فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال دهم شماره 3 (پیاپی 37، پاییز 1393)
  • سال دهم شماره 3 (پیاپی 37، پاییز 1393)
  • دینامیک، ارتعاشات و کنترل
  • 88 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1393/08/13
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علی مظفری، محمد کرمی، امیرحسین آذرنیا صفحه 1
    در مقاله حاضر، اثر آلیاژهای حافظه دار بر روی رفتار ارتعاشات آزاد پانل های ساندویچی - کامپوزیتی با هسته انعطاف پذیر بررسی شده است. تعبیه سیم های حافظه دار SMA، با توجه به ویژگی های این آلیاژ می تواند بر فرکانس ها و رفتار ارتعاشات آزاد این گونه سازه ها اثر گذار باشد. جهت بررسی اثر پارامترهای مختلف الیاف حافظه دار تعبیه شده در رویه های فوقانی و تحتانی ورق ساندویچی - کامپوزیتی بر روی فرکانس های طبیعی و شکل مودهای مختلف پانل، در رویه ها که به شکل ورق های کامپوزیت چندلایه هستند از تئوری برشی مرتبه اول (FSDT) و در هسته میانی از تئوری بهبود یافته مرتبه بالای صفحات ساندویچی (IHSAPT) استفاده شده است. به طوری که در معادله ها، اثرات اینرسی هسته میانی و رویه ها به طور کامل لحاظ می گردد. معادلات برای شرایط مرزی تکیه گاه ثابت به صورت تحلیلی و با استفاده از اصل همیلتون به دست می آید که تنش بازیابی ناشی از تحریک سیم های SMA تعبیه شده در رویه ها به صورت کار نیروهای خارجی در نظر گرفته می شود. PDE استخراج شده از طریق اعمال روش گالرکین ساده و حل می شود.
    کلیدواژگان: پانل ساندویجی، آلیاژ حافظه دار (SMA)، اصل همیلتون، ارتعاشات آزاد
  • امیرعلی نیک خواه، ساحل سهیلی، مهران زارع صفحه 15
    در مقاله حاضر رویکردی جدید برای کنترل فرآیند تحریک یک ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS به طوری که تخمین سرعت دورانی ورودی را ممکن سازد، مورد توجه قرار گرفته است. با استفاده از این الگوریتم، علاوه بر تخمین سرعت زاویه ای، ضرایب میرایی و فنریت سامانه به صورت زمان حقیقی در اختیار خواهد بود. این فن، بسیار ساده بوده و در مواردی که نویز اندازه گیری سنسورها کوچک باشد به خوبی قابلیت پیاده سازی خواهد داشت. نتایج شبیه سازی، موثر بودن روش کنترلی مورد نظر را در عدم حضور نویز نشان می دهند.
    کلیدواژگان: ژیروسکوپ، ژیروسکوپ های ارتعاشی MEMS، مود تحریک، تئوری تخمین
  • میرسعید صفی زاده، سعید محمدی، نوروز محمد نوری صفحه 25
    کویتیشن یکی از مهم ترین عیوبی است که در پمپ های گریز از مرکز ظاهر گشته و موجب آسیب های جبران ناپذیری می شود. همچنین باعث افت هد، دبی و بازدهی پمپ های گریز از مرکز و خوردگی و پیتینگ در سطوح پره ها می شود. در مقاله حاضر با استفاده از تحلیل سیگنال های ارتعاشی اندازه گیری شده از روی یک پمپ گریز از مرکز، نحوه طراحی سیستمی برای پایش پدیده کویتیشن در پمپ ارائه می گردد. در این تحقیق با استفاده از یک سامانه آزمایشی ساخته شده، به شبیه سازی پدیده کویتیشن در پمپ های گریز از مرکز پرداخته و با استفاده از سنسور شتاب-سنج، سیگنال های ارتعاشی پمپ در حین بروز و گسترش کویتیشن اندازه گیری شده است. در نهایت با استفاده از روش های متداول و نوین تحلیل سیگنال در حوزه های زمانی، فرکانسی و زمان- فرکانسی به بررسی تاثیر بروز و گسترش کویتیشن بر پارامترهای مختلف استخراج شده از تحلیل سیگنال پرداخته شده است. تحلیل نتایج به دست آمده بیانگر مشخصه های حساس به پدیده کویتشن در پمپ است که می تواند به منظور طراحی سیستمی برای پایش اتوماتیک کویتیشن در پمپ ها با استفاده از سیگنال های ارتعاشی به کار رود.
    کلیدواژگان: پمپ گریز از مرکز، کویتیشن، سیگنال ارتعاشی، تحلیل زمان، فرکانسی
  • سعید شجاعی، مهدی تاجداری، مصطفی حسینعلی پور، حمیدرضا چمنی صفحه 35
    در تحقیق حاضر تحلیل ارتعاشات پیچشی مجموعه میل لنگ موتور دیزل OM457 با کمک نرم افزار AVLEXCITE انجام گرفته است. این تحلیل به صورت خطی انجام گرفته و مدل محاسبه، یک سامانه جرم- فنر است که روند تحلیل آن بر پایه روش هولزر است. پارامترهایی از قبیل فرکانس های طبیعی پیچشی سامانه، گشتاورهای پیچشی نوسانی وارد بر اجزاء مختلف میل لنگ، جابه جایی زاویه ای سر آزاد میل لنگ، شرایط احتراق ناقص، اتلاف توان حرارتی در میراگر و گشتاور انتقالی به چرخ طیار از جمله مواردی هستند که در این تحقیق مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند. به منظور محاسبه سختی پیچشی یک لنگ از میل لنگ، از تحلیل اجزاء محدود استفاده شده است. به منظور صحه گذاری مدل سازی، نتایج حاصل از شبیه سازی ارتعاشات پیچشی مجموعه میل لنگ موتور با نتایج حاصل از آزمون ارتعاشات پیچشی موتور OM457 مقایسه و ارائه شده است. مقایسه نتایج، حاکی از دقت خوب این نرم افزار و همچنین صحت مدل سازی تحلیل ارتعاشات پیچشی موتور می باشد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات پیچشی، موتور دیزل، سختی پیچشی
  • کرامت ملک زاده فرد، سید محمد زمانی ثانی، مهدی تاجداری صفحه 43
    در مقاله حاضر پاسخ دینامیکی استوانه ضخیم تحت بارگذاری فشار مکانیکی گذرای متحرک مورد مطالعه و بررسی قرار میگیرد. برای این منظور ابتدا معادلات حرکت پوسته به کمک اصل همیلتون و تئوری مرتبه اول میرسکی- هرمان به دست میآید. اثر اینرسی دورانی و تغییر شکل های برش عرضی در معادله های حاکم بر سامانه دینامیکی درنظر گرفته شده است. معادله های حرکت پاره ای به دست آمده با تبدیل به معادله های دیفرانسیل معمولی حل گردیده است. با این روش، مسئله به صورت تحلیلی تحت انواع بارگذاری های متحرک مکانیکی فشاری قابل حل است. همچنین مسئله مورد نظر توسط روش اجزاء محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS مدل سازی شده و نتایج حل تحلیلی صحه گذاری شده است. مقایسه نتایج روش تحلیلی با روش اجزاء محدود نشان می دهد که تئوری استفاده شده برای محاسبه پاسخ دینامیکی استوانه ضخیم موفق بوده است. همچنین نتایج قابل قبولی برای پاسخ دینامیکی پوسته استوانه ای جدار ضخیم با طول بلند در موقعیت های مختلف بارگذاری دینامیکی به-دست آمده است.
    کلیدواژگان: استوانه جدار ضخیم، پاسخ دینامیکی، بارگذاری متحرک، تئوری مرتبه اولمیرسکی، هرما، روش اجزای محدود
  • امیر علی نیک خواه، علی اصغر جعفری، رضا اثباتی لواسانی صفحه 53
    ژیروسکوپ های MEMS ساختار پیوسته، همانند ژیروسکوپ های MEMS جرم متمرکز برمبنای نیروی کوریولیس عمل می کنند. در این مقاله ژیروسکوپ های ارتعاشی MEMS با رزناتور حلقوی مورد بررسی قرار گرفته اند. تا کنون اشکال متفاوت دایروی و ستاره ای 8 پر برای رزوناتور این ژیروسکوپ ها پیشنهاد شده است. در مقاله حاضر این مدل ها در نرم افزار ABAQUS تحلیل و مدل جدید ستاره ای 16 پر پیشنهاد شده است. همچنین، دینامیک ژیروسکوپ حلقه ای با پره به کمک حلقه خالص (ایده آل بدون پره) تخمین زده شده است. به کمک نرم افزار ABAQUS فرکانس مود کاری رزناتور استخراج و با مقایسه با فرکانس تحلیلی مستخرج از حل معادله دینامیکی صحت سنجی شده است. در انتها نیز پاسخ معادلات سامانه از روش گالرکین با وجود اعمال نیروی ورودی هارمونیک با دامنه ثابت ارائه شده است.
    کلیدواژگان: ژیروسکوپ های ارتعاشی، MEMS، رزناتور حلقوی، ارتعاشات پیوسته، روش گالرکین
  • حسین گل پرور، سعید ایرانی صفحه 61
    در مقاله حاضر جهت انجام آزمون تجربی، تحلیل خطی و غیرخطی ایرفویل دو درجه آزادی در جریان مادون صوت تراکم ناپذیر مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم از روش لاگرانژ و با استفاده الگوی آیرودینامیکی واگنر برای حل در حوزه زمان استخراج شده است. سامانه فلاتر دو درجه آزادی، ترکیبی از دو مود خمشی و پیچشی می باشد. این سامانه شامل یک بال صلب قابل نصب بر روی تکیه گاه الاستیک برای آزمایش فلاتر است. مطالعه حاضر بررسی تجربی رفتار یک ایرفویل دو درجه آزادی بر روی بستر الاستیک جهت جابه جایی عرضی و پیچشی بدون لقی است. در تحلیل های اکادمیک معمولا فلاتر دو درجه آزادی ترکیبی از دو مود خمشی و پیچشی است. تکیه گاه های سامانه، قابلیت جابه جایی در دو جهت مورد نظر را در مواجه با پدیده فلاتر ایجاد می کند. با توجه به محاسبات تئوری، یک سامانه فلاتر دو درجه آزادی با تکیه گاه های الاستیک (فلکسچرهای خمشی و پیچشی) ساخته و کالیبره گردید. در خلال آزمایش تجربی، پدیده فلاتر با دو مود خمشی و پیچشی در سرعت های مختلف مشاهده شد. بررسی نتایج آزمایش های تونل باد و پارامترهای موثر نشان می دهد که افزایش نسبت فرکانسی باعث کاهش سرعت فلاتر می شود، اما این کاهش در یک نسبت فرکانسی به حداقل خود رسیده و سپس دوباره افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که افزایش فاصله محور الاستیک از لبه حمله منجر به افزایش سرعت فلاتر می گردد.
    کلیدواژگان: آیروالاستیسیته، فلاتر، دو درجه آزادی، آزمون تونل باد، جریان مادون صوت
  • کرامت ملک زاده فرد، محسن غلامی صفحه 73
    در مقاله حاضر برای اولین بار به تحلیل دینامیکی انواع پوسته های مرکب شامل دوانحنایه، تک انحنایه، صفحه تخت و پوسته استوانه ای کامل تحت ضربه با سرعت پایین توسط چند جرم ضربه زننده و براساس تئوری برشی مرتبه اول (FSDT)، برای شرایط مرزی ساده و گیردار پرداخته شده است. کرنش های مکانیکی براساس تئوری سندرز استفاده شده است. نتایج با استفاده از دو مدل جرم و فنر بهبودیافته خطی شده جدید (شکل خطی قانون تماس هرتز) و مدل کامل (شکل کلی غیرخطی قانون تماس هرتز) استخراج و با یکدیگر مقایسه شده است. برای صحه گذاری بیشتر، نتایج با نرم افزار المان محدود آباکوس و آخرین کارهای انجام شده مقایسه شده است. مسئله چند ضربه در یک شکل کلی فرمول بندی شده و توانایی تحلیل ضربات همزمان سرعت پایین چند جرم ضربه زننده با جرم، سرعت و شعاع متفاوت در نقاط مختلف را دارد. در این مطالعه، اثر پارامتر های هندسی و مکانیکی پوسته های مرکب مانند نسبت طول به عرض (a/b)، نسبت طول به شعاع (L/R) و سرعت اجرام ضربه زننده برروی پاسخ ضربه از هر دو مدل بررسی و مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: ضربه با سرعت پایین، پوسته های مرکب انحنادار، مدل جرم و فنر خطی شده جدید، قانون تماسی هرتز
|
  • Page 1
    Effects of embedded Shape Memory Alloys (SMA) on free vibrations of sandwich-composite panels with a flexible core are investigated. Embedded SMA Wires, according to the characteristics of these alloys, can be effective on frequency and vibration’s behavior of these structures. At this study, the SMA wires (NiTiNol) are symmetrically embedded at mid-plan of top and bottom faces which is composite multilayer. For investigation of the effects of various parameters of this wires on natural frequency and shape mode, at the face plates the first order shear deformation theory (FSDT) and for flexible mid-core the Improved high-order theory of sandwich plates (IHSPT) are used so that inertia effects of middle core and face plates are fully considered. Equations for simple boundary conditions, is obtained analytically using Hamilton's principle. Recovery stresses generated by the excitation of built-in SMA wires, is assumed as the work of external forces. Result partial differential equations (PDE) by applying the Galerkin method simple and dissolved.
    Keywords: Sandwich Panel, FSDT– IHSPT (SMA), Hamilton\'s Principle, Free Vibration
  • Mr Sahel Soheili, Dr Amirali Nikkhah, Mr Mehran Zareh Page 15
    In this paper a new approach for control of Drive mode of a MEMS Vibratory gyroscope is developed, which enables estimation of the input rotation rate. Using this algorithm, besides of estimation of the input rotation rate, the spring and damping coefficients of the system will be obtained online. The methodology of the algorithm is very simple, and can be implemented successfully when the noise of the measurements are small. Results of the simulations show effectiveness of the method.
    Keywords: Gyroscope, MEMS Vibratory Gyroscope, Drive Mode, Estimation Theory
  • Page 25
    Cavitations phenomenon is one of the sources of inefficiently operation in a centrifugal pump and also cause reduction in capacity of the pump, decrease in head, blade erosion and corrosion, structure vibration and noise. This paper presents a method for cavitation monitoring of pumps using vibration signal analysis of a centrifugal pump. In this study, cavitation phenomena in centrifugal pump have been simulated by an experimental setup. Vibration signals of the pump have been measured during cavity inception and propagation. Finally, the cavitation effects on the parameters extracted from vibration signals using conventional and advanced signal processing methods in time, frequency and time-frequency domain have been investigated. The results indicate sensitive parameters to cavitation in pump which can be used to design a cavitation condition monitoring system based on vibration signals.
    Keywords: Centrifugal Pump, Cavitation, Vibration Signal, Time, Frequency Analysis
  • Dr Mostafa Hoseinalipour, Dr Mehdi Tajdari Page 35
    Torsional vibrations analysis of the crankshaft at the diesel engine set is accomplished by AVL EXCITE software based on Holzer method. The parameters such as natural frequencies of torsional system, oscillating torsional torques operated on the divers components of crankshaft, angular displacement of crankshaft in free condition from one side, misfiring conditions, heat dissipated power in damper and transitional torque to the flywheel have been investigated in this research. Simulation results of torsional vibrations in the crankshaft of engine are compared with the experimental results. This comparison illustrates a good accuracy in the results of torsional vibrations modelling.
    Keywords: Torsional Vibrations, Diesel Engine, Torsional Stiffness
  • Mahdi Tajdari, Keramat Malekzadeh Fard, Sayyed Mohammad Zamani Sani Page 43
    In this paper, dynamic response of the thick cylindrical shell subjected to mechanical moving pressure has been investigated. First, the equations of motion have been derived using the Hamilton’s principle and the first order Mirsky-Hermann theory.The effects of transverse shear deformation and rotatory inertia were included in the governing equations of the dynamic system. Theobtainedpartial differential equationshave been solved using the converted ordinary differential equations. With this method, the problem can be solved for various mechanical moving pressure loads.The Results of the present analytical method have been verified by comparing with finiteelementresults using ABAQUS Software. The Comparison of the results with the finite element method shows that the first order Mirsky-Hermann theory can predict the dynamic response of the thick cylindrical shell successfully. Also, acceptable results were obtained for dynamic response of long thick cylindrical shell in different dynamic loading position.
    Keywords: Thick Cylindrical Shell, Dynamic Response, Finite Element Method, First Order Mirsky, Hermann Theory, Moving Load
  • Page 53
    Almost all the MEMS gyroscopes are vibratory, and work based on Coriolis force. Analysis of MEMS Vibratory Gyroscopes with ring resonator is proposed in this paper. Different gyro resonators are developed in literature such as circle and 8 edge star. Analyzing these structures with ABAQUS, we introduce a novel 16 edge star resonator. Analytical and simulated frequency answers are compared. Through this ring equation instead of ring model with support and connections is validated. Also response of the system to harmonic input force with constant amplitude is determined.
    Keywords: Vibratory Gyroscope, MEMS, Ring Resonator, Continuous Vibrations, Galerkin Method
  • Page 61
    In this paper, linear and nonlinear analysis of an airfoil with two degrees of freedom in incompressible flow is accomplished for experimental test. Respective equations are extracted by Lagrange's method and used Wagner’s theory to solve this equation in time domain. Two-degree-of-freedom flutter is a combination of bending and torsion vibration modes. A flutter mount system with flexure supports has been developed for flutter tests with rigid wings in wind tunnels. This current study is an experimental investigation into the behaviour of a 2DOF wing section with a flexible structural linearity and nonlinearity support in pitch and plunge motion without free-play. This support system must be providing a well-defined 2DOF dynamical system on which rigid wings can encounter flutter. A classical 2DOF flutter can be described as combination of bending and torsion vibration modes. Evaluation of the results of wind tunnel experiments and effective parameters show that increasing frequency ratio cause the speed of flutter to decrease but it reducedes to minimum value at a frequency ratio and then it increase. Furthermore, it is observed that with increasing the distance center of elastic-axis from leading edge flutter speed decreases.
    Keywords: Aeroelasticity, Flutter, 2 Degree of Freedom, Wind Tunnel Test, Subsonic Regime
  • Karamat Malekzadeh Fard, Mohsen Gholami Page 73
    In this paper, at the first time, dynamic response of double curved, single curved, flat and circular cylindrical composite shells with simply supported and clamped boundary conditions subjected to multi- mass impacts were studied based on the first-order shear deformation theory (FSDT). The mechanical strains were used according to Sander’s theory. Using a new linearized two degrees of freedom spring-mass system (linear form of Hertzian contact law) and complete solution model (nonlinear form of Hertzian contact law), the results are derived and compared with together. For additional verification, the results are compaired with the Abaqus finite element software and the latest available literature. The presented formulation is general and capable to analyses the cylindrical composite shells subjected to multi-mass impacts with arbitrary different masses, initial velocities and impact locations. In this investigation, the effect of geometrical and mechanical parameters, such as length to width ratio (a/b), length to radius ratio (L/R) and velocity of the impactor masses on the impacts response from both presented models are studied and compared with together.
    Keywords: Low Velocity Impact, Curved Composite Shells, New Linearized, Spring, Mass Model, Hertzian Contact Low