فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال چهارم شماره 3 (پیاپی 13، پاییز 1387)
  • سال چهارم شماره 3 (پیاپی 13، پاییز 1387)
  • 96 صفحه، بهای روی جلد: 20,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1388/03/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ولی علی میرزالو، مجید قریشی صفحه 1
    کیفیت نامناسب سطوح حاصل از فرآیند تخلیه الکتریکی سیمی مانع از به کارگیری این روش برای ماشینکاری قطعات حساسی مثل پره موتورهای توربین گازی می شود. بنابراین، در صورت استفاده از این روش برای ماشینکاری ریشه پره نیاز به عملیات نهایی برای بهبود کیفیت سطوح می باشد. در این مقاله، نتایج حاصل از بکارگیری روش دانه زنی برای بهبود کیفیت یک سطح ماشینکاری شده با فرآیند تخلیه الکتریکی سیمی، با استفاده از روش آماری طراحی آزمایش ها، بررسی می شود. در طراحی آزمایش ها دو عامل زبری سطح و مقدار ضخامت لایه سفید برداشته شده به عنوان متغیرهای پاسخ و عواملی چون نوع ذرات استفاده شده، فشار و مدت زمان اعمال فرآیند به عنوان متغیرهای ورودی در نظر گرفته شده اند. بعد از انجام آزمایش ها و اندازه گیری متغیرهای پاسخ، با استفاده از روش آماری آنالیز واریانس، تاثیر متغیرهای ورودی بر پاسخ ها بررسی شده و حالت بهینه متغیرهای ورودی به دست آمده مجددا شرایط بهینه به صورت تجربی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که دانه زنی تحت شرایط خاصی توانایی حذف لایه سفید همراه با زبری سطح مناسب و سختی سطح لازم را دارا می باشد.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی، کیفیت سطح، دانه زنی، طراحی آزمایش ها
  • سید محمد صاحبکار، محمدرضا قضاوی، سیامک اسماعیل زاده خادم، مرگن حاج قایش صفحه 17
    در این مقاله، مدل غیرخطی یک رشته حفاری در یک چاه مایل با حرکت و نیروی محوری تهیه و سپس با استفاده از روش اغتشاشات تحلیل شده است. رشته حفاری همانند یک روتور دارای حرکت محوری روی تکیه گاه های ساده مدل شده است. بر اساس اصل همیلتون و با در نظر گرفتن انرژی پتانسیل و انرژی های جنبشی مدل دینامیکی مربوطه به دست آمده که در آن که ترم های غیرخطی کوپل شده و باعث کوپل شدگی ارتعاشات محوری و خمشی شده است. روش مقیاس های چندگانه برای حل معادلات غیرخطی به کار گرفته شده و پاسخ حالت دائم و محدوده های پایداری سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج تحلیلی و عددی نشانگر آن است که پدیده های غیرخطی مانند رزونانس های اصلی و پارامتریک رخ می دهد که تاکنون در تحقیقات قبلی گزارش نشده است. نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود در مراجع دیگر مقایسه شده که همخوانی نسبتا خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: رشته حفاری، ارتعاشات غیر خطی، روتور دارای حرکت محوری، روش مقیاس های چندگانه، پایداری دینامیکی
  • پدرام حنفی زاده، محمدحسن سعیدی صفحه 33
    در این مقاله، مدلی برای شبیه سازی جریان دو فاز گاز- مایع داخل لوله قائم ارائه شده است. این مدل بر اساس توازن مومنتوم بنا شده و در آن با استفاده از روابط تجربی حاکم بر اصطکاک رژیم های مختلف جریان دو فاز آب- هوا و همچنین انتگرال گیری و حل عددی معادلات حاصل از تعادل مومنتوم در هر سلول می توان به دبی خروجی فازها و همچنین توزیع فشار در راستای محور لوله دست یافت. این مدل به صورت عملی برای طراحی پمپ ایرلیفت ارائه شده که با استفاده از آن می توان نرخ جریان هوا یا آب را برای سیستم ایرلیفت تعیین نمود. همچنین، از این مدل می توان برای بهینه سازی قطر لوله، دبی جریان و عملکرد پمپ های دو فازی استفاده کرد. دقت این مدل از روش جزء حجمی میانگین بیشتر بوده و محدودیت های موجود در آن روش را مرتفع ساخته است. نتایج به دست آمده از این تحقیق با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته که نشان می دهد پیش بینی های حاصل از این روش از دقت مناسب و مطلوبی بر خوردار است.
    کلیدواژگان: جریان دوفاز، حل انتگرالی، کسر حجمی گاز، الگوی جریان دوفاز
  • سید حسین ساداتی، مهدی علیاری شوره دلی، علی داوری عدالت پناه صفحه 45
    در این تحقیق، با استفاده از یک شبکه عصبی فازی به همراه آموزش پس خور خطا یک کنترلر غیرخطی برای کنترل سیستم تعلیق فعال جهت مدل نیم خودرو طراحی شده است. هدف سیستم تعلیق یک خودرو کاهش انتقال ارتعاشات از جاده به بدنه و تامین راحتی سفر می باشد. این کار باید حداقل افت در تماس با جاده در جاده های ناهموار را به دنبال داشته باشد. همچنین، نقش سیستم تعلیق در کنترل خودرو در مسیر منحنی و در حین شتاب و ترمز کردن کاملا مشهود است. برای این کار لازم است نخست با استفاده از روش های مرسوم یک کنترلر PD برای سیستم تعلیق طراحی و از آن جهت آموزش کنترلر عصبی فازی استفاده شود. این کنترلر با استفاده از خطای خروجی کنترلر PD به صورت برخط آموزش می بیند و پس از آموزش، کنترلر PD از مدار خارج و کنترل کننده عصبی فازی به تنهایی کار کنترل سیستم را به عهده می گیرد. در صورت تغییر پارامترهای سیستم تحت کنترل، کنترلر PD مجددا وارد مدار شده و شبکه با استفاده از خطای جدید بار دیگر آموزش می بیند. از وی‍ژگی های مهم این روش عدم نیاز به مدل ریاضی اجزای سیستم نظیر عملگر، فنر و کمک فنر که همگی غیرخطی هستند و عدم نیاز به ژاکوبین سیستم می باشد. در انتهای کار نتایج عملکرد کنترل کننده PD با کنترلر FNN مقایسه شده است. این نتایج نشان می دهد که کنترل کننده طراحی شده توانسته اهداف خواسته شده را به خوبی برآورده نماید.
    کلیدواژگان: عصبی فازی، تعلیق فعال، شبکه عصبی، FEL
  • علیرضا سعیدی، سیدرسول آتشی پور صفحه 59
    در این مقاله، فرمول بندی جدیدی از معادلات حرکت ورق های همسانگرد عرضی بر پایه تئوری برشی مرتبه اول ارائه شده است. برخلاف دستگاه معادلات اصلی که شامل سه معادله دیفرانسیل جزئی وابسته هستند، معادلات تغییر شکل یافته جدید شامل دو معادله دیفرانسیل جزئی مستقل می باشند که حل آنها به مراتب ساده تر خواهد بود. سپس، برای تحلیل ارتعاشات آزاد ورق های همسانگرد عرضی، معادلات مذکور در دو حالت حل شده اند. در حالت اول، با بهره گیری از بسط دوگانه فوریه، برای فرکانس های طبیعی ورق با شرایط مرزی تکیه گاه ساده، پاسخ بسته دقیق ارائه شده است. در حالت دوم، ارتعاشات آزاد ورق با شرایط مرزی دلخواه در دو لبه موازی بررسی شده است. به منظور ارضای شرایط مرزی در دو لبه موازی غیر تکیه گاه ساده، روابطی برای توابع مجهول دستگاه معادلات اصلی برحسب مجهولات دستگاه معادلات تغییرشکل یافته ارائه شده است. در پایان، ضمن ارائه نتایج عددی مربوط به شش حالت امکان پذیر از شرایط مرزی کلاسیک، برخی از نتایج مهم حاصل از این تحلیل برای ورق های همسانگرد عرضی بیان شده است. نتایج نشان می دهد که با وجود اندک بودن اختلاف مقادیر فرکانس های طبیعی در ورق های نازک همسانگرد و همسانگرد عرضی، اما این اختلاف برای ورق های ضخیم قابل توجه است. همچنین، تاثیر افزایش ضخامت بر مقادیر فرکانس های طبیعی، برای یک ورق همسانگرد عرضی بیشتر از ورق همسانگرد است.
    کلیدواژگان: همسانگرد عرضی، ارتعاشات آزاد، ورق مستطیلی ضخیم، پاسخ تحلیلی
  • جواد مصیب نژاد، مهسا سیدیان چوبی، محمد حق پناهی، محمد صدیقی صفحه 71
    در این مقاله، توزیع گذرای میدان های دمایی و تنش های پسماند ناشی از جوشکاری در جوش چند پاسه اتصال لوله به فلنج از جنس فولاد زنگ نزن 304 AISI به روش المان های محدود و همچنین از طریق اندازه گیری های تجربی به دست آمده اند. برای این منظور، مدل المان محدود دو بعدی با استفاده ازنرم افزار ABAQUS ایجاد شده و توزیع گذرای میدان های دما و تنش های پسماند ناشی از جوشکاری محاسبه شده است. سپس، با استفاده از اندازه گیری های تجربی، توزیع دما در طی فرآیند جوشکاری به دست آمده، صحت پارامترهای شبیه سازی مانند راندمان جوشکاری و ضریب انتقال حرارت کلی مورد ارزیابی قرار گرفته و تابع مثلثی شار حرارتی ناشی از قوس جوشکاری تخمین زده شده است. توزیع تنش های پسماند نیز با استفاده از روش سوراخکاری و کرنش سنج به دست آمده و صحت مدل المان محدود دو بعدی متقارن محوری در تخمین تنش های پسماند مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده از روش المان محدود با نتایج اندازه گیری های تجربی برای دما و تنش های پسماند قابلیت مدل متقارن محوری را در تخمین تنش های پسماند نشان می دهد.
    کلیدواژگان: المان محدود، تنش پسماند، جوش، اتصال لوله به فلنج، روش سوراخکاری
  • مهدی تاجداری، محمدعلی حاج عباسی، احمدرضا خوگر صفحه 85
    روبات های بزرگ برای حرکت بازوهای سنگین خود نیاز به عملگرهای قدرتمند دارند. از طرفی، بزرگی سازه بازوها سرعت حرکت آنها را به شدت محدود می سازد. برای رفع این محدودیت ها، روبات های انعطاف پذیری با بازوهای سبک طراحی می شوند. در این مقاله، یک روش جدید اجزاء محدود برای مدلسازی و شبیه سازی رفتار دینامیکی بازوهای انعطاف پذیر با استفاده از مکانیک هامیلتونی ارائه شده است. در این مدل، تمامی عبارات غیرخطی، مانند آثار دینامیکی بین بازوها در نظر گرفته شده است. یک برنامه MATLAB برای مدل سازی و شبیه سازی انعطاف پذیری روبات و اثرات آن در رفتار دینامیکی حرکت بازوها توسعه داده شده است. نتایج شبیه سازی اهمیت اثر انعطاف پذیری و تاثیر آن بر خطای مجری نهایی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: انعطاف پذیری، روبات بازوی مکانیکی، اجزاء محدود، مدلسازی، شبیه سازی
|
  • V.A. Mirzaloo, M. Ghoreishi Page 1
    Because of unsuitable surface quality resulted from wire electrical discharge machininig (WEDM), this method is not used for manufacturing of accurate parts, such as blades of gas turbine engines. Therefore, a post treatment is needed after WEDM. In this study, the application of sand blasting as a post treatment is investigated by design of experiment (DOE) technique. In this method, pressure, duration of the process, and the type of particles used in sand blasting process as input variables, as well as roughness and thickness of removed layer as response variables are considered. After performing the experiments and measuring the responses, the effects of inputs on response variables are investigated and the the optimal amount of inputs are obtained. The results show that sand blasting under specific condition can remove the recast layer with suitable roughness and hardness.
    Keywords: Electrical Discharge, Machining, Surface Quality, Sand Blasting, Design of Experiment
  • S.M. Sahebkar, M.R. Ghazavi, S. Emailzadeh, Khadem, M.H. Ghayesh Page 17
    A non-linear model of a drill string system in an inclined well with axially moving motion and loading is established and analyzed by perturbation technique. The drillstring is modeled as a simply supported axially moving rotor. Based on Hamilton's principle, the dynamic model developed consists of kinetic and potential energy. Non-linear coupling terms are kept in the formulation, which leads to full coupling between the axial and the transverse vibrational modes. The method of multiple scales is employed to solve the non-linear equations, to analyze the steady state response, and to find the stability region of the system. Analytical and numerical results reveal the non-linear phenomena, such as primary and parametric resonance that have not been previously reported. Our results are compared with some existing experimental date showing relatively good agreements.
    Keywords: Drillstring, Non, linear Vibration, Axially Moving Rotor, Method of Multiple Scales, Dynamic Stability
  • M. H. Saidi, P. Hanafizadeh Page 33
    In this paper, an integral model, based on momentum balance, is developed for analyzing a gas- liquid two phase flow in a vertical pipe. This model can predict liquid flow rate and pressure distribution, using both empirical correlation governing on specific regime for two phase flow friction and numerical analysis on equation achieved from establishing equilibrium in each cell. The presented model can either predict the water or air flow rate for a given airlift system. Moreover, this method can optimize pipe diameter, volumetric flow rate, and efficiency of airlift pumps. Accuracy of this approach is greater than that of the mean void fraction model and removes some of its limitations. Results were compared with experimental data showing relatively good agreements.
    Keywords: Two Phase Flow, Integral Solution, Void Fraction, Two Phases Flow Pattern
  • S.H. Sadati, M. Aliyari Shooredeli, A. Davari Edalat Panah Page 45
    In the present research, a non-linear controller is designed for the control of an active suspension system for a half-model vehicle, using a Fuzzy Neural Network (FNN) along with Feedback error learning. The purpose in a vehicle suspension system is reduction of transmittance of vibrational effects from the road to the vehicle chassis, hence providing ride comfort. This requires a minimum reduction in road contact along rough roads. In addition, the role of the suspension system in vehicle control along a curved route and in accelerating and braking is quite evident. To accomplish this, one can first design a PD controller for the suspension system, using a classic control method and use it to train a fuzzy controller. This controller can be trained using the PD controller output error on an online manner. Once trained, the PD controller is removed from the control loop and the neuro-fuzzy controller takes on. In case of a change in the parameters of the system under control, the PD controller enters the control loop again and the neural network gets trained again for the new condition. Important characteristics of the proposed controller is that no mathematical model is needed for the system components, such as the non-linear actuator, spring, or shock absorber, and that no system Jacobian is needed. The performance of the proposed FNN controller is compared with that of the PD controller through simulations. The results show that the proposed controller is indeed capable of meeting the stated control requirements.
    Keywords: Neuro, Fuzzy, Active Suspension, Neural Network, FEL
  • A.R. Saidi, S.R. Atashipour Page 59
    In this paper, a reformulation for equations of motion for transversely isotropic plates has been obtained based on first shear deformation theory. Unlike the three coupled original equations, this new reformulation consists of two decoupled partial differential equations which can be solved much easier. For free vibration analysis of transversely isotropic plates, the mentioned equations have been solved for two cases. In the first case, using double Fourier series, closed-form solution has been achieved for natural frequencies of simply supported plates. In the second case, free vibration of a plate with arbitrary boundary conditions in two parallel edges has been considered. In order to satisfy the arbitray boundary conditions, some relations have been presented for unknown functions of the original system of equations in terms of the unknowns of the decoupled equations. Finally, numerical results for six possible cases of classical boundary conditions have been presented. Besides, some important results of the presented analysis have been presented for transversely isotropic plates. The results show that despite of the small differences between the natural frequencies of the thin isotropic and transversely isotropic plates, the differences are more significant for the natural frequencies of the thick plate. Also, effects of increasing thickness on the value of natural frequencies for transversely isotropic plates are more than the isotropic ones.
    Keywords: Transveresely Isotropic, Free Vibration, Thick Rectangular Plate, Analytical Solution
  • J. Mosayebnejad, M. Seyyedian Choobi, M. Haghpanahi, M. Sedighi Page 71
    In this paper, temperature and residual stress fields due to multi-pass welding of AISI 304 stainless steel pipe-flange joints are investigated by both finite element method and experimental measurements. First, a two-dimensional axisymmetric finite element model has been developed, using ABAQUS software and transient temperature fields and residual stresses are computed. Then experimental measurements have been performed to verify welding parameters, such as welding arc, total heat transfer coefficient, and triangular heat input function. Residual stresses are measured using hole-drilling method. The obtained numerical results agree well with experimental measurements. The results indicate that 2D axisymmetric model can not only reduce the computational time, but also gives reasonable results.
    Keywords: Finite Element, Residual Stress, Welding, Pipe, flange Joint, Hole, drilling Method
  • M. Tajdari, M.A. Hajabasi, A.R. Khoogar Page 85
    Traditional robot manipulators that have large links need powerful actuators and their massive structures strongly limit their operating speed. Flexible manipulators having lightweight links are designed to overcome these disadvantages and in this case their flexibility is an important and unavoidable characteristic. In this paper, a new approach to finite element modeling of flexible manipulators, using Hamiltonian mechanics and simulation of their dynamic behavior is presented. The finite element model includes all non-linear terms, such as dynamic interactions between linkages. A computer program is developed in the MATLAB medium to simulate the effects of flexibility on the robot’s motion quality. Our results indicate the importance of flexibility and existence of considerable errors in the end-effector's positions.
    Keywords: Flexiblity, Manipulators, Robot, Finite Element, Modeling, Simulation