دانلود پایان نامه فارسی - ریسرچ های ارشد

متن کامل پایان نامه را در سایت منبع fuka.ir می توانید ببینید

تاریخ:
-1714526479529/10/1387-4217
0029/10/1387-4217

بسمه تعالی

متن کامل در سایت امید فایل 

* mergeformat
تاسیس 1307
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی حق طبع و نشر و مالکیت نتایج شماره:
تاریخ:
1- حق چاپ و تکثیر این پایان‌نامه متعلق به نویسنده آن می‌باشد. هرگونه کپی برداری بصورت کل پایان‌نامه یا بخشی از آن تنها با موافقت نویسنده یا کتابخانه دانشکده مهندسی هواوفضا دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی مجاز می‌باشد.
ضمناً متن این صفحه نیز باید در نسخه تکثیر شده وجود داشته باشد.
2- کلیه حقوق معنوی این اثر متعلق به دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی می‌باشد و بدون اجازه کتبی دانشگاه به شخص ثالث قابل واگذاری نیست.
همچنین استفاده از اطلاعات و نتایج موجود در پایان نامه بدون ذکر مراجع مجاز نمی‌باشد.
تقدیم به :
پیشگاه مقدس
یوسف زهرا(س)
قدر دانی و تشکر:
مصداق حدیث نبوی " لم یشکرالمخلوق ، لم یشکرالخالق " از کلیه عزیزانی که در تمامی مراحل انجام این پایان نامه حقیر را یاری نموده بخصوص از زحمات بی شائبه اساتید گرانقدر آقایان دکتر ایرانی و دکتر باقری کمال تشکر و قدردانی را مینمایم و از صبر و شکیبایی همسر مهربان و فرزند عزیزم که در این چند ساله سختی بسیاری را متحمل شده اند و همچنین دعای خیر والدینم که در همه مراحل زندگی پشتوانه ای محکم ، فراروی زندگی ام بوده ، نهایت امتنان و سپاسگزاری را دارم.امید است که این مجموعه پاسخی مثبت به تمامی تلاش ها و زحمات این عزیزان باشد.
مهدی قانعی مطلق
-279400-26225500چکیده
با توجه به اهمیت پدیده آیروالاستیسیته و ناپایداری های ناشی از آن از ابتدای پرواز تا کنون ، مطالعات گسترده ای برای بررسی عملکرد آیروالاستیسیته سازه های هوایی مخصوصاً در زمینه های ناپایداری دینامیکی انجام پذیرفته است.
هدف از ارائه کار حاضر بررسی مرز ناپایداری فلاتر پانل مربعی شکلی است که در جریان مافوق صوت ودر سرعتی بیش از 1.6 برابر سرعت صوت قرار می گیرد.شرایط مرزی که برای این پانل در نظر گرفته شده است دوسر آزاد و دو سر تکیه گاه ساده می باشد. برای شبیه سازی جریان آیرودینامیکی از تئوری شبه پایا پیستون مرتبه اول که در سرعت ماخ 1.6 به بعد دارای جواب های قابل قبولی است استفاده می شود.
در ابتدای این پژوهش پس از ارائه مقدمه و تاریخچه ای درباره فلاتر؛ توضیحاتی در رابطه با علم آیروالاستیسیته و مفاهیم مربوط به آن آورده شده است .سپس در فصل بعد توضیحاتی درباره الگوریتم ژنتیک و کارکرد آن و نحوه بهینه سازی توسط این نرم افزار آمده است. در قسمت بعد که می توان از آن به مهمترین بخش این پژوهش اشاره کرد در ابتدا توضیحاتی در باب تئوری پیستون مرتبه اول آمده و سپس معادله حرکتی پانل کلاسیک ، همراه با معادله استرینگر وریب ؛که توسط تیر برنولی مدل شده و نحوه تداخل و اثرپذیری آنها بر یکدیگر بیان می شود و در نهایت منجر به معادله حرکت پانل تقویت شده در جریان مافوق صوت می گردد . برای حل این معادله نیز از روش مودهای فرضی استفاده شده است . این کار ابتدا برای یک پانل تقویت نشده مورد بررسی قرار گرفته؛ سرعت و فرکانس ناپایداری این پانل را محاسبه نموده ونتایج بدست آمده با دیگر منابع مقایسه گردیده است که نتایج حاصل از مطلوبیت خوبی برخودار است و سپس برای ادامه کار ، با قرار دادن ریب و استرینگر پانل را تقویت کرده و مجدداً آنرا در جریان مافوق صوت قرار داده و سرعت ناپایداری دینامیکی فلاتر را بدست می آوریم.
پس از آن ؛ تأثیر پارامترهای مختلف طراحی از قبیل ابعاد پانل ، ابعاد ریب و استرینگر و... بر سرعت فلاتر ارزیابی می شود . و در نهایت به کمک الگوریتم ژنتیک و با نوشتن تابع قید وهمچنین تابع هدفی که میل درجهت افزایش سرعت ناپایداری و کاهش وزن دارد، برای مقادیر مختلف تابع وزنی کار بهینه سازی را انجام داده و بهترین پارامترهای طراحی را برای این منظور بدست می آوریم ودر پایان به ارائه نتایج و پیشنهادات می پردازیم.
کلمات کلیدی: آیروالاستیسیته-فلاتر پانل – پانل تقویت شده – الگوریتم ژنتیک – ناپایداری دینامیکی-مود فرضی
فهرست مطالب
TOC o "1-3" h z u فصل اول: مقدمه و تاریخچه PAGEREF _Toc304978726 h 11-1- مقدمه PAGEREF _Toc304978727 h 11-2- تاریخچه فلاتر و مروری برکارهای پیشین PAGEREF _Toc304978728 h 4فصل دوم: آیروالاستیسیته و مفاهیم آن PAGEREF _Toc304978729 h 132-1- آیروالاستیسیته PAGEREF _Toc304978730 h 132-2- پدیده‌های آیروالاستیک PAGEREF _Toc304978731 h 142-2-1- پدیده های استاتیکی PAGEREF _Toc304978732 h 152-2-1-1- واگرایی PAGEREF _Toc304978733 h 152-2-1-2- اثرپذیری و معکوس پذیری سیستم کنترل سطوح PAGEREF _Toc304978734 h 172-2-2- پدیده های دینامیکی PAGEREF _Toc304978735 h 182-2-2-1- بافتینگ PAGEREF _Toc304978736 h 182-2-2-2- پاسخ دینامیکی PAGEREF _Toc304978737 h 192-2-2-3- فلاتر PAGEREF _Toc304978738 h 212-2-2-3-1- فلاترکلاسیک(خطی): PAGEREF _Toc304978739 h 212-2-2-3-2- فلاتر غیرکلاسیک(غیرخطی): PAGEREF _Toc304978740 h 222-3- انواع فلاتر PAGEREF _Toc304978741 h 23فصل سوم: الگوریتم ژنتیک PAGEREF _Toc304978742 h 303-الگوریتم ژنتیک PAGEREF _Toc304978743 h 303-1- مقدمه: PAGEREF _Toc304978744 h 303-2- بهینه محلی و بهینه کلی: PAGEREF _Toc304978745 h 333-3- بهینه سازی: PAGEREF _Toc304978746 h 333-3-1- تعیین متغیرهای بهینه سازی PAGEREF _Toc304978747 h 353-3-2- تشکیل تابع هدف PAGEREF _Toc304978748 h 353-3-3- قیود مسأله PAGEREF _Toc304978749 h 363-3-4- تعیین روش بهینه سازی PAGEREF _Toc304978750 h 363-4- الگوریتم ژنتیک چگونه عمل میکند؟ PAGEREF _Toc304978751 h 373-5- روشهای انتخاب PAGEREF _Toc304978752 h 393-5-1- انتخاب بهترین پارامتر(نخبه سالاری) : PAGEREF _Toc304978753 h 393-5-2- انتخاب چرخ گردون PAGEREF _Toc304978754 h 393-5-3- انتخاب مقیاس PAGEREF _Toc304978755 h 393-5-4- انتخاب رقابتی PAGEREF _Toc304978758 h 393-6- مزایای استفاده از الگوریتم ژنتیک PAGEREF _Toc304978759 h 39فصل چهارم: فلاترپانل مستطیلی PAGEREF _Toc304978760 h 414-1- تئوری پیستون: PAGEREF _Toc304978761 h 414-2- طرح مسأله: PAGEREF _Toc304978765 h 444-3- تیرهای تقویت کننده : PAGEREF _Toc304978766 h 484-4- پانل تقویت شده: PAGEREF _Toc304978767 h 514-5- محاسبه سرعت فلاتر : PAGEREF _Toc304978768 h 534-6- ناپایداری پانل تقویت شده با ریب و استرینگر: PAGEREF _Toc304978769 h 594-7- تأثیر دیگر پارامترها بر سرعت فلاتر: PAGEREF _Toc304978770 h 624-7-1- اثر تعداد ریب و استرینگر: PAGEREF _Toc304978771 h 624-7-1-1- تعداد استرینگر PAGEREF _Toc304978772 h 624-7-1-2- تعداد ریب PAGEREF _Toc304978773 h 634-7-2- اثر ضخامت پانل ، ریب و استرینگر: PAGEREF _Toc304978774 h 634-7-2-1- ضخامت پانل PAGEREF _Toc304978775 h 634-7-2-2- ضخامت ریب PAGEREF _Toc304978776 h 644-7-2-3- ضخامت استرینگر PAGEREF _Toc304978777 h 654-7-3- اثر ارتفاع ریب و استرینگر : PAGEREF _Toc304978778 h 654-7-3-1- ارتفاع ریب PAGEREF _Toc304978779 h 654-7-3-2- ارتفاع استرینگر PAGEREF _Toc304978780 h 66فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات PAGEREF _Toc304978781 h 715-1- نتیجه گیری: PAGEREF _Toc304978782 h 715-2- پیشنهادات : PAGEREF _Toc304978783 h 72منابع و مراجع73
فهرست شکل ها
فصل اولTOC h z c "شکل(1-"شکل(1- 1) مود طبیعی و مود فلاتر برای یک پانل مربعی[] PAGEREF _Toc354956139 h 1شکل(1- 2): شمائی از پدیده فلاتر پانل[3] PAGEREF _Toc354956140 h 2فصل دومTOC h z c "شکل(2-"
شکل(2- 1): مسایل مطرح شده در آیروالاستیسیته PAGEREF _Toc354956075 h 13شکل(2- 2) : تقسیم بندی پدیده های آیروالاستیکی PAGEREF _Toc354956076 h 14شکل(2- 3 ): ممان پیچشی وگشتاور پیچشی ناشی از بارهای آیرودینامیکی PAGEREF _Toc354956077 h 16شکل(2- 4): توزیع نیروی لیفت ایجاد شده روی بالی با طولL PAGEREF _Toc354956078 h 16شکل(2- 5): تاثیر سرعت بر عملکرد ایلرون[27] PAGEREF _Toc354956079 h 17شکل(2- 6):شتاب ایجاد شده در نوک بال و بدنه در هنگام عبور از یک تندباد PAGEREF _Toc354956080 h 20شکل(2- 7): حرکت خمشی و چرخشی برای یک ایرفویل در حال فلاتر PAGEREF _Toc354956081 h 23شکل(2- 8): شکست پل تاکوما در سال 1940 PAGEREF _Toc354956082 h 24شکل(2- 9):قسمت های ایرفویل مانند روی یک هواپیمای مدل PAGEREF _Toc354956083 h 25شکل(2- 10):حرکت گردابی سیلندر در جریان هوا PAGEREF _Toc354956084 h 26شکل(2- 11): فلاتر چرخشی موتور PAGEREF _Toc354956085 h 26شکل(2- 12): فلاتر ایرفویل مدل و مودهای آن PAGEREF _Toc354956086 h 27شکل(2- 13): فلاتر بال/شهپر مدل و مودهای آن PAGEREF _Toc354956087 h 28شکل(2- 14): منحنی فرکانس- سرعت و دمپینگ – سرعت درشرایط فلاتر PAGEREF _Toc354956088 h 28شکل(2- 15): تأثیرتقویت کننده ها بر فلاتر PAGEREF _Toc354956089 h 29فصل سومTOC h z c "شکل(3-"
شکل(3- 1): نمایی از نقطه بهینه محلی و بهینه کلی PAGEREF _Toc304277492 h 32شکل(3- 2): نمودار شماتیک سه نوع فرزند نخبه؛ تقاطع و جهش PAGEREF _Toc304277493 h 38فصل چهارمTOC h z c "شکل(4-"شکل(4- 1): مشخصات پانل تحت فشار ناشی از تئوری پیستون[32] PAGEREF _Toc354956167 h 41شکل(4- 2): جریان هوا بر روی پانل سه بعدی[32] PAGEREF _Toc354956168 h 43شکل(4- 3): پانل تخت با تقویت کننده های متعامد PAGEREF _Toc354956169 h 44شکل(4- 4): نمودار میرایی پانل تقویت نشده به روش مود فرضی PAGEREF _Toc354956170 h 55شکل(4- 5): نمودار فرکانس پانل تقویت نشده به روش مود فرضی PAGEREF _Toc354956171 h 55شکل(4- 6): نمودار فرکانس برحسب ماخ برای پانل تقویت نشده PAGEREF _Toc354956172 h 56شکل(4- 7): نمودار فرکانس و میرایی پانل به روش اجزاء محدود PAGEREF _Toc354956173 h 57شکل(4- 8): نمودار فرکانس و میرایی پانل با نرم افزار نسترن PAGEREF _Toc354956174 h 58شکل(4- 9): سطح مقطع ریب و استرینگر PAGEREF _Toc354956175 h 59شکل(4- 10): نمایی از پانل تقویت شده با یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354956176 h 60شکل(4- 11): نمودار میرایی پانل تقویت شده با یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354956177 h 60شکل(4- 12): نمودار فرکانس پانل تقویت شده با یک ریب ویک استرینگر PAGEREF _Toc354956178 h 61شکل(4- 13): نمودار میرایی و فرکانس با استفاده از نرم افزار برای یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354956179 h 62شکل(4- 14): نمودار همگرایی تابع هدف به سمت نقطه بهینه وبهترین مقادیر متغیرها PAGEREF _Toc354956180 h 68
فهرست جداول
TOC h z c "جدول(4-"جدول(4- 1): ضرایب تابع تیر برای شرایط مرزی مختلف PAGEREF _Toc354955524 h 46جدول(4- 2): خواص فیزیکی پانل و سیال مورد بررسی PAGEREF _Toc354955525 h 54جدول(4- 3): مقایسه نتایج روش حاضر با روش اجزاء محدود و نرم افزار نسترن PAGEREF _Toc354955526 h 56جدول(4- 4): مقایسه نتایج روش حاضر با نرم افزار نسترن برای پانل تقویت شده PAGEREF _Toc354955527 h 61جدول(4- 5): اثر تعداد ریب و استرینگر بر سرعت و فرکانس فلاتر PAGEREF _Toc354955528 h 63جدول(4- 6): تأثیر ضخامت پانل بر سرعت و فرکانس پانل تقویت نشده PAGEREF _Toc354955529 h 64جدول(4- 7): تأثیر ضخامت پانل بر سرعت و فرکانس پانل تقویت شده با یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354955530 h 64جدول(4- 8): تأثیر ضخامت ریب بر سرعت و فرکانس پانل تقویت شده با یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354955531 h 65جدول(4- 9): تأثیر ضخامت استرینگر بر سرعت و فرکانس پانل تقویت شده با یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354955532 h 65جدول(4- 10): تأثیر ارتفاع ریب بر سرعت و فرکانس پانل تقویت شده با یک ریب ویک استرینگر PAGEREF _Toc354955533 h 66جدول(4- 11): تأثیر ارتفاع استرینگر بر سرعت و فرکانس پانل تقویت شده با یک ریب و یک استرینگر PAGEREF _Toc354955534 h 66جدول(4- 21): مقادیر بهینه شده برای متغیرهای طراحی و تابع هدف PAGEREF _Toc354955535 h 68جدول(4- 31): مقادیر بهینه شده برای ضرایب وزنی مختلف PAGEREF _Toc354955536 h 69جدول(4- 41): مقادیر قیود مسأله بر اساس مقادیر مختلف بهینه شده در جدول قبل PAGEREF _Toc354955537 h 70
فهرست علایم اختصاری
چگالی جریان آزاد........................ :ρ∞جابجایی عرضی تیر: Wi=Wi(y,t)سرعت جریان آزاد ....................... : U∞زاویه پیچشی تیر ..... :θi=θi(y,t)عددماخ ................ : M=U∞aسختی خمشی تیر ......................... : EIiψ :xزاویه بردار سرعت و جهت محور سختی پیچشی تیر ...................... : GJiمدول الاستیسیته ............................. : E سختی پیچشی غیر یکنواخت : EIiwنسبت پواسون .................................. : υجرم بر واحد طول ....................... : ρAiچگالی جسم ........................................ : ρممان اینرسی جرمی بر واحد طول: ρIi0جابجایی عرضی :w=w(x,y,t)دامنه مودال مود ................ : Win،θinسختی خمشی پانل :D=Eh312(1-υ2)ماتریس جرم .................................... : Mاپراتور بای هارمونیک ..................... :∇4ماتریس سختی ................................ : Kدلتای دیراک ..................................... : δماتریس دمپینگ .............................. : Cدامنه مودال مود (m,n) پانل : دلتای کرونکر ................................ : δijفرکانس چرخشی پانل ................... : ωانحراف وتغییرشکل پانل ................. : موقعیت تابع فرضی ................ : xi ، yjمود (m,n) سختی مودال .... : Kmnمود (m,n) از جرم مودال .... :μmnضریب دمپینگ مودال ........... : Cmnطول پانل ........................ : a عرض پانل ...................... : b ضخامت پانل ........................ : h 2762252413000فصل اول: مقدمه و تاریخچه1-1- مقدمهفلاتر پانل؛ ناپایداری دینامیکی و خود تحریک یک صفحه نازک یا متعلقات سازه ای ورق مانند یک وسیله پرنده میباشد.و یک پدیده آیروالاستیکی سوپرسونیک/هایپرسونیک است که اغلب در سرعتهای بالای هواپیما یا موشک ها اتفاق میافتد.پدیده ای است که معمولا با افزایش دمای سطوح خارجی وسایل پرنده ای که در سرعت های بالا پرواز میکنند همراه است.بخاطر نیروهای فشاری آیرودینامیکی روی پانل ، دو مود ویژه سازه با یکدیگر ترکیب میشوند ومنجر به این ناپایداری دینامیکی میگردند. REF _Ref303990077 * MERGEFORMAT شکل(1- 1)

شکل(1- SEQ شکل(1- * ARABIC1)مود طبیعی و مود فلاتر برای یک پانل مربعی[]شکل خرابی این پدیده خستگی است که ناشی از نوسانات با دامنه محدود میباشد. فلاتر سوپرسونیک پانل ها و ورقها باعث شد تا یک دیدگاه بسیارمهم برای طراحی این وسایل لحاظ گردد وتحقیقات تجربی و تحلیلی بسیار زیادی در این مورد انجام پذیرد.
برای افزایش فشار دینامیکی بحرانی یا حذف نوسانات با دامنه محدود طرح های مهمی ارایه گردید.چاره معمول و متداول برای این مشکل،تقویت کردن پانل هایی است که در معرض خطر فلاتر قرار دارند که این خود باعث بوجود آمدن وزن اضافی در طراحی است.[]
فلاتر پانل به عنوان نوسانات خودتحریک پوسته خارجی یک وسیله پرنده هنگامیکه در معرض جریان هوا قرار میگیرد، تعریف میشود.از سال 1950 مساله پانل فلاتر مورد توجه وتحقیق قرار گرفت اما زیاد جالب توجه نمی نمودتا زمانیکه هواپیماهای ترابری با سرعت بالا و جنگنده های تاکتیکی، مخصوصاً جنگنده اف-22 شروع به کار کردند.در سرعت های بالای وسیله پرنده ، پوسته خارجی ممکن است تحت ارتعاش خودتحریک ناشی از بارگذاری آیرودینامیکی قرار گیرد که این پدیده را فلاترپانل می نامند.
فلاتر پانل بطور معمول بادامنه ارتعاش بالا در4/3 طول پانل اتفاق می افتد. این پدیده باعثمی شود که پانل های پوسته وسیله پرنده بطور جانبی وبا دامنه زیاد شروع به ارتعاش کند و باعث تنش های صفحه ای نوسانی گردد؛ که در واقع این تنش ها سبب پدیده خستگی در پانل می شوند.[]

شکل(1- SEQ شکل(1- * ARABIC2): شمائی از پدیده فلاتر پانل[ NOTEREF _Ref303978936 h * MERGEFORMAT 3]برای تخمین فشار دینامیکی فلاتر از آنالیز خطی سازه استفاده می شود، اما هنگامیکه ارتعاشات قبل از فلاتر با دامنه زیاد شروع می شود استفاده از تکنیک های مدل غیر خطی الزامی است .اگر چه آنالیز خطی، رشد نمایی دامنه ارتعاش را با افزایش فشار دینامیکی در شرایط قبل از فلاتر تخمین می زند. با این وجود ،تحت آن شرایط ارزش چندانی ندارد و ارتعاش پانل از تنش های صفحه ای مانند تنش های خمشی که منجر به نوسان با چرخه محدود می شود تأثیر می گیرد. بنابراین خرابی پانل در فشار دینامیکی قبل از فلاتر اتفاق نمی افتد، اما وقتی که این پدیده تکرار شود عمر خستگی پانل کاهش می بابد.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *