فهرست مطالب
فصلنامه مکانیک هوافضا
سال نهم شماره 2 (پیاپی 32، تابستان 1392)
- دینامیک، ارتعاشات و کنترل
- 88 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
- تاریخ انتشار: 1392/05/20
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحه 1در این مقاله، مدل غیر خطی سیستم تهویه مطبوع در مد سرمایشی با استفاده از بالانس معادلات جرم و انرژی استخراج و در فرآیند مدل سازی، تمامی اجزای سیستم جداگانه مدل شدند. جهت بررسی اعتبار مدل سازی انجام شده، نتایج به دست آمده از سیستم شبیه سازی شده با اطلاعات سیستم واقعی و همچنین با سایر تحقیقات مشابه مقایسه شده که نشان از اعتبار مدل سازی انجام گرفته است. همچنین مدل غیر خطی سیستم با استفاده از روش خطی ساز ژاکوبین، خطی شده و سپس روی مدل خطی شده کنترلر های خطی و کلاسیک (PID) و کنترلر مدرن و بهینه مربعی خطی (LQR) جهت تنظیم دمای آب ورودی به کویل سرمایشی طراحی شده است. در نهایت، کنترلر مود لغزشی (SMC) به عنوان کنترلر غیر خطی و مقاوم، روی مدل غیر خطی سیستم پیاده سازی شده است. از مقایسه نتایج حاصل از سیستم-های کنترلی پیشنهاد شده مشخص می شود که کنترلر مود لغزشی باعث کاهش زمان رسیدن به نقطه تنظیم، حذف فراجهش و بهبود در کارکرد عملگر های سیستم با کاهش مصرف انرژی می شود.
کلیدواژگان: کنترل غیر خطی، کنترل مود لغزشی، کنترل بهینه، سیستم تهویه مطبوع -
صفحه 11در این تحقیق، مدل تیر دوسر آزاد تیموشنکو برای تحلیل ناپایداری ارتعاشی (استاتیکی و دینامیکی) سازه ماهواره بر در طول مسیر مورد استفاده قرار گرفته است. برای این منظور تیر تیموشنکو با خواص جرمی متغیر در طول تیر در نظر گرفته شده و اثر پارامتر اینرسی دورانی و تغییر شکل برشی در معادلات وارد شده است. همچنین مدل مورد نظر دارای تعدادی جرم دلخواه متمرکز می باشد که اثر مقدار و موقعیت اجرام مذکور بررسی شده و اثر جرم متمرکز با مراجع دیگر مقایسه شده است. روابط با استفاده از اصل همیلتون و تعیین انرژی کلی سیستم بررسی و به روش المان محدود تحلیل شده و با استفاده از توابع شکلی تیر تیموشنکو، ماتریس های سختی، میرایی و جرمی استخراج شده ست. به طورکلی تغییرات طول و کاهش جرم هر قسمت تاثیر بالایی بر مقدار و نوع نیروی بحرانی دارد. برای مدل تیر دو و سه مرحله ای با کاهش جرم قسمت انتهایی، نیروی بحرانی کاهش می یابد و اضافه نمودن جرم متمرکز باعث تغییر پایداری سیستم و افزایش مکان جرم متمرکز از نوک تیر باعث افزایش پایداری تیر می شود. همچنین نا پایداری تیر از نوع فلاتر در نیرو های پایین به وا گرایی در مقادیر نیرویی بالا تبدیل می شود و تغییر پارامتر اینرسی دورانی تیر و اینرسی دورانی جرم های متمرکز، در تغییر نوع نا پایداری بسیار موثر است. در این پژوهش نیز، اثر اتصالات شامل میرایی و سفتی برای تیر دو قسمتی بررسی شده و افزایش میرایی و سفتی اتصالات در پایدار سازی تیر نشان داده شده است.
کلیدواژگان: تیر تیموشنکو، نیروی تعقیب کننده، جرم متمرکز، تحلیل المان محدود، ناپایداری استاتیکی و دینامیکی -
صفحه 25در این مقاله، بهبود افت انتقال (TL) برای مافلر هایی با هندسه ساده با استفاده از پنل های میکرومتخلخل (MPP) مورد مطالعه قرار گرفته است. افت انتقال به دست آمده، از روش عددی المان مرزی به کمک نرم افزار SYSNOISE با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی دیگر محققین مقایسه شده است. از انواع مختلف مافلر، از نقطه نظر شکل و هندسه کاربردی، جهت نمایش اثر واقعی این جاذب های تشدید کننده در محفظه انبساط استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کاربرد این جاذب ها افت انتقال را در فرکانس های خاصی افزایش خواهد داد، البته با این شرط که پارامتر های آن به درستی انتخاب شود. همچنین اثر انعکاسی ایجاد شده توسط هندسه مافلر ها بسیار مهم تر از اثر اتلافی ایجاد شده توسط پنل های میکرومتخلخل می باشد به طوری که اثر اتلافی این جاذب ها در مقابل اثر انفعالی رزونانس قابل چشم پوشی است. در نهایت، مدل سازی پنل های میکرومتخلخل که در نرم افزار های عددی امری ناممکن بود، در این مقاله راهکاری مناسب به کمک روش امپدانس معادل، جهت مدل سازی این قبیل مافلر ها در نرم افزار المان مرزی SYSNOISE ارائه شده است.
کلیدواژگان: افت انتقال، پنل های میکرومتخلخل، روش المان مرزی، امپدانس معادل -
صفحه 33
به منظور بهره گیری بهتر از خدمات ماهواره، می بایست ماهواره وضعیت خود را در مدار تثبیت نماید و علی رغم اغتشاشات خارجی، سمت-گیری حقیقی داشته باشد. هدف اولیه این پژوهش، توسعه قوانین کنترلی برای پایداری سه محوره در ماهواره های دارای عملگر های مغناطیسی و بوم گرادیان جاذبه است. ماهواره باید در حالتی که بوم فضا را نشانه رفته است دارای پایداری سه محوره باشد. در این مقاله، به بررسی کنترل وضعیت پایدار ماهواره Uo - SAT با استفاده از عملگر های گشتاور دهنده مغناطیسی و بوم گرادیان جاذبه ای با به کارگیری کنترل کننده های تناسبی- مشتقی و کنترل کننده های فازی پرداخته می شود. هدف اصلی این پژوهش، به دست آوردن زمان همگرایی کمتر و خطای حالت ماندگار کوچک تر است. در ادامه، آنالیز پایداری و جزئیات نتایج شبیه سازی آورده شده که کارآمد بودن ترکیب این دو عملگر را ثابت نموده و نتایج قابل قبولی داشته است.
کلیدواژگان: کنترل وضعیت ماهواره، گشتاور دهنده مغناطیسی، بوم گرادیان جاذبه ای، کنترل کننده تناسبی مشتقی، کنترل کننده فازی -
صفحه 41آنالیز مودال سازه های ثابت و متحرک دریایی به منظور به دست آوردن فرکانس های طبیعی و شکل مود ها در طراحی مهندسی یکی از گام-های اساسی می باشد. در صورتی که فرکانس تحریک سازه نزدیک فرکانس طبیعی آن شود، سازه دچار تشدید و ناپایداری خواهد شد. فرکانس های طبیعی یک سازه به دلیل بزرگی جرم افزوده در آب، کمتر از فرکانس های طبیعی آن در خلا می باشد. از این رو یافتن نحوه کاهش فرکانس های طبیعی سازه ها در زیر آب و شکل وابستگی فرکانس ارتعاشات به عمق در زیر آب، برای پایش شرایط تشدید مسئله مهمی می باشد. در این مقاله، به بررسی فرکانس طبیعی اجسام استوانه ای در هوا و زیر آب پرداخته و اثرات سطح بر میزان کاهش فرکانس طبیعی سازه با استفاده از روش های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور سه نمونه مدل استوانه ای متشکل از 7 کابین با شکل خارجی متفاوت و از جنس آلومینیوم طراحی و ساخته شده و سپس روی نمونه های مورد نظر در هوا توسط دستگاه ارتعاش سنج تست آنالیز مودال انجام شده است. پس از به دست آوردن فرکانس طبیعی و شکل مود های نمونه در هوا بر روی هر سه نمونه در 15 عمق مختلف آب (از حالت شناور تا عمق 3 متری) آزمون آنالیز مودال انجام و اطلاعات مورد نظر (فرکانس طبیعی و شکل مود) به دست می آید. در قسمت بعد نتایج حل عددی تحلیلی نمونه ها در هوا و در نرم افزار ANSYS و نیز یک تکنیک نیمه تحلیلی در شرایط کاملا غوطه ور، با نتایج به دست آمده از آزمون های تجربی مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهند، البته اندکی انحراف در این نتایج مشاهده می شود که لازم است در آینده بررسی بیشتری روی آن صورت گیرد.
کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، آنالیز مودال، شکل مود، عمق آب، جسم کشیده -
صفحه 55سازه های استوانه ای ساخته شده از مواد هدفمند (FGM)، به دلیل قابلیت های خوب مکانیکی و توانایی تحمل درجه حرارت های بالا، بسیار مورد توجه طراحان سازه هستند. بنابراین استفاده از یک روش کارآمد برای تحلیل ارتعاشات این سازه ها بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله، بررسی ارتعاشات آزاد یک پوسته استوانه ای هدفمند بر اساس دو تئوری پوسته دانل و سندرز، در کنار تئوری مرتبه اول برشی مورد بررسی قرار گرفته است که ماده هدفمند دارای خواص متغیر در راستای ضخامت بر اساس یک تابع توانی است. در این تحقیق، معادلات حرکت به واسطه روش دقیق فضای حالت حل شده و به عنوان یکی از مزایای این روش است که نتایج آن برای تمامی شروط مرزی کلاسیک محاسبه شده است. نتایج به دست آمده از هر دو تئوری با نتایج سایر مقالات و مدل المان محدود سه بعدی مقایسه و تصدیق شده است. همچنین اثرات تغییر در پارامتر های هندسی و خصوصیات مواد بر فرکانس طبیعی سازه، در شروط مرزی مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. قابل توجه است که در برخی موارد نتایج به دست آمده برای یکی از تئوری ها، دارای خطای عمده ای است که به دلایل آن اشاره شده است.
کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، تئوری مرتبه اول برشی، دانش و سندرز، روش فضا حالت -
صفحه 69در این مقاله، ارتعاشات اجباری تیر تیموشنکو ساخته شده از FGM با لایه های پیزوالکتریک بررسی شده که بار گذاری آن از نوع بار متحرک با سرعت ثابت است. میدان جابه جایی با استفاده از تئوری مرتبه اول برشی تیر ها به دست آورده شده و معادلات حرکت تیر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. رفتار دینامیکی تیر نیز با استفاده از روش ناویر به دست آورده شده که نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی ارائه شده توسط محققان دیگر مطابقت دارد. همچنین اثر افزایش سرعت بار متحرک بر بیشینه خیز وسط تیر و سرعت بحرانی در توزیع های مختلف FGM به دست آورده شده است.
کلیدواژگان: تیرتیموشنکو، FGM، بار متحرک، پیزوالکتریک -
صفحه 79در این مقاله، طراحی سیستم تعلیق فعال 4/1 خودرو با محوریت مد لغزشی و با استفاده از استراتژی مدل مبنا انجام گرفته و سپس بهبود یافته است. هدف از طراحی این سیستم، ایجاد مصالحه بهینه بین جابه جایی بدنه خودرو و پایداری چرخ ها روی جاده است تا ضمن سفر، هم راحتی سرنشینان تامین شود و هم امکان فرمان پذیری و کنترل پذیری خودرو به نحو مطلوبی فراهم باشد. در این مقاله پس از معرفی مدل -های ریاضی قلاب آسمانی و زمینی، عملکرد کنترل کننده های مدل مبنای تکی و پیوندی مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه جهت بهبود رفتار سیستم، ابتدا چرخش بهینه سطوح لغزش و سپس استفاده از یک سیستم فازی برای تنظیم پارامتری که نقش تعیین کننده در ایجاد مصالحه بین جابه جایی بدنه خودرو و چرخ ها دارد، ارائه شده است. نتایج شبیه سازی ها، کارایی روش های پیشنهادی جهت بهبود عملکرد سیستم را به خوبی نشان می دهد.
کلیدواژگان: سیستم تعلیق فعال، مد لغزشی، استراتژی مدل مبنا، چرخش بهینه، سیستم فازی
-
Page 1In this work, nonlinear model of a Heating, Ventilating, and Air Conditioning (HVAC) system in the cooling mode is first derived using energy and mass balance equations. All components of the system are independently modeled in the modeling process. The responses of the open loop system are then obtained and the reliability of modeling is verified by comparing the actual system records with those of the other researchers. The nonlinear model of the system is linearized using the Jacobian matrix method, and a PID-action as well as the Linear Quadratic Regulator (LQR) controller as the linear control systems are developed on the linear model. PID-action is a classic and robust controller and the LQR is a modern and optimal controller system. In the final part, Sliding Mode Controller (SMC) is designed on the nonlinear model as a robust and proper controller system. The comparison between these proposed controller systems confirms the superiority of the SMC controller, which results in a reduction of the settling time, the omission of overshoot, and an improvement in the actuator's performance via the reduction of energy consumption in the system.Keywords: Nonlinear Control, Sliding Mode Control, Optimal Control, HVAC System
-
Page 11This paper presents the variation in dynamic and static instability characteristics of free-free Timoshenko beam subjected to follower force, where each step has a point mass with transverse and rotary inertia. A finite element code is developed to model two-dimensional Timoshenko beams using the extended Hamilton's principle. The effects of each section length and distributed and concentrated mass on the type of the instability and the critical follower force have been studied for different models of beams. It is concluded that when mass of last section is subsided, the magnitude and the type of instability changes significantly and in most cases it decrease. It is observed that change in rotary inertia parameter of Timoshenko beam and the rotary inertia of concentrated masses affect the magnitude and the type of instability. In this case, by change concentrated mass location, the critical follower force increase suddenly. Effect of joint springs for two section beam with damping and stiffness variation is analysed. Increase in joints parameters lead to more stability.Keywords: Free, Free Timoshenko Beam, Follower Force, Concentrated Mass, Finite Element, Instabilit
-
Page 25In this paper, Improve of transmission loss (TL) for simple geometry mufflers using micro-perforated panels (MPP) is studied. The TLs given by numerical method using SYSNOISE are compared with experimental and analytical results of other researchers. Different configurations have been used so as to detect the real effect of resonator absorbers based on micro-perforated panels in the expansion chambers. It is shown that applying these absorbers can effectively enhance the TL in desired frequencies if their parameters are well chosen. In addition, the reactive effects of the geometry are of high importance in compare with dissipative ones. However, their dissipative effects are negligible when they act at a reactive effect resonance. Finally, numerical modeling of micro-perforated panel in numerical software that it was impossible, in this paper a suitable solution using the equivalent impedance method for modeling in boundary element software, SYSNOISE, is presented.Keywords: Transmission Loss, Micro, Perforated Panels, Boundary Elements Methods, Impedance
-
Page 33
This primary purpose of this work was to develop control laws for three axis stabilization of a magnetic actuated satellite with a passive gravity gradient boom. the satellite shall be three axis stabilized with its boom pointing outwards. This was achieved by classical linearized control of satellite. in addition to a theoretical treatment, the theses contain a large portion of application considerations. Stability analysis was done to find the moment of inertia of a satellite, in order to reach the passive gravity gradient control with boom. The control concept considered was that interaction between the earth’s magnetic field and a magnetic field generated by a set of coils in the satellite can be used for actuation. magnetic torquing was found attractive for generation of control torques on small satellites. Since magnetic control systems are relatively lightweight, require low power and are inexpensive. However, this principle is inherently none linear and difficult to use, classical linearized control and fuzzy controllers were used to stabilized the satellite and their performance was tested via simulation.
Keywords: Attitude Control of a Satellite, Magnetic Torque, Gravity Gradient Boom, Proportional, Derivative Controller, Fuzzy Controller -
Page 41Modal Analysis for obtaining the shape modes and frequencies of a structure is a major step in design and analysis of marine structures. It is known that the natural frequency is reduced due to added mass effects under the water, and excitation near the natural frequencies may result in dangerous vibrations in the system. So understanding how the vibration property of a structure is changed under water is an important problem. In this paper modal analysis of a cylindrical structure under water and also in the air is investigated. The effects of water depth and water surface on the mode shapes and natural frequencies of the structure are studied via experimental and numerical methods. To this end three Aluminum cylindrical structures consist of 7 cabins with different diameters are constructed. Then modal experiments are performed in the air and also under water with 15 different depths from surface to 3- meter depth. Different test results are compared with the numerical/analytical results obtained from the ANSYS software and a semi-analytical method. The results show that there is a nearly good agreement between the numerical/analytical and experimental results; however some differences between the results are considered which should be studied further in future works.Keywords: Natural Frequency, Modal Analysis, Mode Shape, Water Depth, Slender Body
-
Page 55Functionally Graded cylindrical structures, because of their good mechanical ability and their high heat resistance capability, are noteworthy in structural designers view. So, possessing an efficient analysis method for vibration of such structures is so important. In this paper, free vibration of functionally graded cylindrical shell is analyzed based on Donnell and Sanders theories. Also, the first order shear deformation theory is used for displacement field. FG material properties change through the thickness direction according to a power law distribution function. Equations of motion are solved with state space method and as an advantage, numerical results are calculated for every classical boundary conditions. Numerical Results are compared with literature and 3D finite element model and good agreement are observed. Also, effects of geometry and material parameters change on natural frequencies are studied for different boundary conditions. In some cases, one of the theories has major error which is mentioned.Keywords: Natural Frequency, First Order Shear Deformation Theory, Donnell, Sanders, State Space Method
-
Page 69In this paper forced vibration of FGM Timoshenko beam with piezoelectric layers are analyzed based on the first shear deformation beam theory. The governing equations of motion are derived using Hamilton’s principle. Dynamic behaviors of beam are investigated by navier solution and the results obtained from this solution are compared with the existing theoretical results and showed relatively good agreements. Furthermore the effects of increasing the velocity of moving load in maximum deflection center of beam is studied and the critical velocity in different distribution models of FGM are investigated.Keywords: Timoshenko Beam, FGM, Moving Load, Piezoelectric
-
Page 79In this paper, with a focus on sliding mode, designing a quarter car active suspension system has been perfomed using model reference strategy and then it has been improved. the aim of designing this system is creating an optimal trade-off between car body displacement and wheels stability on the road, so that during travel, it's favorably safeguarded passengers comfort and car controlability, too. in this paper after introducing sky-hook and ground-hook mathematical models, performance of single and hybrid model reference controllers has been studied and then for improving system behavior, some suggestions such as optimum rotation of sliding surfaces and using fuzzy system for regulating a basic parameter has been mentioned. Simulation results show proposed methods efficiency for improving system performance.Keywords: Active Suspension System, Sliding Mode, Model Reference Strategy, Optimum Rotation, Fuzzy System
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.