فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال هشتم شماره 3 (پیاپی 29، پاییز 1391)
  • سال هشتم شماره 3 (پیاپی 29، پاییز 1391)
  • دینامیک، ارتعاشات و کنترل
  • 100 صفحه، بهای روی جلد: 10,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1391/11/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احمدرضا خوگر، سمیر الدیب صفحه 1
    تقریبا همیشه بین نقطه ی اصابت موشک های بالستیک و نقطه ی هدف، مقداری خطا وجود دارد. تخمین این خطاها از نظر کاربردی اهمیت زیادی دارد. بررسی منابع این خطا و اثرات آن بر موشک به طراحان کمک می کند پارامترها را طوری بهینه کنند که دایره ی احتمال خطا (CEP) کمینه باشد. در این مقاله مسائل یک موشک بالستیک در فاز فعال سازی موتور بوستر و در پی آن فاز پرواز آزاد موشک بررسی شده است. در این تحقیق، یک موشک مشخص با استفاده از شبیه ساز پرواز 6 درجه آزاد موجود در نرم افزار MATLAB و با در نظر گرفتن جزئیات لازم مدل سازی و مطالعه شده است. اثرات پارامترهای کنترلی مختلف و زیرسیستم های هدایت و ناوبری بر CEP و بودجه ی خطا، شبیه سازی و تحلیل شده است و اهمیت پارامترهای مختلف از دیدگاه طراح ارزیابی و اندازه گذاری شده است.
    کلیدواژگان: دایره احتمال اصابت، بودجه خطا، موشک بالستیک
  • محمدرضا الهامی، امین امانی صفحه 11
    مقاله حاضر، حل بسته سینماتیک مستقیم روبات موازی انتقالی سه درجه آزادی 3PRC را به کمک ترکیبی از روش بوت استرپ و تئوری سکانت که روش سکانت بوت استرپ نامیده می شود، مورد بررسی قرار می دهد. این روش برای حل معادلات غیرخطی سینماتیک ربات های سری استفاده می شود. برتری این روش نسبت به روش های حل عددی از جمله نیوتن- رافسون، دقت بالاتر، سرعت همگرایی بیشتر و یافتن همه جواب های معادله های غیرخطی چند مجهولی به طور هم زمان است، که در این مقاله به آن پرداخته شده است. در این تحقیق، برای اولین بار روش سکانت بوت استرپ برای حل معادلات غیرخطی سینماتیک روبات موازی انتقالی مورد استفاده قرار گرفته است. شیوه ی مذکور یک روش جدید است که اشکال ها و نواقص روش های عددی سنتی را بهبود می بخشد. تطابق بسیار خوب روش سکانت بوت استرپ با روش های عددی سنتی مانند روش نیوتن-رافسون، برتری این روش را در سرعت حل و همگرایی پاسخ تصدیق می کند.
    کلیدواژگان: سینماتیک مستقیم، روبات موازی انتقالی سه درجه آزادی، 3PRC، روش سکانت، بوت استرپ
  • مهندس زینب پوربافرانی، مرتضی منتظری صفحه 21
    در این مقاله، طراحی و بهینه سازی کنترلر تعویض دنده در خودروی هیبرید الکتریکی موازی با جعبه دنده ی دستی اتوماتیک ارائه شده است. بدین منظور مدل دینامیکی سیسستم تعویض دنده، جعبه دنده ی دستی اتوماتیک شده، شامل عملگر تعویض دنده، عملگر کلاچ گیری و کنترلر، تهیه و به مدل یک خودروی هیبرید موازی برپایه خودروی ملی (سمند) به منظور تهیه یک ابزار جامع شبیه سازی عملکرد خودرو افزوده شده است. در این تحقیق، سه استراتژی تعویض دنده بر پایه ی سرعت خودرو، بر پایه ی ناحیه ی عملکرد مناسب موتور احتراقی و بر پایه ی منطق فازی بر روی کنترلر تعویض دنده ی خودرو پیاده سازی شده اند. سپس کنترلر تعویض دنده بر پایه ی ناحیه ی عملکرد مناسب موتور احتراقی با هدف کمینه کردن مصرف سوخت و آلایندگی با حفظ عملکرد مطلوب خودرو در شرایط ترافیکی مختلف شهر تهران توسط الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است. نتیجه های شبیه سازی حاکی از تاثیر قابل ملاحظه ی کنترلر تعویض دنده ی بهینه بر کاهش مصرف سوخت و آلایندگی خودرو است.
    کلیدواژگان: خودرو هیبرید الکتریکی، جعبه دنده ی دستی اتوماتیک شده (AMT)، کنترلر تعویض دنده، الگوریتم ژنتیک، کنترل فازی
  • ابوالفضل بیجاری، سید حسین کشمیری، محمدرضا زنگویی مطلق صفحه 35
    در این مقاله، میرایی ترموالاستیک در ارتعاشات مدهای حجمی تشدیدگر حلقوی میکرومکانیکی با استفاده از روش انرژی، مدل سازی و بررسی می شود. در این روش، با فرض ناچیز بودن کوپلینگ ترموالاستیک، ابتدا فرکانس های تشدید و جابه جایی های الاستیک در مدهای حجمی، بر پایه ی روابط تنش سطحی دو بعدی محاسبه و سپس مقدار اتلاف ناشی از میرایی ترموالاستیک توسط روابط ترموالاستیسیته-ی خطی کوپل نشده، تحت شرایط آدیاباتیک محاسبه می شود. درستی روابط به دست آمده، با مقایسه ی نتیجه های تحلیلی با نتیجه های شبیه سازی دو تحلیل مدی و هارمونیک نرم افزار ANSYS تایید می شود. نتیجه ها نشان می دهد، که با افزایش نسبت شعاع خارجی به شعاع داخلی حلقه، درصد خطای نسبی نتیجه های تحلیلی کاهش می یابد. همچنین اثرات فرکانس تشدید و ابعاد حلقه بر ضریب کیفیت ترموالاستیک در شکل مدهای حجمی مختلف بررسی و بحث می شوند، به طوری که تحلیل انجام شده، دید خوبی را در زمینه ی طراحی تشدیدگرهای حلقوی میکرومکانیکی با ضریب کیفیت بالا، برای کاربردهای مخابراتی و حسگری فراهم می کند.
    کلیدواژگان: میرایی ترموالاستیک، تشدیدگر حلقوی میکرومکانیکی، ضریب کیفیت، مدهای حجمی، روش انرژی
  • سیامک اسماعیل زاده خادم، امیر جلالی صفحه 51
    در این مقاله، ارتعاشات غیرخطی و پایداری دینامیکی یک میکروورق ویسکوالاستیک کامپوزیتی تقویت شده با نانو تیوب کربن مورد بررسی قرار گرفته است. میکرو ورق مورد بررسی، یک میکرو ورق مربعی تحت میدان الکتروستاتیک بوده و شرایط مرزی آن در چهار لبه، تکیه گاه ساده، غیرقابل حرکت، درنظر گرفته شده است. به منظور استخراج خواص مکانیکی مواد، از روش اشلبی- موری- تاناکا استفاده شده است. معادلات حرکت غیرخطی میکرو ورق با استفاده از روش نیوتن و تئوری وون-کارمن استخراج شده و با به کارگیری ترکیبی از روش گالرکین و تئوری مقیاس های چندگانه این معادله ها حل شده اند. در این مقاله نشان داده شده است که استفاده از میکرو ورق نانو کامپوزیتی موجب افزایش فرکانس طبیعی و دامنه ی ارتعاش میکرو ورق می شود. اما به واسطه ی میرایی بالای مواد ویسکوالاستیک، رفتار دینامیکی و ارتعاشی آن به شدت محدود می شود. علاوه بر بالا بودن ضریب میرایی ویسکوالاستیک، خاصیت میرایی در این مواد به ازای افزایش ولتاژ الکتروستاتیک نیز متغیر است که امری نامطلوب به شمار می رود. همچنین به ازای درصدهای مختلف نانوتیوب کربن در میکروورق ویسکوالاستیک، رفتار غیرخطی ورق کاملا متفاوت بوده است و می تواند به ازای یک مقدار مشخص ولتاژ، رفتاری سخت شونده و یا نرم شونده داشته باشد که این موضوع، می بایست در طراحی میکرو ادوات و به ویژه میکرو رزوناتورها مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، ویسکوالاستیک، ارتعاشات غیرخطی، میدان الکتروستاتیک
  • سعید ایرانی، روح الله دهقانی، حسین گل پرور، علیرضا حسینیان صفحه 69
    در این مقاله، ابتدا مدل المان محدود یک بال با زاویه ی عقبگرد و نسبت باریک شدگی معین توسط نرم افزار MSC PATRAN ایجاد شده است. جنس صفحه از فولاد فنری بوده و شرایط مرزی در ریشه ی بال به صورت گیردار درنظر گرفته شده است. مدل ایجاد شده، توسط نرم افزار MSC NASTRAN آنالیز مودال شده و فرکانس های طبیعی و شکل مودهای آن استخراج شده است. نتیجه های به دست آمده با نتیجه های آنالیز مودال تجربی بر روی مدل واقعی با شرایط مرزی مشابه مورد مقایسه قرار گرفته است. در ادامه، مدل آیرودینامیکی بال به کمک نرم افزار PATRAN ایجاد شده و به کمک درون یاب های موجود در نرم افزار، با مدل سازه ای کوپل شده و شرایط آیرودینامیک جریان نیز تعریف شده است. مدل (المان محدود) آیروالاستیک ساخته شده توسط نرم افزار NASTRAN آنالیز فلاتر شده و سرعت و فرکانس فلاتر آن به دست آمده است. درنهایت مدل واقعی ساخته شده، در داخل تونل باد مورد آزمایش فلاتر قرار گرفته است. مقایسه نتیجه های به دست آمده از آنالیز فلاتر به کمک نرم افزار المان محدود با تست تجربی در تونل باد نشان می دهد که نتایج از دقت مناسبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: آیروالاستیسیته، آنالیز مودال، آنالیز فلاتر، تحلیل المان محدود، تست تونل باد
  • کرامت ملک زاده فرد، مهندس جواد استیری، علی داور صفحه 77
    در این مقاله، یک گروه جدید دوبعدی از تئوری های تصحیح شده مرتبه بالای تیرها برای تحلیل ارتعاشات آزاد تیرهای خمیده کامپوزیتی و ساندویچی ارائه شده است. اثرات اینرسی های چرخشی و صفحه ای،کرنش های نرمال و برشی در مدل کامل تئوری تصحیح شده مرتبه بالای تیرها در نظر گرفته شده است. همچنین اثر شکل ذوزنقه ای تیر خمیده نیز به طور کامل در این تئوری لحاظ شده است. معادلات حرکت تیر خمیده به کمک اصل هامیلتون استخراج شده است. نتایج حل معادله های به دست آمده با استفاده از روش نویر و مسئله مقدار ویژه به صورت حل تحلیلی بسته به دست آمده است. نتایج مربوط به فرکانس های طبیعی برای تیرهای مستقیم نازک و ضخیم کامپوزیتی و ساندویچی و همچنین برای تیرهای خمیده ضخیم کم عمق و عمیق(با نسبت طول به شعاع کم و زیاد) ساندویچی به دست آمده است. نتایج حل تحلیلی ارائه شده در اینجا با نتایج حل تئوری الاستیسیته و روش های تحلیلی موجود در مراجع مقایسه شده و انطباق خوب جواب ها به دست آمده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، تئوری مرتبه بالا، تیر کامپوزیتی و ساندویچی، تیر خمیده دایروی
  • مهندس سعید کاشفی صفحه 91
    موشک ها به دلیل شرایط مختلف پروازی، تغییر در مشخصه های جرمی– اینرسی، ضریب های آیرودینامیکی، اغتشاشات و... معادله های دینامیکی آنها نامعین و دارای عدم قطعیت است. بنابراین استفاده از روش های تطبیقی یا مقاوم در طراحی اتوپایلوت، به طوری که متناسب با تغییر پارامترهای نامعین در دینامیک موشک، پارامترهای اتوپایلوت نیز تغییرکند، ضروری به نظر می رسد. در این مقاله، ابتدا قانون کنترل پیش بین مبتنی بر مدل غیرخطی (NMPC) بر مبنای تقریب بسط تیلور خروجی انجام می گیرد، سپس با استفاده از تقریب توابع نامعین و غیرخطی دینامیک موشک STT (To Turn missile Skid) یک روش کنترل پیش بین تطبیقی مدل- مرجع که در آن از قابلیت شبکه های عصبی در تقریب توابع غیرخطی استفاده شده است، ارائه می شود.
    کلیدواژگان: اتوپایلوت، کنترل تطبیقی، کنترل پیش بین، شبکه های عصبی، عدم قطعیت
|
  • A. R. Khoogar, S. Aldib Page 1
    There are always some errors between the desired impact position of ballistic missiles and their real impact position.Estimation of this error is important from operational point of view. Investigation of sources of this error and its’ effects on the missile can help a designer to optimize the parameters so that the circular error probability (CEP) is minimized.This paper investigates the problems of dispersion of ballistic missiles during the boosting phase and the free flight phases following that. In this work a specific missile has been extensively studied using the six degree of freedom missile flight trajectory simulator in the Matlab software. The influence of the control parameters and different guidance and navigation subsystems on the CEP and its scattering budget are analyzed, and their significance from a designer point of view are measured.
    Keywords: Circular Error Probability, CEP, Error Budget, Ballistic Missile
  • M.R. Elhami, A. Amani Page 11
    The current paper investigates the closed solution of direct kinematics of a 3-DOF translational parallel manipulator with fixed actuators called a 3-PRC TPM. This solution approach is a combination of Secant theory and Bootstrap method called Secant-Bootstrap method. This method is used for solution of nonlinear kinematics of serial robots.The advantages of this method with respect to the conventional numerical methods such as Newton-Raphson are higher accuracy, better convergence and finding of all possible solutions simultaneously. In this study, for the first time, the Secant-Bootstrap method has been used for the solution of nonlinear kinematics of translational parallel manipulator. The results of current approach show an excellent correspondence with of those traditional numerical methods such as Newton-Raphson with better convergence and higher precision of all solutions.
    Keywords: Direct Kinematics, Translational Parallel Manipulator (TPM), 3PRS, Secant, Bootstrap Method
  • M. Montazeri, Z. Pourbafarani Page 21
    This paper presents the design and optimization of gearshift strategy for a parallel hybrid electric vehicle (HEV) equipped with automated manual transmission (AMT). For this purpose, an AMT gearshift model –including gearshift actuator, clutch actuator and controller- is initially provided and integrated into a parallel HEV model based on the conventional Samand, to develop a comprehensive simulation tool for vehicle powertrain performance evaluation. In this research, three types of gearshift strategy based on the vehicle speed, the operating condition of the IC engine, and the fuzzy logic are implemented on the gearshift controller. Using genetic algorithm (GA), an optimization problem is then formulated for the optimal design of the AMT gearshift strategy based on the operating condition of the IC engine, to minimize fuel consumption and emissions, while sustaining the vehicle performance.GA optimization process is performed for several traffic conditions of Tehran drive cycle. The results show that the approach is quite effective and considerable improvement in the fuel consumption and emissions is achieved.
    Keywords: Hybrid Electric Vehicle, Automated Manual Transmission, Gearshift Controller, Genetic Algorithm, Fuzzy Control
  • A.Bijari, S.H. Keshmiri, M.R. Zangooee Motlagh Page 35
    In this paper, thermoelastic damping in bulk-mode vibrations of the micromechanical ring resonator is modeled using the energy method. Assuming that the thermoelastic coupling is very weak, the resonance frequencies and elastic displacements are first calculated using two-dimensional plane stress equations. An analytical expression for thermoelastic quality factor is then derived based on uncoupled linear thermoelasticity under adiabatic conditions.The validity of the derived expressions is demonstrated by comparing the analytical results with simulation results of modal and harmonic analysis using ANSYS software. Results show that the relative error of the analytical results decreases with increasing the ratio of the outer-to-inner ring radius. Moreover, the effects of resonance frequency and ring geometry on thermoelastic quality factor in various mode shapes of bulk-mode vibrations are discussed. The present analysis is applied as an appropriate tool to design bulk-mode ring resonators with high quality factor.
    Keywords: Thermoelastic Damping, Micromechanical Ring Resonator, Quality Factor, Bulk, modes, Energy
  • A. Jalali S.E. Khadem Page 51
    In this paper, nonlinear vibration and dynamic stability analysis of a CNT- reinforced nanocomposite viscoelastic microplate under an electrostatic actuation are investigated. The microplate is assumed as a square immovable simply supported microplate and an electrostatic actuation is applied on it. In order to obtain material properties of the nanocomposite microplate, the Eshelby–Mori–Tanaka method is implemented. The nonlinear equations of motion of the microplate are derived and, using the Galerkin method and multiple scale method, these equations are solved. It is shown that nanocomposite viscoelastic microplate increases the natural frequency and deflection of the microplate simultaneously, but, there are some limitations because of high values of viscoelastic damping of the nanocomposite materials. Furthermore, the damping of the nanocomposite microplate is changed, as the electrostatic voltage is changed. This situation is an unfavorable phenomenon. Also nonlinear behavior of the microplate is quite variable as nanotube volume fraction varies and, for a given voltage, it can show softening or hardening behavior as CNT volume fraction changes. This matter should be considered in designing of the microdevices, especially microresonators.
    Keywords: Nanocomposite, Viscoelastic, Nonlinear Vibration, Electrostatic Actuation
  • S. Irani, R. D. Firouzabadi, H. Golparvar, A. Hosseinian Page 69
    In this paper, firstly FEM model of the wing like plate is created by MSC NASTRAN software. This clamped plate is considered as swept and tapered. Moreover, the material is chosen as steel. Natural frequencies and their corresponding mode shapes are investigated via modal analysis by MSC NASTRAN. The results are compared with experimental modal analysis on a similar real model. Afterwards the aerodynamic FE model is created in MSC PATRAN, and then spliced to the structural model. The aeroelastic model is analysed by MSC NASTRAN in order to extract the flutter speed and corresponding frequency. Finally the real model installed in the wind tunnel and tested as a flutter experiment. The experimental result showed that the FEM flutter analysis results in MSC NASTRAN are close to experimental results.
    Keywords: Aeroelasticity, Modal Analysis, Flutter Analysis, FEM Analysis, Wind Tunnel Test
  • K. Malekzadeh Fard, J. Estiri, A. Davar Page 77
    In this paper, a new group of two-dimensional (2D) refined higher-order beam theories (RHOBTs) for the free vibration analysis of laminated composite and sandwich curved beams are presented. The proposed full model of RHOBTs accounts for the effects of in-plane and rotary inertias as well as the effects of transverse normal and shear strains on the dynamic response of curved beams. Also, the present RHOBTs analysis incorporates trapezoidal shape factor of a curved beam element completely. The equations of motion are obtained using Hamilton’s principle.Solutions are obtained in closed-form using Navier’s technique and by solving the eigenvalue equations. Numerical results are presented for the natural frequencies of laminated composite and sandwich thin/thick straight beams and shallow/deep and thick curved sandwich beams. The results of analytical solutions presented herein are compared with the exact 2D elasticity and analytical solutions in the available literature and excellent agreement is obtained.
    Keywords: Free Vibration, Higher, Order Theory, Composite, Sandwich Laminates, Circular Curved Beam
  • S. Kashefi Page 91
    Due to different flight conditions, variation in mass-inertia characteristics, aerodynamic coefficients, disturbance and etc, dynamic equations are unknown and uncertain. therefore use of adaptive or robust control method for designing of autopilot which is related to unknown parameters variation in missile dynamic, autopilot parameters are variant,It cause this method to be necessary. In this paper first of all a predictive control is designed based on nonlinear model (NMPC) and tailor expansion and then by help of neural network in approximation of unknown functions in missile dynamic an model-reference predictive adaptive control is proposed for STT missile.
    Keywords: Autopilot, Adaptive Control, Predictive Control, Neural Network, Uncertainty