per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
1
10
10.22044/jsfm.2014.252
252
طراحی و پیادهسازی کنترل فازی دوربین رباتیک جهت ردگیری هدف
Design and Implement of Fuzzy control of a Robotic Camera for Target Tracking
علی اصغر عرب
aliasghar.arabs@gmail.com
1
محمد مهدی فاتح
mmfateh@shahroodut.ac.ir
2
سید محمد رضا یزدان پرست
reza_yazdan@yahoo.com
3
دانشگاه صنعتی شاهرود
دانشگاه صنعتی شاهرود
گروه همت
این مقاله به طراحی و پیادهسازی کنترل فازی دوربین رباتیک برای ردگیری هدف میپردازد. دوربین رباتیک که از بازوی رباتیک و دوربین تشکیل شده­است هدف متحرک را در مرکز فریم تصویر قرار میدهد. طرح کنترلکننده پیشنهادی از راهبرد کنترل ولتاژ استفاده مینماید و خطای ردگیری فضای کار را توسط سیستم­های فازی به خطای ردگیری فضای مفصلی تبدیل مینماید. این طرح کنترلی که برای نخستین بار در عمل اجرا شده­است مستقل از مدل دینامیکی ربات بوده و نسبت به عدم قطعیتهای اطلاعات تصویر نیز مقاوم است. روش کنترل پیشنهادی سادهتر و کم محاسبهتر از روش مرسوم کنترل ربات است که مبتنی بر راهبرد کنترل گشتاور است. همچنین جهت ردگیری جسم در فریم تصویر، از ترکیب الگوریتم ردگیری مرکز و الگوریتم ردگیری حباب استفاده میشود. نتایج تجربی روی دوربین رباتیک دو-رابط مجهز به موتورهای جریان مستقیم مغناطیس دائم نشان میدهد که کنترل پیشنهادی در مقایسه با کنترل تناسبی-مشتقی عملکرد بهتری دارد.
This paper presents the design and implementation of fuzzy control for a robotic camera in tracking an object. The robotic camera which consists of a robotic arm and a camera, locates the moving object on the center of the image frame. The proposed controller uses the voltage control strategy and transforms the task-space tracking error to the joint-space tracking error using fuzzy systems. This control approach which has been implemented for the first time, is free from the dynamical model of the arm and robust against image uncertainties. Compared with the conventional control of robot that is based on the torque control strategy, it is simpler and computationally more efficient. In addition, it employs the blob tracking algorithm and centroid tracking algorithm for tracking the object in image frame. The experimental results provided by a two-link robotic camera driven by permanent magnet dc motors confirm that the proposed control approach is superior to the proportional-derivative control.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_252_2363b8e10b5ab4d2127d5196f50e9d16.pdf
دوربین رباتیک
کنترل فازی
ردگیری هدف
راهبرد کنترل ولتاژ
Robotic camera
fuzzy control
target tracking
Voltage control strategy
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
11
23
10.22044/jsfm.2014.293
293
بررسی و تحلیل عوامل موثر در سرعت پاسخ برای مدل غیر خطی عملگر الکتروهیدرواستاتیکی
Analysis and examination of the factors contributing to rapidness of response time in non-linear model of electro-hydrostatic actuator
محمد جواد میرشجاعیان حسینی
mj_mir@ee.kntu.ac.ir
1
مهدی علیاری شوره دلی
aliyari@eetd.kntu.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد/دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
هیئت علمی گروه مکاترونیک/دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
عملگرهای الکتروهیدرواستاتیکی با ساختاری جدید برای پوشش معایب عملگرهای الکتروهیدرولیکی و الکترومکانیکی طراحی شدهاند. در این مقاله پس از بررسی ساختار عملگر الکتروهیدرواستاتیکی، با استفاده از نرم افزار متلب- جعبه ابزار سیمهیدرولیک این عملگر شبیهسازی و مدل سازی میشود. برای مدلهای خطی، پهنای باند معیاری از سرعت پاسخ است، ولی مدل عملگر الکتروهیدرواستاتیکی، مدلی غیرخطی است. به علت رفتار غیرخطی مدل عملگر الکتروهیدرواستاتیکی، عدم وجود معیاری برای سرعت پاسخ مدل غیر خطی عملگر الکتروهیدرواستاتیکی و اینکه شبیه-سازی به روش ترتیبی چندگانه انجام شده، به روشی نوین سرعت پاسخ نیرویی عملگر و عوامل موثر بر آن بررسی شده است. در این روش توانایی پیگیری مرجع در فرکانس مربوطه نشان دهندهی سرعت پاسخ سیستم است. نتایج نشان دهنده آن است که بارگذاری خارجی تاثیر قابل توجهی روی سرعت پاسخ نیرویی عملگر دارد. در این بررسیها، تاثیر عواملی همچون جابجایی حجمی پمپ، اندازهی انباره و سیلندر برای جبران کاهش سرعت پاسخ دیده شد. تغییر حجم سیلندر بیشترین تاثیر، تغییر حجم انباره و جابجایی حجمی پمپ کمترین تاثیر را در سرعت پاسخ به همراه داشت.
This paper deals with the issue of analysis and examination of the factors contributing to rapidness of response time in non-linear model of electro-hydrostatic actuator. In this relation, the design and simulation of an electro-hydrostatic actuation system referred to as EHA using multidisciplinary modeling method is presented. For linear models, the bandwidth is a criteria of rapidness of response, but EHA has a non-linear model. Due to the non-linear behavior of EHA, a new method for analyzing of rapidness of response is developed and influencing factors is investigated. In this method, the ability to track a reference in special frequency shows rapidness of response of actuator. Results show the external load has a significant impact on the rapidness of response of actuator. Finally, hydraulic circuit equipment capacity influence on rapidness of response of actuator are evaluated. Changing accumulator size and pump displacement have minor effect on rapidness of response of actuator. However, results show changing cylinder capacity has a major effect on rapidness of response of actuator.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_293_7d5fedebe0dad1a3a67081690bbe43f4.pdf
عملگر الکتروهیدرواستاتیکی
پهنای باند
سرعت پاسخ
مدل سازی ترتیبی چندگانه
Electro-hydrostatic actuator
Bandwidth
Rapidness of response
Multiplicity modeling
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
25
36
10.22044/jsfm.2014.294
294
بررسی تاثیر میراگر خارجی الکترورئولوژیکال بر رفتار کمانش دینامیکی صفحه فلزی
Effect of external electrorheological damper on dynamic buckling behavior of a metallic plate
محمد حسین زاده
yamahdi86@gmail.com
1
جلیل رضائی پژند
jrezaeep@um.ac.ir
2
دانشگاه فردوسی مشهد
دانشگاه فردوسی مشهد
در این مقاله، کمانش دینامیکی صفحه فلزی با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور بهبود نواحی پایداری صفحه و افزایش ظرفیت حمل بار آن، از یک میراگر خارجی الکترورئولوژیکال (ER) استفاده شده است. در مدل میراگر ER، رفتار پس از تسلیم سیال ER در کد المان محدود در نظر گرفته می شود. سیال هوشمند در ناحیه پس از تسلیم به صورت غیر خطی رفتار می کند. سیالات ER دسته ای از سیالات هستند که خصوصیات مکانیکی آن ها با اعمال میدان الکتریکی در کسری از ثانیه تغییر می کند. به عبارت دیگر، در صورت اعمال میدان به این سیالات، لزجت آن ها به سرعت افزایش می یابد. از این خاصیت می توان به منظور افزایش میرایی و در نتیجه افزایش پایداری سیستم استفاده کرد. تغییر پارامترهای میزان ولتاژ اعمالی به الکترودها، شعاع الکترودها و فاصله نسبی اولیه الکترودها در میراگر ER می تواند منجر به تغییرات پایداری سازه شود. در هنگام طراحی میراگر، با تغییر در برخی از پارامترها می توان پایداری سازه را تغییر داد. در ادامه، تاثیر این پارامترها روی نواحی پایداری سازه مورد بررسی قرار می گیرد.
In this study, dynamic buckling of a metallic plate with external electrorheological (ER) damper is investigated using the finite element method. The stability region and load carrying capacity of the metallic plate is improved by applying an external ER damper to the plate. The post yield behavior of the ER fluid (nonlinear behavior) is considered for modelling the ER damper. ER fluids are a class of smart fluids that their mechanical behavior is changed considerably in miliseconds by applying the electric field. In another word, applying the electric field increases the viscosity of the smart fluid. This behavior lead to an increase in the damping of the structure. Consequently, the stability of the system increases. Different parameters such as the intensity of the applied electric field and the geometric properties of the external ER damper can affect the stability regions of the structure. The effect of these parameters on the stability of the metallic plate is investigated in the present study.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_294_7317b711d568aa0b6edd9dbe548c523a.pdf
صفحه فلزی
پایداری دینامیکی
سیال الکترورئولوژیکال (ER)
Metallic plate
Dynamic stability
Electrorheological fluid
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
37
49
10.22044/jsfm.2014.247
247
بهینهسازی وزنی و کمانشی پوستههای تقویتشده کامپوزیتی لایه ای
Optimization of shells with laminated stiffeners for minimum weight and maximum buckling load
مرتضی باقری
bagheri@alborz.kntu.ac.ir
1
علی اصغر جعفری
jafari@kantu.ac.ir
2
مرتضی صادقی فر
sadeghifar.morteza@gmail.com
3
دانشگاه هوایی شهید ستاری- دانشکده مهندسی هوافضا
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی- دانشکده مهندسی مکانیک
دانشگاه آزاد نوشهر- دانشکده مهندسی مکانیک
در این تحقیق، بهینهسازی پوستههای استوانهای تقویتشده کامپوزیتی لایه ای با تقویتکنندههای رینگی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شدهاست. توابع هدف شامل رسیدن به حداکثر بار کمانش کلی و حداقل وزن پوسته تقویتشده لایهای میباشد. بار کمانش با استفاده از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول لوو و روش حل ریلی ریتز به دست آمد. در این تحقیق از معادلات انرژی کرنشی برای پوسته تقویتشده کامپوزیتی استفاده شدهاست و هر تقویتکننده به صورت مجزا در نظر گرفته شدهاست به طوری که ابعاد هندسی و خصوصیات موادی هر تقویتکننده میتواند از بقیه متفاوت باشد. به علاوه، استفاده از این روش توانایی متفاوت در نظر گرفتن خصوصیات موادی تقویتکنندهها از پوسته اصلی را نیز به طراح میدهد.
In this research, the optimization of laminated cylindrical shells with composite ring stiffeners is implemented by the Genetic Algorithm (GA). The objectives seek the maximum general buckling pressure and minimum weight of laminated stiffened shells. The buckling pressure is evaluated using Love’s First-order Shear Deformation Theory (FSDT) and solved using the Rayleigh-Ritz energy method. The research introduces a strain energy formulation for laminated ring stiffeners, in which each ring stiffener may be treated individually and the geometrical dimensions and material properties of the stiffeners may be different from one another. Furthermore, the formulation enables the analyst to optimize the material properties of the stiffeners different from those of the parent shell. The results show that the effect of the material and geometrical properties of the shell and stiffeners on the stiffened shell’s buckling capacity is larger than its weight. Also, the buckling optimization has much greater efficiency than the buckling-weight and weight optimizations.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_247_0c45931461c8b2f14a5259d6c508ad28.pdf
پوسته استوانهای
تقویتکننده لایهای
بار کمانش
وزن
الگوریتم ژنتیک
Cylindrical Shell
Laminated stiffener
Buckling pressure
Weight
Genetic Algorithm
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
51
63
10.22044/jsfm.2014.295
295
بررسی تجربی و عددی تاثیر هندسه مقطع و فوم فلزی بر روی تغییر شکل و ویژگی های جذب انرژی لوله های جدارنازک
Experimental and numerical investigations of effects of section geometry and metallic foam filler on deformation and energy absorption characteristics of thin-walled tubes
علی علوی نیا
alavi1338@yahoo.com
1
علی فرشاد
farshad34@yahoo.com
2
دانشگاه بوعلی سینا
دانشگاه آزاد تاکستان
در این تحقیق، اثر هندسه مقطع و وجود پرکننده فوم فلزی بر رفتار مکانیکی مقاطع جدار نازک تحت تاثیر بارهای محوری شبه استاتیک به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. سه نوع از مقاطع جدار نازک (دایره­ای، شش­ضلعی و مربع) از جنس آلومینیوم 1200 به صورت توخالی و پرشده از فوم تحت بارگذاری محوری شبه­استاتیکی قرار داده شده و خصوصیات جذب انرژی آنها شامل نیروی بیشینه، نیروی متوسط لهیدگی، انرژی جذب شده و نحوه تغییرشکل مورد مطالعه و مقایسه واقع شده­اند. از دستگاه اینسترون مدل 8305 برای بارگذاری شبه­استاتیکی استفاده شده است. نتایج پژوهش نشان داد که مقطع دایره­ای دارای بیشترین میزان جذب انرژی و نیروی متوسط است؛ فوم فلزی باعث بالا رفتن میزان جذب انرژی و مقدار نیروی میانگین می­شود؛ فوم فلزی در حالت کلی تاثیری بر تعداد چین­خوردگی­ها ندارد و نهایتا مقدار جذب انرژی سازه پرشده از فوم، از مجموع انرژی­های جذب شده توسط لوله­توخالی و فوم تنها بیشتر است. بعلاوه، نتایج حاصل از شبیه­سازی عددی و داده­های تجربی تطابق خوبی با هم دارند.
In this research, effects of section geometry and metallic foam filler on mechanical behavior of thin-walled tubes under axial quasi-static loads are studied both experimentally and numerically. Three types of Al-1200 thin-walled geometries, circular, square and hexagonal in the forms of hollow and foam-filled tubes are subjected to quasi-static loads and their energy absorption characteristics including maximum load, mean crushing load, absorbed energy and deformation modes are studied and compared. Instron 8305 model machine is used to axial quasi-static loading of the samples. Results of the research show that circular section has the greatest values of mean crushing load and absorbed energy; metallic foam filler increases the mean crushing load and energy absorption capacity; foam-filling does not affect the number of folds in general and finally, absorbed energy for foam-filled tube is larger than sum of energies absorbed by the tube and foam when are loaded separately. Furthermore, numerical results are in good agreement with the experimental data.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_295_d4c53cf0609153231c3c63f3993281d3.pdf
لوله جدارنازک
فوم فلزی
جذب انرژی
حالت تغییرشکل
Thin-walled tube
metallic foam
Energy absorption
deformation mode
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
65
78
10.22044/jsfm.2014.248
248
جابه جایی ها و تنش ها در پوسته های استوانه ای توخالی جدارضخیم چرخان FGM تحت فشار به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم
Displacements and Stresses in Rotating FGM Pressurized Thick Hollow cylindrical Shells Based on HSDT
مهدی قناد کهتوئی
ghannad.mehdi@gmail.com
1
حامد قارونی
gharooni.hamed@gmail.com
2
دانشگاه صنعتی شاهرود
دانشگاه صنعتی شاهرود-دانشکده مکانیک
در این مقاله به منظور تحلیل الاستیک پوسته­های استوانه­ای تشکیل شده از مواد هدفمند (FGM)، معادلات دیفرانسیل حاکم بر استوانه­های جدارضخیم چرخان FGM تحت فشار در حالت متقارن محوری به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم (TSDT) استخراج و حلّ عمومی آنها برای شرایط انتهایی دو سرگیردار ارائه شده است. سپس با انجام مطالعه­ موردی و همچنین ارائه­ یک حلّ عددی، توزیع جابه­جایی و تنش حاصل از حلّ تحلیلی به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه­ سوم با نتایج حاصل از مدل­سازی عددی مقایسه شده­اند. جنس استوانه، ماده­ ناهمگن و همسانگرد با تغییرات خواص مکانیکی شامل مدول الاستیسیته و چگالی در راستای شعاعی به صورت توانی و نسبت پواسون ثابت می­باشد. در ادامه تأثیر سرعت چرخش استوانه بر مقادیر جابه­جایی و تنش بررسی شده است. نهایتاً به منظور بررسی تأثیر افزایش مرتبه­ تئوری تغییر شکل برشی بر مقادیر جابه­جایی و تنش، مقایسه­ای بین نتایج حاصل از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه­ اول و سوم صورت گرفته است.
This article presents an elastic analysis and a closed form analytical solution for rotating functionally graded thick-walled hollow cylindrical shells subjected to constant internal and/or external pressure. Regarding the problem which could not be solved through elasticity theory, the solution based on the higher-order shear deformation theory (HSDT) is suggested. The material is assumed to be isotropic heterogeneous with constant Poisson’s ratio and radially varying elastic modulus and density continuously along the thickness with a power function. Based on HSDT, and the virtual work principle, the general governing differential equations of axisymmetric rotating pressurized thick cylindrical shells made up of functionally graded materials (FGM) have been derived. Following that, the set of non-homogenous linear differential equations with constant coefficients for the cylinder with clamped-clamped ends was solved analytically, and the effect of loading and inhomogeneity on the stresses and displacements was investigated. The results are compared with the findings of both shear deformation theory (SDT) and finite element method (FEM). Finally the effects of higher-order approximations on the stresses and displacements have been studied.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_248_84039886d3fd9061efb6ca9c1cbccdee.pdf
Hollow cylindrical shells
Rotating cylinders
FGM
HSDT
FEM
Hollow cylindrical shells
Rotating cylinders
FGM
HSDT
FEM
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
79
91
10.22044/jsfm.2014.296
296
تغییر در دینامیک یک سیستم با استفاده از ورودی های زمان محدود: کاربرد در درمان و مدلسازی سرطان
Changing the dynamics of a system by using finite duration inputs: Application to cancer modeling and treatment
علی غفاری
ghaffari@kntu.ac.ir
1
مصطفی نظری
nazari.mes@gmail.com
2
مصطفی خزائی
khazaee_m@iust.ac.ir
3
بهناز بهمئی
behnazbahmaie@yahoo.com
4
استاد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
در این مقاله، یک مدل ریاضی جدید جهت نمایش اندرکنش بین سلول­های سالم و سرطانی در داخل بدن، ارائه می­گردد. برای این هدف، اثر ورودی بر روی دینامیک یک سیستم مورد بررسی قرار می­گیرد. سوال این است که اگر یک ورودی که تنها برای یک دوره محدود زمانی، به یک سیستم دینامیکی اعمال می­شود، قادر به تغییر در مشخصه­های دینامیکی سیستم می­باشد؟؛ بطوریکه رفتار سیستم آزاد، پس از حذف ورودی، متفاوت با رفتار سیستم آزاد قبل از اعمال آن ورودی باشد. نشان داده شده است که غیرخطی بودن سیستم، یک شرط لازم برای تغییر دینامیک آن سیستم با ورودی اعمالی در زمان محدود است. بر مبنای نتایج، پروتکل شتابی بهترین پروتکل رادیودرمانی می­باشد. همچنین، پس از اتمام رادیودرمانی، بیمار بهبودی کامل خود را بازمی­یابد و سرطان به دلیل اصلاح دینامیک آن با استفاده از ورودی، قادر به بازگشت نمی­باشد. از این رو، تحلیل حاضر پیشنهاد می­کند که یک روش درمانی مناسب باید دینامیک مدل سرطان را نیز، علاوه بر کاهش تعداد سلول­های سرطانی، اصلاح نماید.
In this paper, a new mathematical model is developed to represent the interaction between healthy and cancer cells in the human body, focusing on the role of input on the dynamics of the cancer. For this purpose, the effect of input on the dynamics of a system is investigated. The question is whether an input implemented only for a limited duration can change the characteristics of a dynamic system such that the behavior of the free system, after eliminating the input, differs from that before acting the input? It is shown that nonlinearity is a necessary condition for a system in order that its dynamical properties change due to a limited duration acted input. Then, based on this new approach, the radiotherapy protocols are evaluated and the best protocol, which has the lowest fraction of normal cell kill (FN) and shorter time for the tumor removal, is extracted. According to the results, the accelerated fractionation is the best protocol. Also, after removing the radiotherapy the patient becomes healthy and the cancer do not relapse due to change in the dynamics of the cancer. So, the present analysis suggests that a proper treatment method should change the dynamics of the cancer instead of only reducing the population of cancer cells.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_296_1c06302da57f273ffc6fea721fa3b79b.pdf
سرطان
پایداری
رادیودرمانی
ورودی زمان محدود (Limited Time Input)
Cancer
Stability
Radiotherapy
Limited duration input
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
93
106
10.22044/jsfm.2014.250
250
طراحی کنترل کننده مد لغزشی موجکی با لایه مرزی تطبیقی مبتنی بر تابع لغزشی متغیر با زمان برای خودخلبان پیچشی
Wavelet Sliding-Mode Control with Varying Boundary Layer via Time-Variant Sliding Function for Pitch Autopilot
مجید یاراحمدی
majyarahmadi@gmail.com
1
صبا یعقوبی پور
sabishad@hotmail.com
2
استادیار ریاضی کاربردی، دانشگاه لرستان، لرستان
مربی، ریاضی کاربردی ،دانشگاه لرستان، لرستان
در این مقاله روش غیرخطی کنترل کننده مد لغزشی موجکی با لایه مرزی تطبیقی از طریق تابع لغزشی متغیر با زمان در خودخلبان پیچشی برای موشک EMRAAT که قابلیت هدایت با مانور BTT را دارد، به کارکرفته می­شود.سطح لغزشی متغیر با زمان همه فرکانس­های مدل نشده سیستم را فیلتر می­کند. پهنای لایه مرزی، پهنای باند شکست فرکانس و پارامترهایی که در تقریب شبکه موجکی عصبی پدید می­آیند همگی قابل تنطیم هستند. از اینرو می توان تاثیرات منفی نامعینی­ها و فرکانس­های مدل نشده سیستم را بر فرآیند کنترل کاهش داد. پدیده چترینگ رخ نخواهد داد و هزینه کنترل در مقایسه با دیگر روش­ها کمتر است. ردیابی بهینه بدست می­آید. برای سهولت در طراحی کنترل کننده و اجرای آن، سه قضیه و یک لم ارائه می­شود. در شبکه موجکی، موجک کلاه مکزیکی به عنوان تابع پایه­ای انتخاب شده است. در آخر به منظور بررسی عملکرد و فواید روش ارائه شده، علاوه بر خودخلبان پیچشی، پاندول معکوس را نیز به عنوان مثال دوم شبیه سازی خواهیم کرد.
Abstract In this paper, the nonlinear method, “wavelet sliding-mode control with varying boundary layer via time-variant sliding function” for the pitch autopilot controlling EMRAAT missle, based on steering logic BTT is employed. Time-variant sliding surface filters all un-modeled frequencies. The adjustable boundary layer width, break-frequency bandwidth and the consequent parameters in neural wavelet approximation are tuned, to reduce the effects of the system uncertainties, un-modeled frequencies,. The chattering phenomenon do not occur and control cost is lower than other methods. The tracking operation is time optimal operation . Three theorems and one lemma, which facilitate design of the employed controller, are presented. To investigation the operation of the employed method, the Mexican Hat wavelet function as wavelet basis function is selected. This method is implemented for a couple of examples, pitch autopilot control systemand invert pendulum, to illustrate adventages of the proposed method. Keywords:Break frequency bandwidth, Rejection regulator, Sliding Mode Control, Missle, Autopilot, Wavelet Varying Boundary Layer, Wavelet networks
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_250_bae0aeb0e6a00223550645b41f01134a.pdf
پهنای شکست فرکانس
تنطیم کننده بازگشتی
کنترل مد لغزشی
موشک
خودخلبان
لایه مرزی متغیربا زمان موجکی
شبکه
Break frequency bandwidth
Missle
Autopilot
Varying Boundary Layer
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
107
117
10.22044/jsfm.2014.251
251
بررسی دوبعدی میدان جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه افقی داغ غوطه ور در آب با استفاده از تکنیک PIV
Two-dimensional Investigation of Free Convection Flow Field Around a Heated Horizontal Cylinder Immersed in Water Using PIV Technique
میثم طاهریان
gh.taherian@gmail.com
1
مهدی نیلی احمدآبادی
mahdinili@yahoo.com
2
محمد ضابطیان
mzabetian@gmail.com
3
مهران کرباسی پور
gh.taheria@gmail.com
4
دانشگاه صنعتی اصفهان
هیئت علمی/دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشگاه صنعتی شریف
دانشگاه صنعتی اصفهان
در تحقیق حاضر میدان جریان حاصل از پدیده جابجایی آزاد حول استوانه فلزی با شار حرارتی یکنواخت با استفاده از تکنیک PIV مورد بررسی تجربی قرار می­گیرد. آزمایش­ها در یک ظرف مکعبی حاوی سیال آب که سطح آزاد آن با هوا در ارتباط است و یک استوانه فلزی که بطور افقی از دیواره جانبی آن عبور کرده است، انجام می­شود. برای ایجاد جریان دوبعدی، دو صفحه موازی داخل ظرف قرار می­گیرد و سپس، استوانه فلزی از میان آن عبور می کند. آزمایش برای ارتفاع­های مختلف آب صورت گرفته و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه می­شود. برای اندازه­گیری سرعت جریان در ناحیه موردنظر از روش سرعت­سنجی PIV استفاده می­شود. این آزمایش­ها توسط یک لیزر 200 میلی وات پیوسته و یک دوربینCCD 25 فریم بر ثانیه صورت میگیرد. در این آزمایش­ها، در یک بازه زمانی مشخص با ردیابی ذرات هم چگالی با آب میدان جریان اطراف استوانه در لحظات متوالی بدست می­آید. تحلیل­های متوالی میدان جریان در لحظات مختلف، میدان جریان غیردائم را بدست میآورد. نتایج نشان میدهد علی رغم حذف اثرات سه بعدی جریان، میدان جریان شدیدا نوسانی و غیردائم است.
In the current study, the phenomenon of free convection around a metal cylindrical with uniform heat flux is experimentally investigated using PIV technique. The experimental tests are performed in a qubic container that contains liquid water with free surface which a metal rod horizontally passes through it. To create a two-dimensional flow, two parallel planes are inserted in the container and then, the metal rod is passed though it. The tests are performed for different heights of water and their results are compared with each other. To measure flow velocity in a specified region, the PIV technique is used. The tests are implemented by using a 200 mW laser and a CCD camera of 25 fps. In the experiments, the particles having the same density of water are tracked through the container in a specified time interval to calculate the flow field around the rod. sequence analyses of flow field during the different moments obtains the unsteady flow field. Although removing the 3D effects of flow, the results show that the flow field is strongly oscillatory and unsteady.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_251_91e9a0696fca4bde623ed59ccf011c64.pdf
جابجایی آزاد
استوانه
شار حرارتی یکنواخت
اندازهگیری PIV
توزیع سرعت
Free Convection
Cylinder
Uniform Heat Flux
PIV Measurment
Velocity Distribution
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
119
129
10.22044/jsfm.2014.297
297
مطالعه آزمایشگاهی و عددی فرآیند خشک شدن سرامیکها و ایجاد ترک درآنها
Experimental study of crack during ceramic drying and compare with the finite element
خلیل خلیلی
khkhalili@yahoo.com
1
سید یوسف احمدی بروغنی
syahmadi@yahoo.com
2
محسن باقریان
mbmanufacture@gmail.com
3
دانشیار گروه مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
استادیار گروه مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
دانشجوی دکتری گروه مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
اکثر عیوب خشک کردن محصولات سرامیکی به علت انقباضی است که در اثر حذف رطوبت از قطعه طی خشک شدن رخ میدهد. سرعت هوا، دمای محیط، درصد رطوبت قطعه و محیط پارامترهای تاثیر گذار بر خشک کردن سرامیکها هستند. بررسی تجربی اثرات عوامل فوق بر روی خشک شدن قطعه، وقت گیر و هزینه بر است که مدلسازی فرآیند میتواند راه مناسبی برای مطالعه آن باشد. از مدل خشک شدن می­توان به عنوان ابزاری مناسب جهت مهندسی معکوس در راستای طراحی و ساخت قالبهای سرامیکی استفاده نمود. همچنین مدل­سازی، توانایی شناسایی تمرکز تنش را دارا بوده و می­توان پارامترها را در راستای کنترل و یا حذف تنش ها تغییر داد. در این تحقیق به طور تجربی فرآیند خشک شدن یک قطعه سرامیکی با حجم 100×50×20 میلیمتر مکعب در سه دمای C°35، 55 و 75 انجام شد و همزمان تغییرات درجه حرارت سطح قطعه طی فرآیند خشک شدن به کمک دوربین ترموگرافی بررسی گردید. تاثیرات دمای خشک­کن بر توزیع تنش، انقباضات، ایجاد ترک و مدت زمان رسیدن به ترک مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از آزمایشات، ضرایب نفوذ رطوبت و انتقال جرم محاسبه و مدل سازی فرآیند انجام شد.
Drying is one of the main processes during manufacturing ceramic products. The part shrinks as the water content evaporates. Shrinkage phenomenon during the drying of ceramic materials can cause defects such as crack and deformation as a result. Since many parameters influence the ceramics drying & drying shrinkage, the experimental investigation of all of them is time consuming and expensive. Numerical simulation for drying process can be an appropriate method so as to control and improve the defects mentioned above, and it can also be as a tool for mold and ceramic parts design in reverse engineering. The objective of the current research is to study the drying of a ceramic material with known chemical composition and to analyses the process using Finite Element Analysis method. Deformation values were experimentally measured using machine vision and image processing techniques. Strain vectors were determined based on which a comparison could be performed between analytical and experimental model. The drying model developed was verified by experiments.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_297_ab10ee6bc7d4de21739e50ff2dc9951c.pdf
انقباض خشک شدن
اجزاء محدود
ترموگرافی سطح
تحلیل عددی
Shrinkage modeling
Finite element
Thermography
Numerical Analysis
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2014-03-21
4
1
131
137
10.22044/jsfm.2014.249
249
طراحی سنسور شش مؤلفه ای نیرو – گشتاور برای تونل کاویتاسیون
Design of Six-Component Force/Moment Sensor For Cavitation Tunnel
نوروز محمد نوری
mnouri@iust.ac.ir
1
کریم مصطفی پور
k_mostafapoor@yahoo.com
2
مریم کامران
m.kamran.mech@gmail.com
3
رباب بهادری
robab_bahadori@yahoo.com
4
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم صنعت ایران، تهران
دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
اندازه­گیری نیروهای هیدرودینامیکی روی اجسام زیر آب یکی از کاربردهای اساسی تونل آب می­باشد. برای این منظور، یک بالانس دقیق نیرو نیاز است. در این مقاله به طراحی یک بالانس کرنش­سنج شش مؤلفه­ای جدید، جهت اندازه­گیری نیروها و گشتاورهای وارده بر مدل بطور همزمان و مستقیم تحت شرایط با و بدون کاویتاسیون در تونل آب پرداخته شده­است. این بالانس، یک سازه پیچیده فنری است که از طریق اندازه­گیری کرنش ایجادشده بر روی المان­های فنری، نیروهای وارد بر مدل تونل آب را با دقت بالا اندازه­گیری می­کند. کرنش اندازه­گیری­شده به وسیله کرنش­سنج­ها به یک سیگنال الکتریکی تبدیل شده و این سیگنال تابعی از بارهای خارجی اعمال­شده به مدل می­باشد. ایده اصلی طراحی بالانس جدید، تبدیل بارهای وارده بر مدل به کرنش خمشی در محل نصب کرنش­سنج می­باشد. بالانس چند مؤلفه­ای دارای ساختاری پیچیده با تعداد بی­شماری ابعاد است. بنابراین نمی­توان به تنهایی با استفاده از روش تحلیلی، ابعاد مقاطع را محاسبه کرد. ابعاد بهینه بالانس و میزان تغییر شکل آن تحت بارهای مختلف، با ترکیبی از روش تحلیل دستی و نرمافزاری با استفاده از روش اجزا محدود محاسبه شده­ است. در این راستا بارهای هیدرودینامیکی وارده بر مدل­های تونل آب محاسبه شده و نتایج جهت تعیین سطح کرنش مورد نیاز، مورد استفاده قرار گرفتند. اندازه تیرهای خمشی مقاطع اندازه­گیری به منظور ایجاد کرنش مورد نیاز در تست­ها، به دقت محاسبه شده­اند.
The measurement of hydrodynamic forces on underwater bodies is one of the principal uses for water tunnels. For this type of work an accurate force balance is necessary. This paper describes the design of a new six-component force-moment strain gauge balance with bending beams for measuring forces and moments simultaneously and directly on cavitating and Non-cavitating models in water tunnel. This balance is a complex structural spring element, which provides high-precision measurements of the hydrodynamic loads exerted on the water tunnel model, by measuring strain within its flexural elements. This measured strain is then converted into an electrical signal. Electrically measured strain as a function of an externally applied load forms. The main idea of the new balance design is to translate all desired forces and moments in such a way that they yield bending strain at selected strain-gauge station. This is done by using bending balance geometry. A strain gauge balance is a complicated structure with a very large number of dimensions. So the balance design cannot be achieved as an analytical solution from the external dimensions and the required component ranges. The dimensions of the "optimum" section and the likely deflection of the balance under load were determined using finite-element analysis. Hydrodynamic loads on typical water tunnel models were calculated, and the results were used to determine the strain level required to obtain the desired sensitivity. The size of the cantilever beams was carefully planned in order to determine the appropriate strain gauges needed for the experiment.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_249_35bd19fbe89ec4479ec8d164b2a0efb9.pdf
کاویتاسیون
بالانس نیرو
کرنش سنج
تونل آب
پل وتستون
Water Tunnel
force balance
strain gage
Cavitation