مکانیک هوا فضا
سال:1399 | دوره:16 | شماره:4 (پیاپی 62) |تعداد مقالات:8

سیستم شناور مغناطیسی در سال های اخیر به طور گسترده در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. این سیستم به صورت حلقه باز به شدت غیرخطی و ناپایدار است؛ از این رو مدل سازی و طراحی کنترل کننده برای چنین سیستمی مسئله ای چالشی محسوب می شود. در این مقاله با استفاده از مدل خطی شناور مغناطیسی کنترل کننده ی پیش بین تابعی مرتبه کسری برای آن طراحی شده است. ابتدا سیستم ناپایدار به دو سیستم پایدار تجزیه می شود، سپس با استفاده از سیستم های بدست آمده کنترل کننده ی پیش بین تابعی با تابع هزینه ی مرتبه کسری طراحی می-شود. از آنجا که استفاده از حسابان مرتبه کسری باعث افزایش درجه ی آزادی در سیستم کنترلی می شود، طراحی این کنترل کننده سبب بهبود عملکرد سیستم حلقه بسته می گردد. همپنین بررسی پایداری مقاوم سیستم حلقه بسته با در نظر گرفتن به نامعینی و خطای مدلسازی با استفاده از قضیه ی بهره کوچک صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی، عملکرد مناسب کنترل کننده در شرایط نامی و وجود نامعینی را نشان می دهد. با توجه به نتایج، با استفاده از کنترل کننده پیشنهادی، بالازدگی حذف شده و معیارهایی مانند زمان صعود و زمان نشست بیش از 50% نسبت به کنترل کننده های یک درجه و دو درجه آزادی تناسبی-مشتقی-انتگرالی مرتبه صحیح و مرتبه کسری مطرح شده در مراجع، بهبود یافته است.

در تحقیق حاضر، فرسایش ذرات جامد آلیاژهای Al 7075-T6 و Ti-6Al-4V به عنوان دو آلیاژ متداول مورد استفاده در سازه هواپیما تحت برخورد ذرات چندگانه، با استفاده از مدلسازی المان محدود بررسی می گردد. رفتار فرسایشی این دو آلیاژ بر اساس معادلات ساختاری جانسون کوک و به صورت یک مدل ضربه در مقیاس مایکرو، با استفاده از تکنیک المان حجم نمونه شبیه سازی شده است. رفتار فرسایشی مواد معمولاً به صورت نسبت ماده فرسایش یافته از سطح آلیاژ به جرم ذرات فرساینده تعریف شده که از آن به عنوان نرخ فرسایش تعبیر می گردد. در این تحقیق، در ابتدا نتایج حاصل از مدل المان محدود با نتایج مدل های تحلیلی رایج در فرسایش صحت سنجی می گردد. سپس دو عامل اصلی مؤثر بر رفتار فرسایشی آلیاژها، یعنی سرعت ذرات برخوردکننده و زاویه برخورد ذرات مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار است. مطابق نتایج، حداکثر نرخ فرسایش آلیاژ Ti-6Al-4V برای زاویه برخوردی 40 درجه و بیشینه نرخ فرسایش آلیاژ Al 7075-T6 در زاویه برخوردی 30 درجه به ثبت رسیده است. نتایج نشان می دهد که آلیاژ Ti-6Al-4V در مقابل فرسایش مقاوم تر از آلیاژ Al-7075 می باشد.

تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریسیته به واسطه دستگاه الکترو-شیمیایی پیل سوختی انجام می گیرد. به وسیله دمای عملیاتی بالای پیل سوختی اکسید جامد (بین 700 و 1000)، تنش گرمایی به وجود آمده که عامل اصلی شروع و انتشار ترک است. این پدیده ممکن است باعث نشت گاز، ناپایداری ساختار و توقف عملیات SOFC قبل از عمر مفید آن باشد. هدف این پژوهش ارائه روشی برای پیش بینی شروع ترک ها در یک SOFC صفحه ای متخلخل ناهمسانگرد است. دما و توزیع تنش محاسبه می شود. در این روش از ضریب شدت تنش و انتگرال-جی مواد برای پیش بینی شروع ترک در داخل آند و کاتد متخلخل استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که بالاترین تنش گرمایی در گوشه های بالای کاتد و در گوشه های پایین آند رخ می دهد. به علاوه، ضخامت الکترود کاتد در سمت چپ، به میزان %5/1 افزایش می یابد. درنهایت، شروع ترک در سمت چپ بین گوشه های بالایی و پایینی کاتد رخ می دهد.

دراین تحقیق، بررسی آزمایشگاهی و عددی بر روی ورق های فولادی تخت و انحنادار در دو حالت ساده و همراه با تقویت کننده ها با مقطع عرضی مختلف جهت ارزیابی های بیشتر، تحت اثر ضربه ناشی از سقوط آزاد وزنه صورت گرفته است. در این پژوهش از دو شعاع انحنای بی نهایت (ورق تخت) و 110 میلیمتر تحت ضربه ناشی از سقوط آزاد وزنه استفاده شده است. ورق فولادی انتخاب شده از جنس فولاد 12St و با ابعاد 200*220 میلیمتر و با ضخامت 1 میلی متر می باشد. جنس و ضخامت تقویت کننده های مورد استفاده نیز همانند ورق اصلی می باشد. پارامترهای مورد ارزیابی این پژوهش شامل مقدار شتاب ضربه، میزان تغییرشکل ماندگار و مقدار جذب انرژی ورق می باشد. برای مدل سازی عددی از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. مقاطعی که به عنوان تقویت کننده در بررسی های پارامتری عددی در نظر گرفته شده است شامل نواری، نیم استوانه ای، استوانه ای، سینوسی، مثلثی می باشد. نتایج نشان می دهد که انحناء باعث کاهش شتاب ضربه، افزایش تغییرشکل ماندگار و جذب انرژی می شود. ایجاد تقویت کننده ها مقدار طول لهیدگی را کاهش داده اما تقویت کننده های نواری باعث کاهش جذب انرژی این ورق ها نسبت به ورق های ساده شده است. با توجه به انواع تقویت کننده ها، المان استوانه-ای از عملکرد بهتری برخودار می باشد، زیرا نسبت به تقویت کننده های متعامد دارای شتاب ضربه کمتر و همچنن از جذب انرژی بیشتری برخوردار می باشد، البته مقدار تغییرشکل در این ورق ها افزایش یافته است.

در این مقاله کنترل همزمان سامانه تعلیق فعال و ترمز ضد قفل خودرو با استفاده از الگوریتم کنترل مود لغزشی بهبود یافته با روش PID مورد بررسی قرار گرفته است. مدل دینامیکی سامانه شامل سامانه تعلیق فعال و ترمز بر اساس معادلات نیوتن-اولر و همچنین تایر بر مبنای مدل پاژیکا می باشد. با همزمانی سامانه های کنترلی تعلیق و ترمز، در کنار افزایش ایمنی خودرو، از تاثیرات مثبت سامانه تعلیق فعال روی سامانه ترمز بهره برده شود. با کمک الگوریتم نوین کنترلی مقاوم، با افزایش نیروی عمودی بر روی تایر توسط عملگر هیدرولیکی سامانه تعلیق فعال، نیروی اصطکاک بین تایر و جاده بیشتر شده که در پی آن مسافت توقف کمتر و باعث ارتقا عملکرد سامانه ترمزگیری می شود. در عین حال سامانه کنترلی یکپارچه عملکرد مناسب سامانه تعلیق را نیز حفظ می کند. در الگوریتم کنترلی توسعه یافته ی مود لغزشی، با طراحی سطح لغزش براساس روش PID، بطور نوآورانه به کاهش پدیده چترینگ در سیگنال های ورودی منجر می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی سامانه کنترلی نوین SMC-PID مبین کاهش مسافت توقف، حفظ خوش سواری خودرو و در عین کاهش مصرف انرژی می باشد.

در پژوهش حاضر، اتصالات چسبی تک لبه به منظور کاهش میزان تورق مورد مطالعه قرار گرفته اند. توزیع تنش های عمودی و برشی به وجود آمده در این اتصال، با استفاده از معادلات الاستیسیته دو بعدی، روابط تنش-کرنش و کرنش-جابه جایی به دست آمده است. کمینه سازی تنش تورق، با استفاده از الگوریتم زنبورعسل انجام شده و متغیرهای فرآیند شامل ضخامت لایه های چسب شونده و لایه چسب می باشند. اتصال کامپوزیتی تحت بار کششی بوده و لایه های چسب شونده و چسبی به صورت همسان گرد و در ناحیه الاستیک خطی در نظر گرفته شدند. نتایج تحقیق بیان کننده آن بود که با نسبت بهینه ضخامتی 54/2، می توان تنش تورق را تا حدود 36% کاهش داد. با افزایش نسبت مدول یانگ و در نتیجه نامتقارن تر شدن اتصال چسبی، بیشینه مقدار تنش تورق کاهش می یابد. همچنین، افزایش مدول یانگ چسب شونده زیرین، منجر به بر هم خوردن توزیع تنش در سطح تماس چسب شونده نرم تر (لایه بالایی) با چسب شده و این در حالی است که توزیع تنش در سطح دیگر چسب، تقریبا بدون تغییر باقی می ماند.

در این مقاله، از یک روش تحلیل بی بعد جهت ارائه دو رابطه تجربی بر اساس اعداد بی بعد به منظور پیش بینی نسبت بیشترین خیز دائمی ورق های تک لایه چهارگوش به ضخامت آن تحت بارگذاری دینامیکی با توزیع یکنواخت و محلی استفاده شده است. در اعداد بی بعد پیشنهادی، اثر هندسه ورق، شدت بار اعمالی، خواص مکانیکی ورق، حساسیت ماده به نرخ کرنش و شعاع بارگذاری در نظر گرفته شده است. جهت صحت سنجی مدل های تجربی از هشت سری آزمایش و 267 داده موجود در ادبیات تحقیق در طول چهل سال گذشته استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی نشان داد که تطابق خوبی بین نتایج پیش بینی مدل و مقادیر تجربی وجود دارد به طوری که درمجموع 117 داده تجربی برای بارگذاری یکنواخت، به ترتیب 94% (110 داده) و 98% (115 داده) از کل نقاط تجربی در محدوده خطای کمتر از 10% و 20% قرار دارند. همچنین، درمجموع 150 داده تجربی موجود برای بارگذاری محلی، به ترتیب 83% (124 داده) و 97% (146 داده) از کل نقاط تجربی در این دو محدوده قرار گرفتند. نتایج همچنین نشان داد که متغیر در نظر گرفتن کمیت های ماده با ضخامت در معادله کوپر-سیموندز موجب بهبود دقت پیش بینی مدل های تجربی می گردد به طوری که تنها 6% و 12% از داده های برای دو بارگذاری یکنواخت و محلی در محدوده 10% خطا قرار نمی گیرند.

در این مقاله، کنترل نیروهای مجری نهایی یک بازوی رباتیک با استفاده از سامانه فرماندهی که به صورت مطلوب شش درجه آزادی دارد، انجام شده است. سامانه فرماندهی می تواند از یک جوی استیک که بر روی یک سازوکار موازی پیاده شده است، استفاده کند. در این مقاله ربات پیرو، رباتی است که مجری نهایی آن به کمک سامانه فرماندهی کنترل شده و قادر است مسیر مرجع را با نیروی مشخص شده طی کند. بدین منظور چندین مسیر مختلف و بر روی سطوح متفاوت در نظر گرفته شده است و مجری نهایی ربات در هریک از موارد، مسیر طراحی شده را با وارد ساختن نیروی ثابتی طی کرده است. همچنین امکان شناسایی و عبور از موانع در این سامانه لحاظ شده است. سامانه کنترلی به گونه ای طراحی شده که مجری نهایی ربات ضمن نزدیک شدن به مانع، با آن برخورد نمی کند. از این رو ربات با کارایی بهتری می تواند به عنوان ربات جراح، ربات حمل مواد حساس و یا در کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار گیرد و پس از برخورد با سطح، می-تواند بازخورد نیرویی متناسب با نیروی برخورد را ایجاد و به دست اپراتور منتقل کند.