انجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122fuzzy model reference learning control for underactuated segway robotطراحی کنترلر یادگیری مرجعی مدل فازی برای سیستم ربات سگوی با نقصان عملگر52637946FAسید امیرمحمد مناقبدانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایرانعلی غفاریدانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسیسید حسین ساداتیدانشگاه صنعتی خواجه نصیر، تهران، ایرانJournal Article20170921The problem of the Segway robot and wheeled inverse pendulum is one of the most important classic issue and well-known example of nonlinear control problem in engineering control. <br />The main purpose of the control in this paper is achieving the cart body to the desired angle and the speed of the body as quickly as demanded velocity by controlling of the applied torque. This paper presents an intelligent control method for Segway robot, in which the downstream fuzzy controller using the calculated error from the plant output, provides the proper input to the dynamic system. But, there is a learning mechanism in the upstream controller that compares the output of the controller VS the reference model and then improves it using fuzzy inverse controller. it makes method more robust and efficient. Dynamic equations of the system are extracted by the Kane method. The design of the fuzzy controller, based on the experience of the expert human for such a system, can perfectly overcome the instability and nonlinear nature of the system. Therefore, the use of the superviser controller, due to automatic and intelligent adjustment, can help simpler design of this controller. The performance of the proposed control algorithm on Segway robot case study is evaluated and demonstrated by simulation in MATLAB. Also, considering the system's uncertainty in design and disturbances, the controllers are robust against the uncertainties and disturbances in the problem. Figures and results are evidence of this issue.مسئله ربات سگوی و پاندول معکوس چرخدار، یکی از مهمترین مسائل کلاسیک در مهندسی کنترل میباشد.مقاله حاضر یک روش کنترلی هوشمند، ارائه میدهد به نحوی که در آن کنترلر فازی پایین دست، ورودی مناسب به سیستم دینامیکی را به وجود میآورد؛ لیکن وجود یک مکانیزم یادگیری در کنترلر بالادست که به مقایسه خروجی کنترلر پایین دست و مدل مرجع میپردازد؛ روش را مقاوم و کارآمدتر میکند. همچنین با درنظر گرفتن حدود عدم قطعیت سیستم ب و نیز اغتشاشات، کنترل کنندهها نسبت به عدم قطعیتها و اغتشاشات موجود در مسئله مقاوم شدهاند. نمودارها و نتایج گواه این مطلب هستند.https://jmep.isme.ir/article_37946_4a5f62b4bc6340cf49926fdfb87f79cc.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Study of rutting effect on the mechanical behavior of asphalt pavement under moving loadsمطالعه تاثیر شیارشدگی بر رفتار مکانیکی بستر آسفالت تحت بارگذاری متحرک275237947FAمحمد شجاعی فرددانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایرانمصطفی باغانیعضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهرانحمید شهسواریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایرانروزبه اقبالپوردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایرانJournal Article20171123Rutting is one of the most critical distresses influenced the asphalt pavement performance and its service life. Due to the complexity of the mechanical asphalt pavement responses, to study the mechanical behavior of this material under applying loads, a thermodynamically consistent visco- elastic visco- plastic visco- damage constitutive model has been presented in the implicit time discrete form to predict their mechanical responses within the framework pf the finite element method in software ABAQUS- Standard. It is worthy to mention that employing an implicit time discretization technique reduces the computational cost and a more stable solution is found. In this work, rutting phenomenon and prediction of the asphalt pavement service life has been investigated under three types of moving loading regimes, which forty percent of rutting difference has been obtained by comparing the pulse and equivalent loadings under moving load that would cause erroneous predictions in asphalt pavement service life.شیارشدگی یکی ازاصلیترین اختلالات بوجودآمده دربستر آسفالت است که عملکردآسفالت راتحتشعاع قرار میدهد. باتوجه به پیچیدگی رفتار آسفالت، دراین مطالعه به شبیهسازی پاسخ مکانیکی آنتحت اعمال بارگذاری واقعی حرکتی ودو بارگذاری معادل و پالسی که درمطالعات پیشین اغلب بعنوان جایگزین بارگذاری واقعی حرکتی بوده، پرداخته شده است. ازینرو یک مدل سازگار ترمودینامیکی ویسکوالاستیک-ویسکوپلاستیک-ویسکوآسیب رابصورت ضمنی گسستهسازی زمانی کرده تا درقالب سابروتین UMAT در نرمافزار اجزا محدود ABAQUS مورد تحلیل قرار گیرد. درتعداد سیکل بالا، حدود 40درصد اختلاف میزان شیارشدگی دربارگذاریهای معادل وپالسی نسبت به بارگذاری واقعی حرکتی مشاهده میشود. این امر موجب تخمین نادرست عمربسترآسفالت حاصله ازاین دونوع بارگذاری میشود.https://jmep.isme.ir/article_37947_bd36678bdf5eb7213552e0ef0e01f277.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Buckling analysis of double – bonded micro beam based on Reddy – Levinson model using differential quadrature methodتحلیل کمانش میکروتیر دو پیونده براساس مدل ردی – لوینسون با استفاده از روش تربیع دیفرانسیلی537837948FAهادی محمدی هویهمهندسی مکانیک، مکانیک جامدات، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایرانعلیرضا نداف اسکوئیدانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایرانJournal Article20171218In this paper, the linear buckling analysis of double – bonded micro - beam was carried out based on the Reddy-Levinson model and the modified strain gradient theory. The studied system consists of an isotropic micro - beam and a magneto-electro-elastic composite micro beam. The beams are connected by an enclosing elastic medium and were simulated according to the both Winkler and Pasternak models. In order to verify the outcomes, they were compared with the available published data. The comparison shows that the results are in a good agreement with other research outcomes.The results show that as the Winkler and Pasternak constants increase, the critical buckling load decreases along the ratio of the thickness to the material length scale parameter. Moreover, the results confirm that the addition of a magneto-electro-elastic composite micro beam of the system, including anisotropic micro - beam lead to the reduction of the critical buckling load.در این مقاله، کمانش خطی میکرو تیر دو پیونده بر اساس مدل ردی – لوینسون بررسی شده است. این سیستم شامل یک میکروتیر ایزوتروپ و یک میکروتیر کامپوزیتی با خاصیت الاستیک، الکتریکی و مغناطیسی میباشد. این تیرها توسط فنرهای الاستیک که با دو مدل وینکلر و پاسترناک شبیه سازی شدهاند به یکدیگر متصل گردیدهاند. برای اطمینان از صحت نتایج بدست آمده، نتایج کار حاضر با نتایج محققان دیگر مقایسه و مشاهده میگردد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج وجود دارد. با افزایش ثوابت وینکلر و پاسترناک بار کمانش در راستای نسبت ضخامت به پارامتر مقیاس طول، افزایش مییابد.https://jmep.isme.ir/article_37948_243c33ed39eaa4be1b58b0e239f5eeef.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Thermo-elastic analysis of a functionally graded thick-walled cylinder with temperature – dependent material propertiesتحلیل ترموالاستیک استوانه جدارضخیم هدفمند با خواص متغیر با دما به کمک روش اغتشاش7910037949FAمحمد عارفیاستادیار دانشکده مهندسی مکانیک کاشانسینا شریفیاندانشجوی دانشگاه کاشانJournal Article20171230In this work, thermo – elastic analysis for functionally graded thick – walled cylinder with temperature - dependent material properties at steady condition is investigated. The length of cylinder is infinite and loading is consist of internal hydrostatic pressure and temperature gradient. All of physical and mechanical properties expect the Poisson's ratio are considered as multiplied an exponential function of temperature and power function of radius. With these assumptions, the nonlinear differential equations for temperature distribution at cylindrical coordinate is obtained. Temperature distribution is achieved by solving this equation using classical perturbation method. With considering strain – displacement, stress – strain and equilibrium relations and temperature distribution that producted pervious the constitutive differential equations for cylinder is obtained. By employing mechanical boundary condition the radial displacement is yield. With having radial displacement, stresses distribution along the thickness are achieved. The results of this work show that by increasing the order of temperature perturbation series the convergence at curves is occurred and also dimensionless radial stress decrease and other stresses with dimensionless radial displacement increase.در این پژوهش تحلیل ترموالاستیک استوانه جدارضخیم با خواص وابسته به دما بررسی می شود. کلیه خواص جز ضریب پواسونتابعی از دما و شعاع می باشد. با فرضیات مذکور، معادله دیفرانسیل غیرخطی برای توزیع انتقال حرارت در مختصات استوانهای حاصل میگردد. حل این معادله به روش اغتشاشات سنتی، توزیع انتقال حرارت در استوانه را بهصورت تقریبی- تحلیلی منتجه میشود. معادله دیفرانسیل حاکم بر مسئله، با در نظر گرفتن روابط کرنش – تغییر مکان، تنش – کرنش و تعادل به همراه توزیع انتقال حرارت قبلی حاصل میگردد. با حل این معادله به کمک شرایط مرزی مکانیکی، جابجایی شعاعی حاصل میگردد.https://jmep.isme.ir/article_37949_7080601e599b6f3d73bf8484337f3b1e.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Effect of geometrical parameters on natural frequencies of sandwich beam with composite faces reinforced with FG-CNT and two types of stiff and flexible coreتاثیر پارامترهای هندسی روی فرکانسهای طبیعی تیر ساندویچی با رویههای کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله کربنی مدرج و دو نوع هسته سفت و انعطافپذیر10113737950FAمحسن بت شکنان دهکردیدانشگاه شهرکردسجاد اتحادیدانشگاه شهرکردJournal Article20180111In this article, the vibrational behavior of sandwich beams with stiff and flexible core and face sheets reinforced with carbon nanotubes has been investigated. Carbon nanotubes are used as materials that their properties change along the thickness. In this research for modelling the sandwich beam an extended high order sandwich theory is used. In order to model the behavior of faces the Timoshenko beam’s theory is employed and also for modeling the behavior of the core, three-degree displacement field is used considering the axial stresses and also compatibility conditions of the core. The equations of motion are derived using the variations of energy and the Ritz method is used to solve the equations of motion. The obtained results are compared with available results that show the high accuracy of the present modelling. The results for different distributions of carbon nanotubes and different boundary conditions have been investigated. In this research new results are presented for different boundary conditions in terms of different length to thickness ratio. One of the important result of this research is that, generally it cannot be say that what distribution of CNT leads to maximum or minimum natural frequency of the structure and this problem is strongly depended on the length to thickness ratio of the bam and also stiffness or flexibility of the core.درمقاله حاضر رفتار ارتعاشی تیر ساندویچی با هسته سفت و انعطاف پذیر و رویههای کامپوزیتی تقویت شده با نانو لولههای کربنی بررسی شده است. نانو لولههای کربنی به صورت موادی که تابع ضخامت رویهها هستند مورد . نتایج برای توزیعهای مختلف نانو لولههای کربنی و تکیهگاه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق نتایج جدیدی برای شرایط مرزی مختلف بر حسب نسبت طول به ضخامتهای مختلف تیر ارائه شده است. یکی از نتایج مهم در این تحقیق این است که نمیتوان در حالت کلی گفت که چه نوع توزیعی از نانوتیوب منجر به بیشترین و یاhttps://jmep.isme.ir/article_37950_1075b373d8238a7880cef8a70748b911.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Experimental and Numerical Investigation of Energy Absorption in Thin-Walled Bi-tubular Conical Tubes under Axial Loadبررسی تجربی و عددی جذب انرژی در ضربه گیرها با لولههای جدارنازک مخروطی دو جداره تحت اثر بار محوری13815737951FAسجاد آذرخشباشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایرانعباس رهیاستادیار/دانشگاه شهید بهشتی0000-0002-7123-1741Journal Article20180119To reduce the damage caused by sudden collisions, energy absorbers are used. Energy absorbers, with their large deformation and folding, cause a large amount of collision energy to be absorbed, thus preventing damage to critical components. In the present research, the effect of geometric parameters of bi-tubular conical tubes and effect under axial loading on energy absorption is investigated by experimental and numerical methods. Then, the effect of foam is also studied to absorb more energy. In the experimental section, firstly, conical tubes made of aluminum with empty and filled with polyurethane foam were prepared, and then the samples are experimentally tested and the displacement-force diagram is obtained in each test. In the numerical section, the simulation of the axial deformation phenomenon of the thin-walled conical tubes is carried out with the ABAQUS software. The comparison of experimental and numerical results show that the proposed model is a suitable method for studying its collapse and amount of energy absorbed in the energy absorber system. Finally, the effect of the main system parameters, such as difference of inner and outer tube diameter, tube length, wall thickness, type of tube material, and the filling of foam, is studied on the energy absorption in thin-walled bi-tubular conical tubes absorber using numerical methods.در این پژوهش اثر پارامترهای هندسی لولههای جدارنازک مخروطی دوجداره در بارگذاری محوری بر مقدار جذب انرژی به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار می گیرد. سپس اثر وجود فوم نیز برای جذب انرژی بیشتر مورد مطالعه قرار می گیرد. در بخش تجربی، ابتدا لولههای مخروطی از جنس آلومینیوم، به صورت توخالی و پر شده از فوم پلییورتان تهیه شده و سپس نمونه ها تحت آزمایشهای تجربی قرار گرفته و نمودار نیرو- جابجایی در هر آزمایش استخراج می شود. در بخش عددی، شبیهسازی پدیده فروریزش محوری لوله های مخروطی جدارنازک با نرمافزار آباکوس انجام می گیرد.https://jmep.isme.ir/article_37951_542528a451193ece4f1e07aff6cc0358.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Nonlinear forced vibration of clamped-free beam reinforced by carbon nanotubes with an attached massارتعاشات غیرخطی اجباری تیر یکسرگیردار کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی با جرم متمرکز انتهایی15818037952FAحمیدرضا اسماعیلیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکردهادی آروین بروجنیعضو هیات علمی/دانشگاه شهرکردJournal Article20180428Due to the different application of the beam-attached mass structures, and also increment of the importance of nanocomposite materials, in this paper, the study on nonlinear vibrations of composite cantilever beam with tip mass under the harmonic excitation is presented. The equations of motion are derived using a geometrically exact formulation based on the Cosserat theory for rods. The Muri-Tanaka model is implemented to formulate the mechanical properties of carbon nanotube reinforced beam. The Galerkin approach is implemented to derive the linear natural frequencies and corresponding mode shapes of the mentioned beam with tip mass. The extracted mode shapes are employed to discretize the equation of motion. The discretized equations of motion, which includes geometrical and inertial non-linearitites, are solved using the method of multiple scales and the frequency response is extracted. The effect of attached mass, carbon nanotube volume fraction and the excitation force amplitude on the frequency response of the system is investigated.با توجه به کارکرد متفاوت مکانیزم تیر و جرم متمرکز و اهمیت مواد نانوکامپوزیتی، در این مقاله به بررسی ارتعاشات غیر خطی تیرهای کامپوزیتی یکسرگیردار با جرم متمرکز در انتها، تحت تحریک نیروی هارمونیک پرداخته شده است. معادلات حرکت حاکم با استفاده از روش فرمول بندی دقیق هندسی استخراج گردیده است. به منظور مدل سازی خواص مکانیکی کامپوزیتی تقویت شده با نانولولههای کربنی از مدل موری-تاناکا استفاده گردیده است. پاسخ فرکانسی با استفاده از روش مقیاسهای چندگانه استخراج گردیده است. در نهایت به بررسی تأثیر میزان جرم متمرکز، درصد نانولوله کربنی و نیروی هارمونیک بر پاسخ فرکانسی پرداخته شده است.https://jmep.isme.ir/article_37952_1b6d6d4fe26640578325947d9e8b3af9.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Aeroelastic instability of symmetric laminated beam-plates with two delaminations ناپایداری ائروالاستیک تیر-صفحه چند لایه متقارن مرکب با دو ناحیه جدایش بین لایه ای18119637953FAسید محمد علی امین یزدیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قوچان0000-0003-3722-1264سید باقر موسویگروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی مهندسی دانشگاه صنعتی قوچانJournal Article20180611In this study aeroelastic instability of laminated beam-plates with two overlapping delaminations with equal length that is subjected to supersonic flow is investigated analytically. The classical laminate plate theory with small deflection assumptions with quasi-steady aerodynamic theory is utilized to derive the governing equations of the system. Additionally, it is assumed that the delaminations parts are forced to vibrate with each other. In this case to predict critical flutter pressure, the delaminated composite beam-plates are divided into five parts. The boundary conditions at the ends of beam-plates and at the ends of each delamination region are employed to predict flutter pressure. The effect of different parameters such as delaminations length, axial position, their position through thickness of delaminated beam-plate and different stacking sequence are considered on flutter pressure of beam-plate with two overlapping delaminations. According to the results, flutter pressure of delaminated beam-plate with two overlapping, equal length delaminations in comparison to beam-plate with single delamination is reduced 20 through 40 percentages approximately. Additionally, it has been shown, as far as two delaminations are closer to the mid-plane of the beam-plate, the aeroelastic behavior will change further. دراین مطالعه ناپایداری ائروالاستیک تیرصفحه های مرکب با دو ناحیه جدایش بین لایه ای با طول یکسان لبه به لبه و در جریان مافوق صوت بصورت تحلیلی بررسی شده است. تئوری کلاسیک صفحه های چند لایه برای جابجایی های کوچک به همراه تئوری شبه یکنواخت آیرودینامیکی برای استخراج معادلات حاکم استفاده شده است. در این تحقیق اثر پارامترهای متفاوتی بر مرز فلاتر مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده وجود دو ناحیه جدایش سرتاسری با طول یکسان و لبه به لبه سبب کاهش 20 تا 40 درصدی فشار بحرانی فلاتر در مقایسه با یک ناحیه جدایش میشود.https://jmep.isme.ir/article_37953_fe00300516eea4f828ebf2c4635de456.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122An investigation on effect of surface stress in buckling stability of a nanotube using modified nonlocal theory of elasticityبررسی تاثیر تنش سطحی بر پایداری کمانشی نانوتیوب با استفاده از نظریه الاستیسیته غیرمحلی اصلاح شده19722437954FAعلی محی الدینگروه مهندسی مکانیک، واحد پرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایراناحمد مامندیدانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد پرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایرانمرضیه مبرهنگروه مهندسی مکانیک، واحدپرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایرانJournal Article20180709In this paper, buckling analysis of an Euler-Bernoulli nanotube is investigated using modified nonlocal elasticity theory considering the surface elasticity, surface tension effect and nonlocal parameter. Using Hamilton principle in conjuctre with modified nonlocal elasticity theory considering surface effect the governing dynamic equations of motion for nanotube has been derived. The critical buckling load for nanotube considerng surface tension effect is analytically obtained based on Navier’s series solution. Effect of changes of various parameters such as mode coefficent of buckling, nanotube length and diameter, surface tension and nonlocal paprameter on the critical buckling load are all investigated using modified nonlocal elasticity theory.<em>در این مقاله، تحلیل کمانش نانوتیوب اویلر- برنولی با استفاده از نظریه الاستیسیته غیرمحلی اصلاح شده با در نظر گرفتن اثر الاستیسیته سطح، تنش سطحی و پارامتر غیرمحلی مورد بررسی قرار گرفتهاست. با بهرهگیری از اصل همیلتون و نظریه الاستیسیته غیرمحلی اصلاح شده و با در نظر گرفتن اثر تنش سطحی، معادلات حاکم بر دینامیک نانوتیر استخراج شدهاست. حل تحلیلی معادلات الاستیسیته غیرمحلی اصلاح شده برای استخراج رابطه نیروی بحرانی کمانش نانوتیوب با در نظر گرفتن تنش سطحی با استفاده از روش ناویر ارائه شدهاست. تأثیر تغییر پارامترهایی مانند ضریب مود کمانش، طول و قطر نانوتیوب، مقدار تنش سطحی و پارامتر غیرمحلی در مقدار نیروی بحرانی کمانش نانوتیوب با استفاده از نظریه الاستیسیته غیرمحلی اصلاح شده بررسی شدهاست.</em>https://jmep.isme.ir/article_37954_c78813a4251092a97cf4bd3d5134f120.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477521320191122Calculation of asymptotic stress field, Stress intensity factors and higher order terms in key-hole notchesمحاسبهی میدان تنش مجانبی به همراه ضرایب شدت تنش و مرتبه بالاتر در شیار کلیدیشکل22524337955FAمجیدرضا آیت الهیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایرانبهادر بهرامیدانشگاه علم و صنعت ایرانامیر محمد میرزاییدانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20180711In the present study, the asymptotic stress distribution related to the mode I loading has been calculated by using the complex potential functions method for the key-hole notch. The new solution is an extension to the previous study of Zappalorto and Lazzarin [1] and has been developed to derive the components of stress field in the series expansion. Moreover, the displacement fields around the keyhole notch have been derived in both Cartesian and polar coordinate systems. Then, the over-deterministic method is utilized to calculate the coefficients of the series. According to the over-deterministic method the asymptotic stress or displacement field will be fitted to a large number of data points and the coefficients of the series will be derived based on the least square sense. Finally, to evaluate the derived coefficients, the truncated stress series have been compared with its relevant finite element values. The results show that considering the singular terms alone will generate large amounts of errors in calculations.در پژوهش حاضر، ابتدا توزیع تنش مجانبی مود I بارگذاری با استفاده از روش توابع پتانسیل مختلط برای شیارهای کلیدیشکل محاسبه شدهاست. سپس از روش فرامعین برای محاسبهی ضرایب شدت تنش و ضرایب مرتبه بالاتر سری بدست آمده، استفاده می-شود. در پایان نیز برای ارزیابی صحت ضرایب محاسبه شده، میدان تنش حاصل از توزیع تنش مجانبی با مقادیر اجزا محدود مقایسه می-گردد. نتایج نشان میدهند که در نظر گرفتن ترم اول یا همان ترم تکین به تنهایی منجر به خطای زیادی در محاسبات میشود.https://jmep.isme.ir/article_37955_329a64c0860f52a074fca05bbffaa167.pdf