مدل سازی در مهندسی
سال:1388 | دوره:7 | شماره:18 |تعداد مقالات:7

در این مقاله، روشی کاربردی وکارا جهت مدلسازی دقیق و همچنین تهیه یک مدل ساده از مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش ارائه شده است. ابتدا اجزاء تشکیل دهنده مهاربندهای کمانش ناپذیر معرفی گردید. یک نمونه کامل آزمایشگاهی از این نوع مهاربند در نرم افزار اجزاء محدود ANSYS با در نظر گرفتن تمامی مواد مورد استفاده مدلسازی شد (مدل کامل). صحت اعتبار مدل کامل پس از مقایسه نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی با نتایج آزمایشگاهی نمونه واقعی تایید گردید. مدل ساده مورد نظر که شامل فولاد هسته و فنر می ‏باشد پیشنهاد، ساخته، تحلیل و مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه روشی برای یافتن سختی فنر ارائه گردید. در نهایت مشخص شد که وجود فنر مانع از کمانش هسته شده و علاوه بر آن هر اندازه مش بندی المانهای محدود ریزتر باشد مقدار ثابت فنر کوچکتری به دست می آید. مقایسه رفتاری نشان می‏دهد که تطابق خوبی بین منحنی‏های هیسترزیس آزمایشگاهی و تحلیلی (مدل کامل و ساده) وجود دارد بطوریکه اختلاف نتایج نرم افزاری با نتایج آزمایشگاهی کمتر از پنج درصد می باشد.

در این مقاله با استفاده از تئوری سیسستم های جرم متغیر و تحلیل های دینامیکی، رفتار چرخشی استوانه ای با جرم متغیر مورد ارزیابی قرار گرفته است. اثرات سرعت های زاویه ای، نحوه کاهش جرم، متد سوزش سوخت، شکل و میزان کشیدگی هندسی در جهت محور تقارن استوانه در پایداری سیستم، شناخته شده است. نتایج حاصل از این مطالعه در واقع رویکردی به بررسی علت ایجاد تغییرات سریع و غیر منتظرانه در سرعت های زاویه ای راکت های دوار می باشد که در بعضی از انواع آن ها در زمان نزدیک به اتمام سوخت، اتفاق می افتد و مشکلات خاصی را در کنترل و پایداری سیستم به وجود می آورد. معادلات حرکت مورد استفاده در این مقاله بر مبنای تئوری دینامیکی اجسام جرم متغیر بر پایه تحلیل دینامیکی Kane در اجسام صلب بیان شده اند.

ترک در سازه، سبب دگرگونی مشخصه های ایستایی و حرکتی آن می گردد. به سخن دیگر، سختی سازه کاهش و نرمی آن افزایش می یابد. شناسایی محل و اندازه ترک در سازه ها، وارون فرایند تحلیل می باشد. در تحلیل سازه مشخصه های سازه در دست است و هدف یافتن پاسخ هاست. اما در تخمین خسارت، مشخصه های سازه آسیب دیده از روی پاسخ های آن به دست می آید. بیشتر روش های آسیب یابی بر پایه کمینه کردن تابع هدفی استوار شده اند که تفاوت میان پاسخ های واقعی و تحلیلی را نشان می دهد. برای آن که محل و اندازه ترک بدرستی تخمین زده شود، باید یک الگوی تحلیلی درست از جزء ترک خورده در دست باشد. در این مقاله، نخست یک جزء سه پهلو با ترک میانی معرفی می شود. سپس، راهکاری غیر مخرب برای ترک یابی در سازه های مستوی، بر اساس دگرگونی بسامدهای طبیعی آن، پیشنهاد می گردد. خاطر نشان می نماید، برای بهینه یابی تابع خطا، از الگوریتم ژنتیک بهره جویی می شود و متغیرهای طراحی که همان اندازه ترک ها هستند، در دسترس قرار می گیرند. برخلاف راهکارهای معمول بهینه یابی که از یک نقطه در جهت کاهش شیب پیش می روند، الگوریتم ژنتیک جستجو را با چندین نقطه در فضای پاسخ انجام می دهد. از این رو، برای بهینه کردن تابع هدف پیچیده و غیرصریح ترک یابی موثرتر است. سرانجام، برای ارزیابی برنامه و بررسی عامل های موثر در افزایش دقت فرایند ترک یابی، آزمون های عددی انجام خواهد شد. نتایج عددی نشان می دهند که چگونگی شبکه بندی، تعداد تکرارها، شمار نقاط جستجو، طول ژن، احتمال پیوند و جهش در دقت نتایج موثراند.

کنترل موقعیت موتور DC کاربردهای وسیعی در صنعت، خصوصا در مکاترونیک دارد. روش پیشنهادی از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول با روش طراحی مجددکنترل کننده زمان پیوسته به کنترل کننده زمان -گسسته تبدیل می شود. ورودی کنترل زمان گسسته مانند انواع سیستم های کنترل دیجیتال، یک رشته پالس پیوسته بصورت تکه ای ثابت با دامنه متغیر و پهنای ثابت یا متغیر می باشد. مرحله دوم تبدیل ورودی کنترل به PWM (مدولاسیون پهنای پالس) می باشد که یک رشته پالس نا پیوسته با دامنه ثابت و پهنای ثابت یا متغیر فراهم می نماید. این روش بر اساس اصل سطوح معادل (PEA) می باشد. بهرحال، اگر فرکانس مدولاسیون خیلی بزرگتر از پهنای باند دستگاه تحت کنترل باشد، منجر به پردازشگرهای با سرعت بالا می شود. در این موارد بکارگیری PWM بر اساس PEA می تواند مفید باشد. گسسته سازی کنترل کننده آنالوگ با نرخ نمونه برداری آهسته، با روش نگاشت ورودی کنترل به ورودی مرجع (PIM) انجام شده است که شرایط استفاده از وسیله های دیجیتال ارزان‏ قیمت را مهیا می کند. روش مورد بحث روی موتور DC به منظور کنترل موقعیت آن پیاده سازی شد. شبیه سازی و آزمایش ها نشان داد که ترکیب PWM و کنترل کننده PIM عملکردی بسیار نزدیک به عملکرد کنترل کننده آنالوگ دارد و پاسخی به مراتب بهتر از بکارگیری PWM به تنهایی یا روشهای گسسته‏ سازی معمول Tustin در بر خواهد داشت.

امروزه شبیه سازی فرآیندهای متالورژیکی به دلیل کاهش تعداد آزمایشات جهت کنترل فرآیند و نیز کاهش وقت، مصرف انرژی و هزینه، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این پروسه‏ها، فرآیند کربوراسیون گازی می باشد که در آن میزان درصد کربن سطح قطعات، مهمترین مشخصه تولید یک قطعه مطابق استاندارد می باشد. در این روش عملیات حرارتی سطحی، برای تعیین میزان کربن مورد نظر بر روی فولاد بایستی زمان و هزینه زیادی صرف انجام آزمایشات شود. در تحقیق حاضر، ابتدا واکنشهای مستقل در کوره کربوراسیون تعیین و سپس با استفاده از نرم افزار Matlab بصورت همزمان مدل سازی شده اند. در ادامه پس از حل معادلات ثابت تعادل به وسیله کامپیوتر، درصد کربن تعادلی سطح فولاد به دست آمده است. درنهایت برنامه نوشته شده با داشتن میزان گازهای تولید شده در ژنراتور تولید گاز گرماگیر (نسبت هوا به سوخت)، درجه حرارت کوره، فشار داخل کوره، رطوبت و دمای محیط، به عنوان ورودی، قادر به محاسبه درصد کربن در سطح فولاد بوده و می توان اثر تغییر پارامترهای فوق را بر درصد کربن سطح فولاد بررسی نمود. همچنین نتایج حاصل از این شبیه سازی با مقادیر تجربی بدست آمده از کوره های کربوراسیون گازی مقایسه شده و تطابق خوبی را نشان می‏دهد.

وجود ستون کوتاه یکی ازعوامل موثر در خرابی ساختمان ‏ها در زلزله ‏های گذشته می‏ باشد. این پدیده مخرب به دلیل اختلاف طول ستون در یک طبقه مشخص رخ می دهد که عمدتا به دلیل قرار گرفتن ساختمان روی زمین شیبدار یا محدود شدن ستون و دیوار با عناصر غیر سازه‏ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها، وجود اختلاف تراز طبقه در سازه ‏های دوبلکسی و... می ‏باشد. ستون ‏های کوتاه در مقایسه با ستون‏ های لاغر بدلیل سختی بیشتر، نیروی زلزله بیشتری جذب می ‏کنند. در این مقاله با استفاده از آنالیز استاتیکی خطی و غیرخطی (push over) نتایج حاصل از احداث سازه برروی سطوح افقی و شیبدار مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که در سازه شیب دار به دلیل وجود پدیده ستون کوتاه، درصد جذب نیروی زلزله افزایش یافته و ستون ‏ها نیاز به مقاطع پرفولادتر دارند و نیز وجود این پدیده درطبقه باعث افزایش سختی و کاهش تغییرمکان نسبی سازه می گردد.

وجود ستون کوتاه یکی ازعوامل موثر در خرابی ساختمان ‏ها در زلزله ‏های گذشته می‏ باشد. این پدیده مخرب به دلیل اختلاف طول ستون در یک طبقه مشخص رخ می دهد که عمدتا به دلیل قرار گرفتن ساختمان روی زمین شیبدار یا محدود شدن ستون و دیوار با عناصر غیر سازه‏ای نظیر دیوارهای آجری و بازشوها، وجود اختلاف تراز طبقه در سازه ‏های دوبلکسی و... می ‏باشد. ستون ‏های کوتاه در مقایسه با ستون‏ های لاغر بدلیل سختی بیشتر، نیروی زلزله بیشتری جذب می ‏کنند. در این مقاله با استفاده از آنالیز استاتیکی خطی و غیرخطی (push over) نتایج حاصل از احداث سازه برروی سطوح افقی و شیبدار مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که در سازه شیبدار به دلیل وجود پدیده ستون کوتاه، درصد جذب نیروی زلزله افزایش یافته و ستون ‏ها نیاز به مقاطع پرفولادتر دارند و نیز وجود این پدیده درطبقه باعث افزایش سختی و کاهش تغییرمکان نسبی سازه می گردد.