فهرست مطالب

مهندسی هوانوردی - سال بیست و چهارم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

نشریه مهندسی هوانوردی
سال بیست و چهارم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/04
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حسین قره باغی، رضا سرخوش* صفحات 1-10

    جوشکاری قطعات آلومینیومی در اتصالات سازه ‏های هوافضایی کاربرد فراوانی دارد و از اهمیت بسیاری برخوردار است. از مشکلاتی که اغلب صنایع کشور با آن مواجه‏اند تنش پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری است. تنش پسماند در نواحی اطراف جوش می‏تواند باعث کاهش عمر کاری قطعات شود به همین علت شناخت، بررسی و کاهش آن در سازه ‏های جوشکاری شده ضروری می‏باشد. روش‏های مختلفی برای اندازه‏ گیری و کاهش تنش‏های پسماند وجود دارد. در این مقاله به معرفی انواع روش ‏های تعیین و کاهش تنش پسماند پرداخته شده است. سپس به کمک فرآیند جوش آرگون دو ورق آلومینیومی از جنس آلیاژ 6061-T6 به یکدیگر متصل شده‏ و تنش‏های پسماند حاصله به روش سوراخ کاری‏ به دست آمده است. همچنین فرآیند جوشکاری دو ورق آلومینیومی مذکور به صورت سه ‏بعدی در نرم‏افزار اجزاء محدود آباکوس شبیه‏ سازی شده و تنش ‏های پسماند استخراج شده‏ است. تمامی شرایط در تحلیل اجزای محدود مشابه شرایط جوشکاری در آزمایشگاه در نظر گرفته شده است، نتایج حاکی از دقت بالا در مدلسازی اجزای محدود فرآیند جوشکاری دارد. در نهایت به روش اجزای محدود، تنش‏ گیری حرارتی مدل‏سازی شده و پارامترهای بهینه برای انجام عملیات فوق استخراج شده است.

    کلیدواژگان: شبیه ‏سازی فرآیند جوشکاری، رشد ترک، تنش پسماند، تنش‏ گیری حرارتی
  • میلاد ذبیحی نژاد، علی اکبر دهقان*، محمد فرمانی صفحات 11-26
    در این مقاله با هدف بررسی آنالوژی صوتی کرل و فرم فشرده کرل در پیش بینی نویز دوردست، جریان اطراف هندسه هایی با سطح مقطع مربعی،دایره ای و بیضی با اعداد رینولدز 46000 و 69000، در نرم افزار متن باز اوپن فوم شبیه سازی شده است. برای حل جریان تراکم ناپذیر از روش رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. به منظور پیش بینی مقادیر تراز فشار صوت در دوردست با استفاده از آنالوژی صوتی کرل، داده برداری مقادیر نوسانات فشار بر روی سطح با استفاده از ابزار کاوشگر انجام شده در حالیکه در فرم فشرده کرل از نوسانات ضریب نیروی برآ استفاده شده است. در بخش اول نتایج این مطالعه، به منظور ارزیابی و اعتبارسنجی روش عددی به کار رفته، متوسط ضرایب آیرودینامیکی (ضرایب پسا و برا)، متوسط ضریب فشار، عدد استروهال و فرم و روند توسعه ساختارهای همدوس جریان با استفاده از معیار کیو مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مشخص گردید که نوسانات نیروهای برآ، پسا، و تلاطم جریان از عوامل تاثیر گذار بر تراز فشار صوت می باشند. در بخش دوم نتایج از پژوهش حاضر، سطح صدای تولید شده ناشی از برخورد سیال به هندسه بررسی شده است که به منظور اعتبارسنجی، از نتایج مربوط به تراز فشار صوت دور دست هندسه با سطح مقطع مربعی استفاده شده و کارایی روش حل عددی مناسب ارزیابی شده است. درنهایت نتایج این مطالعه نشان داد که هندسه با سطح مقطع مربعی بیشترین و هندسه با سطح مقطع بیضوی کمترین تراز فشار صوت دوردست را ایجاد می کنند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، مدل رهیافت گردابه های بزرگ، آنالوژی صوتی، نرم افزار اوپن فوم
  • ملیحه آورزمانی، امین فرخ آبادی*، محمدسجاد گازر صفحات 27-36

    در این مقاله، تحلیل استحکام سازه ساندویچی مرکبی تحت بارگذاری کمانش و همچنین هسته ی ترکیبی از جنس فوم پلی اورتان در سازه های ساندویچی مرکبی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای عملکرد بهتر پوسته و هسته در سازه ساندویچی و همچنین بالا بردن استحکام آن ها در برابر بار فشاری کمانش، از تقویت کننده با هندسه جدید ساعت شنی و مربعی با فوم و بدون فوم استفاده شده است. داشتن ضریب پواسون منفی و سفتی خمشی بیشتر و هم چنین قابلیت تحمل بار بیشینه دلیل استفاده از هندسه ساعت شنی می باشد. به منظور ایجاد نمونه هایی با کیفیت بهتر و یکنواخت تر از روش جدید کیسه خلا (VARTM) استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد سازه های ساندویچی موج دار با هسته ساعت شنی پر شده با فوم پلی اورتان در مقابل بارگذاری کمانشی بار بیشتری را تحمل می کنند و همچنین کارایی خوبی در جذب انرژی دارند. در سازه ی ساندویچی مرکبی بدون فوم به دلیل خالی بودن هسته موج دار، هسته دچار اعوجاج شده (جدایش پوسته از هسته)، و کمانش محلی رخ می دهد. در حالیکه در سازه ساندویچی با فوم به دلیل وجود فوم در هسته، از اعوجاج سازه جلوگیری شده است. هم چنین فوم با وجود داشتن وزن سبک قادر به تحمل بار فشاری ناشی از کمانش محلی می باشد. در نتیجه سازه تنها دچار کمانش کلی گردیده است.

    کلیدواژگان: بار کمانش، سازه های ساندویچی چندلایه، جدایش پوسته از هسته
  • حمیدرضا جعفری بوانلو، فرید شاهمیری*، یوسف عباسی صفحات 37-51

    در این مقاله نتایج طراحی روتور اصلی بهینه با هدف دستیابی به توان مورد نیاز کمینه، نسبت برآ به پسای و چالاکی بیشینه با استفاده از تکنیک بهینه سازی عددی برای بالگرد با یک روتور اصلی در مانور مارپیچ ارایه می شود. فرآیند بهینه سازی اساسا مبتنی بر روش پاسخ سطح، طراحی آزمایش به روش بهینه I، شبیه سازی معکوس بالگرد، توسعه مدل ریاضی عملکرد، تبدیل مساله بهینه سازی چند هدفه به مساله تک هدفه با استفاده از تابع مطلوبیت و نهایتا یافتن حل عددی بهینه است. تاثیر پارامترهای طراحی شامل وزن بالگرد و مشخصات هندسی پره های روتور اصلی (وتر پره، نسبت باریک شوندگی پره، نقطه شروع باریک شوندگی روی پره و پیچش پره) بر کارآیی و خوش دستی بالگرد مورد بررسی قرار می گیرد. پاسخ های سیستم از طریق شبیه سازی معکوس شش درجه آزادی (غیرخطی) با مدل آیرودینامیک شبه دایم روتور اصلی استخراج می شود. بدیهی است با فرایند مطرح در این تحقیق، تحلیل و بررسی دقیق پارامترهای طراحی روتور اصلی و اثرات متقابل آن ها بر پاسخ های عملکردی بالگردها امکان پذیر شده و این موجب کاهش زمان و هزینه طراحی پره های مدرن برای روتور اصلی می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که پره بهینه با مشخصات هندسی مشخص، توان مورد نیاز بالگرد در مانور مارپیچ را در حدود 7 درصد کاهش داده و نسبت برآ به پسا و تندی رول بالگرد را به ترتیب 10 و 36 درصد نسبت به بالگرد با پره مستطیلی با ایرفویل ناکا 0012 افزایش می دهد که این نشانگر بهبود قابل ملاحظه در طراحی پره های روتور اصلی محسوب می شود.

    کلیدواژگان: بالگرد، طراحی آزمایش، شبیه سازی معکوس، بهینه سازی
  • مصطفی لیوانی*، محمدحسین حبیبی، محمد مسکینی صفحات 52-66

    در این پژوهش اثر متخلخل بودن ماده هدفمند بر روی رفتار ارتعاشات آزاد صفحه ساندویچی با رویه های پیزوالکتریک و هسته هدفمند مورد مطالعه قرار می گیرد. یک تابع تغییرشکل برشی هایپربولیک جدید در این پژوهش ارایه شده است. خواص مواد هدفمند با توزیع توان تابع تغییرات خواص در راستای ضخامت تغییر می کند. ساختار مواد متخلخل دارای حفره و منفذ هستند. از این رو در این پژوهش، یک مدل متخلخل خطی و دو مدل متخلخل غیرخطی در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. معادلات بدست آمده با استفاده از روش ناویر برای شرایط مرزی ساده حل گردید. اثرات پارامترهای مهم هندسی و مکانیکی شامل نسبت ضخامت به طول، نسبت طول به عرض، نسبت ضخامت هسته هدفمند به لایه پیزوالکتریک و اثر پتانسیل الکتریکی بر روی پاسخ فرکانس طبیعی ورق ساندویچی با هسته هدفمند متخلخل و رویه های پیزوالکتریک بررسی شده است. جهت اعتبارسنجی، نتایج تحلیلی به دست آمده در این پژوهش با نتایج ارایه شده در مقالات مقایسه شده است و در این مقایسه تطابق خوبی حاصل گردید که نشان از صحیح بودن تیوری جدید، روند استخراج و حل معادلات است.

    کلیدواژگان: صفحه ساندویچی، ماده متخلخل، ارتعاشات آزاد، مواد پیزوالکتریک
  • سیده الهه خاتون آبادی کلالی، وحید بهلوری، امیررضا کوثری* صفحات 67-77

    در این مقاله کنترل وضعیت یک ماهواره صلب در حضور اغتشاشات خارجی و با در نظر گرفتن عدم قطعیت های پارامتری با کنترل کننده مرتبه کسری مورد بررسی قرار گرفته است. برای کنترل وضعیت ماهواره از عملگر چرخ عکس العملی با مدل دینامیکی مرتبه اول استفاده شده و نامعینی در پارامترهای ممان اینرسی ماهواره، مدل عملگر و اغتشاشات خارجی لحاظ شده است. به منظور مقایسه منصفانه، علاوه بر کنترل کننده مرتبه کسری از کنترل کننده مرتبه صحیح به ازای شرایط یکسان استفاده شده است. حل عددی معادلات حالت با روش اویلر انجام شده و برای حل انتگرال و مشتق مرتبه کسری از تعریف گرانوالد-لتینکوف استفاده شده است. ضرایب کنترل کننده های مرتبه صحیح و مرتبه کسری توسط روش بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) با معیار عملکرد میانگین مطلق خطای نشانه روی مانور وضعیت بدست آمده است. معیار عملکرد بر حسب انحراف معیار عدم قطعیت های مذکور مطالعه شده و مقادیر فراجهش پاسخ زمانی و زمان نشست نیز در مواجهه با اغتشاشات و عدم قطعیت بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، کنترل کننده های مرتبه کسری با داشتن درجه آزادی بیشتر نسبت به کنترل کننده مرتبه صحیح، قابلیت افزایش دقت نشانه روی در مواجهه با نامعینی ها را دارند.

    کلیدواژگان: کنترل وضعیت ماهواره، کنترل مرتبه کسری، عدم قطعیت، اغتشاش
  • الناز نصیرزاده*، سیاوش بیات، شاهرخ قائم مقامی صفحات 78-93
    در این تحقیق مدلی برای تشخیص اهداف و دسته بندی پالس های دریافتی توسط سیستم رادار 6 آنتی با استفاده شبکه های عصبی مصنوعی بهینه سازی شده توسط الگوریتم ژنتیک ارایه شده است. مدل پیشنهادی از دو بخش کلی خوشه بندی و دسته بندی تشکیل شده است. در فرآیند خوشه بندی، پالس های مختلفی که توسط هر یک از آنتن های رادار دریافت می شوند به نحوی خوشه بندی می گردند که پالس های مربوط به هر هدف در خوشه مربوط به همان هدف قرار می گیرند و در انتها نتایج حاصل از خوشه بندی با الگوریتم های مختلف، توسط شاخص دان مورد ارزیابی قرار گرفته اند. در فرآیند دسته بندی نیز به کمک شبکه عصبی به پیش بینی زاویه هدفی که ویژگی های آن توسط آنتن ها دریافت شده، پرداخته شده است که وزن ها و بایاس های شبکه عصبی توسط الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده اند. برای تنظیم پارامترها نیز از روش تاگوچی استفاده شده است که به کمک آن بهترین مقادیر پارامترها انتخاب شده و شبکه عصبی با کمک این مقادیر آموزش داده شده است و در پی آن دقت پیش بینی زاویه پالس دریافتی تا 55%/98 افزایش پیدا کرده است.
    کلیدواژگان: رادار، شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک، دسته بندی، خوشه بندی
  • هادی لطفی، محمدعلی امیری آتشگاه، محمود واصلی خباز*، مصطفی مرادی صفحات 94-124

    استفاده از سیستم های ناوبری دقیق و قابل اطمینان جهت تعیین دقیق موقعیت و وضعیت وسایل هوافضایی از اهمیت بالایی برخوردار است. مغناطیس سنج یکی از این نوع حسگرها است که ابزاری کم هزینه و قابل اطمینان محسوب می شود. هدف این تحقیق، استفاده از حسگر میدان مغناطیسی جهت تعیین موقعیت و تخمین مدار یک ماهواره نوعی می باشد. با استفاده از اندازه گیری های مغناطیس سنج و الگوریتم مستقل در ابتدا موقعیت وسیله تخمین زده می شود. این عمل به وسیله قرایت مغناطیس سنج ها و استفاده از مدل های میدان مغناطیسی زمین انجام می گردد. استفاده از تکنیک فوق با خطاهایی همراه می باشد که برای کاستن از آن از فیلتر کالمن گسترش یافته استفاده گردیده است. فیلتر به کار رفته بر خطاهای اولیه غلبه کرده و نزدیک شدن نتایج به دقت دلخواه را فراهم می آورد. نتایج حاصله برای یک مدار دایروی، دلالت بر دقت و درستی این تخمین ها برای ماهواره های در حال گردش به دور زمین در ارتفاع پایین خواهد داشت.

    کلیدواژگان: تخمین مدار، ماهواره، تعیین موقعیت، مغناطیس سنج، فیلترکالمن گسترش یافته
  • جابر میرزایی، حسین تقی پور* صفحات 125-136
    امروزه، کاربرد مواد کامپوزیتی به طور وسیعی گسترش یافته است. قطعات کامپوزیتی تحت بارهای ضربه ای، همراه با نرخهای مختلف بارگذاری قرار دارند و لذا باید استحکام کافی درمقابل این گونه بارگذاریها را داشته باشند. در این مقاله رفتار کامپوزیت هیبریدی با لایه های الیاف شیشه و کناف تحت بارگزاری ضربهای نفوذی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. تاثیر تعداد لایه ها بر میزان جذب انرژی، نیروی بیشینه اولیه و همچنین ناحیه تخریب بحث شده است. در ادامه نتایج آزمونهای تجربی با روش عددی توسط نرم افزار اباکوس مورد مقایسه قرار گرفته که نتایج نشان از تطابق خوب دو روش با یکدیگر دارند. در پایان تاثیر چیدمان لایه ها و ترتیب قرارگیری الیاف شیشه و کناف بر جذب انرژی و نیروی نفوذی بررسی شده است. نتایج نشان داد افزایش تعداد لایه ها از 5 تا 13 لایه میزان استحکام و مقاومت اولیه را تا 85 درصد افزایش میدهد. همچنین با مطالعه میزان جذب انرژی ویژه (SEA)، مشخص شد افزایش تعداد لایه ها در نقطه ای بهینه باعث افزایش SEA میشود به طوریکه افزایش تعداد لایه ها از 5 به 9 لایه باعث کاهش 3 درصدی میشود و در ادامه با افزایش تعداد لایه ها تا 13 لایه SEA را 26 درصد افزایش میدهد. مشاهده شد با آرایش مناسب لایه های الیاف شیشه و کناف جذب انرژی 51 درصد بهبود پیدا کرد. در پایان مطالعه سطح شکست کامپوزیت ها نشان داد مکانیزم اصلی جذب انرژی در سطح پشتی صفحات کامپوزیتی جدایش لایه ها به همراه شکست ماتریس و پارگی الیاف میباشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت لایه ای، جاذب انرژی، ضربه نفوذی، الیاف شیشه، الیاف کنف
  • ابراهیم نوری نیارکی، محمدرضا عیسوند زیبایی*، میثم نوری نیارکی صفحات 137-151

    در این تحقیق، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های هیبریدی با زمینه پلیمری پلی پروپیلن و اتیلن پروپیلن دی ان مونومر تقویت شده با نانوصفحات گرافن، نانوخاک رس و الیاف شیشه به روش رویه پاسخ بررسی شده است. ترکیبات شامل 0، 1 و 2 درصد وزنی نانوصفحات گرافن0، 3 و 6 درصد وزنی نانوخاک رس 0، 10 و20 درصد وزنی الیاف شیشه 0، 5 و 10 درصد وزنی اتیلن پروپیلن دی ان مونومر می باشند که توسط یک مخلوط کن داخلی و یک دستگاه پرس داغ تهیه شدند. آزمون کشش برای تعیین استحکام کششی و مدول کششی و آزمون ضربه برای تعیین استحکام ضربه ترکیبات انجام شدند. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت مشاهده نحوه پراکندگی ذرات نانو و الیاف شیشه در زمینه پلیمری استفاده شدند. نتایج نشان می دهد که نانو صفحات گرافن و نانو خاک رس در درصدهای بالا دچار کلوخگی شده اند. حضور نانوصفحات گرافن در درصدهای وزنی پایین استحکام ضربه، استحکام کششی و مدول کششی را به ترتیب 23، 46 و 16 درصد افزایش داده است.افزودن نانورس در درصدهای وزنی پایین باعث افزایش 21% استحکام کششی و در درصدهای وزنی بالا باعث کاهش خواص مکانیکی شده است. افزودن الیاف شیشه باعث افزایش 18% و 24% استحکام ضربه و مدول کششی شده و استحکام کششی را ابتدا افزایش و سپس کاهش داده است. نتایج نشان می دهد که افزودن اتیلن پروپیلن دی ان مونومر استحکام ضربه را 57% افزایش داده در صورتیکه بر روی خواص کششی ماده تاثیر کاهشی داشته است.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت های هیبریدی، خواص مکانیکی، نانوصفحات گرافن، نانوخاک رس، الیاف شیشه
  • مهدی معیری، بابک دارابی*، احمد حسینی سیانکی، آرمن آدامیان صفحات 152-166
    در این مقاله، ارتعاشات آزاد غیرخطی میکرو ورق دایره ای توپر و توخالی ویسکوالاستیک بررسی می شود. این میکرو ورق بر روی بستر متقارن و نامتقارن ویسکوالاستیک غیرخطی قرارگرفته است. اثر مقیاس کوچک با استفاده از تیوری تنش کوپل اصلاح شده لحاظ می شود. معادلات غیرخطی میکرو ورق با اصل همیلتون بر اساس نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) به دست آمده است. برای به دست آوردن فرکانس طبیعی غیرخطی از روش اجزای محدود (FEM) و الگوریتم تکرار نیوتن استفاده شده است. نتایج به دست آمده با نتایج محققان مقایسه شده است و تطابق خوبی بین آن ها مشاهده است. سپس اثرات پارامترهای مختلف مانند پارامتر مقیاس طول، نسبت شعاع بیرونی به ضخامت، حداکثر انحراف به ضخامت، بستر غیرخطی نرم و سخت شونده، بسترهای غیرخطی متقارن و نامتقارن، شرایط مرزی مختلف، میرایی سازه و بستر بررسی شد. نتایج نشان می دهد که شرایط مرزی آزاد و گیردار به ترتیب دارای بالاترین و کمترین فرکانس غیرخطی میکرو ورق دایره ای توپر و توخالی هستند. همچنین، بسترهای ویسکوالاستیک غیرخطی متقارن و نامتقارن بر فرکانس غیرخطی تاثیر معناداری دارند و فرکانس غیرخطی میکرو ورق دایره ای توخالی در حضور بستر نامتقارن سخت شونده به مقادیر بالاتر برای هر نسبت دامنه به ضخامت تغییر می کند.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد غیرخطی، میکرو ورق دایره ای توپر و توخالی، بستر ویسکوالاستیک غیرخطی، نظریه تنش کوپل اصلاح شده، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول
  • هوشیار کیهانی فر، رضا زردشتی، جاماسب پیرکندی*، کرامت ملک زاده فرد صفحات 167-185
    هدف از سوخت رسانی در پرواز، حل مشکل محدودیت مقدار سوخت حمل شده، تکنیکی برای افزایش برد و مداومت پروازی طولانی می باشد. در این مقاله، طراحی کنترل کننده سیستم سوخت گیری هوایی با استفاده از ترکیب بینایی ماشین و GPS به همراه فیلتر کالمن بی اثر تکراری با لحاظ کردن اثرات جریان گردابی هواپیمای سوخت دهنده و توربولانس اتمسفر مورد تحقیق قرار گرفته است. از آنجایی که مرحله اتصال بین دو وسیله پرنده، بسیار حساس، چالش برانگیز و در موفقیت آمیز بودن فرایند سوخت رسانی هوایی تاثیر مستقیمی دارد، طراحی کنترلی به منظور هدایت میله سوخت رسانی به دراگوی متحرک و سپس نگه داشتن میله سوخت رسان در آن مرحله تا کامل شدن فرایند سوخت گیری هوایی صورت پذیرفته است. برای این منظور، ابتدا مدل سازی هواپیمای گیرنده سوخت درحضور اثرات توربولانس اتمسفر و جریان گردابی هواپیمای سوخت دهنده، انجام شده است. سپس یک سیستم کنترلی LQR بین پراب و دراگو بر اساس ترکیب بینایی ماشین و GPS برای سوخت گیری هوایی پیشنهاد گردید. همچنین برای بدست آوردن موقعیت نسبی دقیق بین هواپیمای گیرنده سوخت و دراگو یک روش فیلتر کالمن بی اثر تکراری برای ادغام اطلاعات ارایه شده است. پس از پیاده سازی نرم افزاری و شبیه سازی، عملکرد مطلوبی با قانون کنترلی LQR جهت اتصال هواپیمای سوخت گیرنده به هواپیمای سوخت دهنده به دست آمده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که طرح کنترلی پیشنهادشده دقیقا می تواند موقعیت نسبی را بدست آورده و اتصال ایمن و موفقی بین دو وسیله پرنده را تحقق بخشد.
    کلیدواژگان: سوخت گیری هوایی، پراب - دراگو، هواپیمای سوخت دهنده، دید ماشینی و کنترلر LQR
|
  • Hussain Gharehbaghi, Reza Sarkhosh * Pages 1-10

    Welding is very important in the aerospace industry and is widely used in aerospace structures. One of the problems that most industries are facing is created residual stress by the welding process. Residual stresses in the surrounding areas of welding can cause cracks and crack growth so identifying and evaluating residual stresses in the welded structures is necessary. There are different methods for determining residual stress. In this paper, laboratory and numerical methods were presented for determining the residual stress. Then, the welding process of two aluminum sheets of 6061-T6 alloy has been done and the residual stresses have been obtained by drilling method. Welding is done in two passes and by spot welding, the first, the end and the middle of the weld line are connected to prevent the sheets from moving. Also, the welding process of the two aluminum sheets was simulated in 3D in the ABAQUS finite element software and the residual stresses were extracted. All conditions in the finite element analysis are similar to the welding conditions in the laboratory. Results show high accuracy in the modeling of finite element processes in the welding process. Finally, in the finite element method, thermal stress is modeled and optimal parameters are extracted for the above operations.

    Keywords: Simulation of welding process, Crack Growth, Residual Stress, thermal stress
  • Milad Zabihi Nejad, Aliakbar Dehghan *, Mohammad Farmani Pages 11-26
    In this study, to investigating the efficiency of the Curle and the compact form of the acoustic analogy in the far-field noise prediction, the flow around a square, a circular and an elliptic cross-sectional geometry at Reynolds numbers of 46000 and 69000 are simulated in the open-source software, OpenFOAM. The large eddy simulation approach has been used to simulate the incompressible flow around the geometries. To predict the far-field sound pressure levels with the Curle acoustic analogy, the data of the surface pressure fluctuations has been used, which were saved during the simulations through the probe utility of OpenFOAM, while with the compact form of the Curle acoustic analogy, the fluctuations of the lift coefficient have been used. To validate the numerical approach in the study, in the first part of the results, the average aerodynamic coefficients (lift, drag coefficients), mean pressure coefficient, Strouhal number and the formation of the coherent structures of the flow through Q-criterion are investigated.In the second part of the results of the present study, the far-field sound pressure level due to the interaction of the flow with the geometries were investigated. To validate the results in this section, the far-field sound pressure level of the geometry with square cross-section has been investigated and the proper precision of the approach has been evaluated. Finally, the results of the study have shown that the geometry with the square cross-section produces the maximum and the geometry with the elliptical cross-section produces the minimum far-field sound pressure level.
    Keywords: Numerical investigation, Large Eddy Simulation, acoustic analogy, Software OpenFOAM
  • Malihe Avarzamani, Amin Farrokhabadi *, MohamadSajad Gazor Pages 27-36

    In this paper, the strength analysis of composite sandwich structures under buckling load as well as composite polyurethane foam core in composite sandwich structures has been studied experimentally. For better performance of the shell and core in the sandwich structure as well as to increase their strength against buckling compressive load, a reinforcer with new geometry of hourglass and square with foam and without foam has been used. Having a negative Poisson's ratio and greater flexural stiffness as well as maximum load bearing capacity is the reason for using hourglass geometry. The new VARTM method has been used to create better and more uniform quality samples. The results of this study show that corrugated sandwich structures with hourglass filled with polyurethane foam withstand more load against buckling load and also have good efficiency in energy absorption. In a foamless composite sandwich structure, the core is distorted (separation of the shell from the core), and local buckling occurs due to the empty core. While in the sandwich structure with foam, due to the presence of foam in the core, the distortion of the structure is prevented. Also, despite its light weight, foam is able to withstand the compressive load due to local buckling. As a result, the structure has only suffered general buckling.

    Keywords: Buckling load, multilayer sandwich structures, Separation
  • HamidReza Jafari, Farid Shahmiri *, Yousef Abbasi Pages 37-51

    An investigation has been conducted to determine the optimum blade planform required to minimize the rotor power, maximize the lift-to-drag ratio, and maximize roll attitude quickness of the helicopter using numerical optimization techniques. The optimization process is based on response surface method, I-optimal design expriment, and helicopter inverse simulation program (HISP), developing mathematical model of performance, and Turning a multi-objective optimization problem into a one-objective problem using Desirability approach that the optimal numerical solution will eventually be calculated. The effects of helicopter weight and blade planform parameters (i.e., root chord, taper ratio, the taper starting point on the blade, and blade twist) on the performance and handling quality of the helicopter are therefore investigated. Responses of helicopter were obtained through a HISP developed for rotors with quasi-steady aerodynamic formulations. The resulting system provides a systematic evaluation to examine the rotor blade design variables and their interactions, thus reducing the time and cost of designing rotor blades. The results also confirm that the optimum tapered blade lowers the power required by about 7% and enhances the lift-to-drag ratio and roll attitude quickness up to 10% and 36% with a satisfactory improvement relative to the helicopter with rectangular planform a NACA 0012 cross-section in slalom maneuver, which is a good improvement for rotor blade design.

    Keywords: Helicopter, Experimental Design, Inverse simulation, optimization
  • Mostafa Livani *, MohammadHossein Habibi, Mohammad Meskini Pages 52-66

    In this study, the effect of FG porous on the free vibration behavior of sandwich plate with piezoelectric face sheets and FG core is studied. A new hyperbolic shear deformation function is presented in this paper. The properties of the FG core varied along the thickness according to power law. The properties of the FG material change with the power distribution as a function of the changes in properties along the thickness. The structure of porous materials has cavities and pores. Therefore, in this research, a linear porous model and two types of nonlinear porous models are considered for the property change function. The governing differential equations are derived using the Hamilton principle. The obtained equations were solved using the Navier method for simple boundary conditions. The effects of important geometric and mechanical parameters including thickness to length ratio, length to width ratio, ratio of FG core thickness to piezoelectric face sheets and the effect of electrical potential on the natural frequency response of porous FG sandwich and piezoelectric face sheets have been investigated. To verification, the analytical results obtained in this study are compared with the results presented in the literature, and in this comparison, a good agreement was obtained, which shows the correctness theory, deriving and solving equations.

    Keywords: Sandwich plate, Porous material, Free vibration, piezoelectric material
  • Seyedeh Elahe Khatoonabadi, Vahid Bohlouri, AmirReza Kosari Pages 67-77

    In this paper, attitude control of a rigid satellite in the presence of external perturbations and considering the parametric uncertainties with the fractional order controller is investigated. To control the attitude of the satellite, a reaction wheel actuator with a first-order dynamic model is used and uncertainty is considered in the parameters of the satellite’s moment of inertia, the actuator model and external perturbations. For comparative purposes, in addition to the fractional order controller, the integer order controller is also used. Numerical solution is performed by Euler method and Granwald-Letinkov definition is used to solve the fractional order integral and derivative. The coefficients of the integer order and fractional order controllers were extracted by the particle swarm optimization method with the performance criterion of mean of absolute value of error. Fractional order controllers have more degree of freedom than integer order controllers due to their more design parameters. Therefore, according to the results, the appropriate performance of fractional order controllers can be seen in overshoot, settling time and against of perturbations and uncertainty in the satellite attitude control.

    Keywords: Satellite attitude control, fractional-order controller, Uncertainty, Disturbance
  • Elnaz Nasirzadeh *, Siavash Bayat, Shahrokh Ghaemmaghami Pages 78-93
    In this research, a model for detecting targets and classifying the pulses received by the 6-antenna radar system using artificial neural networks optimized by genetic algorithm is presented. The proposed model consists of two main parts: clustering and classification. In the clustering process, the different pulses received by each of the radar antennas are clustered in such a way that the pulses of each target are placed in the cluster of the same target, and finally the results of clustering with different algorithms are evaluated by Dunn index. In the classification process, using the neural network, the target angle is predicted, the characteristics of which are received by the antennas, and the weights and biases of the neural network are optimized by a genetic algorithm. To adjust the parameters, Taguchi method has been used to select the best values of the parameters and the neural network has been trained with these values, and as a result, the accuracy of predicting the received pulse angle has increased to 98.55%.
    Keywords: RADAR, Neural Network, Genetic Algorithm, Classification, Clustering
  • Hadi Lotfei, MohammadAli Amiri Atashgah, Mahmoud Vaseli Khabbaz *, Mostafa Moradi Pages 94-124

    The use of accurate and reliable navigation systems for determine the exact position and attitude of aerospace equipment is of great importance. Magnetometer is one of these types of sensors which is a low cost and reliable tool for determining exact position. The purpose of this study is based on use a magnetic field sensor to determine the position and estimate the orbit of a typical satellite. By using magnetometer measurements and an independent algorithm, the position of the device is first estimated. This is done by reading magnetometers and using models of the Earth's magnetic field. The use of the above technique is associated with errors that have been reduced by using the extended Kalman filter. The filter used overcomes the initial errors and provides the desired accuracy approximation for determining exact position of device. The results for a circular orbit will indicate the high accuracy of these estimates for low-altitude orbiting satellites.

    Keywords: Estimation of Satellite Orbits, satellite, Magnetometer, Kalman filter expanded
  • Jaber Mirzaei, Hossein Taghipoor * Pages 125-136
    Today, the use of composite materials has become widespread. Composite parts are subjected to different loading rates under mechanical loads and therefore must have sufficient strength against such various loads. In this paper, the behavior of hybrid composite with layers of glass and kenaf fibers under impact loading is investigated and analyzed. The effect of a number of layers on energy absorption, initial peak force as well as damage area was discussed. In the following, the results of experimental tests are compared with the numerical method by ABAQUS/EXPLCIT software, and the results show that the two methods are in good agreement and close to each other. The results showed that increasing the number of layers from 5 to 13 layers increases the initial strength and peak force by 85%. Also, by studying the specific energy absorption (SEA), it was found that increasing the number of layers at the optimal point increases the SEA so that increasing the number of layers from 5 to 9 layers causes a decrease of 3% and then increasing the number of layers up to 13 layers Increases SEA by 26%. It was observed that the energy absorption improved by 51% with the proper arrangement of layers of glass fibers and kenaf. At the end of the study, the failure mode of composites showed that the main mechanism of energy absorption in the back surface of composite plates is the debonding of layers with matrix fracture and fiber breakage.
    Keywords: Laminated composite, energy absorber, low-velocity impact, Glass fibers, Hemp fibers
  • Ebrahim Nouri Niyaraki, MohammadReza Isvandzibaei *, Meysam Nouri Niyaraki Pages 137-151

    In this study, the mechanical properties of polymeric hybrid nanocomposites based polypropylene (PP) and ethylene-propylene dine monomer (EPDM) reinforced with graphene nanosheets, a nano clay, and glass fiber by response surface methodology is investigated. Compounds include 0, 1, and 2 wt% graphene nanosheets, 0, 3, and 6 wt% nano clay 0, 10, and 20 wt% glass fibers, and 0, 5, and 10 wt% EPDM which were prepared by an internal mixer. Samples for mechanical testing were made by a hot press machine. The tensile tests were performed to determine the tensile strength and tensile modulus and the impact test was performed to assess the impact strength of the compounds. SEM images were also used to observe how the nanoparticles and glass fibers dispersed in the polymer. It was observed that graphene and clay nanoparticles had well dispersion at low wt% but aggregation was observed at high wt% of them. Graphene nanosheets at low wt% increased impact strength, tensile strength, and tensile modulus by 23% 46%, and 16%, respectively. However, high weight percentages, it has reduced them. With addition of nanoclay at low wt% has increased the tensile strength by 21% and reduced it at high wt% and reduced impact strength and tensile modulus. With the addition of glass, fibers has increased the impact strength and tensile modulus by 18% and 24% and the tensile strength is increased at low wt% and reduced at high wt%. The addition of EPDM increased the impact strength by 57% while reducing the tensile properties.

    Keywords: Hybrid nanocomposites, Mechanical properties Graphene nanosheete, Nanoclay, glass fiber
  • Mehdi Moayeri, Babak Darabi *, Ahmad Hoseini Sianaki, Armen Adamian Pages 152-166
    In this paper, the nonlinear free vibrations of viscoelastic solid and annular circular microplates are investigated. These microplates are rested on a viscoelastic symmetrical and asymmetric nonlinear foundations. The small scale effect is considered using the modified coupling stress theory. The nonlinear equations of the microplates is obtained using Hamilton's principle and first order shear deformation theory (FSDT). The finite element method (FEM) and Newton iteration algorithm are used to obtain the nonlinear natural frequency. The obtained results are compared with the results of the researchers and a good agreement is observed between them. Then, the effects of various parameters such as length scale parameter, outer radius to thickness ratio, maximum deflection to thickness ratio, softening and hardening nonlinear foundation, symmetric and asymmetric nonlinear foundation, different boundary conditions, structure and foundation damping were investigated. The results show that free and clamped boundary conditions have the highest and lowest nonlinear frequencies of solid and hollow circular microplates, respectively. Also, symmetric and asymmetric nonlinear viscoelastic foundations have a significant effect on the nonlinear nonlinear frequency and the nonlinear frequency of the hollow circular microplate changes to higher values for each amplitude ratio in the presence of a hardened asymmetric foundation.
    Keywords: Nonlinear free vibrations, solid, annular circular microplates, nonlinear viscoelastic foundation, Modified couple stress theory, first order shear deformation theory
  • Houshyar Keyhanifar, Reza Zardashti, Jamasb Pirkandi *, Keramat Malekzadeh Fard Pages 167-185
    The purpose of aerial refueling is to solve the problem of limiting the amount of fuel carried, a technique to increase range and endurance. In this paper, the control design of an air refueling system using a combination of machine vision and GPS with iterated uncented Kalman filter is, taking into account the vortex effects of the tanker aircraft and atmospheric turbulence. Since the docking phase between two aircraft is very sensitive, challenging and has a direct effect on the success of the aerial refueling process, a control is designed to guide the probe to the moving drogue and then hold the probe at that stage until the air refueling process is complete. For this purpose, first, the receiver aircraft is modeled in the presence of atmospheric turbulence effects and the vortex of the tanker aircraft. Then an LQR control system between probe and drogue based on the combination of machine vision and GPS for aerial refueling was proposed. An iterated uncented Kalman filter method for data integration is also proposed to obtain the exact relative position between the receiver aircraft and the drogue. After software implementation and simulation, good performance is obtained with the LQR control rule for connecting the receiving aircraft to the refueling aircraft. The simulation results show that the proposed control scheme can achieve exactly the relative position and realize a safe and successful connection between the two flying devices.
    Keywords: Aerial refueling, Probe-Drogue, Fuel tanker aircraft, Machin Vision, LQR controller