محمدرضا آشوری
-
میکرو/نانوتشدیدگرها دستگاه هایی بسیار ظریف با ابعاد بسیار کوچک هستند. لذا هرگونه عیب و ایراد ناشی از فرآیند ساخت و اجرای آزمایشگاهی می تواند منجر به تغییرات اساسی در رفتارهای ارتعاشی آنها شود. در این مطالعه، معادلات کلی حاکم برای یک میکرو تیر (نانو لوله) دوسر گیردار با سطح مقطع نامتقارن که به صورت یک سطح مقطع بیضوی مدل شده است و تحت تحریک خارجی قرار گرفته است، استخراج می شود. سپس، با حذف نامتقارنی و فرض دایروی بودن سطح مقطع، معادلات فرکانسی لازم جهت تحلیل رفتارهای خطی و غیرخطی به روش مقیاس های زمانی چندگانه استخراج می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی ها تطابق خوبی با مراجع آزمایشگاهی موجود در ادبیات دارد. نهایتا با اعمال نامتقارنی در سطح مقطع تشدیدگر، سیستم از یک مدل ایده آل به یک مدل واقعی تر سوق داده شده و اثر سطح مقطع نامتقارن در ایجاد، تعدیل و حذف تشدید داخلی مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. در پایان مزایا و معایب ناشی از نامتقارنی ها تشریح می گردد و راه کارهایی جهت رسیدن به مدل های بدیع تر، کامل تر و با بازدهی بالاتر تبیین می گردد.
کلید واژگان: میکرو, نانورزوناتورهای مکانیکی, کوپلینگ مودال داخلی, رزونانس داخلی, روش مقیاس های زمانی چندگانه, رزوناتور نامتقارنSince resonant micro/nanoresonators are very delicate devices with very small dimensions, therefore, any defects and faults caused by the process of manufacturing and laboratory implementation can lead to fundamental changes in their vibration behaviors. Therefore, the effects of the mentioned disadvantages should be considered as much as possible to obtain more accurate sensors with higher efficiency. In this study, a general model of a doubly clamped microbeam (nanotube) with an asymmetric cross-section with external excitation is considered. Then, linear and non-linear behaviors of an ideal nanotube with a circular cross-section are investigated. The results of the simulations indicate a good agreement with the experimental references available in the literature. Then, taking into account the asymmetry in the resonator cross-section, the system is moved away from an ideal model to a more real model, and the possible effects of the asymmetric cross-section in adjustment, reduction, and vanish of internal resonance are investigated and studied. Finally, the advantages and disadvantages caused by asymmetries and the optimal use of such an opportunity to obtain more innovative and complete models with higher efficiency are explained.
Keywords: Nonlinear micro, nano-mechanical resonators, intermodal coupling, internal resonance, Multiple Scales perturbation method, asymmetric resonator -
روش های ارتعاشی از جمله روش های مرسوم عیب یابی غیرمخرب برای شناسایی پارامترهای عیب است. یکی از مهم ترین مشکلات استفاده از روش های عیب یابی ارتعاشی، حساسیت پایین آن ها در حضور نویز می باشد. در کار حاضر روش عیب یابی هیبریدی برای افزایش پایداری نسبت به نویز ارائه شده است. بدین صورت که ابتدا ناحیه اولیه عیب توسط تبدیل ویولت شناسایی شده و سپس با استفاده از روش بروزرسانی مدل المان محدود مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، پارامترهای کمی عیب شناسایی می شوند. از سیگنال نسبت انرزی کرنشی در دو حالت سالم و معیوب برای شناسایی اولیه و تقریبی محل عیب توسط تبدیل ویولت و از سیگنال اختلاف انرژی کرنشی به عنوان تابع خطا در فرآیند بروزرسانی استفاده شده است. با استفاده از این روش علاوه بر افزایش میزان پایداری نسبت به نویز، حجم محاسبات به میزان چشم گیری کاهش می یابد. در این فعالیت به مقایسه پایداری نسبت به نویز در دو روش بروزرسانی کلاسیک و روش هیبریدی مبتنی بر ویولت و بروزرسانی پرداخته شده است. نمونه مورد بررسی مدل المان محدود صفحه کامپوزیتی چند لایه با عیب تورق می باشد.کلید واژگان: صفحه کامپوزیتی, عیب یابی, ویولت, بروزرسانی مدل, نویزVibrational methods is one of the common nondestructive damage detection methods for detecting the damage parameters. The most important problem of these methods is their low sensitivity to detect the damage in the presence of noise. In this article, a hybrid damage detection method has been studied to increase the robustness of vibrational method to noise. First, the primary damage location has been detected by the wavelet transform. Next, all the damage parameters including location, depth and intensity of damage have been identified by the model updating process based on the Genetic Algorithm. The signal based on the strain energy ratio in intact and damaged states has been examined to primarily and approximately detect the location of damage thought applying wavelet transform. Also the selected error function in the updating process is based on the strain energy difference between these two states. Using the proposed method leads to raise level of robustness in the presence of noise, also the solution performs faster than the prior methods with the less computational cost. In this work, the solution robustness against noise in traditional model updating method and the proposed hybrid method based on the wavelet transform and updating process has been compared together. The case study has been the laminated composite plate with the delamination damage
-
در این تحقیق اثر ترک تنفسی بر پاسخ سیستم روتور-یاتاقان و در دو حالت پاسخ حالت پایدار و همچنین حالت گذرا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به صورت منحنی های تبدیل فوریه و تبدیل موجک پیوسته نمایش داده شده است. استخراج ماتریس های ضرایب معادله حرکت سیستم، مدل سازی ترک و شبیه سازی رفتار تنفسی ترک پیش از بدست آوردن پاسخ سیستم انجام شده است. در مرحله بعد با استفاده از روش عددی حل معادلات «هوبولت»، پاسخ های سیستم روتور در دو حالت کارکرد حالت پایدار و حالت شروع به کار (سیگنال گذرا) و برای عمق های مختلف ترک در شفت بدست آمده است. برای تحلیل پاسخ سیستم از نمودار های سیگنال زمانی، تبدیل فوریه و نهایتا نمودار انرژی ضرایب تبدیل ویولت پیوسته استفاده شده است. با بررسی روش های فوق به معرفی نشانه های وجود ترک تنفسی در سیستم روتور-یاتاقان پرداخته شده است.کلید واژگان: ترک تنفسی, تبدیل فوریه, تبدیل ویولت پیوسته, سیگنال گذرا, روش هوبولتIn this paper the effect of breathing crack on the rotor-bearing system at two steady state and transient responses are discussed. Results are shown in fast fourier and continous wavelet coefficients diagram. Before extracting of system responses, system equation of motion matrix, modeling of crack and its breathing behavior simulation been done. Then with numerical method in solving of equation Houbolt method, rotor system responses at two operation mode, steady-state and start-up (Transient signal) for various crack depth has been calculated. For investigate about cracked rotor system responses, we used of signal graph, Fourier transform and finally continuous wavelet transform coefficients power spectra curve. With considering in Mentioned methods, signs of breathing crack in the rotor system are presented.Keywords: Breathing crack, Fourier transform, Continuous Wavelet transform, Transient signal, Houbolt method
-
زمینه و هدف. رشد فزاینده استفاده از تلفن همراه در هنگام رانندگی در واقع بخشی از روند نگران کننده تاثیر فن آوری های روز بر کاهش توجه رانندگان است. استفاده از تلفن در طول رانندگی احتمال تصادف را بین 3 تا 5/6 مرتبه افزایش می دهد. تلفن همراه توجه راننده را از رانندگی ممکن است منحرف کنند و منجر به کاهش آگاهی موقعیتی راننده شود. هدف مطالعه حاضر بررسی تاثیر تکلیف شنیداری-کلامی بر آگاهی موقعیتی و زمان واکنش راننده می باشد.روش بررسیبرای انجام این مطالعه 30 راننده اتوبوس در شبیه ساز رانندگی اتوبوس رانندگی کردند. آگاهی موقعیتی رانندگان با روش ارزیابی کلی آگاهی موقعیتی (SAGAT) اندازه گیری شد. از روش آنالیز وظیفه مبتنی بر هدف GDTA)) برای تجزیه و تحلیل وظایف شناختی راننده استفاده شد. زمان واکنش ترمز زدن آزمودنی ها بطور خودکار در شبیه ساز ثبت شد.یافته هانتایج نشان داد که همه سطوح آگاهی موقعیتی رانندگان بعد از تکلیف شنیداری-کلامی بطور معناداری کاهش می یابد(p<0.001). همچنین مشخص شد تکلیف شنیداری-کلامی، زمان واکنش ترمز زدن رانندگان را بطور چشمگیری افزایش می دهد (p<0.001). ضریب همبستگی پیرسون بین سطوح 2 و 3 و کل آگاهی موقعیتی و زمان واکنش ترمز زدن بعد از تکلیف شنیداری-کلامی ارتباط معناداری منفی را نشان داد(p<0.05).نتیجه گیریدر مجموع این مطالعه نشان داد که تکلیف شنیداری-کلامی آگاهی موقعیتی و عملکرد رانندگان را بطور مخربی تحت تاثیر قرار می دهد.
کلید واژگان: صحبت با موبایل, آگاهی موقعیتی, زمان واکنش ترمز زدن, رانندگان اتوبوسBackground And AimsIncreasing use of cell phone while driving is actually part of a disturbing trend of technological impact on reducing the driver's attention. Using the phone during driving increase crash probability between 3 to 6.5 times. Cell Phone may deviate drivers’ attention of the driving and it lead to a reduction in driver's situation awareness. The present study investigated the impact of Cell Phone on driver’s situation awareness and brake reaction time.Materials And MethodsFor performing this study, 31 bus drivers drove in the bus driving simulator. Drivers’ situational awareness was measured by situation awareness global assessment technique. Gold Directed Task Analysis method used to analysis of driver’s cognitive tasks. The simulator was automatically recorded braking reaction time of the subjects.ResultsResults showed that all levels of drivers’ situation awareness significantly reduced after talking on the cellphone (p<0.001). It also became clear that talking mobile significantly increase drivers’ brake reaction time (p<0.001). Pearson correlation coefficients showed a significant negatively correlation between levels 2 and 3, and total situation awareness and brake reaction time while cellphone conversation (p<0.05).ConclusionOverall, this study showed that talking on mobile while driving can be detrimental effect on situation awareness and performance.Keywords: Cell phone conversation, situation awareness, brake reaction time, bus driver -
هدف این مقاله، به دست آوردن چیدمان بهینه آهنرباهای دائم در یک میراگر جریان گردابی بدون تماس است که منجر به بیشترین ضریب میرایی (c) در بین میراگرهای ساخته شده با ابعاد مشابه شود. در این مقاله تئوری جریان گردابی بررسی شده و با حل معادلات تئوری با استفاده از مدلسازی عددی، پارامترهای موثر در میرایی و نسبت بهینه هسته و آهنربا برای ابعاد مورد نظر به دست آمده است. برای صحت سنجی نتایج، یک میراگر با ابعاد به دست آمده طراحی و ساخته شده است. یک مجموعه آزمایشگاهی نیز برای تست میراگر ساخته شده است. ضریب میرایی به دست آمده از مدل ساخته شده برابر با (NS/m)5/69 و ضریب میرایی تجربی (NS/m)37/68 بوده که دقت بالای مدل را نشان می دهد. ضریب میرایی میراگر ساخته شده با میراگری با همین ابعاد مقایسه شده که %5/22 افزایش نشان می دهد. با استفاده از نرم افزار متلب و پاسخ فرکانسی بدست آمده، افزایش پهنای باند و کاهش دامنه ارتعاشات در میراگر جریان گردابی مورد بررسی قرار گرفته است که کاهش دامنه در قله های پاسخ فرکانسی را به میزان 20 دسیبل نشان می دهد.
کلید واژگان: میراگر جریان گردابی, میراگر غیر فعال, شبیه سازی عددی, جریان گردابیThe purpose of this paper is obtaining an optimal arrangement of permanent magnets in a non-contact eddy current damper in order to achieve the maximum damping coefficient (c) among dampers with the same dimension. Magnetic theory and eddy current equations have been employed and solved by finite element numerical method. The dominant damping parameters and the optimum ratio of the ferrite core and the permanent magnet for the specific dimension have been achieved. A damper with the dimensions obtained from design is manufactured in order to verify the result of simulations. A setup also is designed and manufactured to verify the damping coefficient. The damping coefficient of simulation and experimental setup is 69.50 and 68.37 respectively which shows a close correlation between simulation and experiment results. The damping coefficient of the designed damper has been increased by 22.5% compared with a same dimension damper. Furthermore, frequency response is obtained by MATLAB software and a decrease of vibration amplitude in eddy current damper has been investigated. The result showed 20 dB reduction in the peak amplitude of frequency response in the designed damper.Keywords: Eddy Current Dampers, passive Dampers, Numerical Simulation, Eddy Current -
خواب آلودگی رانندگان یکی از علل مهم تصادفات شدید می باشد و بر اساس آمار، خواب آلودگی علت 30% تا 37% سوانح جاده ای منجر به فوت در ایران است. در این مطالعه از اطلاعات خودرو و جاده مبتنی بر فرمان و موقعیت عرضی خودرو جهت تشخیص خواب آلودگی راننده ها استفاده شده است. آزمایشات بر روی راننده های سواری در شبیه ساز رانندگی انجام شد. شرکت کنندگان از بین راننده های مرد 21 تا 28 ساله و با میزان تمایل به خواب بالا (10 ≤ شاخص خواب آلودگی اپ ورث) انتخاب شدند. سناریو شامل رانندگی بر روی جاده یکنواخت مجازی در دو حالت هوشیار و خواب آلوده بود. از معیار خواب آلودگی کرولینسکا و ارزیابی تصاویر ویدیویی راننده ها توسط ناظرین آزمایش جهت صحه گذاری بر نتایج آزمایشات استفاده شد. نتایج نشان دادند که منحنی فاز غربیلک فرمان (شاخص بیضی)، انحراف معیار زاویه فرمان، انحراف معیار موقعیت عرضی و میانگین موقعیت عرضی خودرو با خواب آلودگی راننده ها رابطه مستقیم دارند. انتخاب آستانه خواب آلودگی برای هر یک از شاخصه ها بر مبنای کمینه کردن اعلام هشدار برای خطاهای مثبت انجام گرفت. دقت تشخیص خواب آلودگی برای شاخص بیضی 77%، انحراف معیار زاویه فرمان 76%، انحراف معیار موقعیت عرضی 67% و برای میانگین موقعیت عرضی 65% بدست آمد.
کلید واژگان: تشخیص خواب آلودگی, شبیه ساز رانندگی, فرمان, موقعیت عرضیDrowsy driving is a main cause of severe accidents. Drowsiness is responsible for 30% to 37% of fatal road accident in Iran. In this paper، driver drowsiness is detected based on features related to the steering wheel angle and the lateral position of the vehicle. Data from the vehicle and the virtual road are used to extract drowsiness features. Experimental results using a driving simulator are presented. Participants were 21 to 28 year-old males with a high tendency to sleep (Epworth Sleepiness Scale≥10). The subjects had to drive a lane keeping scenario on a long and monotonous virtual road in both drowsy and alert states. The drowsiness criteria are validated with Karolinska Sleepiness Scale (KSS) and video rating based on KSS measurements. The results illustrate that the phase diagram of the steering wheel angle (Ellipse criterion)، the standard deviation of the steering wheel angle، and the mean and the standard deviation of the lateral position of the vehicle are highly correlated with drowsiness. The accuracy of the diagnosis was 77% for the Ellipse criterion، 76% for the standard deviation of the steering wheel angle، 67% for the standard deviation of the lateral position، and 65% for the mean value of the lateral position.Keywords: Drowsy driving, steering, lane departure, driving simulator -
آزمایش مودال کلاسیک ابزار قدرتمندی برای تحلیل دینامیکی سازه ها می باشد ولی در برخی از سازه ها بدلیل عدم امکان تحریک یا اندازه گیری نیروهای وارد به آن ها انجام این آزمایش دشوار یا غیر ممکن می باشد. بنابراین برای شناسایی رفتار دینامیکی این نوع سازه ها باید از روش های آنالیز مودال محیطی استفاده کرد. در عمل مدل هایی که بوسیله ی آزمایش مودال محیطی ایجاد می شوند، با مشکلات زیادی مواجه هستند. یکی از این مشکلات، خطاهایی است که بدلیل استفاده از وسایلی مانند شتاب سنج ها ایجاد می شود و موجب کاهش دقت نتایج حاصل می گردد. معمولا نصب شتاب سنج ها بر روی سازه، موجب کاهش فرکانس های طبیعی می شود و در نتیجه فرکانس های طبیعی حاصل از آزمایش با مقادیر دقیق اختلاف خواهند داشت. در این مقاله، یک روش جدید برای حذف اثر جرم شتاب سنج ها از فرکانس های طبیعی حاصل از آزمایش مودال محیطی ارائه شده است. به منظور بررسی عددی روش پیشنهادی، از مدل یک سیستم جرم- فنر- دمپر استفاده شده است. همچنین با انجام آزمایش های مودال کلاسیک و مودال محیطی بر روی یک صفحه فلزی، روش تحت ارزیابی تجربی قرار گرفته است. نتایج حاصل، نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در حذف اثر جرم شتاب سنج ها و تخمین دقیق فرکانس های طبیعی سازه می باشد.
کلید واژگان: فرکانس های طبیعی, اثر جرمی شتاب سنج, آنالیز مودال محیطیConventional modal testing is known as a powerful tool for dynamic analysis of structures. However, for some engineering structures, conventional modal testing is difficult or even impossible to conduct due to the problems associated with the artificial excitation of structure. Operational Modal Analysis (OMA) is one solution to deal with these cases. In OMA the structure is excited by ambient forces and only the responses are measured and taken into account. Accelerometers are the traditional tools for measuring the responses of structure. It is well khonwn that the measured responses are contaminated by bias errors corresponding to the mass-loading effect of accelerometers. This causes the natural frequencies of structure are measured lower than the real values. In this paper a new method is proposed for eliminating the mass-loading effects of accelerometers from measured responses in OMA. A numerical model of a mass-spring-damper system is used for validation of the method. Also a steel plate is used for experimental validation of the proposed approach. The results are confirmed by those of conventional modal testing. Both numerical and experimental results show that the proposed method can effectively eliminate the mass-loading effects of accelerometers from measured responses in OMA. Also, the method has the ability to correct the measured natural frequencies from OMA accurately.Keywords: Natural Frequencies, Mass, loading Effect of Accelerometer, Operational Modal Analysis -
آزمایش مودال کلاسیک سازه های بزرگ بدلیل عدم امکان تحریک یا اندازه گیری نیروهای وارد به آن ها دشوار یا غیر ممکن می باشد. بنابراین برای شناسایی خصوصیات دینامیکی چنین سازه هایی باید از روش های آنالیز مودال محیطی استفاده کرد. یکی از مشکلات مهم در آزمایش مودال محیطی سازه های بزرگ، عدم امکان اندازه گیری همزمان پاسخ سازه در تمام نقاط اندازه گیری می باشد که بدلیل محدودیت در تعداد شتاب سنج ها و یا تعداد کانال های اندازه گیری است. بنابراین این سازه ها باید در چندین مرحله تحت آزمایش قرار بگیرند. برای ارتباط بین مراحل مختلف آزمایش، نقاطی از سازه باید به عنوان نقاط مرجع انتخاب شوند. در این مقاله یک شاخص جدید برای انتخاب نقاط مرجع ارائه شده است که براساس مدل المان محدود سازه، نقاط مرجع را انتخاب می کند. به منظور بررسی عددی روش، از مدل المان محدود یک تیر کمک گرفته شده و به کمک روش پیشنهادی، نقاط مرجع انتخاب و پارامترهای مودال تیر محاسبه شده اند. همچنین با استفاده از آزمایش یک تیر فلزی، روش بصورت تجربی ارزیابی شده است. نتایج عددی و تجربی حاصل، نشان دهنده کارایی مناسب شاخص پیشنهادی برای انتخاب نقاط مرجع و محاسبه پارامترهای مودال سازه می باشد.
کلید واژگان: نقاط مرجع, آنالیز مودال محیطی, پارامترهای مودالConventional modal testing of large structures is always associated with difficulties in artificial excitation of the structure. Operational Modal Analysis (OMA) is one approach to overcome the excitation problem. In OMA only the responses are measured and the structure is excited by ambient forces. For large structures the simultaneous measurement of responses in all selected points is usually impossible due to not having enough available accelerometers or measurement channels. Therefore، the structure is tested in several steps. As a result، some reference points should be selected to correlate all of the measurements. In this article a new criterion is introduced for selection of reference points based on finite element model of structure. A beam is used for numerical validation of the method. A steel beam is also used for experimental case study. Both numerical and experimental results demonstrate the effectiveness of this criterion.Keywords: Reference Coordinates, Operational Modal Analysis, Modal Parameters -
در این مقاله یک روش بروز رسانی مدل بر پایه تابع پاسخ فرکانسی با استفاده از روش اصلاح سازه با توابع پاسخ فرکانسی تجربی پیشنهاد می شود. روش با توابع پاسخ فرکانسی مختلط سروکار دارد و هدف آن بروز رسانی پارامترهای متمرکز سیستم است. روش پیشنهادی با استفاده از تعداد معدودی از توابع پاسخ فرکانسی، پارامترها را به دقت بروز می کند. یک سیستم دوازده درجه آزادی به عنوان نمونه آزمایشی عددی در نظر گرفته می شود. همگرایی روش و ظرفیت آن در بهبود دقت مدل اجزای محدود ارزیابی می گردد. علاوه بر این، اثر تعداد مودها، بازه فرکانسی محاسباتی، ناکاملی مختصات های اندازه گیری شده و نویز بر کیفیت مدل بروز شده بررسی می گردد. در نهایت از یک تیر یکسرگیردار به عنوان نمونه تجربی استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که توابع پاسخ فرکانسی بروز شده تطابق خوبی با معادل تجربی خود نشان می دهند.
کلید واژگان: بروز رسانی مدل, سازه میرا, اصلاح سازه, توابع پاسخ فرکانسی, مدل اجزای محدودIn this paper، a new FRF-based model updating method is proposed based on the Structural Modification Using experimental frequency Response Functions (SMURF) method. The method deals with the complex Frequency Response Functions (FRFs) and aims to update the lumped parameters of system. The parameters of FE model are updated accurately using only a limited data. A twelve Degrees Of Freedom system is considered as a test case in a simulated experiment. The convergence of the method and the accuracy with which it corrects the FE model are studied. Moreover، the effects of the number of modes، the frequency range of interest، the coordinate incompleteness and noise on the quality of the updated model are investigated. Finally a cantilever beam was used as experimental case study. The results show that the updated FRFs are in good agreement with their experimental counterparts.Keywords: Model Updating, Damped Structure, SMURF, FRF, FE Model -
یکی از مشکلات روش های آنالیز مودال محیطی عدم امکان اندازه گیری همزمان پاسخ در تمامی نقاط مدنظر است، که عمدتا بدلیل محدودیت در تعداد شتاب سنج ها یا کانال های اندازه گیری می باشد. به منظور غلبه بر این مشکل، آزمایش باید در چندین مرحله انجام شده و ارتباط بین مراحل آزمایش با انتخاب نقاطی به عنوان نقاط مرجع برقرار شود. روش های موجود، انتخاب نقاط مرجع را بر اساس همبستگی بین نقاط اندازه گیری شده انجام می دهند که با افزایش نویز محیطی، کارایی خود را از دست می دهند. بنابراین در این مقاله شاخص جدیدی برای انتخاب نقاط مرجع ارائه شده است که در محیط نویزی عملکرد مناسب تری دارد. به منظور بررسی عددی، روش پیشنهادی و روش همبستگی بر روی مدل اجزای محدود یک تیر اجرا و پارامترهای مودال حاصل از دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند. همچنین اثر اضافه شدن نویز در سیگنال پاسخ بررسی شده است. در ادامه آزمایشی بر روی یک ورق فلزی، انجام شده است. نتایج بدست آمده از بررسی های عددی و تجربی، نشان دهنده عملکرد مناسب تر شاخص پیشنهادی در مقایسه با شاخص همبستگی برای انتخاب نقاط مرجع و محاسبه پارامترهای مودال سازه می باشد.
کلید واژگان: نقاط مرجع, آنالیز مودال محیطی, پارامترهای مودالOne of the drawbacks of the operational modal analysis techniques is that there is no possibility of measurement of the responses in all required points، which is attributed to the limitations of either the number of accelerometers or the number of measurement channels. To overcome this shortcoming، an experiment should be performed in different steps and relations between these steps of the experiment are determined by selection of some specific points as reference points. Existing techniques use the correlation between measurement points to determine the reference points in which an increase in the environmental noise leads to the incapability of the method. In this paper، a new index for selection of reference points is introduced which is more efficient in the noisy environments. To evaluate the proposed method numerically، a comparison has been drawn between the results of this method and correlation approaches using a FE model of a beam. To validate the method، an experiment has been conducted on a steel plate. Obtained results from numerical and experimental cases show that the proposed index is more capable in reference point selection and calculation of the modal parameters of the structures comparing to the results of correlation method.
Keywords: Reference Coordinates, Operational Modal Analysis, Modal Parameters -
آنالیز مودال کلاسیک ابزار قدرتمندی برای تحلیل دینامیکی سازه ها می باشد، اما معمولا با مشکلات اساسی همراه است. زیرا تحریک اغلب سازه های موجود در پیرامون ما نظیر؛ هواپیماها، پل ها و... بدلیل بزرگ و پیچیده بودن، بسیار دشوار است. همچنین این سازه ها معمولا تحت بارهای محیطی (که دقیقا ماهیت مشخصی ندارند)می باشند. بنابراین اندازه گیری این بارها اغلب غیرممکن است. در این مقاله روش زیرفضاهای اتفاقی بر مبنای کواریانس، به منظور حل مشکلات مطرح شده بکار رفته و تحت بررسی عددی و تجربی قرارگرفته است. بدین منظور، ابتدا پارامترهای مودال یک تیر یک سر درگیر از روش زیرفضاهای اتفاقی بر مبنای کواریانس محاسبه و با نتایج اجزای محدود مقایسه شده است. سپس به منظور بررسی دقیق تر روش در شرایط مختلف، اثر نویز و بالا بودن دمپینگ سازه بر روی دقت پارامترهای مودال حاصل بررسی شده است. همچنین به منظور بررسی تجربی روش، آزمایش های مودال کلاسیک و مودال محیطی بر روی یک میل لنگ انجام شده و پارامترهای مودال حاصل از آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاصل از بررسی های عددی و تجربی دقت مناسب روش را در تخمین پارامترهای مودال سازه نشان می دهد.
کلید واژگان: آنالیز مودال محیطی, فرکانس طبیعی, شکل مودConventional modal testing is a powerful tool for dynamic analysis of structures. One of the drawbacks of this technique is the problem of excitation of large structures such as: bridges، towers or trains. However، these structures are excited by ambient forces، such as wind، walking of people or passing the cars on bridges. Operational Modal Analysis (OMA) is the practical tool to overcome this problem. In OMA the structure is excited by ambient forces and only the responses are taken into account. In this article، the accuracy of one of OMA methods is investigated. The modal parameters of a cantilever beam are estimated both from Stochastic Subspace Identification–Covariance Driven (SSI-COV) method and Finite element method. The effect of noise and damping on the accuracy of modal parameters is investigated. Also، a crankshaft is considered for experimental investigation of the accuracy of SSI-COV method. The results show the applicability of SSI-COV method in practical cases.
Keywords: Operational Modal Analysis, Natural Frequency, Mode Shape -
مقدمهخستگی ذهنی یکی از علل اصلی حوادث جاده ای است. بیش از 30 درصد حوادث به علت خواب آلودگی و خستگی راننده اتفاق می افتد، لذا شناسایی ابزارها و روش هایی به منظور تشخیص زود هنگام خستگی و خواب آلودگی از اهمیت بسیاری در پیشگیری از حوادث برخورداراست. در این میان استفاده از روش های بیولوژیکی مانند EEG می تواند از معتبرترین روش ها باشد.مواد و روش هامطالعه حاضر به روش توصیفی-تحلیلی در روی 19 نفر از رانندگان سواری مرد انجام گردید. به منظور القای بیشتر خستگی از رانندگان خواسته شد که حداقل 18 ساعت قبل از آزمایش نخوابند و 12 ساعت پیش از آن از خوردن نوشیدنی های کافیین دار و مواد محرک خودداری نمایند. وضعیت خواب رانندگان از طریق فرم یادداشت خواب از یک هفته قبل کنترل می شد. رانندگان می بایست یک جاده 110 کیلومتری را با سرعت 90 کیلومتر در ساعت با حفظ مسیر حرکت طی کنند. میزان خستگی ذهنی در هر 10 دقیقه با مقیاس خواب آلودگی کرولینسکا ثبت می شد. همچنین ارزشیابی ویدیویی از چهره راننده از لحاظ خستگی در هر 10 دقیقه توسط دو نفر از پژوهشگران آموزش دیده انجام می شد. در طول رانندگی روی شبیه ساز، امواج مغزی با 16 کانال ثبت می شد. پس از فیلترکردن و حذف سیگنال های مزاحم، توان نسبی و مطلق آلفا در کانال های مختلف محاسبه گردید. سپس از آمار توصیفی و ضریب همبستگی اسپیرمن و آزمون تی زوجی برای آزمون همبستگی و مقایسه میانگین ها در 10 دقیقه ابتدایی و انتهایی رانندگی استفاده شد.یافته هااین مطالعه نشان داد که بین میزان خودارزیابی خستگی در 10 دقیقه ابتدایی و انتهایی مسیر اختلاف معنادار وجود داشت(001/0>P). این امر در مورد ارزشیابی ویدیویی نیز صدق می کرد. میانگین توان مطلق آلفا در 10 دقیقه انتهایی نسبت به 10 دقیقه ابتدایی مسیر افزایش معنادار داشت(001/0>P)، در حالی که توان نسبی آلفا در 10 دقیقه انتهایی نسبت به 10 دقیقه ابتدایی مسیر تفاوتی نداشت.نتیجه گیریخستگی ذهنی راننده یکی از مشکلات بسیار مهم رانندگان از دیدگاه ایمنی جاده به حساب می آید. این مطالعه حاکی است که امواج مغزی و بویژه توان مطلق آلفا می تواند شاخص خوبی برای پیش بینی زودهنگام خستگی ذهنی راننده باشد.
کلید واژگان: خستگی ذهنی راننده, مقیاس خواب آلودگی کرولینسکا (KSS), ارزیابی ویدیویی, توان آلفاIntroductionDriver fatigue is one of the major causes of accidents in roads. It is suggested that driver fatigue and drowsiness accounted for more than 30% of road accidents. Therefore، it is important to use features for real-time detection of driver mental fatigue to minimize transportation fatalities. The purpose of this study was to explore the EEG alpha power variations in sleep deprived drivers on a car driving simulator.Materials And MethodsThe present descriptive-analytical study was achieved on nineteen healthy male car drivers. After taking informed written consent، the subjects were requested to stay awake 18 hrs before the experiments and refrain from caffeinated drinks or any other stimulant as well as cigarette smoking for 12 hrs prior to the experiments. The drivers sleep patterns were studied through sleep diary for one week before the experiment. The participants performed a simulated driving task in a 110 Km monotonous route at the fixed speed of 90 km/hr. The subjective self-assessment of fatigue was performed in every 10 minute interval during the driving using Karolinska Sleepiness Scale (KSS). At the same time، video recordings from the drivers face and their behaviors were achieved in lateral and front views and rated by two trained observers. Continuous EEG and EOG records were taken with 16 channels during driving. After filtering and artifact removal، power spectrum density and fast Fourier transform (FFT) were used to determine the absolute and relative alpha powers in the initial and final 10 minutes of driving. To analyze the data، descriptive statistics، Pearson and Spearman coefficients and paired-sample T test were employed to describe and compare the variables.ResultsThe findings showed a significant increase in KSS scores in the final 10 minutes of driving (p<0. 001). Similar results were obtained concerning video rating scores. Meanwhile، there was a significant increase in the absolute alpha power during the final section of driving (p=0. 006).ConclusionDriver mental fatigue is considered as one of the major implications for road safety. This study suggests that alpha brain wave rhythm can be a good indicator for early prediction of driver fatigue.Keywords: Driver mental fatigue, KSS, video rating, EEG alpha power -
بسیاری از سازه های موجود در محیط پیرامون ما نظیر؛ پل ها، ساختمان هاو... تحت نیروهای محیطی قرار دارند. تحلیل دینامیکی چنین سازه هایی به منظور طراحی دقیق و تعمیر و نگهداری آن ها ضروری می باشد. آنالیز مودال می تواند به عنوان ابزاری قدرتمند، بخش مهمی از تحلیل دینامیکی را که یافتن پارامترهای مودال می باشد، انجام دهد. اما وجود مشکلاتی نظیر؛ ناشناخته بودن نیروهای محیطی، دشوار یا غیرممکن بودن اندازه گیری آن ها منجر به استفاده از روش های آنالیز مودال محیطی شده است که صرفا با اندازه گیری پاسخ، پارامتر های مودال را محاسبه می کنند. در این مقاله، پارامتر های مودال یک سازه تحت بار محیطی با استفاده از آنالیز پاسخ تخمین زده شده است. بدین منظور در محیط شبیه سازی، پارامتر های مودال یک تیر دو سر گیر با استفاده از روش تجزیه فرکانسی محاسبه و با نتایج اجزای محدود مقایسه شده است. سپس به منظور بررسی تجربی، آزمایش های مودال کلاسیک و محیطی بر روی یک نمونه پل که تحت بار محیطی قرار دارد، انجام و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصل از بررسی های عددی و تجربی دقت مناسب روش را در تخمین پارامترهای مودال سازه نشان می دهد.
کلید واژگان: آنالیز مودال محیطی, روش تجزیه فرکانسی, پارامترهای مودالDynamic analysis of the civil structures such as bridges, towers and buildings is required for their design and maintenance. Modal analysis is a powerful tool to conduct some part of dynamic analysis in determination of the modal parameter in terms of natural frequencies, damping factors and mode shapes. However, excitation of these structures is usually difficult and sometimes impossible. As these structures are usually excited by ambient forces such as wind, this idea is suggested that the structure is modeled considering the natural forces as the inputs.However, the ambient forces are unknown and have a complicated nature to be measured. An alternative approach is using the operational modal analysis concepts in which only the responses are measured and the modal parameter are extracted. In this article Frequency Domain Decomposition (FDD) method is used for identification of the modal parameter of a clamped-clamped beam and the results are compared with those of the FEM. The operational modal analysis is conducted on a type of a bridge under ambient forces in a real test and the results are compared with those of the conventional Modal testing. The results confirm the method for engineering applications.
Keywords: Operational Modal Analysis, Frequency Domain Decomposition, Modal Parameters -
سازه های متقارن نظیر؛ صفحات دایره ای شکل معمولا دارای مودهایی با فرکانس های طبیعی یکسان یا نزدیک به هم می باشند. از دید تئوری این مودها دو مود نزدیک به هم کاملا مجزا هستند ولی در اغلب در روش های مودال کلاسیک به عنوان یک مود شناخته می شوند. در این مقاله، برخی از روش های مودال کلاسیک معرفی و مهم ترین مشکلات آن ها در شناسایی مودهای نزدیک بیان شده است. سپس به منظور برطرف نمودن این مشکلات، یکی از روش های آنالیز مودال محیطی به نام زیر فضای اتفاقی-کواریانس استفاده شده است. برای بررسی دقت این روش در تخمین پارامترهای مودال، یک ورق فولادی تحت شبیه سازی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی توانمندی روش را در شناسایی مودهای نزدیک به هم با وجود نویز، دمپینگ بالا و نزدیکی زیاد مودها اثبات می کند. همچنین به منظور بررسی تجربی روش در تشخیص مودهای نزدیک به هم، آزمایش های مودال محیطی و مودال کلاسیک بر روی رینگ خودروی پژوی 405 انجام شده است و نتایج این آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی و تجربی قابلیت آنالیز مودال محیطی را در تشخیص و جداسازی مودهای نزدیک به هم نشان می دهد.
کلید واژگان: مودهای نزدیک به هم, آنالیز مودال محیطی, زیر فضای اتفاقی بر مبنای کواریانسThe closely spaced modes exist in symmetric structures such as circular plates, gears or disks. Theoretically, closely spaced modes are known as two separated modes with the same amount but, these modes are often detected as only one mode in the classical modal methods. In this article, at the first, some classical modal method is introduced and the most important of their difficulties is considered then, Operational Modal Analysis (OMA) is applied to abate these problems. The Stochastic Subspace Identification based on covariance (SSI-COV) driven is used for this purpose. Different conditions for closely spaced modes is considered and simulated on a free-free steel plate using Matlab software. In order to consider the SSI-COV method in identification of closely spaced modes experimentally, classical and operational modal testing are done on a steel ring. The numerical and experimental results from simulations demonstrate the effectiveness of OMA for identifying and separating the close modes.
Keywords: Close Modes, Operational Modal Analysis, Stochastic Subspace Identification –Covariance Driven -
تحلیل دینامیکی سازه ها برای طراحی، تعمیر و نگهداری آنها بسیار حائز اهمیت است. تعیین مشخصات دینامیکی سازه بخش مهمی از این تحلیل دینامیکی می باشد و آزمایش مودال یکی از بهترین روش ها به منظور تخمین مشخصات دینامیکی شامل فرکانس های طبیعی، ضرایب میرایی و شکل مودها می باشد. با توجه به این که در مسیر انجام آزمایش مودال عواملی وجود دارد که باعث ایجاد خطا در نتایج به دست آمده می شود، شناسایی عوامل خطا و ارائه راه حل هایی در جهت کاستن از آنها، می تواند نتایج به دست آمده از آزمایش را تا حد زیادی بهبود بخشد. این موضوع در قالب دو مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله اول مهم ترین عوامل خطا در آزمایش مودال معرفی شدند و برخی از عوامل خطا نظیر اثر بارگذاری جرمی شتاب سنج، درگیری قطعه و لرزاننده و رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گرفتند و به منظور کاستن یا برطرف نمودن آنها راه حل هایی ارائه شد. در این مقاله، که مکمل مقاله اول است، سایر عوامل خطا در آزمایش مودال شامل عدم امکان اندازه گیری درجات آزادی چرخشی، عدم دقت در آزمون چکش، نویز، خطای پردازش سیگنال ها و مودهای نزدیک به هم مطرح گردیده و راه حل هایی برای کاستن یا برطرف نمودن آنها ارائه شده است. سپس در ادامه، آزمایش مودال محیطی به عنوان روشی که می تواند مشکلات مربوط به یکی از این منابع خطا یعنی تحریک را در آزمایش مودال برطرف کند مطرح شده است.
کلید واژگان: آزمایش مودال, درجات آزادی چرخشی, نویز, مودهای نزدیک به هم, آزمایش مودال محیطی -
آنالیز مودال یک دانش در حال توسعه در زمینه ی مطالعه ی خواص دینامیکی سازه ها می باشد. در عمل مدل هایی که بوسیله ی آزمایش مودال ایجاد می شوند، با مشکلات زیادی مواجه هستند. یکی از دلایل کاهش دقت در آزمایش مودال خطاهایی است که با استفاده از وسایلی مانند شتاب سنج ها و فنرها ایجاد می شوند. در این مقاله، حذف اثر جرم شتاب سنج از پاسخ فرکانسی سازه، مورد بررسی قرارگرفته است. بدین منظور یک استراتژی برای حذف اثر جرم بر مبنای آنالیز حساسیت ارائه می شود. در این روش مقدار تغییر جرم و محل اندازه گیری پاسخ سازه بر اساس کمترین خطای حاصل در اصلاح فرکانس، انتخاب می گردد. به منظور بررسی روش ارائه شده، از مدل یک سیستم جرم و فنر استفاده و استراتژی مذکور بر روی آن پیاده سازی شده است. همچنین به منظور بررسی تجربی، یک تیر فلزی تحت آزمایش مودال کلاسیک قرار گرفته است و با استفاده از استراتژی پیشنهادی اثر جرم شتاب سنج ها از نتایج آزمایش حذف شده است. نتایج عددی و تجربی حاصل، کارایی الگوریتم ارائه شده را نشان می دهند.
کلید واژگان: آنالیز مودال, آنالیز حساسیت, تابع پاسخ فرکانسی, جرم شتاب سنجModal testing is a developing expertise in the field of structural dynamics. However، in practice the models that are produced by modal testing procedure face different errors. One of the sources of error is mass-loading effects of accelerometers. This article targets the elimination of mass-loading effects of accelerometers from measured frequency response functions. A strategy based on sensitivity analysis is introduced for this purpose. In this approach the amount of added masses and the locations of structural responses are selected based on the minimum error in correction method. A mass-spring-damper system is used to validate the method numerical. Also، a steel beam is examined to demonstrate the applicability of method in practical cases. The numerical and experimental case studies show the effectiveness of the proposed method.Keywords: Modal Analysis, Sensitivity Analysis, Frequency Response Function, Mass of Accelerometer -
در این تحقیق مدل ساده شده سازه بدنه زیردریایی بعنوان یک پوسته استوانه ای که با رینگهای حلقوی تقویت شده است، در نظر گرفته می شود. شناسایی زیر دریایی در فرکانسهای پایین صورت می پذیرد، بنابراین هدف، تعیین تابع پاسخ فرکانسی در فرکانسهای کمتر از 100 هرتز، می باشد. جهت تعیین تابع پاسخ فرکانسی می بایست ماتریس جرم، ماتریس سختی و ماتریس دمپینگ از بدنه مدل زیر دریایی، استخراج گردد.
جهت استخراج سه ماتریس ذکر شده برای سازه، سازه در نرم افزار ANSYS11 مدل می شود و با المان مثلثی مش بندی می گردد، میدان جابجایی هر گره در دو راستای شعاعی و محوری در نطر گرفته می شود، تعداد المانها و مختصات گره های المانهای سازه توسط نرم افزار MATLAB تحلیل تئوری اجزای محدود پوسته های دوار می گردد، سه ماتریس ذکر شده استخراج می شود، سپس فرکانسهای طبیعی بدنه زیر دریایی حاصل می شود و نمودار تابع پاسخ فرکانسی در محدوده فرکانسی کمتر از 100 هرتز رسم می گردد.
از موفقیت های بکارگیری این روش می توان به تعیین تابع پاسخ فرکانسی سیستم شافت – پروانه زیر دریایی، کوپل سیستم شافت – پروانه به بدنه زیر دریایی، طراحی بهینه مبدل رزونانسی در فرکانس های پایین جهت کاهش نویز انتقالی از پروانه به بدنه زیر دریایی با تکنیک ژنتیک الگوریتم، توصیف اثر آکوستیکی یک زیر دریایی بعلت تحریک از سوی پروانه زیر دریایی، اشاره نمود، که توسط گروه در حال تحقیق و بررسی می باشد. و می توان این کار را یکی از فناوری های نوین در یایی محسوب نمود، و بعنوان طرح قابل اجرا در نداجا وصنایع دریایی پیاده سازی نمود.
کلید واژگان: پوسته های دوار, رینگهای حلقوی, ماتریس سختی, ماتریس دمپینگ, پاسخ فرکانسیIn this research، simplified physical model of the submarine hull have been considered as a cylindrical shell contained ring stiffeners. The submarine identification done in low frequency، so goal the determination frequency response function is in frequency less than 100 Hz. For determination frequency response function must be derived mass matrix، stiffness matrix، and damping matrix of model of the submarine hull. For the extraction three matrixes explained، the structure model is in ANSYS11 software، and mesh is with triangular element. Displacement domain of each node considered in radial and axial direction، number of structural elements and nodes coordinates by MATLAB software is finite element analysis theory of rotating shell. Three matrix be derive، then result is natural frequency of submarine hull، and then figure of frequency response function drawing in range of frequency less 100 Hz. Of the success of using this method that is being investigated by the department of mechanics can be note to determine frequency response function of propeller-shafting system of submarine hull، coupling propeller-shafting system to submarine hull، the optimization of resonance changer in low frequencies due to reduction of transmission noise of propeller to submarine hull with technique Genetic Algorithms، description of the acoustic signature of submarine due to submarine propeller excitation. And this method can be considered one of maritime new technologies، and as applicable plan implement in the Islamic Republic of Iran Navy and marine industry.Keywords: Rotating Shells, Ring Stiffeners, stiffness Matrices, Damping Matrices, Response Function -
طراحی دقیق و تعمیر و نگهداری سازه های گوناگون از قبیل ساختمان ها، پل ها، سدها، هواپیما ها، قطار ها و غیره لازم و ضروری است. یکی از الزامات طراحی و تعمیر و نگهداری سازه ها، تحلیل دینامیکی آنها می باشد. به جهت در دسترس نبودن جواب تحلیلی برای سازه های پیچیده، با بارگذاری ها و شرایط مرزی مختلف و نیز وجود خطاهایی نظیر خطاهای حاصل از به کارگیری فرضیات و تئوری های نامناسب، خطا در مدل کردن جزئیات سازه های پیچیده و عدم اطلاع صحیح از خواص مواد، مدل های تقریبی عددی نظیر روش اجزای محدود نیز با مشکلاتی مواجه می باشند. از این رو آزمایش مودال ابزار مناسبی برای دستیابی به خواص دینامیکی سازه شناخته می شود. با توجه به اینکه در مسیر انجام آزمایش مودال عواملی وجود دارد که باعث ایجاد خطا در نتایج بدست آمده می شود، شناسایی عوامل خطا و ارائه راه حل هایی در جهت کاستن از آنها، می تواند نتایج به دست آمده از آزمایش را تا حد زیادی بهبود بخشد. این موضوع در قالب دو مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله اول مهم ترین عوامل خطا در آزمایش مودال معرفی شده اند و برخی از عوامل خطا نظیر اثر بارگذاری شتاب سنج، درگیری قطعه و لرزاننده و رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته و به منظور کاستن یا برطرف نمودن آنها راه حل هایی ارائه شده است. در مقاله دوم که مکمل این مقاله است، سایر عوامل خطا در آزمایش مودال نظیر عدم امکان اندازه گیری درجات آزادی چرخشی، عدم دقت در آزمایش چکش، نویز، خطای پردازش سیگنال ها و مودهای نزدیک به هم مطرح گردیده و راه حل هایی برای کاستن یا برطرف نمودن آنها ارائه شده است. سپس در ادامه، آزمایش مودال محیطی به عنوان روشی که می تواند مشکلات مربوط به یکی از این منابع خطا یعنی تحریک را در آزمایش مودال برطرف کند مطرح شده است.
کلید واژگان: آزمایش مودال, شتاب سنج, لرزاننده, رفتار غیرخطی -
ارتقاء سطح ایمنی در شبکه معابر شهری نقش مهمی در افزایش اعتمادپذیری و کارایی شبکه حمل و نقل دارد و یکی از مهم ترین پارامترهای موثر در افزایش ایمنی، کنترل سرعت وسایل نقلیه می باشد، به طوری که موجب کاهش تعداد و شدت تصادفات بین وسایل نقلیه و افزایش ایمنی عبور عابر پیاده می گردد. در این راستا سرعت گیر و سرعت کاه هانقش مهمی در کاهش سرعت وسایل نقلیه در سطح شهر ایفا می کنند. متاسفانه در ایران به دلایل بسیاری از جمله طراحی های نادرست، استفاده بیش از حد و بی مورد از سرعت گیرها و همچنین تعیین محل نصب به صورت سلیقه ای بدون رعایت استانداردهای جهانی باعث شده تا این ابزار در کنترل سرعت خودروها، کم اثر باشد و این امر موجب شده تا آسیب به سیستم تعلیق خودروها به حداکثر برسد و به تبع آن ناراحتی سرنشینان همه خودروها را از جمله خودروهایی که هنگام عبور از روی سرعت گیرها با سرعت مجاز در حال حرکت هستند، به دنبال داشته باشد. یکی از مهم ترین ایراداتی که به سرعت گیرها وارد است نیز تاخیر در خدمات رسانی خودروهای اورژانس و آتش نشانی است. در این مقاله ابتدا انواع سرعت گیرهای موجود معرفی شده و با ساخت مدل یک چهارم خودروی پراید با جعبه ابزارسیمولینک در نرم افزار متلب، اثرات آن ها روی خودرو و سرنشینان آن بررسی شده است. سپس با استفاده از استاندارد ISO 2631-1، شتاب های عمودی که سرنشینان خودرو در آن احساس راحتی می کنند به دست آمده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک، طرحی جدید که با این استاندارد سازگار باشد برای سرعت گیر و سرعت کاه به دست آمده است. با استفاده از طرح بهینه سرعت گیر و سرعت کاه در سطح شهر، خودروهایی که با سرعت مجاز از روی آن ها عبور می کنند سرنشینان آن در منطقه راحتی کامل و خودروهایی که با سرعت غیر مجاز از روی آن ها می گذرند سرنشینان آن در منطقه ناراحتی کامل قرار دارند.
کلید واژگان: سرعت گیر, سرعت کاه, مدل یک چهارم خودرو, آسایش سرنشینان, سیمولینک, الگوریتم ژنتیکPromotion of security level in urban roads network has important role in increasing confidence and efficiency and competence in transportation network and it is one of the most impressive and effective parameters in increasing immunity and safety, speed control of automobile, so as to it causes number decrease and severity of accidents between vehicles and security increase for passenger. In this case, speed bump and speed humps play important role in speed decrease of vehicles in city. Unfortunately in Iran some reasons as have because of incorrect designs, unlimited and excessive usage of speed bumps and also determining erection place optionally without observing global standards it caused that these tools and instruments have little effect on speed control and this case caused maximum loss and damage to automobile suspension system and it follows discomfort of all automobile’s passengers as an example vehicles that move with permissible speed while passing from speed bumps. One of the most important objections for these speed bumps is delay in giving agency vehicles and firefighting automobiles. In this article first of all, existing speed bumps is introduced and by designing and constructing pride automobile quarter model with Simulink software in MATLAB software, their effects on automobile and their passengers has been investigated. Then using ISO 2361-1 Standard, vertical acceleration in which the vehicle passenger feel comfortable is obtained and using Genetic Algorithms, a new design compatible with this standard is also obtained for the speed bump and hump. Using the speed bump and hump optimal design in urban roads network, passengers of the cars which pass them with permissible speed are in the most comfortable area and passengers of the cars which pass them with impermissible speed are in the least comfortable area.
Keywords: Speed Bump, Speed Hump, Quarter Car Model, Passengers Comfort, SIMULINK, Genetic Algorithm -
امروزه بدلیل پیچیده شدن طراحی ها، بررسی رفتار سازه های دینامیکی بکمک اجزاء محدود بسیار مورد توجه قرار گرفته است و با ظهور کامپیوتر های قدرتمند استفاده از این روش ها توسط طراحان با شتاب بیشتری صورت می گیرد. روش دیگر دستیابی به یک مدل دینامیکی برای سازه های مکانیکی، ساختن مدل آزمایشگاهی برای سازه با انجام تستهای ارتعاشی و تحلیل داده های اندازه گیری شده می باشد. به این فرایند در اصطلاح تست مودال (Modal Testing) می گویند که در طی سه دهه گذشته در تیوری و عمل توسعه بسیاری یافته است. یکی از مهمترین کاربردهای تست مودال، بهبود مدلهای عددی سیستم های دینامیکی با مقایسه پارامترهای مودال حاصل از نتایج تست مودال و مدلهای عددی می باشد. پس از بهبود مدل عددی، می توان با اطمینان از آن در تحلیل های بعدی مانند پیش بینی پاسخ به یک نیروی وارده بر سازه، کوپلینگ سازه ها، تحلیل تنش و غیره استفاده کرد. در این مقاله مزایا، معایب و محدودیتهای یکی از روش های امروزی بهبود مدل دینامیکی سازه ها بنام روش تابع پاسخ (Response Function Method) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای درک بهتر روش یک مدل 5 درجه آزادی جرم و فنر توسط نرم افزار MATLAB مدل گردیده است.
کلید واژگان: بهبود مدل اجزاء محدود, آنالیز مودال, ماتریس جرم, ماتریس سختی, ماتریس خطاStructural dynamics model updating has been defined as the adjustment of an existing analytical model using experimental data so that the model reflects the dynamic behavior of the structure more accurately. The aim of the present study was to develop a MATLAB program for FRF based updating structural dynamics models. Analytically generated test cases and experimental data for the 5-DOF lumped parameter system showed that the RFM can locate modeling errors in the realistic case of noisy and incomplete experimental data.
Keywords: Structural Dynamics, Response Function Method, Finite element model -
تست مودال کلاسیک سازه هایی نظیر پل ها، برج ها و ساختمان ها، با مشکلاتی نظیر دشوار بودن تحریک و وجود نویز در اندازه گیری مواجه است. از این رو محققان سعی در ارائه روش های جدیدی نموده اند که در آن ها تحریک، به کمک نیروهای طبیعی صورت گرفته و خصوصیات دینامیکی سازه صرفا با اندازه گیری پاسخ بدست می آید. در این مقاله، به بررسی عددی و تجربی یکی از این روش ها به نام تجزیه فرکانسی پرداخته شده است. در بررسی عددی، از مدل یک ساختمان 6 طبقه استفاده شده است. بدین منظور ابتدا ساختمان به روش المان محدود مدل شده و پارامترهای مودال دقیق آن محاسبه شده است. سپس ساختمان در یک آزمایش شبیه سازی شده تحت تحریک اتفاقی قرار گرفته و با بکارگیری روش تجزیه فرکانسی بر روی پاسخ ها، پارامترهای مودال آن محاسبه شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حل دقیق اختلافات اندکی را نشان می دهند، بعلاوه اثرات محل و نوع تحریک و همچنین اثر میزان نویز در نتایج، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به منظور بررسی تجربی روش مذکور، یک تیر دو سر گیر دار تحت تست مودال کلاسیک و تست ارتعاش محیطی قرار گرفته است. با اجرای روش تجزیه فرکانسی بر روی نتایج تست ارتعاش محیطی، پارامترهای مودال بدست آمده اند. مقایسه این نتایج با آنچه از تست مودال کلاسیک بدست آمده است، نشانگر دقت مناسب روش تجزیه فرکانسی در تقریب پارامترهای مودال سازه است.
کلید واژگان: آنالیز مودال محیطی, روش تجزیه فرکانسی, پارامترهای مودال, روش المان محدودClassical modal testing of large structures such as bridges, towers and building is encountered with some problems such as exciting the structure and noisy environment. Therefore, researchers have proposed some new methods for identification of dynamic properties by measuring only the responses of structure. In this paper, one of the well-known methods entitled Frequency Domain Decomposition (FDD) is considered numerically and experimentally. The finite element method was used to conduct a model of a six stories building. The model was excited by random forces in a simulated test and modal parameters of the building were estimated. Also, the sensitivity of the results to the location and the type of excitation and measurement noise has been evaluated. To consider the FDD method experimentally, a clamped-clamped beam has been used. The classical and operational modal tests have been conducted on the beam and the modal parameters were estimated. The results of numerical and experimental studies show the effectiveness and accuracy of the FDD method in identification of modal parameters of structure.Keywords: Operational Modal Analysis, Frequency Domain Decomposition Method, Modal Parameters, Finite Element Method -
امروزه با اندازه گیری پاسخ سازه هایی نظیر پل ها، برج ها و ساختمان ها که امکان تحریک و یا اندازه گیری نیروهای وارد به آن ها وجود ندارد، می توان خصوصیات دینامیکی آن ها را شناسایی کرد. بدلیل اندازه گیری پاسخ سازه، این روش ها با عنوان آنالیز مودال فقط پاسخ یا آنالیز مودال محیطی شناخته می شوند. یکی از مشکلات مهم این روش ها، میزان نبودن شکل مودهای حاصل از آنالیز است. شکل مودهای میزان شده برای اجرای تکنیک هایی مانند تشخیص خرابی و یا بروز رسانی مدل مورد نیاز می باشند. در این مقاله با استفاده از آنالیز حساسیت، راهکارهایی برای افزایش دقت میزان سازی شکل مودها ارائه شده است. در اینجا از روش تغییر جرم برای میزان سازی استفاده شده است. به منظور بررسی پارامترهای موثر در دقت میزان سازی، از مدل اجزاء محدود یک ساختمان ده طبقه استفاده شده است. بسامدهای طبیعی و شکل مودهای نامیزان به کمک روش تجزیه بسامدی، محاسبه شده اند. در ادامه شکل مودها، به روش تغییر جرم میزان شده اند و حساسیت نتایج نسبت به میزان تغییر جرم، مکان جرم، تعداد جرم و تعداد شکل مودها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهند به منظور افزایش دقت باید ابتدا میزان تغییر جرم با سعی و خطا بر روی مدل اجزاء محدود به دست آید و سپس به منظور کاهش خطا، جرم در تمام نقاط سازه پخش شود. همچنین برای میزان سازی از رابطه ای استفاده شود، که خطای کمتری را به دنبال داشته باشد.
کلید واژگان: آنالیز ارتعاش محیطی, روش تجزیه بسامدی, میزان سازی, شکل مود, تغییر جرمRecently, identification of dynamic properties of structures such as bridges, towers and building, which are not easy to excite, is possible by measuring only the output responses. Due to measuring only the responses when the structure is excited only by ambient or operational forces, these methods are referred as output-only modal analysis or operational modal analysis (OMA). One drawback of OMA is that the mode shapes are not scaled. However the scaled mode shapes are required for some important applications such as damage detection or model updating. In this paper, a procedure is proposed for precise scaling of the operational mode shapes. The method is based on the sensitivity analysis of the effective parameters in the accuracy of scaling. The finite element model of a ten storey building is used to present the capability of the method. The natural frequencies and unscaled mode shapes have been estimated using FDD method and the mass change method is applied for scaling the mode shapes. The sensitivity of the results to the amount, location and the number of added masses and the number of modes under investigation have been evaluated. It is shown that the amount of added masses can be estimated by try and error of the FE model of structure and the masses should be distributed all over the structure to decrease the scaling error. -
امروزه به دلیل پیچیده شدن طراحی ها، بررسی رفتار سازه های دینامیکی به کمک اجزاء محدود بسیار مورد توجه قرار گرفته است و با ظهور کامپیوتر های قدرتمند استفاده از این روش ها توسط طراحان با شتاب بیشتری صورت می گیرد. روش دیگر دستیابی به یک مدل دینامیکی برای سازه های مکانیکی، ساختن مدل آزمایشگاهی برای سازه با انجام آزمون های ارتعاشی و تحلیل داده های اندازه گیری شده می باشد. به این فرایند در اصطلاح آزمون مودال می گویند که در طی سه دهه گذشته در تئوری و عمل توسعه بسیاری یافته است.
یکی از مهم ترین کاربردهای آزمون مودال، بهبود مدل های عددی سیستم های دینامیکی با مقایسه پارامترهای مودال حاصل از نتایج آزمون مودال و مدل های عددی می باشد. پس از بهبود مدل عددی، می توان با اطمینان از آن در تحلیل های بعدی مانند پیش بینی پاسخ به یک نیروی وارده بر سازه، کوپلینگ سازه ها، تحلیل تنش و غیره استفاده کرد.
در این مقاله مزایا، معایب و محدودیت های یکی از روش های بهبود مدلی دینامیکی سازه ها به نام روش حساسیت ویژه معکوس مورد بررسی قرار گرفته و در مرحله ابتدایی از ماکروالما ن ها برای مکان یابی خطاها استفاده شده است.
کلید واژگان: بهبود مدل اجزاء محدود, آنالیز مودال, ماتریس جرم, ماتریس سختی, ماتریس خطا, آنالیز حساسیتApart from the analytical approach to develop a dynamic model for a mechanical structure, another approach is to establish an experimental model for the structure by performing vibration tests and subsequent analysis on the measured data. This process is known as ‘Modal Testing’. During the last three decades or so, modal testing has developed both in theory and in practice. One of the most important applications of modal testing is the validation of the mathematical models of dynamic structures by comparing the experimentally driven modal parameters with those of analytical models. Once the analytical model is validated, it can be used with confidence for further analysis such as response prediction, structural coupling, stress analysis, life time prediction, etc. In this article, the advantages and disadvantages (or limitations) of one of model updating methods are discussed. A 6 DOF lumped parameter system, is employed to investigate the effectiveness of the "Inverse Eigensensitivity Method" (IEM). Firstly the experimental data were simulated using the analytical model. Secondly error locations are found using macro elements. Finally, experimental dynamic properties obtained from the simulated experimental data are compared with the results of the finite element analysis and mass and stiffness error matrices are calculated by using Inverse Eigensensitivity Method" (IEM). -
ممان اینرسی، معیاری از مقاومت در برابر حرکت زاویه ایست و در بررسی حرکت اجسامی که در طی حرکت، تحت دوران نیز قرار می گیرند، اهمیت دارد. جسم صلب1، به همراه تکیه گاه های خود که در سازه های مکانیکی وجو دارند، بخشی از یک سیستم دینامیکی می باشد. اندازه گیری دقیق خواص اینرسی2، شامل جرم، موقعیت مرکز جرم، ممانهای اینرسی و ممانهای حاصلضرب اینرسی از اهمیت ویژه ای در تحلیلهای دینامیکی، بالانسینگ، طراحی مکانیزمها، بهینه سازی3 و... برخوردار می باشد. بطور کلی این مشخصه ها به همراه ماتریس های سختی4و میرایی5سیستم، مبنای تحلیلهای مختلف و مدلسازی سیستم های مکانیکی می باشد و از پارامترهای ضروری جهت درک حرکات جسم صلب می باشند. تعیین خواص اینرسی در سازه های ساده یا سازه های مرکب از اجزای ساده از طریق روش های تحلیلی با دقت بالا امکان پذیر است. تعیین این خواص در سازه های پیچیده با استفاده از راه حل های آزمایشگاهی و مدلسازی کامپیوتری با استفاده از تئوری المان محدود(6) امکان پذیر است. در این مقاله با بکارگیری یک تکنیک خاص و استفاده از توابع پاسخ فرکانسی7، که از نتایج تست مودال8 بدست آمده، به تعیین خصوصیات اینرسی یک بلوک مکعبی پرداخته ایم. در این روش توابع پاسخ فرکانسی در سه جهت قائم، افقی و محوری بوسیله تست شیکر9 محاسبه شده اند، با توجه به اینکه در هر جهت تحریک، سه مد صلب جهش10 (انتقالی)، دوران حول محور عرضی11 (پیچشی) و دوران حول محور طولی12 (پیچشی)، بخوبی تحریک می شوند و از نتایج آنها می توان در محاسبات استفاده نمود، بنابراین آزمایش را در 3 صفحه و 3 مرحله انجام داده ایم که در هر مرحله به تعدادی از مولفه های تانسوراینرسی دست یافته ایم. در این روش ماتریس تبدیلی12 را نشان داده ایم که با فرض حرکت صلب سازه در هر مرحله آزمایش، رابطه ای بین درجات آزادی مطلوب (3 درجه آزادی) و درجات آزادی انتقالی اندازه گیری شده با شتاب سنج تک محوره نمایش می دهد و با توجه به تعامد14 بردار شکل مدها15 بر ماتریس های سیستم به ممانهای اینرسی بلوک مکعبی رسیده ایم. در نهایت این نتایج با مقادیر واقعی مقایسه شده است. این روش نتایج خوب و دقیق به دست داده که با توجه به ساده بودن روش و اینکه در هر مرحله به تعدادی از ممانهای اینرسی دست می یابیم که در مرحله بعد قابل چک کردن می باشند، این روش، روشی قابل اطمینان می باشد.
-
جسم صلب1، به همراه تکیه گاه های خود که در سازه های مکانیکی وجود دارند، بخشی از یک سیستم دینامیکی می باشد. اندازه گیری دقیق خواص اینرسی2، شامل جرم، موقعیت مرکز جرم، ممانهای اینرسی وممانهای حاصلضرب اینرسی از اهمیت ویژه ای در تحلیلهای دینامیکی، بالانسینگ، طراحی مکانیزمها، بهینه سازی3 و... برخوردار می باشد. بطور کلی این مشخصه ها به همراه ماتریس های سختی4 و میرایی سیستم5، مبنای تحلیلهای مختلف و مدلسازی سیستم های مکانیکی می باشد و از پارامترهای ضروری جهت درک حرکات جسم صلب می باشند. در این مقاله، با استفاده از دو روش و الگوریتم خاص با استفاده از توابع پاسخ فرکانسی6، که از نتایج تست مودال7 بدست آمده، به تعیین خصوصیات اینرسی یک قاب می پردازیم. در هر دو روش توابع پاسخ فرکانسی در سه جهت در 6 نقطه از قاب بوسیله تست ضربه8 محاسبه شده اند. در روش اول ماتریس تبدیل9 در محورهای هندسی با مبداء دلخواه جهت تبدیل حرکات انتقالی و پیچشی مرکز جرم به حرکات صرفا انتقالی اندازه گیری شده در نقاط اندازه گیری بکار رفته است. بدین ترتیب معادلات حرکات جسم صلب را براساس حرکات انتقالی اندازه گیری شده در نقاط اندازه گیری بر روی معادلات حرکت جسم صلب حول مرکز جرم منطبق کرده ایم. با استفاده از توابع پاسخ فرکانسی، که مدها و شکل مدهای10 جسم صلب را مشخص می سازند و با فرض معلوم بودن جرم، خصوصیات اینرسی قاب را تعیین کرده ایم. در روش دوم ماتریس تبدیل نشان داده شده است که با فرض حرکت صلب سازه رابطه ای بین درجات آزادی مطلوب (انتقالی، پیچشی) و درجات آزادی انتقالی اندازه گیری شده با شتاب سنج تک محوره نمایش می دهد و با توجه به تعامد بردار شکل مدها بر ماتریس های سیستم به خواص اینرسی قاب رسیده ایم. در نهایت این نتایج با مقادیر نرم افزاری (solid work value) مقایسه شده است. هر دو روش نتایج خوب و دقیق به دست داده که با توجه به ساده بودن روش ها براحتی قابل کاربرد می باشند.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.