فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال دوم شماره 1 (پیاپی 2، بهار 1390)

  • تاریخ انتشار: 1389/12/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدرضا تابش پور* صفحات 7-16

    تعیین میزان حساسیت خصوصیات ارتعاشی (فرکانس ها و اشکال مودی) یک سیستم مکانیکی نسبت به تغییر در پارامترهای سازه ای آن (جرم و سختی) از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. روش های اولیه ارایه شده در این زمینه،بر مبنای آنالیز حساسیت مرتبه اول بوده است. ولی بعلت وجود محدودیت های زیاد در کاربرد آنها، مطالعات گسترده ای برای ارایه روش های موثر وجامع دیگری در این زمینه بعمل آمده است. از جمله این روش ها  میتوان به روش آنالیز حساسیت مرتبه دوم اشاره نمود. این روش های تقریبی فقط برای تغییرات سازه ای اندک قابل استفاده می باشند. در این مقاله یک روش جدید برای به هنگام نمودن فرکانس ارتعاشی سیستم های برشی ارایه شده است. این روش در مقایسه با روش های پیشنهادی دیگر، ساده تر بوده و زمان محاسبه کمتری نیاز دارد. روش مزبور به صورت تکراری بوده و هر یک از فرکانس های ارتعاشی را می توان تا دقت مطلوب، اصلاح کرد. با توجه به اهمیت تنظیم خصوصیات سازه های برشی در کنترل پاسخ آنها تحت اثر بارهای خارجی، خصوصا بار ناشی از زلزله، روش حاضر می تواند به نحو موثری در اصلاح فرکانس های سیستم عمل کند. عملکرد روش پیشنهادی با استفاده از چند مثال عددی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، به هنگام نمودن فرکانس، روش های تقریبی، روش تکراری، سیستم برشی
  • عارف افشارفرد*، محمد گل‏محمدی صفحات 17-21
    در این پژوهش ارتعاشات آزاد سیستمی مجهز به میراگرضربه‏ای تک جرمی با در نظر گرفتن مدل برخورد هرتز مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، نوسانگر مجهز به میراگر ضربه‏ای با استفاده از جرم، فنر و میراگرهای ویسکوز مدلسازی شده است. به عنوان مثالی کاربردی، ساختمان پنج طبقه‏ای در نرم‏افزار سیمولینک مدل‏سازی و رفتار دینامیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه کارایی میراگر ضربه‏ای به منظور کاهش ارتعاشات سازه‏ای ساختمان پنج طبقه، مورد بررسی قرارگرفته است. اثرات به کارگیری سه میراگر ضربه‏ای یکسان در طبقات اول، سوم و پنجم، مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که با استفاده از میراگر ضربه‏ای کاهش دامنه‏ی نوسانات در طبقات بالاتر از سرعت بیشتری برخوردار می‏باشد. در نهایت با تعریف پارامتری تحت عنوان اثربخشی، اثرات استفاده از میراگر ضربه‏ای در هر طبقه مورد سنجش قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: میراگر ضربه‏ای، ارتعاشات غیرخطی، دینامیک سازه، اثربخشی
  • امین نیکوبین*، احمد شاهی صفحات 22-30

    در این مقاله بالانسینگ بهینه برای روبات های بازودار صنعتی به روش الگوریتم ژنتیک معرفی می گردد.در حقیقت مسیله طراحی مسیر بهینه بصورتی است که حالتها،کنترلها و مقادیر وزنه تعادل به صورت همزمان تعیین گردیده بطوریکه شاخص عملکرد روبات برای حرکت نقطه به نقطه حداقل گردد. این روش بالانس می تواند با روش هایی مانند عدم بالانس، بالانس استاتیکی ت، طبیقی مورد مقایسه قرار گیرد با این این الویت که معیارهای عملکردبدست امده در این روش بسیار کمتر از سایر روش هاست. با استخراج معادلات دینامیکی ربات وبا معلوم بودن شرایط اولیه ونهایی وانتخاب تابع مسیر حرکت به صورت چند جمله ای وspline یک مسیله بهینه سازی تشکیل داده که درآن مجموع مربعات گشتاور بعنوان تابع هدف و قیود مسیله معادلات دینامیکی ربات می باشند. منظور از یافتن مسیر ، یافتن تابع حرکت ربات و منظور از بالانس ، یافتن جرم وزنه های تعادل برای بهینه نمودن تابع هدف می باش .روش بهینه سازی بکار رفته الگوریتم ژنتیک بوده که روشی مستقیم می باشد و با الگوریتم جستجو نتایج رابه دست می دهد . مقایسه ی نتایج حاصل از این روش با روش بالانس بهینه کلاسیک که روشی غیر مستفیم بوده واز تشکیل معادله ی همیلتون حاصل گردیده نیز انجام می گردد.

    کلیدواژگان: روبات بازودار، مسیر بهینه، الگوریتم ژنتیک، وزنه تعادل، حرکت نقطه به نقطه
  • ایمان باقرزاده، علی معظمی گودرزی* صفحات 31-39
    تحلیل و بررسی رفتار مکانیکی یک نمونه میراگر مگنتوریولوژیکال دوار بهینه سازی شده موضوع این مقاله می باشد. میراگر مورد مطالعه تشکیل شده است از یک دیسک دوار که درون یک محفظه استوانه ای بسته، پرشده با سیال مگنتوریولوژیکال، قرار می گیرد و حول محور خود با سرعتی ثابت می چرخد. با تغییر جریان الکتریکی گذرنده از سیم پیچی که به دور استوانه پیچیده شده است، میدان مغناطیسی درون استوانه ایجاد  می شود که به تغییر ویسکوزیته اسمی در سیال مگنتوریولوژیکال می انجامد و با تغییر آن، گشتاور مقاوم سیال در برابر دوران دیسک تغییر می کند. بر این اساس می توان با تغییر شدت جریان الکتریکی ضریب میرایی را مدیریت نمود. در راستای اهداف این مقاله، پس از تعیین مقادیر بهینه برای پارامتر های هندسی میراگر مانند شعاع و ضخامت دیسک فرومغناطیس با توجه به محدودیت های ابعاد هندسی که در طراحی اولیه لحاظ شده، اثر شدت جریان الکتریکی بر رفتار مکانیکی میراگر مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: سیال مگنتورئولوژیکال، میراگر فعال، میدان مغناطیسی، گشتاور مقاوم، آنالیز اجزاء محدود
  • جعفر اسکندری جم*، محمدعلی نیکجو صفحات 41-55

    در این مقاله ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده محتوی مایع مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته مذکور از کامپوزیت چند لایه تشکیل شده است و تقویت کننده ها شامل رینگ ها و استرینگر ها می باشد. برای پوسته و تقویت کننده ها از تیوری برشی مرتبه اول استفاده شده است و رینگها و استرینگر ها بصورت عناصر مجزا وارد روابط شده اند. برای حل، از روش ریلی ریتزاستفاده شده است. برای حل، روابط انرژی پتانسیل و جنبشی مربوط به پوسته و تک تک تقویت کننده ها به همراه انرژی جنبشی سیال بدست آمده و در تابع پتانسیل انرژی قرار می گیرند. تمامی تقویت کننده ها دارای مقطع مستطیلی هستند. سیال ایده آل فرض شده و از اثر موجهای سطحی سیال صرف نظر شده است. در نهایت برای رسیدن به بهترین و بالاترین فرکانس های طبیعی پایه، با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه سازی انجام شده است. با استفاده از الگوریتم ژنتیک مناسب ترین زوایای الیاف کامپوزیت لایه ای، برای رسیدن به حداکثر فرکانس طبیعی بدست آمد. همچنین بهترین نسبت ارتفاع به عرض برای استرینگر نیز بدست آمده و در آخر تعداد رینگ ها و استرینگر ها و همچنین شکل مقطع آنها به نحوی که فرکانس پایه ماکزیمم شود بدست آمده است.

    کلیدواژگان: تقویت کننده، رینگ، استرینگر، الگوریتم ژنتیک
  • رضا احراری*، محمد شادکامی، محمدحسین ابوالبشری صفحات 57-68

    در این مقاله روش جداسازی ادمین به منظور بررسی ارتعاش آزاد یک کابل دو تکه به کار گرفته شده است. هر قسمت از کابل به صورت مجزا توسط این روش تحلیل شده است. با اعمال شرایط پیوستگی و شرایط مرزی، فرکانس های طبیعی و شکل مدهای مربوطه به سادگی و به صورت هم زمان به دست می آید. با ارایه چند مثال برای شرایط مرزی مختلف، این مقادیر محاسبه شده اند. نتایج به دست آمده از راه حل های تحلیلی و عددی ذکر شده در مقاله با دقت خوبی نتایج حاصله از این روش را تایید می نمایند و مشخص می کنند که روش ادمین یک روش موثر و قابل اطمینان بوده و نسبت به سایر تحلیل های ارتعاشی کارآمدتر و ساده تر می باشد. در بخش پایانی، تاثیر میزان پارامترهای جرم و سختی فنر در شرایط مرزی بر میزان و نحوه تغییرات فرکانس های طبیعی بررسی شده و یک راهکار موثر برای برخورد با این گونه شرایط مرزی پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد، کابل، روش جدا سازی ادمین، شکل مد، فرکانس طبیعی
  • امیررضا عسکری*، عبدالرحیم عسکری صفحات 75-81

    در این پژوهش با معرفی و بررسی چند مکانیزم بزرگنمای مکانیکی ، مدلی جدید معرفی، طراحی و تحلیل شده است. این مکانیزم جدید می تواند نسبت بزرگنمایی بالایی را در ابعادی فشرده بدست دهد. فرکانس طبیعی بالا و نیز عدم وجود حرکات عرضی از جمله مزایای این مدل جدید نسبت به مدل های معرفی شده می باشد. به منظور ارایه بررسی تحلیلی برای این مکانیزم جدید از مدل شبه صلب  استفاده شده و این مدل برای بهترین شرایط کاری بهینه گردیده است. این مدل همچنین با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل و صحه گذاری شده است. نتایج اجزای محدود به منظور مشخص کردن اثر پارامترهایی که در مدل شبه صلب دیده نشده اند استفاده شده است. مکانیزمی بهینه به همراه نقشه ساخت و ابعاد کامل در انتها ارایه گردیده است. در این پژوهش با معرفی و بررسی چند مکانیزم بزرگنمای مکانیکی[1]، مدلی جدید معرفی، طراحی و تحلیل شده است. این مکانیزم جدید می تواند نسبت بزرگنمایی بالایی را در ابعادی فشرده بدست دهد. فرکانس طبیعی بالا و نیز عدم وجود حرکات عرضی از جمله مزایای این مدل جدید نسبت به مدل های معرفی شده می باشد. به منظور ارایه بررسی تحلیلی برای این مکانیزم جدید از مدل شبه صلب[2] استفاده شده و این مدل برای بهترین شرایط کاری بهینه گردیده است. این مدل همچنین با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل و صحه گذاری شده است. نتایج اجزای محدود به منظور مشخص کردن اثر پارامترهایی که در مدل شبه صلب دیده نشده اند استفاده شده است. مکانیزمی بهینه به همراه نقشه ساخت و ابعاد کامل در انتها ارایه گردیده است. [1]Mechanical Amplifier 3Pseudo rigid body model

    کلیدواژگان: مکانیزم های بدون مفصل، بزرگنمای مکانیکی، مدل شبه صلب در تحلیل مکانیزم های بدون مفصل
  • کاظم رضاکاشی زاده، محمدجعفر استاد احمد قرابی*، علیرضا ارغوان صفحات 83-92

    در این مقاله پروفیل سطحی جاده آسفالت بصورت ناهمواریهای عمودی و عرضی با استفاده از دوربین های نقشه برداری (توپوگرافی) بدست آمده و سپس با روش انتگرال گیری عددی سیمپسون با تقریب 3 نقطه متوالی، تابع چگالی طیفی توانی جاده مورد آزمون محاسبه شده است . در ادامه به تحلیل پاسخ فرکانسی توپی چرخ در حرکت خودرو با سرعت ثابت h/Km100 در جاده و نیز مشخص نمودن ناحیه های بحرانی آن به منظور محاسبه عمر خستگی قطعه پرداخته شده و مقدار تنش بحرانی بر اساس معیار فون مایزز برابر MPa237 و در قسمت انتهایی داخل توپی چرخ خودرو بدست آمده است . در نهایت نیز عمر خستگی توپی چرخ خودرو بر حسب کیلومتر کارکرد خودرو بر اساس 3 روش محاسباتی (دیرلیک، باند باریک و ترکیبی از آن ها) با استفاده از نرمافزارهای المان محدود محاسبه شده و بر اساس شرایط بارگذاری اعمال شده، عمر خستگی قطعه در حدود Km116000 از کارکرد خودرو تخمین زده شده است.

    کلیدواژگان: خستگی، توپی چرخ، ارتعاشات تصادفی، ناهمواری های جادهای، توپوگرافی
|
  • MohamadReza Tabeshpour * Pages 7-16

    Determining the sensitivity of vibratory characteristics of a dynamic system (frequencies and mode shapes) due to changes in its mass or stiffness properties is of significant importance. The original algorithms developed were on the basis of the first order sensitivity analysis. However, due to the limitations of these methods, extensive studies performed to develop more efficient methods for this purpose. The second order sensitivity analyses based methods are among the developed algorithms. Both the first and second order sensitivity analyses algorithms lead to acceptable results for only small changes in mass and stiffness of dynamic systems. In this paper, a new method for frequency updating of shear systems is presented based on shear building properties. The method is simple and needs less computation time compared to other methods. An iterative algorithm is developed by which the frequencies of the modified shear system can be determined to the desired accuracy. Since the tuning of the dynamic characteristics of the shear building systems has an important role in controlling their response against external loading, especially earthquake loading, this method can perform efficiently in frequency updating of the system. The performance of the proposed method is investigated using some numerical examples.

    Keywords: Sensitivity analysis, Frequency Updating, Approximate Methods, Iterative method, Shear System
  • Aref Afsharfard *, Mohammad Golmohammadi Pages 17-21
    In the present study, free vibration of a vibratory system equipped with an impact damper, which incorporates the Hertzian contact theory, is investigated. A nonlinear model of an impact damper is constructed using spring, mass and viscous damper. As a practical case study, a five-story building is simulated in SimMechanics toolbox of MATLAB software. Performance of the impact dampers to suppress structural vibrations of the structure is studied. It is shown that the impact dampers can effectively suppress undesired vibrations of all of the building floors.. For quenching vibrations,  in order to show the ability of impact dampers , the so-called "effectiveness" is introduced. Finally, it is shown that  the impact damper can increase the effectiveness up to 34 percents.
    Keywords: Impact damper, Non-linear vibrations, Structural vibrations, effectiveness
  • Amin Nikoobin *, Ahmad Shahi Pages 22-30

    Optimal balancing is a new approach based on optimal control a which modes, controls and the amount of equilibrium scale are calculated simultaneously. This approach has a significant effect on increasing performance of industrial robots which causes maximum decreasing of energy consumption. Despite many applications of robotics such as welding and gluing, the path is predefined , but other unknowns such as velocity are unknown. In this thesis, first optimal balancing approach is implemented for the balancing of manipulators in point-to-point motion. Then this approach is used for the balancing of manipulators in a different path. Other approaches of balancing such as static balancing and dynamic balancing which are common in robotics, are considered for decreasing the gravitational effects and not consumption energy effect. Passive balancing is possible with elements such as masses and springs. Values of connecting  parameters (such as values of counterweights and stiffness of spring) are unknown which are determined in static balancing approach with assuming a constant potential energy and are determined for decrease of consumed energy optimal balancing. In previous studies in addition to static balancing ,dynamic and adaptive balancing for some configuration are presented too. In this thesis, using optimal trajectory planning and with the assumption that trajectory of end- effector defined to polynomial function and spline interpolation, and the sum of square input torques to the objective function optimal counterweights is computed with Genetic Algorithm optimization method. Finally it is determined that consumption energy and performance index, and quantity of counterweights in trajectory to spline interpolation are less.

  • Iman Bagherzadeh, Ali Moazemi Goudarzi * Pages 31-39
    The issue of this paper is analysis and evaluation of the mechanical behavior of an optimized rotating magnetorheological damper. The present damper consists of one rotating disc that placed in the closed cylindrical box and filled with magnetorheological fluid and rotates about its axis with constant speed. By applying an electric current through the coil which is wrapped about the cylinder, a magnetic field is produced inside the cylinder. It leads to change the nominal viscosity in magnetorheological fluid and consequently changes the resistant torque against disc rotation. This behavior can conduct us to manage damping ratio by controlling the input electric current. For the purpafter optimizing the geometric parameters of a designed damper, the effect of electric current intensity on mechanical behavior of damper is modeled.
    Keywords: Magnetorheological fluid, Active damper, magnetic field, Resistant torque, Finite Element Analysis
  • Jafar Eskandari Jam *, MohamadAli Nikjoo Pages 41-55

    The free vibration of cylindrical composite shell with internal liquid is studied in this paper. The shell composed of several layers and stiffeners which are rings and stringers. The first order shear theory was used for shell and stiffeners. Stiffeners were used in equations as discrete elements. The Raily-Ritz method was used for solving the problem. This method is based on minimum potential energy principle. The potential and kinetic energy of shell and each stiffeners and kinetic energy of liquid are subsituted in the functional of energy. The section shape of each stiffener is rectangle. The liquid is ideal and sloshing was neglected. For caching the best and the biggest natural base frequencies, shell and stiffeners were optimized by genetic algorithm. With use of genetic algorithm the best fiber angles of each layer of composite were obtained to reach the maximum base frequency, also best ratio of height to width was obtained and in last the number of rings and stringers and theirs height to width ratio were obtained to reach the optimized stiffened shell with highest base frequency.

    Keywords: stiffener, Ring, stringer, Genetic Algorithm
  • Reza Ahrari *, Mohamad Shadkami, MohamadHossein Abolbashari Pages 57-68

    The Adomian decomposition method is employed in this paper to investigate the free vibration of cable consisting of two uniform sections. Each section is considered a substructure which can be modeled using ADM. applying boundary and continuity conditions, the dimensionless natural frequencies and corresponding mode shapes can be easily obtained simultaneously. The computed results for different boundary conditions are presented. The computed results agree well with those analytical and numerical results given in the literature. These results indicate that the present analysis is accurate and provides an efficient, reliable and systematic procedure which is simple and more straightforward than the other modal analysis. Also the effect of amount of mass and spring stiffness at the boundary on variation of natural frequencies is obtained and an effective procedure is suggested for encountering these kinds of problems.

    Keywords: Free vibration, cable, Adomian method, Mode Shape, Natural frequency
  • AmirReza Askari *, Abdolrahim Askari Pages 75-81

    In this paper some mechanical amplifiers have been investigated then a new model has been introduced, designed and analysed. This new mechanism can present a large amplification ratio in a very compact size. High natural frequency and the absence of lateral motion are the advantages of this new model toward the other models introduced here. In order to present an analytical investigation for this new mechanism, the pseudo rigid model is utilized and optimized for the best working conditions. This model is also analysed and verified using finite element method. The results of FEM are utilized to specify the effect of parameters which cannot be seen in pseudo rigid model. An optimized model with its dimensions sketched finally.

    Keywords: Joint less mechanisms, Mechanical amplifier, pseudo rigid body model in joint less mechanisms analysis
  • Kazem Reza Kashi Zadeh, Mohamad Jafar Ostad Ahmad Ghorabi *, Alireza Arghavan Pages 83-92

    This paper presents the fatigue life behavior of hub using random vibration based on road roughness. The main objectives of this study are to predict the fatigue life and to identify the critical location for evaluating fatigue damage. Asphalt road surface profiles obtained in favorable circumstances by topography cameras and in according road classification ISO 2631-1estimate road roughness such as power spectral density in a constant vehicle velocity or PSD Function by simulating motion model of a quarter cars in Matlab Software. The fatigue life is predicted, utilizing the finite element based on fatigue analysis code. The structural model of the hub was utilizing the cation by using CMM scanner. The finite element model and random vibration analysis were performed utilizing the finite element analysis code , and the critical stress with Von Misses criterion is estimated about 237MPa at the end of the wheel hub. In addition, the fatigue life was predicted using different types of approaches such as Dirlik, Maro and …… subjected to variable amplitude loading. Finally, this research described that fatigue life of component based on certain loading and conditions is estimated about 116000Km of travel length of the vehicle.

    Keywords: Fatigue, hub, Random vibration, Road roughness, Topography