات و نویز در یک بازه فرکانسی تضعیف شوند. همچنین با استفاده از یک سوییچ نحوه عملکرد کنترل کننده و خلبان نشان داده شده است. در نهایت کنترل کننده طراحی شده با کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID) که در صنعت مرسوم است مقایسه شده و برتری های آن نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: کنترل پیش بین، اشباع سرعت عملگر، کنترل مقاوم، تابع توصیفی
  • حسین چهاردولی*، احسان شفیعی، محمد اقتصاد صفحات 97-108
    آلیاژهای حافظه دار دسته ای از مواد هوشمند با خاصیت منحصر بفرد حافظه شکلی هستند. خاصیت حافظه شکلی این مواد قابلیتی جالب برای کاربرد به عنوان عملگر در مکانیزم های مختلف ایجاد می نماید. این مواد قابلیت بازیابی طول اولیه با اعمال فرآیندهای حرارتی را دارا می باشند. در این مقاله، به کنترل فازی-PID یک ساختار متضاد با عملگرهایی از جنس سیم آلیاژ حافظه دار پرداخته می شود. مدل برینسون به همراه شرایط تبدیل فاز الهی نیا برای توصیف معادلات انتقال فاز از مارتنزیت به آستنیت و بالعکس استفاده می شود. با ترکیب قانون دوم نیوتن، مدل تبدیل فاز، مدل انتقال حرارت و مدل کرنش سیم، معادلات دیفرانسیلی حاکم بر رفتار مکانیزم مزبور استخراج می گردد. به واسطه دینامیک به شدت غیرخطی و پدیده هیسترزیس این مواد، کنترلر غیرمدل مبنای فازی- PID برای کنترل موقعیت مورد استفاده قرار خواهد گرفت. قوانین فازی به گونه ای تعریف می گردند که ضرایب تناسبی، مشتق گیر و انتگرالی متناسب با خروجی سیستم به روزرسانی شوند. نتایج این تحقیق به هر دو صورت تیوری و عملی مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت. نشان داده خواهد شد که تحت کنترلر ارایه شده، خطای تعقیب نسبت به سیگنال مرجع بصورت نمایی به صفر میل خواهد کرد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، تبدیل فاز، ساختار متضاد، مدل برینسون، کنترل فازی-PID
  • مهتاب دل پسند، محمد فرخی* صفحات 109-124
    در این مقاله، هدف طراحی رویتگر تعمیم یافته فازی-تطبیقی برای تخمین همزمان حالت ها و اغتشاش خارجی در سیستم های غیرخطی افاین تک ورودی-تک خروجی است. دراین رابطه، بهره های رویتگر به صورت متغیر با زمان درنظر گرفته شده و با استفاده از قانون تطبیق، تنظیم شده است. مدل سازی سیستم نیز توسط سیستم فازی تاکاگی-سوگنو انجام شده است که بر خلاف روش ممدانی، تحلیل دقیق تر و جامع تری را در اختیار قرارمی دهد. رویتگر فازی-تطبیقی پیشنهادی که تابعی از خطای تخمین است، به منظور کاهش محدودیت ها از جمله وابستگی به پهنای باند رویتگر و بهبود عملکرد سیستم نسبت به روش های کلاسیک، در حضور اغتشاش خارجی متغیر با زمان طراحی شده است. همچنین، ضمن تضمین پایداری روش پیشنهادی با استفاده از نظریه پایداری لیاپانوف، همگرایی خطای تخمین نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. عملکرد روش پیشنهادی در کنترل آونگ وارون شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی در مقایسه با رویتگر فازی، نشان از عملکرد بسیار بهتر آن در پاسخ های گذرا و حالت ماندگار و همچنین دامنه سیگنال ورودی و مقاوم بودن روش پیشنهادی در حضور اغتشاش خارجی، نویز اندازه گیری، و تغییر ناگهانی پارامترهای سیستم دارد.
    کلیدواژگان: رویتگر فازی-تطبیقی، خطای تخمین رویتگر، پایداری لیاپانوف، آونگ وارون
  • محمد همت اسفه* صفحات 125-142
    در این پژوهش، تاثیر نسبت نانوذرات در عملکرد ویسکوزیته روغن پایه مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در دمای °C 55-5، کسر حجمی %1-05/0 و نرخ برش های s-1 10664-5/666 انجام شدند. هدف این مطالعه، دستیابی به مشخصات نانوروانکار بهینه است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که نانوسیالات دارای رفتاری غیرنیوتنی و از نوع شبه پلاستیک هستند. بیش ترین افت ویسکوزیته برای MWCNT/Al2O3 (10%:90%)-10W40 و MWCNT/Al2O3 (40%:960%)-10W40 به ترتیب به میزان %13/8- و %85/10- بدست آمد. برآیند بررسی ها نشان می دهد که نانوروغن MWCNT/Al2O3 (10%:90%)-10W40 نسبت به نانوروغن رقیب عملکرد روانکاری بهتری را در شرایط استارت (روانایی بهتر روغن) و حرکت موتور (رفتار کنترل شده تر) داشته است. با استفاده از روش سطح پاسخ، برای پیش بینی داده های پاسخ هدف، مدل تجربی سه متغیره-سه درجه ای نرمالاییزه شده با مشخصات تابع انتقال توانی، 15/0- λ= و مقدار ثابت برابر با صفر ارایه گردید. حاشیه انحراف "72/2-" %<MOD<"66/2" % محاسبه گردید. آنالیز حساسیت ویسکوزیته نشان داده که با افزودن نانوذره در کسرحجمی های بالا، حساسیت به تغییرات در ویسکوزیته بیشتر شده است.
    کلیدواژگان: نانوسیالات هیبریدی، ویسکوزیته، MWCNT، مقایسه خواص ترموفیزیکی، RSM، بررسی تجربی
  • شهروز یوسف زاده*، محمدمهدی دوستدار صفحات 143-156

    در این پژوهش، ارتعاشات آزاد تیر تیموشنکو مخروطی چرخان با لایه محرک پیزوالکتریک موردمطالعه قرار گرفته است. جنس تیر از مواد تابعی FGM (Functionally Graded Materials) در راستای ضخامت و شرط مرزی یکسر گیردار متصل به هاب در نظر گرفته شده است. تحلیل بر اساس تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول انجام شده است. در ابتدا، انرژی کل سیستم شامل انرژی پتانسیل و جنبشی تیر و لایه پیزوالکتریک محاسبه شده و سپس با بهره گیری از روش ریلی- ریتز مبتنی بر کمینه سازی انرژی کل سیستم، فرکانس های طبیعی سیستم استخراج شده است. در ادامه پس از اعتبارسنجی نتایج حاصل از طریق مقایسه با نتایج سایر محققان، تاثیر پارامترهای هندسی مختلف از قبیل ضخامت و پهنای تیر، شیب مخروط تیر، طول تیر، سرعت دورانی و همچنین ولتاژ پیزوالکتریک بر فرکانس طبیعی مطالعه شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت زاویه ای تیر، فرکانس طبیعی افزایش می یابد به طوری که با بیشتر شدن سرعت افزایش، فرکانس طبیعی با شیب تندتری افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: تیر مخروطی چرخان، مواد تابعی، فرکانس طبیعی، پیزوالکتریک، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول
  • پویا سروی، علیرضا نداف اسکوئی*، امیرحسین امیدی صفحات 157-167
    در تحلیل بسیاری از سازه های دریایی نظیر ستون ها و سازه های نفتی، تکیه گاه های دکل های نفتی و برج های احاطه شده توسط آب، معمولا از مدل تیر یکسرگیردار استفاده می گردد. این مدل ها معمولا وزن یک جرم متمرکز را تحمل می کنند که دامنه پاسخ این سازه ها در حین طراحی از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این مقاله تیر غیرخطی یکسرگیردار مغروق در سیال، با یک جرم متمرکز تحت اثرات جریان هارمونیک آب موردمطالعه قرارگرفته است. با استفاده از روش بالانس هارمونیکی، پاسخ تیر غیرخطی یکسرگیردار با سه جمله غیرخطی در چهار مود اول تعیین می شود. بررسی پاسخ فرکانسی حل تحلیلی و شبیه سازی عددی نشان می دهد پدیده پرش در ناحیه پاسخ سه گانه بین نقاط دوشاخگی رخ می دهد. پدیده پرش در مود اول از نوع سخت شونده و در مودهای دو تا چهار از نوع نرم شونده است. هر یک از جمله های غیرخطی اثرات متفاوتی بر روی رفتار ارتعاشی سیستم و پدیده پرش دارد. رفتار تیر در فضای حالت در کنار پاسخ زمانی و نگاشت پوآنکاره نشان می دهد مسیر منحنی فاز دارای نقاط پایداری مختلفی است. در انتها پدیده آشوب در تیر غیرخطی موردمطالعه قرار گرفت، در نقاط دوشاخگی رفتار سیستم آشوبناک است و جمله غیرخطی هندسی موثرترین اثر را در بی نظمی پاسخ دارد. بررسی پدیده پرش بااستفاده از روش های تحلیلی وعددی و مقایسه دو روش بایکدیگر به منظور صحه گذاری نتایج، مطالعه پدیده پرش در چهارموداول، بررسی جامع پدیده های غیرخطی ازجمله دوشاخگی و آشوب در منحنی های فاز، پاسخ زمانی، پوانکاره و نگاشت، از نو آوری های تحقیق در زمینه تیرغیرخطی مغروق، است.
    کلیدواژگان: تیر غیرخطی، ارتعاشات غیرخطی، پدیده پرش، پدیده آشوب
  • محمدهادی حسین زاده*، مجید قریشی، کیوان نارویی صفحات 169-181

    ساخت افزایشی یکی از فرآیندهای ساخت پیشرفته است که امروزه به دلیل ساخت قطعات با ساختارهای پیچیده، سرعت و هزینه پایین تولید، در حال توسعه و گسترش است. چاپ سه بعدی قطعات حافظه دارشکلی در قالب چاپ چهاربعدی، پدیده ای نوظهور در این عرصه است که به عنوان آینده ساخت افزایشی از آن یاد می شود. در این پژوهش، اثر پارامترهای فرآیند لایه نشانی ذوبی شامل ضخامت لایه، سرعت چاپ و قطر نازل بر میزان بازیابی شکلی پیچشی قطعه چاپ شده بر پایه ماده پلی لاکتیک اسید، بررسی شد. برای کاهش هزینه و زمان همچنین بالا بردن اعتبار و دقت، از روش طرح مرکب مرکزی یکی از زیرمجموعه های روش سطح پاسخ استفاده گردید. تعداد 17 آزمایش انجام شد و مدلی برای تعیین اثر پارامترهای هندسی چاپ سه بعدی بر میزان تغییرشکل بازیابی بدست آمد. 2R و Adj R2 مدل به ترتیب بالاتر از 99/0 و 98/0بدست آمد که نشان دهنده دقت بالای مدل و تشابه داده های آزمایشگاهی و مدل تجربی است. این مدل نشان داد که ضخامت لایه ها، قطر نازل و سرعت چاپ به ترتیب اثرگذاری بیشتری در میزان بازیابی شکلی پیچشی دارند. برای بررسی رفتار بازیابی شکلی، این فرآیند شبیه سازی شد و رابطه بین زاویه پیچش بازیابی شده و پیش تنش اعمالی در فرآیند چاپ بدست آمد. برای صحت سنجی مدل، اثر پارامترهای چاپ سه بعدی بر میزان بازیابی شکلی و رابطه پیش تنش با میزان بازیابی شکلی، زاویه پیچش دلخواه 200 درجه در نظر گرفته شد که پس از آزمایش تجربی خطای مدل 2 درصد محاسبه شده و نتایج شبیه سازی منطبق با رفتارحافظه شکلی قطعه بدست آمد.

    کلیدواژگان: چاپ سه بعدی، لایه نشانی ذوبی، پلیمرهای حافظه شکلی، طرح مرکب مرکزی، شبیه سازی عددی
|
  • Mohammad Kamali Roosta, Ahmad Mamandi * Pages 1-14
    In this paper, governing equilibrium equations for thin and thick-walled cylindrical shells based on the classic membrane and bending theories of shells using the first order shear deformation theory (FSDT) and the third order shear deformation theory (TSDT) in the three dimensional theory of elasticity for simply supported boundary conditions according to the buckling mode shapes for axial, circumferential and radial displacement field and subjected to axial and uniform external pressure buckling load have been derived. Then, the set of governing buckling equations of the shell for the axial, circumferential and radial displacements are numerically solved to obtain axial and circumferential critical buckling load. Moreover, to verify obtained results the shell subjected to axial buckling load has been modeled in ANSYS finite element software. The accuracy of obtained result to predict the critical axial load and external pressure buckling loads of the thin and thick shells have been compared with each other and the ones reported in the literature.
    Keywords: Cylindrical Shell, Thin-walled, Thick-walled, Axial buckling, Circumferential buckling, First order shear deformation theory, third order shear deformation theory
  • Mansoor Behtaj, Hashem Babaei *, Tohid Mirzababaie Mostofi Pages 15-35
    In the present study, the dynamic response of rectangular steel plates under repeated impulsive loading was investigated. In this regard, experiments were performed on three different structures: unstiffened, stiffened with one and two welding lines. To investigate the deformation modes and the failure mechanism of the experimental specimens, dynamic loads in a wide range were applied up to 3 loads by 25, 35, 45, and 50 g charge masses. Experimental observations demonstrate that with increasing charge mass, the Mode Ia and Mode Ib are observed in a higher charge mass and loading repetitions in a higher number. For the unstiffened plate, at the 3rd load with a mass of 25g, a change Mode Ia is observed, however, the same deformation mode occurs for the stiffened plate with a single and two weld lines at the 3rd blast load by 35g and 45 g charge mass, respectively. These observations indicate the effect of the weld line and its numbers on the variation of failure modes. Furthermore, in the numerical modeling section, the Group Method of Data Handling (GMDH) neural network was used to present a mathematical model based on dimensionless numbers to predict the maximum permanent deflection of tested specimens. Good agreement between the proposed model and the corresponding experimental results is obtained and all data points are within the ±10% error range for every two patterns.
    Keywords: Blast Loading, Repeated loading, Stiffened plate, Welding line, Modelling
  • Saeid Erfanian Zorofi, Yadollah Farzaneh *, Mansour Bagaeian Pages 37-50

    Rollover which causes a large number of deaths and pecuniary damages is one of the basic challenges in vehicle safety. If we can decrease the possibility of rollover in some conditions, probably other important indices are decreased like vehicle stability. It means that some indices are improved through the change of parameters but some of them are not. For this reason, to improve rollover and stability indices simultaneously, combined Topsis-Taguchi and Shannon Entropy methods were used in this paper. First, a whole vehicle as a dynamic model was chosen and to verify the most important parameters, 13 parameters in 3 levels including geometric and volumetric parameters were verified. 27 series of tests through the Taguchi method in Minitab software were prepared and evaluated in Carsim software for obtaining rolling angles and yaw rate around the Z axle. The six most important parameters in the previous level were distinguished and again 25 tests were conducted through the Taguchi method in 5 stages in Carsim Software and multi-objective optimization was conducted. Results showed the suggested method in 80km/h made rollover index, rolling angle, lateral acceleration, and yaw rate around Z axle be decreased as %28.9, %26.2, %0.3, %0.2, respectively. Again, the tests were conducted at different speeds and it was found that with increasing speed, the improvement percentage of all indicators decreases.

    Keywords: roll over, Stability, combined optimization, TOPSIS, Taguchi, Shanon Entropy, roll over index
  • Mahsa Javaheripour, AhmadReza Vali, Vahid Behnamgol *, Firouz Allahverdizadeh Pages 51-66

    Proportional Navigation is commonly used in the terminal phase of homing missiles. To implement this guidance law, it is necessary to measure or calculate Line of Sight (LOS) rate. It is usually necessary to use gimballed seekers to measure the LOS rate. However, if the system is equipped with a strapdown seeker, the LOS rate must be calculated from derivation or estimation methods. Because the signal measured by seekers usually contains noise, so deriving this signal requires a low pass filter that will cause the behavior changes in the measured variable. The issue in this paper is the design of a discrete time sliding mode extended state observer to estimate the LOS rate and evaluate it in the guidance loop. This is done by performing computer simulations. Implementing continuous time observers in processors has challenges such as sampling time selection and it is better to design the observer in discrete time form from the beginning so that its implementation issues can be considered from the design level and in computer simulations.

    Keywords: Discrete Time Sliding Mode, Extended State Observer, LOS rate Estimation, Strapdown Seeker
  • Bashir Behjat *, Farzad Rahnavard Pages 67-78
    Polymer-based adhesives undergo creep deformation under constant loading due to their viscoelastic nature. The aim of this study was Investigating the effect of 2-D defects on tensile and creep behavior of single-lap ceramic-metal joints (SLJs) manufactured with adhesive Aqua-Flex. Static tensile test was performed at three ambient temperatures, 40 and 60 ° C for flawless and defective adhesive joints in ceramics as well as defects in ceramics and aluminum, and then by applying final stress-to-strength ratios equal to 0.40 and 0.60, tensile creep test has been performed. By increasing the final stress-to-strength ratio from 0.40 to 0.60 at ambient temperature, the creep displacement for faultless connection is 36%, for defective connection in ceramic 33% and for connection defective in ceramic and aluminum 40%. Find. At 40 and 60 ° C, this increase is 35% and 18% for defective connection, 54% and 5% for defective connection in ceramic and 39% and 42% for connection with defective connection in ceramic and aluminum, respectively. Also, with increasing temperature from ambient temperature to 60 ° C, the breaking force for the three types of connections is reduced by 46%, 25% and 80%, respectively.
    Keywords: Adhesive, creep, shear strength, Single-lap joint
  • Pouya Rezaei, Alireza Khosravi * Pages 79-96
    Physical systems often contain constraints and limitations. Actuator rate saturation is one of these limitations that has adverse effects on the flight control system which increases the oscillating response and thus the instability of the system. Actuator rate saturation is one of the main reasons for pilot-induced oscillations (PIOs). This paper proposes a model predictive control algorithm with two degrees of freedom structure to prevent the destructive effects of actuator rate saturation on the flight control system. Also, by obtaining starting point of the opening loop position in the flight system and the frequency at which the actuator rate saturation is activated for the first time, the saturation effects are well predicted. Then, by introducing an analytical method similar to one of the conventional methods of robust control known as loop shaping method, proposed model predictive controller parameters are adjusted and the stability and robustness of the closed-loop system against the uncertainty of the controller parameters are investigated. In this method, by obtaining robust patterns, an attempt has been made to shape it in such a way that disturbances and noise are suppressed in a frequency range. It also shows how the controller and pilot work by using a switch. Finally, the designed controller is compared with the proportional-integral-derivative controller (PID) that is common in the industry and its advantages are shown.
    Keywords: Model Predictive Control, Actuator Rate Saturation, Robust Control, Describing Function
  • Hossein Chehardoli *, Ehsan Shafie, Mohammad Eghtesad Pages 97-108
    Shape memory alloys (SMAs) are a special kind of smart materials with an intrinsic shape memory effect. This characteristic brings up SMAs as an actuator in dynamical mechanisms. These materials can recover their initial length under special thermal operations. This paper deals with fuzzy-PID control of contrary mechanisms actuating with a pair of SMA wires. The Brinson model combining with the Elahinia’s conditions are employed to describe the phase transformation models. By combining the Newton second law, transformation models, heat transfer and strain relations, the governing equations of the contrary mechanism is derived. Due to nonlinear behavior of SMA actuators, the non-model-based controllers are preferred compared with the model-based ones. Therefore, the fuzzy-PID control method is employed to control the position of the closed-loop system. The fuzzy rules are defined such that the coefficients of the PID controller are tuned according to the system response. Both numerical and experimental results are provided to illustrate the effectiveness of the proposed approach. It will be shown that under the proposed method, the tracking error will converge to zero asymptotically.
    Keywords: Shape memory alloy, Phase transformation models, Contrary mechanisms, Brinson model, Fuzzy-PID controller
  • Mahtab Delpasand, Mohammad Farrokhi * Pages 109-124
    In this paper, an adaptive fuzzy extended state observer is proposed to estimate the states and external disturbances simultaneously for Single-Input-Single-Output nonlinear affine systems. The observer gains are time-varying and adjusted using an adaptive law. The Takagi-Sugeno fuzzy system is used for modeling that, unlike Mamdani methods, provides a more precise and comprehensive analysis. The proposed adaptive fuzzy observer is designed to relax the limitations of the extended state observers and improve system performance as compared to the classical methods in presence of time-varying disturbances. Moreover, the stability of the proposed method and the convergence of the estimation error are analyzed using the Lyapunov stability Theory. The performance of the proposed method is shown in simulations of control of the inverted pendulum. The simulation results, as compared to the non-adaptive fuzzy observer, show better performance in terms of transient and steady-state responses, control input amplitude, and robustness in presence of measurement noise and external disturbances.
    Keywords: Adaptive fuzzy observer, Observer estimation error, Lyapanov stability, Inverted pendulum
  • Mohammad Hemmat Esfe * Pages 125-142
    In this study, the effect of the ratio of different nanoparticle compositions on the viscosity performance of the base oil is investigated. The aim of this study is to achieve the characteristics of optimal nanolubricants. The experiments are performed at temperatures of 5-55°C, volume fractions of 0.05-1% and shear rates of 665.5-10664s-1. Experimental results showed that nanofluids have a non-Newtonian and quasi-plastic behavior. The maximum viscosity reductions are obtained for MWCNT / Al2O3 (10%: 90%) - 10W40 and MWCNT / Al2O3 (40%: 960%) - 10W40 at -8.13% and -10.85%, respectively. The results show that MWCNT / Al2O3 (10%: 90%)/10W40 nanofluids have better lubrication performance at engine start (lower oil viscosity) and engine movement (more controlled behavior) than competing nanofliud. Using the response level method, to predict the target response data, a normalized three-variable-three-degree model with the characteristics of the power transfer function, λ = -0.15 and a constant value equal to zero is presented. Margin of deviation is in the range of -"2.72" %<MOD<"2/66" %. More viscosity sensitivity also occurred at higher volume fractions.
    Keywords: Hybrid nanofluids, Viscosity, MWCNT Comparison of thermophysical properties, RSM, Experimental Investigation
  • Shahrouz Yousefzadeh *, Mohammadmehdi Doostdar Pages 143-156

    In this research, the free vibration of rotating tapered Timoshenko beam with piezoelectric layer has been studied. It is assumed that the beam is made of Functionally Graded Materials (FGM) through the thickness direction and the boundary condition is a cantilever attached to the hub. The first-order shear deformation theory has been used to drive governing equations. At first, the total energy of the system such as potential and kinetic energies for the beam and piezoelectric layer has been derived, and then the natural frequencies of the beam have been determined by the Ritz approach based on minimizing the total system energy. After verifying the results by comparing them with other research, the effects of some parameters such as hub radius, rotational speed, taper ratios, rotary inertia, material gradient, piezoelectric voltage, and beam thickness on the natural frequencies of the tapered Timoshenko beam have been studied in detail. The results showed that with increasing the angular velocity of the beam, the natural frequency increases so that as the increasing velocity increases, the natural frequency increases with a steeper slope.

    Keywords: Rotating tapered beam, Functionally graded material, Natural frequency, Piezoelectric layer, First order shear deformation theory
  • Pouya Sarvi, Alireza Naddaf Oskouei *, Amirhossein Omidi Pages 157-167
    In the analysis of many offshore structures such as oil columns and structures, oil rig abutments and towers surrounded by water, the single-beam model is usually used. These models usually bear the weight of a concentrated mass, and the response amplitude of these structures is of particular importance during design.In this paper, a nonlinear beam immersed in a fluid with a concentrated mass under the effects of the harmonic flow of water has been studied. Using the harmonic balancing method, the response of a nonlinear beam with three nonlinear terms is determined in the first four modes. Examination of the frequency response by analytical solution and numerical simulation shows that the jump phenomenon occurs in the triple response zone between the bifurcation points. The jump phenomenon is hardening in the first mode and softening in the second to fourth modes. Each of the nonlinear sentences has different effects on the vibrational behavior of the system and the jump phenomenon. The behavior of the beam in the state space along with the time response and Poincaré mapping shows that the path of the phase curve has different stability points. Finally, the phenomenon of chaos in the nonlinear beam was studied. At the bifurcation points, the behavior of the system is chaos, and the geometric nonlinear sentence has the most effective effect on the response disorder.
    Keywords: Nonlinear Beam, Nonlinear vibrations, Jump Phenomenon, chaos phenomenon
  • Mohammadhadi Hosseinzadeh *, Majid Ghoreishi, Keivan Narooei Pages 169-181

    Additive manufacturing is one of the advanced manufacturing processes that is being developed nowadays due to the capability of manufacturing parts with complex structures, speed, and low production cost. 3D printing of shaped memory parts in the form of 4D printing is an emerging phenomenon, which is referred to as the future of additive manufacturing. In this study, the effect of three-dimensional printing fusion layer parameters including layer thickness, print speed, and nozzle diameter on the rate of shape recovery of Polylactic acid was investigated. To reduce the cost and time as well as to increase the validity and accuracy, the Central Composite Design method, one of the subsets of the Response Surface Methodology, was used. Seventeen experiments were performed and a model was obtained to determine the effect of 3D printing geometrical parameters on shape recovery. R 2 and Adj R2 of the model were obtained above of 0.99 and 0.98, respectively, which indicate the high accuracy of the model and the similarity of laboratory data and experimental model. This model showed that the layer thickness, nozzle diameter, and printing speed have a greater effect on the amount of torsional shape recovery, respectively. This process was simulated to investigate the shape recovery behavior. As a result, the relationship between the recovered shape torsion angle and the applied pre-stress was obtained. To validate the model, the effect of 3D printing parameters on the shape recovery, and the relationship between the pre-stress and the rate of shape recovery,...

    Keywords: 3D Printing, Fused Deposition Modeling, Shape Memory Polymer, Central Composite Design, Numerical Simulation