per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
1
9
10.22060/mej.2013.316
316
Research Article
تعیین تجربی و عددی چقرمگی شکست فولاد لولههای انتقال گاز با گروه API X65
Experimental and Numerical Determination of Fracture Toughness in Gas Pipeline Steel of Grade API X65
سید حجت هاشمی
shhashemi@birjand.ac.ir
1
مسعود کیمیابخش
m.kymyabakhsh@gmail.com
2
دانشیار، گروه پژوهشی مطالعات لوله و صنایع وابسته، دانشگاه بیرجند
کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه بیرجند
اندازهگیری چقرمگی شکست KIC بعنوان معیار شروع ترک (در نوع اول تنش در حالت کرنش صفحهای) برای رسم منحنیهای ارزیابی آسیب (FAD) برای فولادهای پراستحکام خطوط انتقال گاز اهمیت ویژهای دارد. در تحقیق حاضر از آزمون خمش سه نقطهای بر روی شش نمونه آزمایشگاهی استاندارد برای محاسبه چقرمگی شکست لوله فولادی API X65 (با قطر خارجی 1219 میلیمتر و ضخامت جداره 3/14 میلیمتر) استفاده شده است. از نتایج حاصله، مقدار چقرمگی شکست برابر MPa√m 308 بدست آمد. سپس حل المان محدود نمونه خمش سه نقطهای با استفاده از تئوری اصلاح شده شکست گرسون انجام شد. از طرح المان محدود، میزان گشودگی دهانه ترک در حالت بحرانی (δ) محاسبه شد. از این طرح با استفاده از روابط مکانیک شکست ارتجاعی خطی مقدار چقرمگی شکست MPa√m 297 متناظر با مقدار δ بدست آمد. مقایسه نتایج تجربی و عددی نشاندهنده برابری مناسب مقادیر بدست آمده از روشهای مرسوم تعیین چقرمگی شکست در دمای محیط است.
Plain strain fracture toughness is extremely important for failure assessment in high strength steels used in gas transmission pipelines. In the current research an experimental method based on three point bend test specimens was used to calculate fracture toughness of steel pipes of grade API X65 (with outer diameter of 1219 mm and wall thickness of 14.3 mm). A value of 308 MPa√m was found for fracture toughness of test material. Then a finite element solution for the test specimens was conducted using modified Gurson’s damage theory. In this model, the critical crack tip opening displacement was calculated from damaged elements in the early stage of crack growth. This model resulted in 297 MPa√m of fracture toughness. A comparison between the experimental and numerical results illustrated the fitness of common methods for determining fracture toughness of tested steel in ambient temperature. Due to the lack of experimental data for this steel, the obtained results can be used for safe performance of domestic gas pipelines made from API X65 steel.
https://mej.aut.ac.ir/article_316_5d0cb07ec5d94a4871a32f6d7f99686e.pdf
چقرمگی شکست
لوله انتقال گاز
رشد ترک نرم
مدل گرسون
آزمون خمش سه نقطهای
API X65
Fracture Toughness
Gas Pipeline
Ductile Crack Growth
Gurson Model
Three Point Bend
API X65
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
11
25
10.22060/mej.2013.317
317
Research Article
تحلیل استاتیکی خمش، پایداری، و تحلیل دینامیکی ورقهای با عملکرد درجهبندی شده بهکمک یک تئوری چهارمتغیره
Static Analysis of Bending, Stability, and Dynamic Analysis of Functionally Graded Plates by a Four-Variable Theory
فرید کاویانی
fareedkaviani@yahoo.com
1
حمیدرضا میردامادی
hrmirdamadi@cc.iut.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
در این مقاله تحلیل استاتیکی خمش و پایداری، و تحلیل دینامیکی ارتعاش آزاد ورقهای با عملکرد درجهبندی شدهبا استفاده از یک تئوری چهار متغیره بررسی شده است. در این تئوری چهار متغیره، برای برقراری شرط مرزی تنشهای برشی برونصفحهی صفر در پوستههای بالایی و زیرین ورق، از توزیع سینوس هذلولوی استفاده شده است. یکی از ویژگیهای مکانیکی مواد مورد نظر، تغییرات پیوسته در ضخامت، با یک توزیع توانی است که تابع درصدهای حجمی بخشهای سازندهی ورق است. هدف از ارائهی این مقاله بدست آوردن نتایجی تحلیلی با دقت بالاتر از حالت سادهی تئوری چهار متغیرهی ورق ، است. همچنین برای انجام مطالعهی عواملی، موارد اثرگذار در تحلیل ورقهای با عملکرد درجهبندی شده بررسی شدهاند. معادلههای حرکت ورق بهکمک اصل تغییراتی همیلتون استخراج شدهاند. نتایج تحلیلی با استفاده از روش کلاسیک ناویه و شرایط مرزی چهار طرف ساده، بدست آمده است. نتایج عددی، برای توانهای گوناگون توزیع خواص مکانیکی در ضخامت و برای نسبتهای متفاوت طول به ضخامت ورق حاصل شدهاند. نتایج بدست آمده از این تئوری، با نتایج تئوریهای گوناگون مقایسه شده است.
In this article, static analysis of bending, elastic stability, and free vibration analysis of functionally graded plates (FGP) are investigated using a four-variable theory. In this four-variable theory, hyperbolic sine distribution is used for satisfying boundary conditions of out-of-plane shear stresses of zero value, in the neighborhood of upper and lower surfaces of plate. One of the mechanical characteristics of FGM material is continuous variations of properties along the thickness, with a power law distribution, which is a function of volume ratio of different constituent parts of FGM plate. The purpose of this article is acquiring more exact analytical results than those of simple form of four-variable plate theory, i.e., refined plate theory (RPT). Furthermore, for parametric study, influential parameters on the analysis of FGM plate are investigated. The plate equations of motion are derived by extended Hamilton’s variational principle. Analytical results are developed based on classical method of Navier and simply-supported conditions on all four edges. Numerical results are analyzed for different power distributions of mechanical properties along the thickness and different plate length to thickness ratios. The results, obtained from this theory, are compared with those of different variants of RPT theories.
https://mej.aut.ac.ir/article_317_ba734e14301bdc50cedcbbb8e0a5cda6.pdf
ورقهای با عملکرد درجهبندی شده2
تئوری ورق پالوده شده3
تئوری چهارمتغیره
کرنشهای برشی برونصفحه
حل ناویه
Functionally Graded Plate (FGP)
Refined Plate Theory (RPT)
Four-Variable Theory
Out- of- Plane Shear Stresses
Navier’s Solution
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
27
42
10.22060/mej.2013.318
318
Research Article
تحلیل پاسخ دینامیکی ورق ساندویچی با هسته انعطافپذیر و بستر الاستیک تحت ضربه با سرعت پایین
Dynamic Response of Sandwich Panels with Flexible Cores and Elastic Foundation Subjected to Low-Velocity Impact
کرامت ملک زاده
malekzadeh@mut.ac.ir
1
غلامحسن پایگانه
g.payganeh@sru.ac.ir
2
منصور کاردان
mansour.kardan@gmail.com
3
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران
در این مقاله، برای اولین بار پاسخ دینامیکی ورق ساندویچی کامپوزیتی با هسته انعطافپذیر و بستر الاستیک تحت ضربه با سرعت پایین بررسی شده است. معادلات حاکم ورق ساندویچی با استفاده از اصل همیلتون و روش انرژی بدست آمدهاند. تحلیل ارتعاشات آزاد ورق بر پایه تئوری بهبود یافته مرتبه بالای ورقهای ساندویچی با اعمال اثرات بستر الاستیک در معادلات است. روش حل از تئوری برشی مرتبه اول برای رویه ها و از طرح دوم فراستیک برای هسته استفاده مینماید. دستگاه معادلات برای ورق بر روی بستر الاستیک با استفاده از طرح دو عاملی پاسترناک حل شده است. برای تحلیل دینامیکی ورق ساندویچی کامپوزیتی تحت بار ضربهای با سرعت پایین، ورق ساندویچی با یک سامانه دینامیکی دو درجه آزادی با جرم و فنرهای معادل و با خطیسازی قانون برخورد هرتز به روش چوی مطرح شده است. در این طرح از فرکانس طبیعی پایه ورق برای محاسبه سفتی معادل ورق به صورت مستقیم در حل ضربه استفاده شده است. تأثیر تغییرات مدولهای مختلف فنری عمودی و برشی عرضی بستر الاستیک بر فرکانسهای طبیعی ارتعاشات آزاد، توابع زمانی نیروی برخورد و تغییر مکان عرضی ورق در حین ضربه بررسی شده و با نتایج موجود در مراجع مقایسه شدهاند.
In this paper, for first time dynamic response of composite sandwich panel with a flexible core on elastic foundation under low-velocity impact load is studied. The governing equations of sandwich panel are obtained using the Hamilton principle and energy method. Free vibration analysis of panel is based on the improved higher-order sandwich panel theory (IHSAPT) by considering elastic foundation effects in equations. The formulation uses the first shear deformation theory (FSDT) for face sheets and Frostig’s second model for core. The equations system is solved for plate on elastic foundation using two parameters Pasternak model. For dynamic analysis of composite sandwich panel under low-velocity impact load, the sandwich panel is modeled as a two-degrees-of-freedom dynamic system with equivalent masses and springs using linearized Hertz contact law from Choi method. In this model for impact solution, fundamental natural frequency has been used directly for calculation of the equivalent stiffness of panel. Effect of variation of various vertical and transverse shear modulus of elastic foundation on natural frequencies of free vibration, contact force history and transverse displacement of panel in low-velocity impact analysis is discussed and is compared with the available results in literature.
https://mej.aut.ac.ir/article_318_2e2a92183e3f54827eab5ad11d53242e.pdf
ورق ساندویچی
هسته انعطافپذیر
ضربه سرعت پایین
بستر الاستیک پاسترناک
ارتعاشات آزاد
تئوری مرتبه بالا
sandwich panel
Flexible Core
Low-velocity impact
Elastic foundation
Vibration
High- Order Theory
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
43
51
10.22060/mej.2013.319
319
Research Article
بررسی ارتعاشات عرضی تیر دو سر آزاد بر روی بستر اصطکاکی و اعتبارسنجی با نتایج آزمایش
Investigating Transverse Vibrations of Free-Free Beam on the Frictional Substrate and Validation with Test Results
روح الله دهقانی فیروزآبادی
1
مبین کاویانپور
2
استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف
در این مقاله ارتعاشات عرضی تیر اویلر-برنولی با وجود قید اصطکاک خشک قوی در شرایط تکیهگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه نیروی اصطکاک در شرایط مرزی به عنوان یک عامل غیرخطی، نقش ایفا نحالته و باعث غیرخطی شدن پاسخ میشود، فرکانسهای طبیعی نیز برخلاف سامانههای خطی دچار تغییر شده و تابعی از نیروی اصطکاک میشود، که خود نیروی اصطکاک در تکیهگاهها نیز تابعی از عاملهای دیگر است. محاسبه فرکانسهای تیر و طرحسازی مناسب این شرایط مرزی همواره مورد علاقه پژوهشگران و محققان بوده است. در پژوهش حاضر با طرحسازی نیروی اصطکاک با استفاده از طرح غیرخطی الاستیک-پلاستیک والانیس و طرح سنتی اصطکاک کولمب نیروی اصطکاک در تکیهگاهها مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مسئله از روش شکل، حالتهای فرضی استفاده شده و معادلات بدست آمده با استفاده از روش عددی رانج-کوتا مرتبه 4 حل شده است. این دو طرح با هم مقایسه شدهاند. برای اعتبارسنجی نتایج از آزمایش حالتال استفاده شده است. در پایان با استخراج عاملهای طرح والانیس نشان داده شد که این طرح، برابری خوبی با نتایج آزمایش دارد. با توجه به قوی بودن نیروی اصطکاک موجود در بستر، اثر سختشوندگی در نمودارهای پاسخ فرکانسی دیده شد.
In the present paper, the transverse vibrations of the Euler–Bernoulli beam along with the strong dry friction at the boundary conditions have been investigated. With special attention to the force of frictionon theboundary conditions which plays a role as one non-linear factor and brings out nonlinear response, natural frequencies also change despite the linear systems and these natural frequencies become a function of the force of friction and the force of friction in substrates is also a function of other parameters. The calculation of the beam frequencies as well as proper modeling of boundary conditions have been interesting for researchers and scientists. In the present study, the force of friction at substrates is investigated through the friction force modeling by using the nonlinear elastic-plastic Valanis model and also by the Classical Model of Coulomb friction. The assumed modes method for solving is used and the resulting equations by using the Fourth Runge-Kutta numerical method are solved. These two models are compared and the results of modal testing are used for the validation. Finally, according to Valanis parameters, it is shown that this model has a positive relation with the findings. The hardening effect of the frequency response-curves is also observed.
https://mej.aut.ac.ir/article_319_9bc64355c372aa0f0f66801572a4e749.pdf
ارتعاشات غیرخطی تیر
طرح والانیس
طرح کولمب
آزمایش حالتال
Nonlinear Vibrations of Beam
Valanis Model
Coulomb Model
Modal Testing
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
53
62
10.22060/mej.2013.320
320
Research Article
مدلسازی و تحلیل ارتعاشی بالابرنده کشتیهای حفاری در راستای جریان و عمود بر آن
Modeling and Analysis of in Line and Cross Flow Vibration of Risers in Drill Ships
امیر مقیسه
amirmoghiseh@gmail.com
1
عباس رهی
amirabbas.rahi@gmail.com
2
همایون ریاحی
3
کارشناس ارشد، دانشکده فنی مهندسی مکانیک - کرمانشاه، دانشگاه رازی کرمانشاه
استادیار، - دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، پردیس فنی مهندسی شهید عباسپور، دانشگاه شهید بهشتی
کارشناس ارشد، دانشکده فنی مهندسی مکانیک - کرمانشاه، دانشگاه رازی کرمانشاه
در سالهای اخیر فعالیتهای حفاری منابع نفت و گاز در میادین با عمق بالاتر از 3000 متر انجام میشود. برای هدایت مته حفاری و انتقال هیدروکربن به سطح دریا، بالابرنده بین کشتی حفاری و بستر دریا نصب میشود. یک سامانه کنترلی، وظیفه حفظ موقعیت کشتی حفاری را برای انجام عملیات بر عهده دارد. به واسطه نسبت بالای طول به سطح مقطع بالابرنده میتوان آن را به صورت یک تیر شبیهسازی نمود. در این مقاله نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر بالابرنده با استفاده از نظریه موریسون و تئوری امواج دامنه کوتاه تخمین زده شده است. در محل اتصال بالابرنده به کشتی حفاری یک سامانه جبرانسازی در نظر گرفته شده که اثرات حرکت کشتی را بر بالابرنده کاهش داده و با اعمال یک کشش استاتیکی متناسب با وزن بالابرنده تغییرات تنش محوری در بالابرنده را کاهش میدهد. با استفاده از این مفروضات روابط حاکم بر ارتعاش بالابرنده در دو راستای جریان و عمود بر آن بهدست آمده و با استفاده از روشهای عددی تفاضل محدود و رانج کاتا حل میگردد. در انتها اثر عوامل مکانیکی بر رفتار دینامیکی بالابرنده مطالعه خواهد شد.
In the last few years, drilling activities took place in water depths of more than 3000m. In order to convey the hydrocarbon to the sea level and do drilling operations, a steal pipe is installed between the wellhead in the seabed and drill ships. A control system keeps the drill ship in a safe area above the wellhead. Since the diameter of the riser is much less than its length, it can be simplified into the beam model. The fluid dynamic forces are expressed in Morison formula by using short wave theory. It is assumed that the riser is connected to the drill ship by means of a heave compensator. This device provides a large static tensile force at the top of the riser. In addition, it reduces the longitudinal stress variation induced by the relative vertical motion of the drill ship and the riser. With these assumptions, the equations of motion governing the transverse displacement of the riser in two directions are obtained. These equations are solved by using the finite difference method and Runga-Kutta method. At the end, the effects of environmental and mechanical parameters on the dynamic behavior of the riser are discussed.
https://mej.aut.ac.ir/article_320_4906a844c055d41af092b48599645218.pdf
بالابرنده
کشتی حفاری
جبرانساز
فرکانس طبیعی
Riser
Drill Ship
Compensator
Natural frequency
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
63
75
10.22060/mej.2013.321
321
Research Article
کنترل امپدانس چندگانه توسعهیافته برای یک ربات فضانورد با اجزاء انعطافپذیر
Extended Multiple Impedance Control of a Space Robot with Flexible Members
پیام زرافشان
p.zarafshan@ut.ac.ir
1
سیدعلی اکبر موسویان
2
استادیار، گروه مهندسی فنی کشاورزی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
در این مقاله، دینامیک و کنترل یک سامانه رباتیک فضایی با اجزاء انعطافپذیر طی یک عملیات جابهجایی جسم بررسی میگردد. اجزاء انعطافپذیر شامل صفحات خورشیدی در یک سامانه رباتیک فضایی و همچنین مفاصل انعطافپذیر آن طی یک مانور میتواند تحریک شده و شروع به ارتعاش نمایند. بنابراین، این ارتعاشات منجر به یکسری نیروهای اغتشاشی ارتعاشی میشوند که به پایه متحرک و جسم جابهجا شده اعمال گشته و در نتیجه خطا در رده موقعیت و سرعت در مجریهای نهایی و جسم را رقم میزنند. در این مقاله، با درنظر گرفتن یک ربات فضایی دارای چند بازو با مفاصل انعطافپذیر و نیز صفحات خورشیدی غیرصلب، دینامیک سامانه به دو بخش حرکت اجزاء صلب و انعطافپذیر تقسیم شده و یک مدل کاربردی برای پیادهسازیهای کنترلی در سامانههای چندجسمی مرکّب از اجزاء صلب و انعطافپذیر توسعه داده میشود. سپس، بر پایه مسیر طراحی شده برای سامانه ربات فضانورد، کنترل امپدانس چندگانه توسعهیافته برای انجام جابهجایی جسم توسط این سامانه چندجسمی صلب انعطافپذیر ارائه میشود. در پایان، یک سامانه ربات فضانورد که شامل دو بازو با مفاصل انعطافپذیر و دوربین و آنتن بهعنوان بازوی سوم و چهارم که با دو صفحه خورشیدی غیرصلب مجهز گردیده است، شبیهسازی رایانهای میشود. نتایج به دست آمده مزیتهای روش کنترلی پیشنهاد شده برای انجام یک عملیات جابهجایی جسم موفق و همچنین کاهش اثرات ارتعاشات عناصر انعطافپذیر را نشان میدهند.
Dynamics and control of a space robotic system with flexible members during an object manipulation task is studied here. Flexible members such as solar panels of space free flying robotic systems and their flexible joints during a manoeuvre may get stimulated and vibrate. Therefore, such vibrations will cause some oscillatory disturbance forces on the moving base and manipulated object, which in turn produces error in the position and speed of the manipulating end-effectors. In this paper, considering a multiple arm space robotic system with flexible joints and flexible solar panels, the system dynamics is partitioned into two rigid and flexible bodies’ motion, and a concise model for control implementations of compounded rigid-flexible multi-body systems is developed. Then, based on a designated path/trajectory for a space robotic system, the multiple impedance control is extended to perform an object manipulation task by such complicated rigid-flexible multi-body systems. Finally, a space free flying robotic system is simulated which contains two manipulators with flexible joints, and a rotating antenna and a camera as its third and fourth arms, appended with two flexible solar panels. Obtained results reveal the merits of the proposed controller to successfully perform the manipulation task and effectively suppress the vibration of flexible elements.
https://mej.aut.ac.ir/article_321_bff4761d839c42e1230aef49200da0bc.pdf
ربات فضانورد
کنترل امپدانس چندگانه
انعطافپذیری
جابهجایی جسم
Space Robot
Multiple Impedance Control
Flexibility
Object Manipulation
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
77
86
10.22060/mej.2013.322
322
Research Article
کنترل گام به عقب وفقی-مقاوم یک سیستم غیر خطی با وجود عدم قطعیت، اغتشاش و تاخیر زمانی مجهول
Robust Adaptive Backstepping Control of a Nonlinear System with Uncertainty, Disturbance and Unknown Time Delay
حسین چهاردولی
hchehardoli@gmail.com
1
محمد اقتصاد
eghtesad@shirazu.ac.ir
2
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز
در این مقاله کنترل گام به عقب وفقی-مقاوم برای دستهای از سامانههای غیرخطی به صورتپسخور اکید با تاخیر زمانی مجهول و تحت اغتشاش در نظر گرفته شده است. در کاربرد عملی،اندازهگیری دقیق مقدار تاخیر زمانی بنا به دلایلی چون فرسودگی قطعات، عدم قطعیتهای مجموعه و عدم احاطه به کل مجموعه بسیار دشوار است. بنابراین در این تحقیق مقدار تاخیر زمانی مجهول فرض شده است. با توجه به این فرض جمله های دارای تاخیر زمانی نباید در قوانین به روز رسانی و کنترلی ظاهر شوند. بنابراین به کمک تابعکلیاپانوف کراسوفسکی این عبارات از قوانین مزبور حذف میشوند. عدم قطعیت در متغیرهای مجموعه، در بسیاری از سامانههای فیزیکی وجود دارد. دستهای از سامانه های غیر خطی به فرم پسخور اکید هستند که میتوان برای آنها کنترلگر گام به عقب طراحی کرد. در عمل امکان ورود اغتشاش به بسیاری از سامانههای مکانیکی، هیدرولیکی و الکتریکی وجود دارد، بنابراین در این تحقیق برای سامانههای وفقی به فرم پسخور اکید کنترل مقاومی در برابر تاخیر زمانی مجهول و اغتشاش اعمالی به سامانه طراحی میشود. در عمل اغتشاشهای اعمالی به سامانه های فیزیکی کراندار هستند، به همین دلیل برای عبارات اغتشاش کران بالایی در نظر گرفته میشود. در پایان دو مثال برای نشان دادن کیفیت روش ارائه شده در این مقاله ارائه شده است.
In this paper, robust adaptive control is presented for a class of nonlinear systems in strict feedback form with uncertain time delay. It is assumed that time delay is not known, thus terms having delays must not appear in adaptation and control laws. By using the Lyapunov-Krasovskii functional, terms having time delay are deleted from adaptation and control laws. The adaptive backstepping method is used to design a controller and it is shown that this controller guarantees global uniform asymptotic stability of the system. A controller is robust against uncertain time delay and bounded disturbances, which enter the system. Two simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approach.
https://mej.aut.ac.ir/article_322_ee12ef3431ee41cda947ad46dc2e22f5.pdf
کنترل وفقی-مقاوم
سامانه پسخور اکید
تاخیر زمانی مجهول
اغتشاش کراندار
قوانین وفقی
تابعک لیاپانوف کراسوفسکی
Robust Adaptive Control
Unknown Time Delay
Bounded Disturbance
Backstepping
Lyapunov-Krasovskii Functional
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
87
104
10.22060/mej.2013.323
323
Research Article
بررسی،آزمایش و بهبود عملکرد عملگرمیکرونی در سنگ زنی دقیق بکمک شبکه عصبی
Survey, Experiment and Improvement of Micro Actuator Positioning for Precise Grinding by Neural Network
محمد فضلی
1
سید مهدی رضاعی
2
محمد زارعی نژاد
3
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
استادیار، پژوهشکده فناوریهای نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
فرایند سنگ زنی دقیق قطعات با هندسه ی متغیر و یا قطعات فرمدار ظریف، نیازمند موقعیتدهی دقیق و سریع میز قطعه کار در حین فرایند ماشینکاری است. در بحث درسینگ چرخ سنگهای فوق ساینده نیز به موقعیتدهی میکرونی الماس روی چرخ سنگ نیاز است. عملگرهای پیزوالکتریک یکی از رایجترین انواع عملگرها برای سیستمهای موقعیتدهی میکرونی هستند. کنترل دقیق این عملگرها در شرایط مختلف محیطی و عملیاتی بدون مدلسازی هیسترزیس امکانپذیر نخواهد بود. در تحقیقاتی که تاکنون از شبکه عصبی بدین منظور استفاده نمودهاند، اثر نیروی وارد بر عملگر روی هیسترزیس مورد توجه واقع نشده است که این امر میتواند، خطای مدلسازی را افزایش دهد. در این مقاله از شبکه عصبی برای مدلسازی معکوس هیسترزیس عملگرهای پیزوالکتریک استفاده شد و اثرات نیروی دینامیک وارد بر آنها مورد توجه قرار گرفت. از این طرح بعنوان کنترلر در یک مسیر جلوسو در کنار عملگر استفاده شد تا رابطه ی ورودی و خروجی خطی شود. در ادامه با استفاده از کنترلرهای حلقه بسته پی آی دی و انتخاب ضرایب مناسب برای آنها، بیشترین خطای کمتر از 2 درصد بدست آمد.
Precise grinding of fine shaped pieces with various arithmetic needs micro positioning and rapid movement of a work piece. Moreover, with regard to dressing of super abrasive grinding wheels, precise positioning of a dresser on the grinding wheel for achieving desired depth is needed. Piezoelectric actuators are convenient for micro positioning systems. Inherent hysteresis is one of the drawbacks in the use of these actuators. Neural networks can be used for this modeling. Ignoring the force can increase the positioning error remarkably. In this paper, the neural network is used for hysteresis modeling with attention to the important effect of loaded force. After modeling, the inverse hysteresis model is used as a compensator in a feed forward way to linearize the input-output relationship. Then using a PID closed loop controller and selecting a suitable coefficient for it, the maximum error was decreased to less than 2 percent of the working amplitude.
https://mej.aut.ac.ir/article_323_73b122079124d86c88a4bebacae497a5.pdf
پیزوالکتریک
شبکه عصبی
هیسترزیس
جبرانساز
Piezoelectric
Hysteresis
neural networks
Compensator
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
105
118
10.22060/mej.2013.324
324
Research Article
استفاده از روشهای هوشمند فازی- عصبی و شبکههای عصبی چند لایه در تشخیص عیوب اصلی ماشینهای دوار
Implementation of Neuro– Fuzzy and Multi-Layer Perceptron System Intelligent Techniques for Main Fault Diagnosis of Rotating Machinery
مجید نوری کمری
majidnoori_azna@yahoo.com
1
غلامحسن پایگانه
g.payganeh@sru.ac.ir
2
مهرداد نوری خاجوی
mnouri@srttu.edu
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
ستادیار، دانشکده - مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
امروزه عیبیابی ماشینهای دوار از راه تشخیص علائم شروع و رشد عیب با استفاده از روش های هوشمند، شناسایی علت و قطعات آسیب دیده و پیشگویی میزان عمرکاری باقیماندة ماشین، نقش مهمی در جلوگیری از آسیبدیدگی شدید ماشین و هزینههای بالای تعمیرات بر عهده دارند. هدف این تحقیق نیز استفاده از ساختار هوشمند شبکههای فازی- عصبی و عصبی چند لایه در تشخیص عیوب اصلی ماشینهای دوار از جمله نابالانسی، ناهمراستایی، خرابی بیرینگ و لقی مکانیکی است. لذا در این تحقیق علاوه بر ایجاد روشی خودکار برای تشخیص عیب، در جهت افزایش دقت و سرعت این شبکهها نیز تلاش شده است. در این راستا، با استفاده از روش تحلیل اجزای اصلی ابعاد ماتریس ورودی در حد مطلوب کاهش داده شد و نیز کارایی دو شبکه هوشمند فازی- عصبی و عصبی چند لایه، در تشخیص عیوب با یکدیگر مقایسه شد. جهت دستیابی به هدف فوق، شبکههای گفته شده با استفاده از بردارهای ویژگی و مشخصات استخراج شده از طیفهای فرکانسی و موجهای زمانی، آموزش دیده شدند. نتایج نشان داد که برای 84 مورد اندازهگیری نهایی، شبکههای فازی- عصبی و عصبی چند لایه به ترتیب دارای میانگین 91 و 78 درصد موفقیت در تشخیص درست عیوب بودند.
Nowadays, Fault detection of rotating machinery by diagnosing sings of starting point and growth of defect using intelligent techniques, discovering the defected parts and the reason behind them and prediction of remaining working life of the machine play an important role in preserve the machine from severe defects and the high price of repairing it. The goal of this paper is using the Adaptive Neural - Fuzzy Inference Systems (ANFIS) and Multi-Layer Perceptron (MLP)for detecting the original defects in rotating machinesincluding unbalancing, Bearing defects, Looseness and misalignment. So,in this study addition to the creation of this mechanism for automatic fault diagnosis, improve accuracy and speed of the network was also performed.Therefore, using the Principal Component Analysis (PCA), the input matrix was reduced to acceptable amontand the effectiveness of the ANFIS and MLP networks in detection of defects were compared with each other.To achieve this goal, mentioned networks were trained using feature vectors extracted from the spectrum frequency and waves.The obtained results showed that for 84 final measurements, the ANFIS and MLP networks have 91 and 78 averages percent successful in detecting the defects, respectively.
https://mej.aut.ac.ir/article_324_5ee972a2aeccddb95565dcf8adad36e9.pdf
ماشینهای دوار
طبقهبندی عیوب
سامانه استنتاج تطبیقی فازی-عصبی
شبکههای عصبی چند لایه
Rotating Machinery
Defect Classification
Adaptive Neural - Fuzzy Inference Systems (ANFIS)
Multi- Layer Perceptron (MLP)
per
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2476-3446
2013-12-22
45
2
119
137
10.22060/mej.2013.325
325
Research Article
تحلیل بار باقیمانده و خطای ماشینکاری مسیر مستقیم و قوس گوشه در خشنکاری وایرکات
Analysis of Residual Material and Machining Error on Straight and Corner Curved Paths in Roughing of WEDM
حمید آبیار فیروزآبادی
1
جمشید پرویزیان
japa@cc.iut.ac.ir
2
امیر عبداله
amirah@aut.ac.ir
3
علیرضا فدایی تهرانی
4
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد
دانشیار، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
ماشینکاری تخلیه الکتریکی سیمی (وایرکات) برای تولید شکلهای پیچیده و ظریف روی مواد سخت توسعهیافته است. عدم دستیابی به دقتهای بالا در ماشینکاری قوسهای کوچک گوشه یکی از مهمترین مشکلات این فرآیند است. در تحقیق حاضر، خطاهای ماشینکاری شعاع گوشه بررسی شده است. برای مرحلهی خشنکاری بر اساس سه متغیر فرکانس تخلیه، کشش سیم و شعاع قوس، توسط روش فاکتوریل کامل آزمایشها طراحی و بار باقیمانده روی مسیر مستقیم و قوس گوشه تحلیل شده است. آزمونهای عملی این تحقیق روی فولاد ابزار سردکار 1.2510 انجام شده است. با بهکارگیری تحلیلهای آماری و محاسبهی گپ متغیر ماشینکاری در روی قوس گوشه، خطای ماشینکاری برای قوسهای محدب گوشه به شعاع 150، 300 و 450 میکرون محاسبه شدهاست. بررسیها نشان میدهند چنانچه مسیر سیم در روی قوس بر اساس مقدار خطای محاسبهشده اصلاح گردد بار باقیماندهی یکسان روی مسیر مستقیم و قوسهای مختلف گوشه حاصل میشود و این بار باقیمانده با یک افست ساده قابل برداشتن است.
Wire electrical discharge machining (wire-EDM) is able to generate delicate and complex shapes on hard materials which are difficult to cut. Inaccuracy in the cutting of small radius curved corners is one of the major problems in this process. In the present paper, corner radii machining errors have been investigated. Experiments are designed using the Full Factorial Method for roughing operations by considering frequency of discharges, wire tension and radius of curvature as variables, and the residual material on straight and curved paths as the output parameters. Practical works are implemented on tool steel 1.2510. By employing statistical techniques for analysis and by calculating variable side gap on curved corners, the machining error is obtained for 150, 300 and 450 µm radius curvatures. Results show that the thickness of residual material left on the workpiece on straight and curved paths can be the same if the cutting path on curvature is corrected according to the findings of this paper.
https://mej.aut.ac.ir/article_325_f4ec9e1c00056ab345f0df83bf86d636.pdf
ماشینکاری وایرکات
خطای ماشینکای
شعاع گوشه
بار باقیمانده
انحراف سیم
WEDM
Machining Error
corner radii
Residual Material
Wire Deviation