فهرست مطالب

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 18 (پاییز 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/08/19
  • تعداد عناوین: 7
|
  • هاشم شریعتمدار، حسین عباس زاده صفحه 1
    در این مقاله، روشی کاربردی وکارا جهت مدلسازی دقیق و همچنین تهیه یک مدل ساده از مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش ارائه شده است. ابتدا اجزاء تشکیل دهنده مهاربندهای کمانش ناپذیر معرفی گردید. یک نمونه کامل آزمایشگاهی از این نوع مهاربند در نرم افزار اجزاء محدود ANSYS با در نظر گرفتن تمامی مواد مورد استفاده مدلسازی شد (مدل کامل). صحت اعتبار مدل کامل پس از مقایسه نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی با نتایج آزمایشگاهی نمونه واقعی تایید گردید. مدل ساده مورد نظر که شامل فولاد هسته و فنر می باشد پیشنهاد، ساخته، تحلیل و مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه روشی برای یافتن سختی فنر ارائه گردید. در نهایت مشخص شد که وجود فنر مانع از کمانش هسته شده و علاوه بر آن هر اندازه مش بندی المانهای محدود ریزتر باشد مقدار ثابت فنر کوچکتری به دست می آید. مقایسه رفتاری نشان می دهد که تطابق خوبی بین منحنی های هیسترزیس آزمایشگاهی و تحلیلی (مدل کامل و ساده) وجود دارد بطوریکه اختلاف نتایج نرم افزاری با نتایج آزمایشگاهی کمتر ازپنجدرصد می باشد.
    کلیدواژگان: مهاربند کمانش ناپذیر، مدلسازی هسته، فنر، تحلیل دینامیکی غیرخطی، مش بندی
  • سیف الله سعدالدین، علی منتظری هدش، روزبه درگاهی کرمانی، پوریا وزیری صفحه 13
    در این مقاله با استفاده از تئوری سیسستم های جرم متغیر و تحلیل های دینامیکی، رفتار چرخشی استوانه ای با جرم متغیر مورد ارزیابی قرار گرفته است. اثرات سرعت های زاویه ای، نحوه کاهش جرم، متد سوزش سوخت، شکل و میزان کشیدگی هندسی در جهت محور تقارن استوانه در پایداری سیستم، شناخته شده است. نتایج حاصل از این مطالعه در واقع رویکردی به بررسی علت ایجاد تغییرات سریع و غیر منتظرانه در سرعت های زاویه ای راکت های دوار می باشد که در بعضی از انواع آن ها در زمان نزدیک به اتمام سوخت، اتفاق می افتد و مشکلات خاصی را در کنترل و پایداری سیستم به وجود می آورد. معادلات حرکت مورد استفاده در این مقاله بر مبنای تئوری دینامیکی اجسام جرم متغیر بر پایه تحلیل دینامیکی Kane در اجسام صلب بیان شده اند.
    کلیدواژگان: جت دمپینگ سرعت زاویه ای عرضی سوزش محوری سوزش شعاعی
  • محمد رضایی پژند، سید روح الله موسوی صفحه 23
    ترک در سازه، سبب دگرگونی مشخصه های ایستایی وحرکتی آن می‎گردد. به سخن دیگر، سختی سازه کاهش و نرمی آن افزایش می‎یابد. شناسایی محل و اندازه ترک در سازه ها، وارون فرایند تحلیل می‎باشد. در تحلیل سازه مشخصه های سازه در دست است و هدف یافتن پاسخ‎هاست. اما در تخمین خسارت، مشخصه های سازه آسیب دیده از روی پاسخ های آن به دست می‎آید. بیشتر روش های آسیب یابی بر پایه کمینه کردن تابع هدفی استوار شده‎اند که تفاوت میان پاسخ های واقعی و تحلیلی را نشان می‎دهد. برای آن که محل و اندازه ترک بدرستی تخمین زده شود، باید یک الگوی تحلیلی درست از جزء ترک خورده در دست باشد. در این مقاله، نخست یک جزء سه پهلو با ترک میانیمعرفی میشود. سپس، راهکاری غیر مخرب برای ترک یابی در سازه های مستوی، بر اساس دگرگونی بسامدهای طبیعی آن، پیشنهاد می گردد. خاطر نشان می‎نماید، برای بهینه‎یابی تابع خطا، از الگوریتم ژنتیک بهره‎جویی می شود و متغیرهای طراحی که همان اندازه ترک‎ها هستند، در دسترس قرار می‎گیرند. برخلاف راهکارهای معمول بهینه‎یابی که از یک نقطه در جهت کاهش شیب پیش می‎روند، الگوریتم ژنتیک جستجو را با چندین نقطه در فضای پاسخ انجام می‎دهد. از این رو، برای بهینه کردن تابع هدف پیچیده و غیرصریح ترک‎یابی موثرتر است. سرانجام، برای ارزیابی برنامه و بررسی عامل‎های موثر در افزایش دقت فرایند ترک‎یابی، آزمون‎های عددی انجام خواهد شد. نتایج عددی نشان می‎دهند که چگونگی شبکه‎بندی، تعداد تکرارها، شمار نقاط جستجو، طول ژن، احتمال پیوند و جهش در دقت نتایج موثراند.
    کلیدواژگان: ترک یابی الگوریتم ژنتیک تخمین خسارت نرمی سختی بسامدهای طبیعی سازه‎های مستوی بهینه‎سازی جزء ترکدار
  • روزبه درگاهی کرمانی، مرتضی بایی صفحه 39
    کنترل موقعیت موتور DC کاربردهای وسیعی در صنعت، خصوصا در مکاترونیک دارد. روش پیشنهادی از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول با روش طراحی مجددکنترل کننده زمان پیوسته به کنترل کننده زمان -گسسته تبدیل می شود. ورودی کنترل زمان گسسته مانند انواع سیستم های کنترل دیجیتال، یک رشته پالس پیوسته بصورت تکه ای ثابت با دامنه متغیر و پهنای ثابت یا متغیر می باشد. مرحله دوم تبدیل ورودی کنترل به PWM (مدولاسیون پهنای پالس) می باشد که یک رشته پالس نا پیوسته با دامنه ثابت و پهنای ثابت یا متغیر فراهم می نماید. این روش بر اساس اصل سطوح معادل(PEA) می باشد. بهرحال، اگر فرکانس مدولاسیون خیلی بزرگتر از پهنای باند دستگاه تحت کنترل باشد، منجر به پردازشگرهای با سرعت بالا می شود. در این موارد بکارگیری PWM براساسPEA می تواند مفید باشد. گسسته سازی کنترل کننده آنالوگ با نرخ نمونه برداری آهسته، با روش نگاشت ورودی کنترل به ورودی مرجع (PIM) انجام شده است که شرایط استفاده از وسیله های دیجیتال ارزان قیمت را مهیا می کند. روش مورد بحث روی موتور DC به منظور کنترل موقعیت آن پیاده سازی شد. شبیه سازی و آزمایش ها نشان داد که ترکیب PWM و کنترل کننده PIM عملکردی بسیار نزدیک به عملکرد کنترل کننده آنالوگ دارد و پاسخی به مراتب بهتر از بکارگیری PWM به تنهایی یا روش های گسسته سازی معمول Tustin در بر خواهدداشت.
    کلیدواژگان: اصل سطوح معادل طراحی مجدد دیجیتالمدولاسیون پهنای پالس موتورDC نگاشت ورودی کنترل به ورودی مرجع
  • سید محمدحسین مدرسی، مهرداد کاشفی، جلیل وحدتی خاکی صفحه 49
    امروزه شبیه سازی فرآیندهای متالورژیکی به دلیل کاهش تعداد آزمایشات جهت کنترل فرآیند و نیز کاهش وقت، مصرف انرژی و هزینه، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این پروسه ها، فرآیند کربوراسیون گازی می باشد که در آن میزان درصد کربن سطح قطعات، مهمترین مشخصه تولید یک قطعه مطابق استاندارد می باشد. در این روش عملیات حرارتی سطحی، برای تعیین میزان کربن مورد نظر بر روی فولاد بایستی زمان و هزینه زیادی صرف انجام آزمایشات شود.در تحقیق حاضر، ابتدا واکنشهای مستقل در کوره کربوراسیون تعیین و سپس با استفاده از نرم افزار Matlab بصورت همزمان مدل سازی شده اند. در ادامه پس از حل معادلات ثابت تعادل به وسیله کامپیوتر، درصد کربن تعادلی سطح فولاد به دست آمده است. درنهایت برنامه نوشته شده با داشتن میزان گازهای تولید شده در ژنراتور تولید گاز گرماگیر(نسبت هوا به سوخت)، درجه حرارت کوره، فشار داخل کوره، رطوبت و دمای محیط، به عنوان ورودی، قادر به محاسبه درصد کربن در سطح فولاد بوده و می توان اثر تغییر پارامترهای فوق را بر درصد کربن سطح فولاد بررسی نمود. همچنین نتایج حاصل از این شبیه سازی با مقادیر تجربی بدست آمده از کوره های کربوراسیون گازی مقایسه شده و تطابق خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: رطوبت نسبی محیط نسبت هوا به سوخت کربوراسیون گازی شبیه سازی
  • علی خیرالدین، علی کارگران صفحه 57
    وجود ستون کوتاه یکی ازعوامل موثر در خرابی ساختمان ها در زلزله های گذشته می باشد. این پدیده مخرب به دلیل اختلاف طول ستون در یک طبقه مشخص رخ می دهد که عمدتا به دلیل قرار گرفتن ساختمان روی زمین شیبدار یا محدود شدن ستون و دیوار با عناصر غیر سازه ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها، وجود اختلاف تراز طبقه در سازه های دوبلکسی و... می باشد. ستون های کوتاه در مقایسه با ستون های لاغر بدلیل سختی بیشتر، نیروی زلزله بیشتری جذب می کنند. در این مقاله با استفاده از آنالیز استاتیکی خطی و غیرخطی (push over) نتایج حاصل از احداث سازه برروی سطوح افقی و شیبدار مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که در سازه شیبدار به دلیل وجود پدیده ستون کوتاه، درصد جذب نیروی زلزله افزایش یافته و ستون ها نیاز به مقاطع پرفولادتر دارند و نیز وجود این پدیده درطبقه باعث افزایش سختی و کاهش تغییرمکان نسبی سازه می گردد.
    کلیدواژگان: ستون کوتاه بتن آرمه سطح شیبدار مقاومت برشی زلزله تحلیل استاتیکی خطی و غیرخطی
  • حسین شریف زاده، نیما امجدی صفحه 63
    توزیع بهینه توان راکتیو در سیستم های قدرت به دلیل وجود توابع غیرخطی و ناپیوسته، متغیرهای پیوسته و گسسته و قیود ناپیوسته یک مسئله پیچیده است.همچنین وجود کمینه های محلی، حل این مسئله را برای انواع شیوه های بهینه سازی مانند روش های حل تحلیلی و جستجوی تصادفی مشکل نموده است. الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات یا PSOیکی از جدیدترین الگوریتم های جستجوی تصادفی استکه در این مقاله برای حل مسئله توزیع بهینه توان راکتیواستفاده شدهاست. مقایسه نتایج حاصل از الگوریتم PSO با الگوریتمژنتیک روی سیستم14شینهاصلاحشدهIEEE، کارایی و برتری الگوریتمPSO را چه از نظر سرعت همگرایی و چه از نظر کیفیت پاسخ نشان می دهد.
    کلیدواژگان: توزیع بهینه توان راکتیو الگوریتمPSO
|
  • Hashem Shariatmadar, Hossein Abbaszadeh Page 1
    In this paper an effective, applicable method and a simple model are presented for accurate modeling of buckling restrained braces. In the beginning, all components of buckling restrained brace are defined. A test specimen of this brace type is completely modeled in ANSYS finite element program (complete model). The modeling is validated by comparing the nonlinear dynamic results with experimental results.A simple model consisted of core steel and spring is recommended, modeled, analyzed and evaluated. Based on the results a method is presented for calculating the spring stiffness. It elucidates that the spring prevents the buckling of steel core and fining the mesh elements size resulted in smaller spring constant. Comparison of the hysteresis curves indicates a good agreement between the experiment and models (simple and complete models). In general, the difference between the experimental and analytical results is less than five percent.
  • Page 13
    In this paper with the use of theory of variable mass systems and dynamic analysis, rotary motion of variable mass cylinder has been evaluated. Effects of angular rates, the methods of mass reduction and propellant burn, the shape and measurement of geometrical elongation in direction of symmetry axis of cylinder have been known in stability of the system. The results of this paper lead to understand unexpected and sudden changes in angular velocities of spin-stabilized rockets which in some of them is happened near the end of motor burn and has made problems in control and stability of the system. In this paper the equations of motion have been derived from the methods of analytical dynamics–Kane's formalism.
  • Page 23
    Crack changes the static and the dynamic characteristics, and as a result, the structural stiffness decreases and flexibility increase. The location and size estimation of cracks are inverse of analysis process. Most of the damage assessments are based on minimization of error function, that is difference between experimental and analytical responses. In this paper, a triangular element with through crack is introduced and non-destructive method is applied for crack detection in plane structures that uses changes in the natural frequencies of a structure. The genetic algorithm is used for optimization of the error function and the size of crack is obtained. Unlike the traditional mathematical methods, which guide the direction of hill climbing by the derivatives of objective functions, GA searches the problem domain by the objective function itself at multiple points. This method is able to detect the location of the cracks. Finally, crack detection procedure is evaluated by numerical examples. The results show that Several parameters affect on the crack detection accuracy and some of them are: size of mesh, number of generations and population, genes length, crossover and mutation operations.
  • Page 39
    Pulse-width modulation (PWM) is a commonly used technique in control of electric DC motors. PWM control systems have on/off control inputs with fixed amplitude and variable duty cycle. Here, a PWM control law is determined from a given discrete-time (DT) control law by applying the principle of equivalent area. An approach to the DT control system design is Plant Input Mapping (PIM) digital redesign, which gives a DT controller from a predesigned continuous-time (CT) controller. The PIM is a well-known digital redesign method which can guarantee the closed-loop stability for any non-pathological fast and slow sampling frequencies, has a superior performance even for low sampling frequencies, and is applicable to a variety of CT control systems. The proposed design method is applied to an experimental DC motor control setup to illustrate its effectiveness.
  • Page 49
    In recent years an increase in simulation of metallurgical processes can be seen. This increase is mainly due to a decrease in the number of required experiments in order to control the process and therefore, decrease the spent time, energy and cost. One of these processes is the gas carburizing process. The percent of surface carbon content in parts manufactured by this process is the most important specification to facilitate manufacturing of standard parts. In order to determine the carbon content on the surface of steels in this surface heat treatment process, a lot of time and resources must be spent on conducting experiments.In the current study, the independent reactions in a carburizing furnace were first studied and then simultaneously modeled with the aid of MATLAB software. Afterwards, the equilibrium constant equations were solved with a computer and the equilibrium surface carbon content of the steel was calculated. As a final point, by inputting the amount of generated gases in the endothermic gas generator (air to fuel ratio), furnace temperature, furnace internal pressure, ambient temperature and humidity in the programmed software, the percent of surface carbon on the steel part is calculated and the effect of the mentioned parameters on the surface carbon content can also be studied. In addition, the results obtained from this simulation were confirmed by empirical results acquired from gas carburizing furnaces and a good relation between these two was found.
  • Ali Kheyroddin Page 57
    Civil engineering structures as well as office or apartment building are affected by earthquakes. A common cause of failure seems to be shear stress. The earthquake forces developed at different floor levels in a building need to be brought down along the height to the ground by the shortest path. Short column phenomena is one of the effective causes of buildings failure in past earthquakes.This destructive phenomenon is due to column height difference in a story level that is predominantly because of locating building on sloppy ground. These buildings have unequal height columns along the slope, which causes ill effects like twisting and damage in shorter columns. Short columns comparing with slender columns attract high level of earthquake force due to high stiffness. This paper present the results of linear and nonlinear static analysis (Push over) of reinforced concrete structures on flat and slope surface. The results show that in slope structure due to short column phenomenon, earthquake force increase and column need to further reinforcement. Moreover, this phenomenon causes increasing of stiffness and decreasing in drift.
  • Page 63
    Due to nonlinear and discontinuous functions, discrete and continuous variables and discontinuous constraints, optimal dispatch of reactive power is a complex problem. Moreover, because of multiple local minima, solving this problem by various types of optimization techniques such as analytic methods and stochastic search methods is difficult. PSO algorithm is one of the newest search algorithms that in this paper is used for solving optimal dispatch of reactive power problem. Comparing results from applying PSO algorithm and genetic algorithm on modified IEEE 14 bus system shows the effectiveness and superiority of PSO in rate of convergence and quality of response.