در این پژوهش، یک میکرومیکسر آکوستیک ترکیبی که از سازوکارهای اختلاط فعال و غیرفعال بهره میبرد، موردبررسی قرارگرفته است. هدف اصلی، ارزیابی تأثیر پارامترهای هندسی مانند طول، عرض و ارتفاع ستونها، زاویهی لبههای تیز، و فاصلهی بین آنها بر عملکرد اختلاط سیال است. برای این منظور، شبیهسازیهای عددی در نرمافزار کامسول مولتیفیزیک انجامشده و تغییرات الگوهای جریان، شدت گردابهها و نرخ اختلاط مورد تحلیل قرارگرفته است. نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع ستونها موجب تقویت ساختارهای گردابی و بهبود نرخ اختلاط میشود. همچنین، کاهش عرض ستونها اثر مثبتی بر میزان اختلاط داشته، درحالیکه افزایش آن موجب کاهش بازدهی اختلاط شده است. کاهش فاصلهی بین لبههای تیز نرخ اختلاط را افزایش داده که نشاندهندهی تفاوت رفتار میکرومیکسرهای ترکیبی با مدلهای صرفاً آکوستیک است. درمجموع، این مطالعه نشان میدهد که ترکیب مکانیسمهای فعال و غیرفعال در کنار بهینهسازی هندسی، میتواند بهبود چشمگیری در عملکرد میکرومیکسرهای آکوستیک ایجاد کند. این یافتهها مسیر جدیدی را برای طراحی نسل آیندهی میکرومیکسرهای کارآمدتر ارائه میدهد.
مزیت سیستمهای هدایت و کنترل یکپارچه توانایی آنها در استفاده از تعاملات بین زیرسیستمهای هدایت و کنترل است. هدایت و کنترل یکپارچه قصد دارد با بهره گیری از هم افزایی بین فرایندهای هدایت و کنترل، عملکرد موشک را افزایش دهد. این مقاله به تشریح روند طراحی و شبیهسازی عملکرد کنترلکننده پیش بین مدل آنلاین میپردازد، که به منظور هدایت موشک در یک سناریوی سه بعدی جهت کمینهسازی زمان برخورد و فاصله عدم برخورد به هدف ایجاد شده است. در طراحی کنترل کننده، یک کنترل کننده پیش بین مدل آنلاین طراحی شده است. کنترلکننده مدل پیش را در حالت کلی میتوان به دو روش آنلاین(ضمنی) و آفلاین(صریح) پیادهسازی نمود. در پیادهسازی نوع آنلاین، مسئله بهینهسازی تابع هزینه کنترلی در هر گام زمانی بهصورت برخط حل شده و جواب این مسئله تعیینکننده دستور کنترلی بهینه خواهد بود. این پژوهش برای اولین بار از کنترل پیشبین مدل آنلاین در طراحی سیستم هدایت و کنترل یکپارچه موشک زمین به هوا استفاده کرده است. این روش نوآورانه با کاهش فاصله از دست دهی و زمان برخورد در مقایسه با کنترلکنندههای PID و LQR، عملکرد سیستم هدایت و کنترل را بهبود داده است.
امروزه بهمنظور شبیهسازی و پیشبینی نقاط شکست قطعات در فرایندهای تولید و همچنین بررسی خسارت واردشده به قطعات پیچیده در طی برخورد، بهطور گستردهای از مدلهای آسیب استفاده میشود. هدف از تحقیق حاضر، تعیین ثابتهای مدل مادی و مدل آسیب گیسمو برای آلومینیوم ۲۰۲۴ میباشد. بدین منظور از دادههای آزمونهای تجربی انجامگرفته روی شش نمونه مورد آزمایش (نمونههای استاندارد کشش و فشار تکمحوره، نمونههای شیاردار و تست پانچ) استفاده شد. سپس با تخمین مقدار کرنش شکست در هر نمونه از روی دادههای تجربی، وابستگی کرنش پلاستیک شکست به حالت تنش در مدل آسیب گیسمو، تعیین گردید. در ادامه، از مدل آسیب پیشنهادی برای شبیهسازی آزمونهای تجربی انجامگرفته در نرمافزار الاسداینا استفاده شد. دقت نتایج عددی بهدستآمده نشان میدهد که میتوان از روش ارائهشده در تحقیق حاضر برای بیان رفتار شکست فلزات دیگر در حالتهای تنش مختلف استفاده کرد.
فرود اضطراری یک چالش مهم در ایمنی وسایل نقلیه هوایی بوده و تاکنون از دیدگاه مکانیک آسیب بررسی نشده است. در این تحقیق ابتدا، با استفاده از نرمافزار آباکوس یک مدل لاگرانژی-اویلری اختیاری برای شبیهسازی عددی برهمکنش جامد-سیال فرود اضطراری یک هواپیمای مسافربری با مقیاس واقعی در آب ایجاد میشود. سپس، شبیهسازیها در حالت تغییرشکلهای الاستیک برای هواپیما انجام شده، با نتایج مطالعات قبلی مقایسه و اعتبارسنجی میگردند. نتایج شبیهسازیهای الاستیک دور از حالت واقعی بوده، بنابراین بهمنظور مطالعه دقیقتر، معیار پلاستیک وابسته به نرخ کرنش با کارسختی همسانگرد بههمراه معیار آسیب نرم به مدل اضافه شده تا ناحیه آسیب-دیده و تخریبشده سازه هواپیما و شتاب منفی وارد بر سرنشینان بهدقت پیشبینی گردد. در نهایت، تأثیر پارامترهای موثر مانند زاویه راستای هواپیما، زاویه سرعت هواپیما و اندازه سرعت هنگام فرود اضطراری بر میزان شتاب منفی وارده به محیط کابین و سرنشینان مطالعه میشوند. نتایج آشکار میکند که زاویه راستای هواپیما با افق 10 تا 15 درجه، زاویه راستای بردار سرعت هواپیما با افق 10 درجه و حداکثر سرعت فرود 15متر بر ثانیه، محدوده مناسب هر یک از پارامترهای موثر جهت داشتن فرود اضطراری ایمن و دوری از خطر مرگ سرنشینان است.
در این پژوهش، طراحی مفهومی و بهینهسازی یک محفظه احتراق توربین گاز هوایی با هدف کاهش دمای لاینر و همزمان کاهش وزن محفظه احتراق که شامل وزن پوسته و لاینر است، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. محفظه احتراق مورد بررسی برای موتور CFM56 بوده و اطلاعات اولیه از نرمافزار گزترب و مطالعات مشابه استخراج شده است. جهت بهینهسازی مسئله از الگوریتم بهینهسازی چندهدفه NSGA-II و نرمافزار متلب بهره برده شده است. در ابتدای پژوهش، روابط طراحی هر بخش و مقدمات، مورد بررسی قرار گرفته است. انتقال حرارت درون محفظه احتراق بهصورت یک بعدی و بدون اضافه شدن خنککاری درنظر گرفته شده است تا بدبینانهترین شرایط مسئله، بهینه شود. بهینهسازیهای انجام شده نشان از توانایی الگوریتم برای کاهش 16 درصدی تنشهای حرارتی اعمالی به لاینر و کاهش 10 درصدی وزن محفظه احتراق دارد. همچنین پژوهش حاضر اهمیت انتخاب صحیح قیود عملکردی را نشان میدهد. درصورت انتخاب نامناسب محدوده قیود یک مسئله طراحی، جبهه پارتو خروجی میتواند غیرفیزیکی و یا کوچک شود. مسئله حاضر و روند بهینهسازی میتواند روند طراحی محفظه احتراق توربین گاز را سریعتر کرده و از تکرارهای زیاد جهت بررسی تعارضات الزامات طراحی که گاهاً در هنگام طراحی غیرقابل بررسی است، بکاهد.
در این پژوهش یک الگوریتم هندسی نوآورانه برای مسیریابی برخط رباتهای خودمختار در محیطهای دوبعدی با موانع محدب ارائه میشود. ایده اصلی روش پیشنهادی استفاده از بیضیهای محاطی بهینه برای مدلسازی موانع و بهکارگیری خطوط مماسی به عنوان مسیرهای کاندید است. بدین ترتیب، مسئله مسیریابی در هر گام به یک حوزهی محدب کاهش یافته و انتخاب مسیر نهایی از طریق کمینهسازی یک تابع هزینهی سهجزئی (طول مسیر، میزان انحراف زاویهای و فاصله از موانع) صورت میگیرد. این رویکرد نه تنها سادگی محاسبات را تضمین میکند؛ بلکه امکان بهروزرسانی سریع و برخط مسیر در محیطهای پویا را فراهم میسازد. یافتههای شبیهسازی نشان میدهد که الگوریتم پیشنهادی به طور چشمگیری بر روشهای مرسوم A*،RRT* و ACO برتری دارد. در محیط نخست، زمان اجرا، تنها 032/0 ثانیه (در برابر 981/3 و 1/4ثانیه)، طول مسیر 9/1896 کوتاهتر از RRT* با 2/1952 متر و نرمی مسیر 225/0(در برابر 6/696 و 147/5) ثبت شد. در محیط دوم نیز زمان محاسباتی 124/0 ثانیه و نرمی مسیر 4/0 گزارش گردید که حداقل 60٪ سریعتر از A* و حدود 20٪ سریعتر از RRT* است. علاوه بر این، مصرف انرژی در مسیرهای الگوریتم به طور متوسط بین 5 تا 10 درصد کمتر از سایر مسیرها بود. نتایج نشان میدهد با ترکیب هندسه مماسی و مدلسازی بیضوی موانع، قادر است مسیرهایی کوتاهتر، نرمتر و بهینهتر ایجاد کرده و در عین حال زمان پردازش را به طور معناداری کاهش دهد. بدین ترتیب، گزینهای کارآمد برای کاربردهای مقیاس بالا و برخط محسوب شده، در ضمن قابلیت توسعه به محیطهای سهبعدی را نیز داراست.
سازههای تنسگریتی با نسبت بالای سفتی به جرم، قابلیت جمع/بازشوندگی را دارا هستند و گزینهای مناسب برای کاربردهایی نظیر سازههای پشتیبان به شمار میروند. این مقاله به استخراج معادلات دینامیک، فرمیابی و بهینهسازی هندسی سازه تنسگریتی پشتیبان آنتن صفحهای با یک حلقه مرکزی و شش گوشه میپردازد. معادلات دینامیک غیرخطی سیستم با استفاده از روش لاگرانژ و المان محدود استخراج و فرمیابی سازه به روش چگالی نیرو انجام شده است. برای بهینهسازی، سازههای با پیکربندی مختلف (با ارتفاع و قطر خارجی ثابت و حفظ انحنای سطح فوقانی) پشتیبان آنتن، با تغییر در قطر حلقه میانی طراحی و بهینهسازی شدهاند. به منظور افزایش دقت، از روش بهینهسازی هیبرید جهت نهاییسازی هندسه سازه پشتیبان با هدف کاهش جرم، افزایش سفتی و فرکانس طبیعی استفاده شده است. فرآیند بهینهسازی هیبرید با بهرهگیری از الگوریتم ژنتیک و الگوریتم بهینهسازی غیرخطی مقید در نهاییسازی ساختار سازه پشتیبان، از جمله نوآوریهای این پژوهش محسوب میشود. به منظور ارزیابی استحکام سازه پشتیبان، ارتعاشات آزاد و اجباری سیستم در قالب فرکانسهای طبیعی، شکل مودها، تغییر طول، جابجایی گرهها و نیروهای داخلی اعضاء مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج، بهبود عملکرد ارتعاشی سازه پس از بهینهسازی را تایید و نشان داد که استفاده از بازخورد تحلیلهای ارتعاشی در نهاییسازی هندسه، علاوه بر درک بهتر از عملکرد دینامیکی سازه، راهکارهای نوینی در طراحی سازههای با ساختار پیچیده را ارائه میدهد.
در این مقاله، مساله هدایت و کنترل مقاوم دوبعدی رهگیر و هدف که تحت تأثیر عیب عملگرِ رهگیر قرار دارد، به صورت یکپارچه فرمولبندی و شبیهسازی شدهاست. این مسئله با استفاده از الگوریتم کنترل پیشبین تفاضلی مقاوم حل میشود. برای مقاومسازی سیستم در برابر عیب عملگر، در یک رویکرد جدید تابع هزینهای تعریف شدهاست که علاوه بر خطای ردیابی و تغییرات سیگنال کنترل، نامعینیهای ماتریس ورودی سیستم هم در نظر گرفته شده و سپس در یک افق محدود بهینه میشود. با بهینهسازی این تابع هزینه، سیگنال کنترل مقاوم استخراج میشود. در بهینهسازی افق محدود، معادلات پیچیده دیفرانسیلی به یک سری معادلات جبری تبدیل شده و در نتیجه این روش در عین سادگی و قابل اجرا بودن، پیچیدهترین مسئله بهینهسازی را حل میکند. از آنجا که سیگنال کنترل به نامعینیهای مدل وابسته است، این روش در شرایطی که عملگر رهگیر دچار عیب شده و کارایی آن کاهش یابد، مقاومت سیستم حلقه بسته را افزایش میدهد و میتواند عیب عملگر را جبران کند. برای اثبات کارایی الگوریتم پیشنهادی، علاوه بر ارائه رویکرد تحلیلی، شبیهسازیهای عددی متعددی انجام شده و نتایج آن با چند روش دیگر مقایسه گردیده است.
با توجه به اهمیت اثرات پارامتر طول مشخصه در بررسی پایداری میکروسوئیچها، در این مقاله به بحث و بررسی پایداری میکروسوئیچ با در نظر گرفتن این اثر و با استفاده از تئوری تنش کوپل بهبودیافته پرداخته میشود. میکروسوئیچ موردمطالعه در این مقاله میکروسوئیچ سهصفحهای است که در آن میکروتیر بین دو الکترود ثابت معلق میباشد. اخیراً چنین میکروسوئیچهایی نظر برخی از محققین را به خود جلب کرده و تحقیقاتی در مورد تحلیل رفتار استاتیکی و دینامیکی این سوئیچها صورت گرفته است. برای این منظور معادله حاکم بر رفتار دینامیکی و استاتیکی میکروسوئیچ با استفاده از تئوری تنش کوپل و تئوری تیر کلاسیک ارائه میشود. برای حل معادله حاکم که یک معادله غیرخطی میباشد؛ از روش گامبهگام خطیسازی استفاده میشود. نتایج حاکم بر رفتار استاتیکی میکروسوئیچ و تعیین ولتاژ ناپایداری در شرایط مختلف نسبت ولتاژی با استفاده از هر دو تئوری تنش کوپل و تئوری تیر کلاسیک تعیین و با هم مقایسه میشود. علاوه بر مورد فوق؛ چگونگی تغییرات فرکانس و ظرفیت خازنی میکروسوئیچ نسبت به تغییر ولتاژ اعمالی با استفاده از تئوری تنش کوپل و تئوری تیر کلاسیک ارائه و با هم مقایسه میشوند.
در این مقاله، با فرض آنکه بلوک اندازهگیری اینرسی در مرکز کشتی قرار نداشته باشد، دقت ترازیابی ابتدایی سامانه ناوبری اینرسی بر تکیهگاه نوسانی به کمک یکی از روشهای معمول موردبررسی قرار گرفته و در ادامه راهکاری برای اصلاح این الگوریتم و افزایش دقت ترازیابی، به کمک خروجی ژیروسکوپها ارائه میشود. ابتدا به کمک معادله پواسون در یک دستگاه اینرسی ثانویه و تجزیه ماتریس تبدیل بین دستگاههای بدنی و جغرافیایی، الگوریتم ترازیابی سامانه ناوبری اینرسی که روی یک تکیهگاه نوسانی قرار دارد، ارائه میشود. به این منظور، یک الگوریتم ناوبری کوتاهمدت پیشنهاد میشود که شرایط اولیه معادلات وضعیت آن به کمک یک دستگاه اینرسی ثانویه معلوم است. بهمنظور اطمینان از مشاهدهپذیری زوایای تراز و سمت، از قضیه مستقل بودن یک مجموعه متعامد استفاده میشود. در ادامه برای افزایش دقت الگوریتم، جملات از جنس شتاب ناشی از فاصله بلوک حسگرهای اینرسی از مرکز جسم محاسبهشده و در جهت اصلاح الگوریتم معمول به کار گرفته میشود. در انتها قابلیت روش اصلاحشده در افزایش دقت در مقایسه با روش معمول از طریق شبیهسازی نیز مورد تأیید قرار میگیرد.
برای کاهش آسیبهای ناشی از تصادفات، از جاذبهای انرژی استفاده میشود. سازههای جدا نازک بهعنوآنیکی از سازههای برجسته در جذب انرژی به روشهای مختلف شناختهشدهاند. این سازهها به دلیل وزن کم، توانایی جذب انرژی، شکل لهیدگی و نسبت بالای جذب انرژی به وزن، بهعنوآنیکی از مؤثرترین سیستمهای جذب انرژی در نظر گرفته میشوند. در این پژوهش، تأثیر تغییر شکل هندسی لوله آلومینیومی 3105 با مقطع دوجداره دایرهای و مثلثی بر میزان جذب انرژی و بارگذاری محوری موردبررسی قرارگرفته است. در این مقاله، یک سامانه نوآورانه جذب انرژی برای بهبود ایمنی فرود فضاپیماها در سطح ماه معرفیشده است. این سامانه مبتنی برسازههای جدار نازک چندلایه آلومینیومی با هندسه ترکیبی و رفتار هوشمند طراحیشده است. با الهام از نتایج آزمایشهای تجربی بر لولههای دوجداره، ساختاری سهلایه با مقاطع دایرهای، مثلثی و هشتضلعی بهمنظور بهینهسازی توزیع تنش، جذب انرژی بالا و کاهش جرم ارائه میشود. استفاده از پوششهای خودترمیم شونده و لایههای پیزوالکتریک، این سامانه را قادر میسازد تا ضمن جذب بیش از ۹۰٪ انرژی ضربه، بخشی از انرژی را بهصورت الکتریکی ذخیره کند. نتایج شبیهسازیها و آزمایشها بهبود چشمگیر عملکرد مکانیکی و کارایی چندمنظوره این ساختار را نشان میدهد.در بخش تجربی، لولههایی با مقطع دوجداره دایرهای و مثلثی از جنس آلومینیوم جدار نازک تهیه شده و سپس آزمایشهای شبه استاتیک با نرخ بارگذاری ثابت بر روی نمونهها انجام گردید. در هر آزمایش، نمودار نیرو برحسب جابهجایی اندازهگیری شد و نمونههای واقعی برای شبیهسازی فرایند لهیدگی با استفاده از برنامه آباکوس مدل شدند که در آن اثر رفتار غیرخطی مواد، تماس و تغییر شکلهای بزرگ لحاظ گردیده است. با مقایسه نتایج تجربی و عددی، مشخص شد که مدل ارائهشده برای تعیین پاسخ لهیدگی، نمودار نیرو-جابجایی و میزان انرژی جذبشده، مناسب است. همچنین، تأثیر دوجداره کردن با مقاطع دایرهای و مثلثی بر ظرفیت جذب انرژی لولههای آلومینیومی موردبررسی قرار گرفت و مشخص گردید که افزایش تعداد لولههای جاذب تأثیر زیادی بر میزان انرژی جذبشده و نیروی قابل تحمل توسط جاذبها دارد.
در این تحقیق به بررسی ارتعاش اجباری یک تیر کنسولی از جنس آلیاژ حافظهدار در تماس با سیال پرداختهشده است. معادلات حاکم بر اساس تئـــوری کلاسیک و با بهـــرهگیری از اصل همیلتون استخراجشده و برای مدلسازی رفتار ماده سوپرالاستیک از مدل سهبعدی بوید-لاگوداس استفادهشده است. فشار واردشده از سیال به تیر با حل معادله لاپلاس و ارضای شرایط مرزی آن بهدستآمده است. همچنین در حالت بدون تغییر فاز (آستنیت خالص) تیر کنسولی موردمطالعه در شرایط خطی بررسی و با نتایج سایر محققان مورد مقایسه قرارگرفته است. در ادامه برای تحلیل ارتعاش تیر کنسولی از جنس آلیاژ حافظهدار و حل معادلات در حالتی که تغییر فاز انجام میشود از روش تفاضلات مربعی، نیومارک و الگوریتم نگاشت برگشتی بهره گرفتهشده است. در پایان اثر پارامترهای مختلف هندسی بر روی تیر موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان میدهد که روش عددی به کار گرفتهشده برای تحلیل پاسخ زمانی و فرکانسی تیر آلیاژ حافظهدار دارای همگرایی بالایی بوده و تأثیرات غیرخطی ماده ناشی از تغییر فاز هنگام حرکت را بهخوبی پیشبینی میکند.
