فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال هجدهم شماره 4 (پیاپی 70، زمستان 1401)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال هجدهم شماره 4 (پیاپی 70، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/11/03
  • تعداد عناوین: 12
|
  • احمدرضا خوگر*، علی الدویری، حسین لکزیان، محمدحسین قزل ایاغ صفحات 1-16

    برای ارزیابی و بهبود دقت مسافت طی شده بیم لیزری با فاصله ثابت، ابتدا باید رابطه سیگنال بازتاب لیزر پالسی که از سطح اجسام منعکس می شود، محاسبه و تحلیل شود. سپس، زاویه پهن شدگی سیگنال بازتاب و ضریب پهن شدگی نسبی، باید تعیین شوند. در این تحقیق رابطه ای تحلیلی برای اندازه گیری و تشخیص فاصله برای لیزر پالسی و سنجش آماری فاصله، طراحی شده است که در آن حداقل فاصله قابل اندازه گیری و محاسبات لازم برای برآورد کمی آن ارایه شده است. در این راستا، رابطه میان ضریب پهن شدگی و پارامترهای مربوطه مانند، فاصله آشکارسازی، زاویه تابش به سطح هدف و سیگنال انعکاس تابش، تعیین و ارزیابی شده اند. نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی نشان می دهند که حداکثر برد لیزر برای فاصله سنجی مطمین 5/36 متر است که با خطای آماری 24/0-48/0 متر همراه است. با افزایش آستانه اندازه گیری، خطای فاصله سنجی و برد قابل اعتماد کاهش می یابد. با افزایش زاویه تابش لیزر، زاویه واگرایی و ضریب پهن شدگی افزایش می یابند و با کاهش پهنای پالس لیزری، ضریب پهن شدگی کاهش می یابد. ازآنجاکه افزایش زاویه سطح هدف باعث افزایش واگرایی سیگنال بازتاب می شود، مقادیر میانگین و واریانس سیگنال بازتاب نیز افزایش خواهد یافت.

    کلیدواژگان: آشکارسازی، فاصله سنجی، لیزر پالسی، آستانه ثابت، تشخیص لبه پیشرو
  • مجتبی حقگو، هاشم بابایی*، توحید میرزابابای مستوفی صفحات 17-27
    فهم برخی از ویژگی های تاثیرگذار انفجار گازی در یک محیط محدودشده بر تغییرشکل ورق برای هدف های تولید ارزشمند است. در این مطالعه، جابجایی مرکز جرم ورق های مثلثی فولادی نازک تحت انفجار مخلوط استیلن و اکسیژن به صورت تیوری بررسی شده است. مدل سازی تجربی برای یافتن رابطه بین پارامترهای موثر در فرآیند شکل دهی انفجار گازی همانند خواص مکانیکی ورق، ضربه و بار اعمالی، هندسه ورق و اثرات نرخ کرنش و جابجایی مرکز جرم ورق مثلثی ارایه شده است. بعضی از پارامترهای مهم شامل ضخامت ورق، استحکام تسلیم، اندازه های مختلف گیره های مثلثی برای نشان دادن اثر سطح پوشش داده نشده بر جابجایی مرکز جرم مطالعه شده اند. نتایج به دست آمده از آنالیز تحلیل ابعادی ضمن نشان دادن یک تطابق قابل قبول در مقایسه با داده های تجربی بر کاهش جابجایی مرکز جرم ورق مثلثی با به کارگیری ورق ضخیم تر دلالت دارد. آنالیز تحلیل ابعادی به عنوان یک ابزار سودمند در محاسبه جابجایی مرکز جرم مبین کاهش جابجایی نقطه مرکز با کاهش سطح بدون پوشش ورق است.
    کلیدواژگان: مدل سازی تجربی، ورق مثلثی، انفجار داخلی، تحلیل ابعادی
  • احمد نصیری، عبد الرضا کاشانی نیا*، احمدرضا ولی صفحات 29-47

    در این مقاله، با بهره گیری از کنترل کننده پیش بین مقید، ره گیری یک هدف متحرک توسط گروهی از ربات های پرنده ضمن کنترل آرایش گروه ارایه شده است. حفظ و کنترل آرایش گروه بر مبنای کنترل موقعیت با فرض معماری غیرمتمرکز و ساختار ارتباطی رهبر-پیرو بین عوامل انجام گرفته است. ره گیری هدف توسط رهبر گروه انجام می پذیرد و پیروها وظیفه ره گیری رهبر گروه را بر عهده دارند. رهبر گروه، موقعیت فعلی و تخمین موقعیت خود در گام های بعدی را دایما برای پیروها ارسال می کند تا با استفاده از آن، موقعیت مطلوب فعلی و لحظات بعدی را محاسبه نمایند. در ادامه، بازنویسی قیود مسیله از قبیل تضمین حفظ فاصله و عدم برخورد پیروها با رهبر گروه و محدودیت های ورودی ها و تغییرات آن ها بر روی تمام اعضای گروه و نیز ارایه یک روش هندسی ابتکاری برای عبور از موانع و اعمال سیستماتیک همگی آن ها در فرآیند کنترل، انجام گردیده است. شبیه سازی های انجام شده برای یک گروه پنج تایی از ربات های پرنده که ضمن حفظ آرایش گروه به دنبال ره گیری یک هدف متحرک زمینی هستند، ارایه شده است. نتایج نشان می دهد کنترل کننده نسبت به اغتشاشات موجود در مسیر حرکت گروه مقاومت خوبی داشته و ره گیری گروهی به نحو مطلوبی انجام می گیرد. پیش بینی مسیر حرکت هدف متحرک و استفاده از آن در طراحی کنترل کننده پیش بین نیز باعث بهبود و هموار تر شدن مسیر حرکت گروه می گردد.

    کلیدواژگان: کنترل آرایش، کنترل پیش بین مدل مقید، کنترل غیرمتمرکز، ره گیری هدف متحرک
  • میلاد عظیمی* صفحات 49-63
    در این مقاله به طراحی کنترلرهای مقاوم هیبرید مود لغزشی توسعه یافته با سطح لغزش زمان متغیر و ارتعاشات یک فضاپیمای انعطاف‏پذیر در مانور وضعیت پرداخته شده است. مدل دینامیک غیرخطی کاملا کوپل صلب-انعطاف‏پذیر شامل دوران سه محوره جسم صلب در تعامل با تغییرشکل‏های عرضی پنل‏های انعطاف‏پذیر مجهز به حسگر/عملگر‏های پیزوالکتریک می‏باشد. سیگنال هموار کنترلی شامل ترم تانژانت هایپربولیک و یک تابع تنظیم شدت‏ سوییچینگ به منظور کاهش اثرات چترینگ و تعدیل اثرات ناشی از تعاملات فرکانس بالای بخش‏های انعطاف‏پذیر و اغتشاشات خارجی با بدنه صلب و کنترلر می‏باشد. ساختار سطح لغزشی متغیر با زمان امکان تنظیم میزان اثر پارامترهای وضعیت (کواترنیون‏ها و سرعت‏های زاویه‏ای) را بر عملکرد کنترلی فراهم ساخته است. همچنین ارتعاشات باقی‏مانده حین و پس از فاز دستیابی به هدف با به کارگیری یک الگوریتم مقاوم کنترل فعال ارتعاشات، کاهش یافته است. شبیه‏سازی‏ها در قالب مطالعه مقایسه‏ای، عملکرد و برتری رویکرد پیشنهادی را در مقایسه با رویکرد کلاسیک کنترل مود لغزشی برای سیستم‏های با انعطاف‏پذیری سازه‏ای در حضور اغتشاشات خارجی و نامعینی‏ها نمایش می‏دهد.
    کلیدواژگان: پیزوالکتریک، چترینگ، کنترل فعال ارتعاشات، سطح لغزش زمان متغیر، کنترل مود لغزشی، کنترل مقاوم
  • فرید رئوف، جواد رضاپور*، سینا گوهری راد، رضا رجبیه فرد صفحات 65-76
    در این تحقیق،‏ هدف اصلی، بررسی پارامترهای جذب انرژی پوسته های استوانه ای فولادی پرشده با پلی اتیلن است. بدین منظور از آزمایش های تجربی و شبیه سازی عددی استفاده شد. به منظور مقایسه عملکرد جذب انرژی، نمونه های پوسته استوانه ای فولادی توخالی و چهار نمونه پوسته استوانه ای فولادی پرشده با پلی اتیلن ارتالون با سوراخ کاری های مختلف محوری در قسمت پرکننده تحت آزمایش شبه استاتیکی فشاری قرار گرفتند و با یکدیگر مقایسه شدند. شبیه سازی عددی نیز به کمک نرم افزار ABAQUS انجام شد و از نتایج آزمایشگاهی برای خواص مکانیکی مواد استفاده شد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی همخوانی خوبی را با نتایج تجربی نشان داد. همچنین نتایج نشان دادند که استفاده از پرکننده پلی اتیلن در نمونه های پرشده سبب کاهش در مقادیر نیروی بیشینه لهیدگی اولیه، افزایش مقادیر میانگین نیروی لهیدگی، کاهش در جذب انرژی، افزایش بازده نیروی لهیدگی نسبت به نمونه های خالی می شود. به عنوان مثال، در نمونه پرشده با پلی اتیلن و دارای پنج سوراخ محوری در مقدار نیروی بیشینه لهیدگی 5/60% کاهش و در بازده نیروی لهیدگی 77/166% افزایش نسبت به نمونه خالی مشاهده شد. همچنین در بین نمونه های پرشده با پلی اتیلن، نمونه دارای پنج سوراخ محوری دارای بیشترین بازده نیروی لهیدگی بود.
    کلیدواژگان: شبه استاتیکی، جذب انرژی، پوسته استوانه ای، پرکننده پلی اتیلن، لوله فولادی
  • محمد حسنی، داود اکبری*، امیرحسین بهروش، پویا فرجی کلجاهی صفحات 77-87

    در سال های اخیر، تلاش های قابل توجهی جهت ارزیابی کیفیت قطعات ساخته شده به روش ساخت افزایشی صورت گرفته است و تکنیک های مختلفی به کار گرفته شده است. شناسایی عیوب نقش بسیار مهمی در کنترل محصولات نهایی در صنعت چاپ سه بعدی دارد و یکی از عناصر کلیدی در ارزیابی نهایی تولید محسوب می شود. در این مقاله، دو نمونه مکعبی شکل از جنس پلیمر PLA دارای عیوب مصنوعی یکسان و میزان پرشوندگی بین لایه ای متفاوت، از طریق فرایند لایه نشانی مذاب (FDM) ساخته شد. جهت ارزیابی عیوب در این قطعات، از روش ترموگرافی فعال با تحریک حرارتی استفاده شده است. تحریک حرارتی نمونه ها به صورت پالس حرارتی با دو روش بازتابی و عبوری انجام شد. در ادامه برای اعتبارسنجی از نتایج به دست آمده، نمودار دما- پیکسل و نحوه توزیع دما برای هر نمونه رسم گردید. همچنین برای ایجاد سهولت در شناسایی و بهبود کیفیت تصاویر به دست آمده، اثر فیلتر گوسین بر روی تصاویر حرارتی نیز موردبررسی قرار گرفت. نتایج تجربی به دست آمده، کارایی بازرسی ترموگرافی با تحریک حرارتی، برای تشخیص عیوب در قطعات تولیدی با فرایند لایه نشانی مذاب را نشان  می دهد.

    کلیدواژگان: آزمون غیرمخرب، ترموگرافی فعال، ساخت افزایشی، فرایند FDM
  • سجاد پاک خصال، سعید شمقدری* صفحات 89-103
    در این مقاله، روشی برای کنترل زیربهینه سیستم های چندجمله ای متغیر با زمان ارایه و از آن برای طراحی قانون هدایت ره گیرها استفاده می شود. ازآنجایی که معادلات برخورد ره گیر و هدف به فاصله بین آن ها وابسته هستند و این فاصله در طول پرواز تغییر می کند، طراح قانون هدایت با یک سیستم متغیر با زمان مواجه است. روش های توسعه داده شده برای کنترل سیستم های نامتغیر با زمان، به طور مستقیم قابل استفاده برای سیستم های متغیر با زمان نیستند. یکی از رویکردهای کنترلی مرسوم برای طراحی قانون هدایت ره گیرها، کنترل بهینه می باشد. برنامه ریزی پویای تقریبی یک روش شناخته شده برای حل مسیله کنترل بهینه است. یکی از چالش های کاربرد این روش برای کنترل سیستم های غیرخطی متغیر با زمان، سخت بودن حل معادله بلمن است. در روش پیشنهادی این مقاله، حل معادله بلمن با حل یک مسیله بهینه سازی مجموع مربعات جایگزین شده است. ثابت می شود که سیاست کنترلی طراحی شده با این روش، پایدارساز نمایی فراگیر و زیربهینه خواهد بود. درنهایت، کارایی روش پیشنهادی برای هدایت ره گیرها، از طریق شبیه سازی های عددی نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: قانون هدایت زیربهینه، برنامه ریزی پویای تقریبی، سیستم متغیر با زمان، بهینه سازی مجموع مربعات، الگوریتم تکرار سیاست
  • نعمت الله قهرمانی، سعید نصرالهی*، علیرضا سلمانی صفحات 105-118
    سیستم ناوبری یک وسیله متحرک، مقادیر سرعت، موقعیت و وضعیت لحظه ای وسیله را نسبت به یک دستگاه مرجع محاسبه می کند و در اختیار سیستم هدایت قرار می دهد. یکی از پرکاربردترین سیستم های ناوبری، سیستم ناوبری اینرسی است. با توجه به افزایش خطای سیستم ناوبری در طول زمان معمولا برای ناوبری های طولانی مدت از سیستم ناوبری تلفیقی استفاده می شود. یکی از مرسوم ترین سیستم های ناوبری تلفیقی، سیستم ناوبری تلفیقی INS با GPS است که هرکدام از آن ها مزایا و معایبی دارند که پوشش دهنده دیگری هستند. در این مقاله، دو الگوریتم تلفیق داده GPS و INS با رویکرد اتصال ضعیف و اتصال قوی پیاده سازی و مقایسه شده است. در روش اتصال ضعیف، اندازه گیری های GPS شامل موقعیت ها و سرعت ها است. در روش اتصال قوی، مدلی برای خطای GPS در نظر گرفته شده است که شامل دینامیک بایاس و رانش ساعت GPS است. نتیجه تلفیق داده GPS و INS به این روش به حقیقت نزدیک تر است؛ اما در روش اتصال ضعیف، نتیجه تلفیق میانگین داده های GPS را دنبال می کند. در اجرای الگوریتم تلفیق بااتصال قوی از داده های خام GPS که شبه فاصله و نرخ شبه فاصله به همراه اطلاعات نجومی بوده، استفاده شده است. در این مقاله، به منظور تلفیق اطلاعات داده های دو اندازه گیر از فیلتر کالمن توسعه یافته استفاده شده است. نتایج شبیه سازی برتری عملکرد تلفیق اتصال قوی نسبت به ضعیف را نشان می دهند. همچنین، الگوریتم تلفیق با رویکرد ضعیف به صورت سخت افزاری پیاده سازی و تست خودرویی آن در دو سناریوی وصل و قطع GPS انجام شده است.
    کلیدواژگان: ناوبری اینرسی، ناوبری رادیویی، فیلتر کالمن، تلفیق داده ها، شبه فاصله ها
  • محمدرضا الهامی*، مجید برزگر، محمدهادی حسین زاده صفحات 119-131

    تف جوشی انتخابی با لیزر یکی از روش های ساخت افزایشی بر مبنای بستر پودر است که امروزه کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارد. در این فرآیند، مقدار جرم لایه نشانی شده، تاثیر قابل توجهی در کاهش تخلخل و کیفیت قطعات نهایی تولیدشده دارد. بدین منظور، در این پژوهش، سازوکاری برای بررسی و دستیابی به بیشترین مقدار جرم لایه نشانی شده در یک فرآیند لایه نشانی، طراحی و ساخته شد و برای اولین بار اثر پارامترهای سرعت، زاویه تیغه و درصد اضافی پودر مصرفی بر مقدار جرم یک لایه موردبررسی قرار گرفت. همچنین حالت بهینه به کمک روش طراحی مرکب مرکزی به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که به ترتیب پارامترهای سرعت حرکت تیغه، زاویه زیر تیغه و درصد اضافی پودر بیشترین تاثیر را بر میزان جرم لایه نشانی شده دارند. به کمک مدل تجربی به دست آمده، جرم لایه نشانی شده در حالت بهینه 811/0 گرم پیش بینی شد که در این حالت سرعت برابر با 78/2 سانتی متر بر ثانیه، زاویه تیغه برابر با 1/3 درجه و میزان پودر اولیه 159 درصد باید باشد. برای صحت سنجی مدل، آزمایش تجربی بر مبنای پارامترهای حالت بهینه انجام شد که جرم لایه نشانی شده در این حالت 83/0 گرم اندازه گیری شد که نشان می دهد خطای مدل به دست آمده 2/2% است.

    کلیدواژگان: ساخت افزایشی، تف جوشی انتخابی با لیزر، پخش پودر تیغه ای، طراحی مرکب مرکزی
  • سید محمد دهقان طزرجانی، محمدهادی حسین زاده*، میلاد صادق یزدی صفحات 133-146

    چاپ چهاربعدی یک فناوری نوظهور است که از ترکیب چاپ سه بعدی و مواد حافظه شکلی حاصل شده و در آن ساختار چاپ شده می تواند در اثر اعمال محرک مناسب دچار تغییرشکل شود. هدف از چاپ چهاربعدی کنترل نوع و میزان بازیابی شکلی می باشد. در این پژوهش به کمک شبیه سازی عددی رابطه ای بین پیش تنش ذخیره شده در دیسک های چاپ شده و میزان بازیابی شکلی به دست آمد. سپس اثر پارامترهای ارتفاع لایه، دمای بستر ، دمای نازل و سرعت چاپ بر میزان پیش تنش اعمال شده در دیسک های چاپ شده بر پایه ماده پلی لاکتیک اسید در فرآیند چاپ سه بعدی لایه نشانی ذوبی بررسی شد. در این تحقیق با استفاده از 27 آزمایش تجربی به کمک طرح مرکب مرکزی مدل سازی با صرف کمترین هزینه و زمان و بیشترین اعتبار و دقت انجام شد و رابطه ای بین پارامترهای ارتفاع لایه، دمای بستر، دمای نازل و سرعت چاپ و میزان پیش تنش اعمال شده در دیسک های چاپی به دست آمد. مقادیر R2 و Adj R2 بیش از 99 درصد به دست آمد که نشان دهنده دقت بالای مدل است. مدل تجربی نشان داد که ترتیب میزان اثرگذاری پارامترها بر مقدار ارتفاع مخروط بازیابی شده به ترتیب سرعت چاپ، ارتفاع لایه، دمای نازل و دمای بستر می باشد و مقدار پیش تنش ایجادشده با سرعت چاپ رابطه مستقیم و با دیگر پارامترها رابطه عکس دارد. برای صحت سنجی مدل تجربی، شبیه سازی و آزمایش تجربی در شرایط بیشترین میزان بازیابی شکلی انجام شد. نتایج نشان داد خطای مدل تجربی اثر پارامترهای چاپ بر میزان بازیابی شکلی 9/5 درصد و خطای بین پیش تنش اعمال شده و میزان بازیابی شکلی 95/2 درصد است.

    کلیدواژگان: چاپ چهاربعدی، کنترل پذیری، پیش تنش، بازیابی شکلی و پارامترهای فرآیند لایه نشانی ذوبی
  • محمدجواد عامری، حسین احمدی دانش آشتیانی*، امین نجفی، حمید کاظمی صفحات 147-162

    با بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه شناورهای تندروی پله دار، تقریبا هیچ تحقیقی که به بررسی سطوح مثلثی خیس که در اثر پرش آب از روی پله در این گونه شناورها ایجاد شده و می تواند تاثیر مستقیمی در طراحی پله داشته باشد انجام نشده است. محاسبه مساحت این مثلث های خیس شده می تواند به طراح در راستای رفع ناپایداری طولی دینامیکی (پورپویزینگ) که یکی از مسایل بسیار مهم در طراحی شناورهای تندرو پله دار است کمک کند. در این راستا آزمایشات تجربی بر روی مدل فریدزما، در سه زاویه ددرایز مختلف و همچنین در سرعت ها و پارامترهای مختلف هندسی پله (ارتفاع ها و مکان های مختلف پله) انجام گرفته است. هدف از انجام این پژوهش دستیابی به فرمول های تحلیلی و محاسباتی جهت محاسبه ی این سطوح خیس بر اساس پارامترهای هندسی بدنه، پارامترهای هندسی پله و سایر پارامترهای هیدرودینامیکی که در خلال تست ها اندازه گیری می شوند، ازجمله طول خیس شده ی کیل و چاین، تریم دینامیکی، میزان پرش آب از روی پله می باشد. این روابط می تواند نقش بسیار مهمی در طراحی پله در شناورهای پله دار داشته باشد.

    کلیدواژگان: شناور تندرو، پله عرضی، سطوح مثلثی، روابط تحلیلی، تست مدل
  • محمدامین سعیدی* صفحات 163-179

    در این مقاله افزایش پایداری چرخشی خودروی سه چرخ با استفاده از یک سیستم کنترلی جدید موردبررسی قرارگرفته است. بدین منظور یک مدل دینامیکی غیرخطی دوازده درجه آزادی برای شبیه سازی دینامیک جانبی یک خودروی سه چرخ توسعه داده شده است و با استفاده از نرم افزار کارسیم در مانورهای استاندارد صحه گذاری می شود. درجات آزادی مدل دینامیکی شامل سرعت طولی، جانبی، عمودی، زاویه رول، پیچ و یاو برای مرکز جرم خودرو، سه درجه آزادی برای جابجایی عمودی و سه درجه آزادی برای حرکت دورانی جرم های فنربندی نشده در نظر گرفته شده است. همچنین برای بهبود فرمان پذیری و افزایش پایداری جانبی، یک سیستم کنترلی فرمان فعال با استفاده از نیروهای جانبی تایر طراحی شده است. در سیستم کنترلی، سرعت زاویه ای چرخشی و سرعت جانبی خودرو به عنوان متغیرهای حالت در نظر گرفته می شوند که می بایستی مقادیر مطلوبشان را تعقیب نمایند. سپس، برای جلوگیری از ناپایداری چرخشی خودرو در مانورهای بحرانی، روش کنترل بهینه بکار گرفته شده است. همچنین به منظور ارزیابی عملکرد سیستم کنترلی توسعه داده شده، یک سیستم کنترلی فرمان فعال بر مبنای روش کنترل فیدبک خطی پیشنهادشده است. سپس عملکرد مدل دینامیکی در حالت کنترل شده و بدون کنترل در شرایط جاده ای مختلف بررسی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که سیستم کنترلی بهینه با حذف خطای سرعت زاویه ای چرخشی و مقدار مطلوب آن و محدود ساختن سرعت جانبی، موجب بهبود مانورپذیری و پایداری جانبی در مانورهای بحرانی می شود.

    کلیدواژگان: عملکرد دینامیکی، فرمان پذیری، ناپایداری، خطای تعقیب
|
  • AhmadReza Khoogar *, Ali Aldweery, Hossein Lexian, MohammadHossein Ghezelayagh Pages 1-16

    In order to evaluate and improve the accuracy of the distance traveled by the laser beam with a fixed distance, first the relation of the pulsed laser reflection signal reflected from the surface of the objects should be calculated and analyzed. Then, the broadening angle of the reflection signal and the relative broadening factor should be determined. In this research, an analytical relationship for distance measurement and detection for pulsed laser and statistical distance measurement has been designed, in which the minimum measurable distance and the necessary calculations for its quantitative estimation are presented. In this regard, the relationship between the broadening coefficient and relevant parameters such as detection distance, radiation angle to the target surface, and radiation reflection signal have been determined and evaluated. Simulation results and experimental results show that the maximum laser range for reliable distance measurement is 36.5 m, which is associated with a statistical error of 0.24 to 0.48 m. As the measurement threshold increases, the distance measurement error and the reliable range decrease. As the laser radiation angle increases, the divergence angle and the broadening coefficient increase, and as the laser pulse width decreases, the broadening coefficient decreases. Since increasing the angle of the target surface increases the divergence of the reflection signal, the mean values ​​and variance of the reflection signal will also increase.

    Keywords: Laser Detection, Distance Metering, Pulsed Laser, Constant Threshold, Leading Edge Detection
  • Mojtaba Haghgoo, Hashem Babaei *, Tohid Mirzababaie Mostofi Pages 17-27
    The understanding some characteristics of the influence of an interior gaseous detonation within a confined space on plate deformation is valuable for production purposes. In this study, the center of mass displacement of thin steel triangular plates subjected to acetylene and oxygen mixture detonation loading is investigated theoretically. Empirical modeling is presented to find the relationships between effective parameters in the gas detonation forming process such as mechanical properties of plate, impulse of applied load, plate geometry and strain-rate sensitivity effect and center of mass displacement of the triangular plate. Some important parameters, including plate thickness and yield strength, different triangular clamp sizes were studied to show the exposed area effect on the center of mass displacement. The results from non-dimensional analysis demonstrated a good agreement compared with experimental data and showed that the center of mass displacement decreases greatly with involving thicker plate. Non-dimensional analysis as a profitable tool in the evaluation of the center of mass displacement demonstrates that midpoint deflection was decreased by the smaller size of the exposed area of the plate.
    Keywords: Empirical modeling, Triangular plate, Internal detonation, dimensional analysis
  • Ahmad Nasiri, Abdorreza Kashaninia *, AhmadReza Vali Pages 29-47

    In this article, using the constrained predictive controller, the tracking of a moving target by a group of flying robots while controlling the group arrangement is presented. The maintenance and control of the group arrangement is based on position control with the assumption of decentralized architecture and leader-follower communication structure between the agents. Target tracking is done by the group leader and the followers are responsible for tracking the group leader. The leader of the group constantly sends the current position and the estimate of his position in the next steps to the followers to use it to calculate the optimal current position and the next moments. In the following, rewriting the constraints of the problem, such as ensuring that the distance is maintained and that the followers do not collide with the group leader, and the limitations of inputs and their changes on all members of the group, as well as providing an innovative geometric method for crossing obstacles and systematically applying all of them in the control process. has been Simulations are presented for a group of five flying robots that seek to intercept a moving ground target while maintaining the formation of the group. The results show that the controller has a good resistance to the disturbances in the group's movement path and the group interception is carried out in a favorable way. Predicting the movement path of the moving target and using it in the design of the predictive controller also improves and smooths the movement path of the group.

    Keywords: Formation control, constrained model predictive control, Decentralized Control, moving target tracking
  • Milad Azimi * Pages 49-63
    This paper proposes robust hybrid sliding mode control with a time-varying sliding surface and active vibration control for a flexible spacecraft during attitude maneuver. The fully coupled nonlinear dynamic model of the rigid-flexible system includes the three-axis rotation of the rigid body in interaction with the transverse deformation of the smart PZT-mounted flexible appendages. The smooth control signal includes a hyperbolic tangent and a sharpness function to reduce the effects of chattering and high-frequency interactions of the flexible parts and external disturbances in interaction with the rigid body and controller. The structure of the variable sliding surface with time has made it possible to adjust the effect of attitude parameters (quaternions and angular velocities) on the control performance. Also, the residual vibrations during and after the reaching phase are suppressed using a robust active vibration control algorithm. The simulations in the form of a comparative study show the performance and superiority of the proposed approach compared to conventional sliding mode control approaches for systems with structural flexibility in the presence of external perturbations and uncertainties.
    Keywords: Active vibration control, Chattering, Piezoelectric, Robust Control, Sliding Mode Control
  • Farid Raouf, Javad Rezapour *, Sina Gohari Rad, Reza Rajabiehfard Pages 65-76
    In this research, the main goal is to investigate the energy absorption parameters of cylindrical steel tubes filled with polyethylene. For this purpose, experimental tests and numerical simulation were used. In order to compare the performance of energy absorption, empty steel cylindrical tube specimens and four type of steel cylindrical tube filled with polyethylene specimens with different axial perforations in the filling part were subjected to quasi-static compression test and compared with each other. Numerical simulation was also done with the help of ABAQUS software and experimental results were used for the mechanical properties of materials. The results of the numerical simulation showed a good agreement with the experimental results. Also, the results showed that the use of polyethylene filler in the filled samples causes a decrease in the initial peak crushing force values, an increase in the mean crushing force values and also a decrease in energy absorption, and an increase in the crushing force efficiency compared to the empty samples. For example, in the sample filled with polyethylene and having five axial holes, there was a 60.5% decrease in the maximum crushing force and an increase in the crushing force efficiency by 166.77% compared to the empty sample. Also, the samples with five holes have the highest crushing force efficiency among the samples filled with polyethylene.
    Keywords: Quasi-static, Energy Absorption, Cylindrical Shell, polyethylene filler, mild steel tube
  • Mohammad Hasani, Davood Akbari *, AmirHossein Behravesh, Pouya Faraji Kalajahi Pages 77-87

    In recent years, considerable efforts have been deducted to evaluate the quality of various products. In this regard, quality control of products fabricated by the additive manufacturing methods has become a new interest. In the 3D printing industry, Defect detection could have a vital role in the final evaluation of products. In this study, artificial defects are located in PLA samples printed with different infills via the Fused Deposition Modeling (FDM) method. In order to detection of the mentioned defects in these parts, the Active IR Thermography was employed. Thermal stimulation was selected as excitation method. Two different excitation formation including transmission and reflection mode are used. In order to validate the results, the temperature-pixel diagram for each sample were illustrated. The effect of Gaussian filter on thermal images was also investigated to facilitate the identification of the obtained images. The experimental results indicated the capability of thermally stimulated thermographic inspection in detection of defects in FDM printed parts.

    Keywords: Nondestructive Test, Active Thermography, Additive manufacturing, FDM Process
  • Sajjad Pakkhesal, Saeed Shamaghdari * Pages 89-103
    In this paper, we propose a method for sub-optimal control of time-varying polynomial systems and use it for pursuits guidance law design. Since, engagement equations between pursuit and target are depend on the range between them and this range is varying during the flight, guidance law designer is faced with a time-varying system. The developed methods for control of time-invariant systems are not directly applicable for time-varying systems. One of the conventional approaches for pursuits guidance law design is the optimal control. Approximate dynamic programming is a well-known method for solving the optimal control problem. One of the challenges of using this method for control of nonlinear time-varying systems is the difficulty of solving the Bellman equation. In the proposed method of this paper, solving the Bellman equation has been relaxed with solving a sum-of-squares optimization problem. It will be proved that the designed control policy with this method is globally exponentially stabilizing. Finally, performance of the proposed method for pursuits guidance will be illustrated with numerical simulations.
    Keywords: Sub-optimal guidance law, approximate dynamic programming, time-varying systems, sum-of-squares optimization, policy iteration algorithm
  • Nematollah Ghahremani, Saeed Nasrollahi *, Alireza Salmani Pages 105-118
    The navigation system of vehicles calculates the speed, position and attitude of the moving device relative to a reference frame and provides it to the guidance system. One of the most widely used navigation systems is the inertial navigation system. Due to the increasing error of the navigation system over time, the integrated navigation system is usually used for long-term navigation. One of the most common integrated navigation systems is the INS integrated navigation system with GPS, each of them which has advantages and disadvantages that cover the other. In this paper, two GPS and INS data integration algorithms with loosely and tightly coupled integration are implemented and compared. In the loosely coupled method, GPS measurements include positions and speeds. In the tightly coupled method, a model for GPS error is considered, which includes bias dynamics and GPS clock drift. The result of combining GPS and INS data in this way is closer to the truth, but in the method of loosely coupled, the result of the combination follows the average of GPS data. In the implementation of the combined algorithm with tightly coupled, raw GPS data is used, which is pseudo-range and pseudo-range rate along with astronomical information. In this paper, an extended Kalman filter is used to integrate the data of two measurement data. The simulation results show the superiority of tightly over loosely connection performance. Also, the integration algorithm with a loosely approach has been implemented in hardware and car testing has been done in two scenarios of connecting and disconnecting GPS.
    Keywords: Inertial Navigation, radio navigation, Kalman Filter, Data Fusion, pseudo-range
  • Mohammadreza Elhami *, Majid Barzegar, Mohammadhadi Hosseinzadeh Pages 119-131

    Selective laser sintering is one of the methods of additive manufacturing based on powder bed which is widely used in various industries today. In this process, the amount of laminated mass has a high impact on reducing the porosity and quality of the final parts produced. For this purpose, in this study, a mechanism was designed and developed to investigate and achieve the maximum amount of laminated mass in a laminating process. The optimal state was obtained using the central composite design method. The results show that the parameters of blade velocity, angle under blade, and excess powder percentage have a greater effect on the amount of laminated mass, respectively. The optimized laminated mass was predicted by the experimental model to be 0.811 g, in which case the velocity is 2.78 cm / s, the blade angle is 3.1 ° and the initial powder content is 159%. To validate the model, the experimental experiment was performed based on the parameters of the optimal state, in which the laminated mass was measured 0.83 g, which shows that the error of the obtained model is 2.2%.

    Keywords: Additive manufacturing, Selective Laser Sintering, Blade powder dispersion, Central Composite Design
  • Seyyed Mohammad Dehghan Tezerjani, Mohammadhadi Hosseinzadeh *, Milad Sadegh Yazdi Pages 133-146

    4D printing is an emerging technology in which the printed parts can change their shapes when exposed to an external stimulus. In this research, a relationship between the pre-stress stored in the printed discs and the amount of shape recovery was obtained using FE simulations. Then, the effect of layer height, bed temperature, nozzle temperature, and printing speed on the amount of pre-stress applied in the printed discs based on polylactic acid material in the Fused deposition modeling 3D printing was investigated. In this paper, 27 experimental tests were performed using a central composite design, and modeling was done with the least cost and time and the most reliability and accuracy. Then a relationship between the mentioned parameters and the amount of pre-stress applied to the printed discs was obtained. R2 and Adj R2 of the model were obtained more than 99% which shows the high accuracy of the model. In order to validate the experimental model, simulation and experimental tests were carried out in the conditions of the highest amount of shape recovery. The results showed that the experimental model error is 5.9% and the error between the applied pre-stress and the amount of shape recovery is 2.95%.

    Keywords: 4D printing, controllability, pre-stress, shape recovery, FDM parameters
  • MohammadJavad Ameri, Hossein Ahmadi-Danesh-Ashtiani *, Amin Najafi, Hamid Kazemi Pages 147-162

    By investigation of the research conducted in the field of stepping planing Craft, almost no research has been done that studies the wet surfaces that are created by water jumping from the step and can have a direct impact on the design of the step. Calculating the area of these wetted Surfaces can help the designer in solving the dynamic longitudinal instability (porpoising), which is one of the most important issues in the design of stepped high-speed Crafts. In this regard, experimental tests have been carried out on the Fridesma model at three different elevation angles as well as at different speeds and geometrical parameters of the step (heights and different places of the step). The purpose of this research is to obtain an analytical and computational formula to calculate these wet surfaces based on the geometric parameters of the body, the geometric parameters of the step and other hydrodynamic parameters that are measured during the tests, including the wetted length of the keel and Chine, dynamic trim, is the amount of water jumping from the Steps. These relations can play a very important role in the design of step in stepped vessels.

    Keywords: Planing craft, Transverse Step, Triangular surfaces, Analytical Relationship, Model test
  • MohamadAmin Saeedi * Pages 163-179

    In this paper, yaw stability increment of a three-wheeled vehicle has been considered using a new control system. Therefore, a nonlinear dynamic model with twelve-degrees-of-freedom to simulate lateral dynamics of the three-wheeled vehicle has been developed and dynamic model validation is done by means of CarSim software during a standard maneuver. The degrees of freedom are the longitudinal, lateral and vertical velocity and the roll, pitch and yaw angle of the sprung mass, three degrees of freedom for the vertical displacement and three degrees of freedom for rotational movement of the unspring masses. Moreover, to improve handling and lateral stability increment, an active steering control system based on the lateral tire forces has been designed. In the control system, the yaw rate and the lateral velocity of the dynamic model are studied as control states in which must track their desired values. Then, to avoid yaw instability during severe maneuvers, linear quadratic control system (LQR) has been used. Furthermore, to evaluate the performance of the developed control system, an active steering control system has been proposed employing linearization feedback control method. Then, the performance of the dynamic model has been evaluated during without control and controlled conditions. The simulation results show that the LQR control system improves maneuverability and lateral stability during critical maneuver by elimination the error between the yaw rate and its desired value and the lateral velocity restriction.

    Keywords: Dynamic Performance, Handling, instability, Tracking Error