دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 21 8 2021 07 23 Trajectory planning and simultaneous longitudinal and lateral control of vehicle based on the surrounding vehicles decisions during the lane change maneuver طراحی مسیر و کنترل همزمان طولی و عرضی خودرو بر اساس تصمیمات خوردوهای اطراف در حین مانور تعویض خط 501 516 11126 FA محسن رفعت دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی شهرام آزادی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی 0000-0002-5817-9838 علی آنالویی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی سجاد سمیعی دانشگاه صنعتی گراتز اتریش حمیدرضا رضایی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article 1970 01 01 With the increasing number of road accidents and driver assistance systems development, the automated vehicles importance has increased more than ever. As the issue of automated vehicles comes up, attending to their safety, and the impact of the other vehicles in traffic flow on their performance dramatically increased. One of the most important problems for automated vehicles is designing and controlling the trajectory regarding the surrounding vehicles in transient dynamic traffic conditions during complicated maneuvers. Although various studies have been performed in the field of lane change in dynamic traffic conditions and even in critical high speed, considering the transient dynamic conditions has been limited to the beginning of the maneuver and no solution has been provided for the surrounding vehicles’ immediate changes during the maneuver. The algorithm presented in this paper is able to design new safe optimized trajectories according to the sudden decisions of the surrounding vehicles during the lane change maneuver, also ensures collision avoidance in the whole maneuver via vehicle’s simultaneous longitudinal and lateral control. After evaluating the decision-making unit’s performance by real driving tests, the presented algorithm is simulated with different scenarios in complicated transient dynamic traffic conditions by using MATLAB software and its desired performance has been proven in the dynamic environment of IPG CarMaker, in the presence of surrounding vehicles. با گسترش روزافزون تصادفات جاده ای و به دنبال آن توسعه سیستمهای کمک راننده، اهمیت خودروهای خودران بیش از پیش افزایش یافته است. همزمان با مطرح شدن بحث خودروهای خودران، لزوم توجه به ایمنی این خودروها و تاثیرات سایر خودروهای حاضر در جریان ترافیک بر عملکرد آنها نیز افزایش می یابد. طراحی و کنترل مسیر حرکت با در نظرگرفتن خودروهای اطراف در شرایط ترافیکی دینامیکی ناپایدار در حین مانورهای پیچیده از مهمترین مشکلات پیش روی خودروهای خودران می باشند. علی رغم پژوهشهای مختلف در حوزه تعویض خط در شرایط ترافیکی پویا و حتی سرعتهای بحرانی، درنظرگرفتن شرایط دینامیکی گذرا در آنها محدود به لحظه شروع مانور بوده و راه حلی برای تغییرات لحظه ای خودروهای اطراف در حین مانور ارائه نشده است. الگوریتم ارائه شده در این مقاله، قادر است با توجه به تصمیمات ناگهانی خودروهای اطراف در حین مانور، مسیرهای ایمن جدید را به صورت بهینه طراحی کند، همچنین اجتناب از برخورد در سراسر مانور را از طریق کنترل همزمان طولی و عرضی خودرو تضمین می کند. پس از ارزیابی عملکرد واحد تصمیم گیری توسط آزمونهای رانندگی واقعی، الگوریتم ارائه شده با سناریوهای مختلف در شرایط پیچیده ترافیکی گذرای دینامیکی با استفاده از نرم افزار متلب شبیه سازی شده و عملکرد مطلوب آن در محیط دینامیکی IPG CarMaker در حضور خودروهای اطراف به اثبات رسیده است.

https://mme.modares.ac.ir/article_11126_0b74c9847e45c3be47e0d1a8f92bcab8.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 21 8 2021 07 23 Optimizing the Vacuum Pressure, Injection point and Mold temperature in RTM process in order to Increase the Mechanical Properties and Minimizing the Production Time بهینه‌سازی پارامترهای فشار خلاء، محل تزریق و دمای قالب در فرآیند RTM به منظور افزایش خواص مکانیکی و کاهش زمان تولید 517 525 11127 FA سعید حافظی شاه نشین گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران مجید فولادوند گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران محمدحسین علایی گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران Journal Article 1970 01 01 The Resin transfer molding (RTM) process is a closed mold process to produce composite products in mass production. This method includes various parameters such as mold temperature, vacuum pressure, injection point, fiber volume fraction, injection pressure and so on. It is only by controlling these parameters that parts with the desired surface quality and high properties can be achieved. In this study, the effect of input parameters of resin transfer molding process including vacuum pressure, injection point and mold temperature on mold filling time, curing time, tensile strength and flexural strength of carbon-epoxy composite was investigated. Each of the input parameter has been investigated at three levels using the RSM full factorial method. Finally, after making carbon/epoxy composite samples with this process, their evaluation in terms of filling time, curing time and mechanical properties have been investigated. The results showed that the injection point has a significant effect on the mechanical properties and production volume of the part in the Resin transfer molding process. According to the results, the optimal sample was determined by prioritization mechanical properties with mold temperature parameters of 106.7° C, vacuum pressure of 0.83 bar and injection point B (one resin input in the middle of the part and two vacuum outputs at the end of the part). Tensile strength of the sample was 546.7 MPa, flexural strength was 759.2 MPa, curing time was 7.3 minutes and mold filling time was 8.6 minutes by software. فرآیند انتقال رزین به قالب (RTM)، فرآیندی قالب بسته است که در تیراژ بالا به کار میرود. این روش شامل پارامترهای مختلف از جمله دمای قالب، فشار خلأ، مکان تزریق، کسر حجمی الیاف، فشار تزریق و غیره می باشد. تنها با کنترل این پارمترها است که می‌توان به قطعات با کیفیت سطح مطلوب و خواص بالا رسید. در این تحقیق با انتخاب پارامترهای ورودی شامل فشار خلأ، محل تزریق و دمای قالب به بررسی اثر آن ها بر پارامترهای خروجی که شامل زمان پرشدن قالب، زمان پخت قطعه، استحکام کششی و خمشی پرداخته شده است. به این منظور هر کدام از پارامترهای ورودی در سه سطح به صورت فاکتوریل کامل مورد بررسی قرار گرفته و برای این منظور از روش طراحی آزمایش پاسخ رویه سطح ( (RSM استفاده شده است. بعد از ساخت نمونه‌های کامپوزیت کربن-اپوکسی با این فرآیند، ارزیابی آن‌ها از دیدگاه زمان پرشدن، زمان پخت و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان داد که محل تزریق رزین تأثیر بسزایی بر خواص مکانیکی و تیراژ تولید قطعه در فرآیند تزریق رزین به قالب دارد. طبق نتایج، نمونه بهینه با اولویت‌بخشی بر خواص مکانیکی با پارامترهای دمای قالب 7/106درجه سانتی‌گراد، فشار خلأ 83/0 بار و محل تزریق B (یک ورودی رزین در وسط قطعه و دو خروجی خلأ دردو انتهای قطعه) مشخص شد که طی آن، استحکام کششی نمونه به میزان 7/546 مگاپاسکال، استحکام خمشی به میزان 2/759مگاپاسکال، زمان پخت 3/7 دقیقه و زمان پر شدن قالب 6/8 دقیقه توسط نرم‌افزار حاصل گردید.

https://mme.modares.ac.ir/article_11127_e2f69d4be0295d46325a2ff1b925faf2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 21 8 2021 07 23 Investigation on effects of lubrication and heat treatment on fretting fatigue behavior of aluminum-matrix nano-composite مطالعه اثرات روانکاری و عملیات حرارتی بر رفتار خستگی فرتینگ در نانوکامپوزیت پایه آلومینیوم 527 540 11128 FA محمد صادق اقارب پرست دانشگاه سمنان هانیه ارو دانشگاه سمنان محمد آزادی دانشگاه سمنان محبوبه آزادی دانشگاه سمنان Journal Article 1970 01 01 In internal combustion engines, due to cyclic loading and wear between the upper surface of the piston ring and the upper groove of the piston, the fretting fatigue phenomenon could occur. In this research, the effect of lubrication and the heat treatment on the fretting fatigue behavior of aluminum-matrix nano-composite have been investigated. The fretting fatigue test was performed in fully-reversed loading condition and at the room temperature. In addition, the S-N curve and fretting fatigue properties of piston alloys were obtained. The microstructure and the fracture surface were examined by the optical and microscopy and the field emission scanning electron microscopy. The results showed that the failure behavior was brittle. In addition, the lubrication and the heat treatment improved the fretting fatigue lifetime of the piston alloy. در موتورهای احتراق داخلی، به دلیل وجود بارگذاری متناوب و وجود سایش بین سطح بالایی رینگ پیستون و اولین شیار پیستون امکان وقوع پدیده خستگی فرتینگ در این ناحیه وجود دارد. در این پژوهش، تاثیر روانکاری و اعمال عملیات حرارتی بر رفتار خستگی فرتینگ نانوکامپوزیت پایه آلومینیوم، مورد بررسی قرار گرفته است. آزمون خستگی فرتینگ در شرایط بارگذاری کاملا معکوس‌شونده و در دمای محیط صورت گرفته است. علاوه بر آن منحنی تنش- عمر و خواص خستگی فرتینگ آلیاژ آلومینیوم پیستون تقویت‌شده با نانوذرات بدست آمده است. بررسی ریزساختار و سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان انجام شده است. نتایج نشان داد که رفتار شکست غالبا ترد بوده است و همچنین اعمال روانکاری و عملیات حرارتی باعث بهبود عمر خستگی فرتینگ نانوکامپوزیت‌های پایه آلومینیومی شده است.

https://mme.modares.ac.ir/article_11128_293c3b96edea6588bc4b9415c3be4e66.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 21 8 2021 07 23 Investigation on the reinforcing effects of using nanoparticle on quasi-static loading of the glass-epoxy composites بررسی اثر تقویتی استفاده از نانوذرات در بارگذاری شبه استاتیک کامپوزیت‌های شیشه-اپوکسی 541 549 11129 FA صادق حسین لقب پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران محمدرضا فراهانی پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران 0000-0001-5515-4283 مجید صفرآبادی فراهانی پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران Journal Article 1970 01 01 Composites usage according to their properties such as high strength to weight ratio, high resistance to corrosion and their ability to build complex shapes in different industries are increased, but due to their Vulnerability against unwanted impact loads, their usage has been limited. Relatively higher costs of carrying out low velocity impact (LVI) test and data sampling limit due to short experiment time in one side and adaptation of quasi-static impact (QSI) test results with LVI on the other, convinced researchers to use QSI instead of LVI. This research investigated the effect of different percentage of nanoclay (1%, 3%, 5% and 7%) on impact properties of glass-epoxy composite. For this purpose, QSI test was used to forecast this nano-composite’s behavior. To disperse and distribute nanoclay homogeneously inside the resin, mechanical and ultrasonic mixers have been used; EDAX photograph token from nano-resin section confirmed the success of this process. QSI test results showed that adding 3% nanoclay to glass-epoxy composite, increases absorbed energy up to 16% and stiffness up to 12%. It was also determined by perusing SEM photographs that specimens containing 7% nanoclay had a decreased in mechanical properties due to adhesion of nanoparticles. کاربرد کامپوزیت‌ها به واسطه خواصی چون نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت بالا نسبت به خوردگی و پوسیدگی و همچنین امکان ساخت اشکال پیچیده در صنایع مختلف با رشد چشمگیری مواجه شده، اما به دلیل آسیب‌پذیری این مواد در برابر بارهای ضربه‌ای ناخواسته، کاربرد آن‌ها با محدودیت‌هایی مواجه شده است. هزینه‌های نسبتاً بالای انجام آزمون ضربه سرعت پایین (LVI) و محدودیت داده‌برداری به دلیل مدت‌زمان کوتاه انجام آن از یک طرف و تطبیق نتایج آزمون نفوذ شبه استاتیک (QSI) با آزمون LVI از طرف دیگر، پژوهشگران را برای استفاده از آزمون QSI به‌جای آزمون LVI متقاعد کرده است. این پژوهش، تأثیر استفاده از درصدهای مختلف نانورس (1، 3، 5 و 7 درصد) بر خواص ضربه‌ای کامپوزیت شیشه-اپوکسی را مورد بررسی قرار داده و برای این منظور از آزمون QSI برای پیش‌بینی رفتار این نانوکامپوزیت بهره برده است. برای توزیع همگن نانورس در بستر رزین از همزن مکانیک و آلتراسونیک استفاده شده که طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) انجام شده از مقطع نانورزین، موفق بودن این فرایند را تأیید کرده است. نتایج آزمون QSI نشان داد که اضافه کردن 3 درصد نانورس به کامپوزیت شیشه-اپوکسی، انرژی جذب‌شده را تا 16 درصد و سفتی را تا 12 درصد بهبود می‌دهد. همچنین با بررسی عکس‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از مقاطع نانورزین‌ها مشخص شد که نمونه‌های حاوی 7 درصد نانورس به دلیل به هم چسبیدن نانوذرات با افت خواص مکانیکی روبرو شدند.

https://mme.modares.ac.ir/article_11129_64714a86909d401f8feb83e8c2d94b23.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 21 8 2021 07 23 Aerdyanmic Assessment and Wake Analysis of a Small Horizonatal Axis Multi-Rotor Wind Turbine بررسی عملکرد ایرودینامیکی و میدان جریان اطراف یک توربین بادی محور افقی چندروتور کوچک 551 561 11130 FA آراز نادی دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی نگار نباتیان دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی پویان هاشمی طاری دانشگاه شهید بهشتی تهران شیوا عسگری مارنانی دانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، گروه انرژیهای تجدیدپذیر Journal Article 1970 01 01 New generation of wind turbines, in comparison to the old versions, have been designed with colossal blades to produce larger amount of power output. However, this has led into some unpredictable challenges including their construction procedure and expenses and particularly blades’ transportation. To overcome these issues, multi-rotor wind turbines have been suggested. Aerodynamic performances of such turbines have been previously assessed by other investigators. However, the wake characteristics of these turbines have been less studied. The focus of the present research is on the assessment of these characteristics, which are crucial in the process of any wind farm design. For this purpose, wake flow of a small three-rotor wind turbine is numerically simulated using computational fluid dynamics. A numerical simulation has been conducted for a single-rotor wind turbine and three-rotor small horizontal axis wind turbine with the angle of 180⸰ arrangement. The results of single rotor wind turbine indicated that far downstream wake extended up to 8D, with Jensen-Gaussian model can be better predicted. The comparison between three bladed wind turbine and the results of wake models for the equivalent turbine showed that because of wake interactions in the downstream of the rotor, the loss of turbulent kinetic energy and recovery of the stream speed will be faster. As a result, in the wind farms, the turbines in closer distances around 4D of the equivalent signle-rotor wind turbine can be installed. توربین های بادی رایج، برای تولید توان بالا نیاز به پرههایی با طول بسیار زیاد دارند. این مسئله مشکلاتی از قبیل نحوه ساخت پرههای عظیم، افزایش هزینه ساخت و حمل و نقل آن را ایجاد میکند. برای بهبود این شرایط، توربینهای بادی چند روتور پیشنهاد شدهاند. در حالیکه عملکرد توربین‌های چندروتور پیش‌تر توسط پژوهشگران مورد مطالعه قرار گرفته، رفتار جریان در ناحیه دنباله آن که در طراحی چیدمان مزارع بادی حائز اهمیت میباشد، کمتر مورد توجه بوده است. لذا تمرکز پژوهش پیش‌رو بر روی این بخش است. بدین منظور جریان سیال توربین بادی سه روتور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مدل‌سازی شده است. شبیه‌سازی عددی برای یک توربین تکروتور و توربین سهروتور با زاویه ۱۸۰ درجه نسبت به هم انجام شده و جهت اعتبار سنجی، نتایج به دست آمده حاصل از شبیهسازی توربین تک روتور با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج عددی توربین تک روتور نشان می دهد که مدل ویکی ینسن- گوسیان میتواند در پیشبینی دنباله توربین تک روتور عملکرد بهتری داشته باشد. با مقایسه نتایج به دست آمده از شبیهسازی توربین بادی سه روتور و نتایج حاصل از مدلهای ویکی برای توربین معادل، مشخص میشود که به دلیل برهم کنش جریانهای دنبالهای در پشت توربین سه روتور، اتلاف انرژی جنبشی سریعتر اتفاق افتاده و سرعت در پشت توربین سریعتر از توربین بادی تک روتور معادل بازیابی میشود. همین امر اهمیت بسزایی در طراحی بهینه مزارع بادی دارد، چرا که توربینها میتوانند در فاصله کمتری تقریبا 4 برابر قطر معادل توربین تک روتور نسبت به یکدیگر قرار گیرند.

https://mme.modares.ac.ir/article_11130_14faf969228fc18fcd4fcf59437b0c97.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 21 8 2021 07 23 Fault Diagnosis of Electromotor Acoustically Using Machine Learning Approach تشخیص آکوستیکی عیوب الکتروموتور با استفاده از روش یادگیری ماشین 563 573 11131 FA وفا صمدی دانشگاه رازی، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، ایران مصطفی مصطفایی دانشگاه رازی، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، ایران علی نجات لرستانی دانشگاه رازی، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، ایران Journal Article 1970 01 01 To minimize the cost of maintenance and repair of rotating industrial equipment, one of the methods used is condition monitoring by sound analysis. This study was performed to diagnose the fault of a single-phase electric motor through machine learning method aiming to monitor its situation by sound analysis. Test conditions included healthy state, bearing failure, shaft imbalance and shaft wear at two speeds of 500 and 1400 rpm. A microphone was installed on the electric motor to record data. After data acquisition, signal processing and statistical analysis, the best characteristics were selected by PCA method and then the data were clustered by machine learning method and K mean algorithm. These features used in the ANFIS modeling process were common features selected in both electromotor speed situations. After evaluating the models, the best model had the highest accuracy value of 96.82%. The average accuracy was 96.71% for overall fault classification. The results showed that the analysis of acoustic signals and modeling process can be used to diagnose electromotor defects by machine learning method. Based on the obtained results, condition monitoring of the electromotor through acoustic analysis reduces its stop and continues its work process in the industry. The repair costs of the electromotor are reduced by its proper condition monitoring. یکی از روشهایی که امروزه برای به حداقل رساندن هزینه نگهداری و تعمیرات تجهیزات صنعتی دوار به کار میرود، پایش وضعیت به کمک تحلیل صدا میباشد. این تحقیق با هدف پایش وضعیت به کمک تحلیل صدا برای تشخیص عیب یک الکتروموتور تک فاز از طریق روش یادگیری ماشین انجام شد. شرایط آزمایش شامل حالت سالم، حالت خرابی بلبرینگ، نابالانسی محور و سایش در محور در دو حالت 500 و1400 دور در دقیقه الکتروموتور بود. برای داده‌برداری یک دستگاه میکروفن روی الکتروموتور نصب شد. پس از دادهبرداری و پردازش سیگنال و تجزیه و تحلیل آماری نسبت به خوشهبندی دادهها به روش یادگیری ماشین و الگوریتم K mean و انتخاب ویژگیهای برتر به روش PCA اقدام شد. سپس برترین ویژگیها در فرآیند مدلسازی ANFIS استفاده شد. ویژگیهای انتخاب شده شامل ویژگیهای انتخاب شده مشترک در هر دو وضعیت دور الکتروموتور بود. پس از ارزیابی مدلها، نتایج بالاترین دقت تشخیص عیب در بهترین مدل خروجی مقدار 82/96 درصد بود. میانگین دقت طبقه‌بندی کلی تشخیص عیب 71/95 درصد بود. نتایج نشان داد که آنالیز سیگنالهای صوتی و مدلسازی با استفاده از روش یادگیری ماشین میتواند در تشخیص عیوب الکتروموتور استفاده شود. براساس نتایج پایش وضعیت الکتروموتور از طریق آنالیز صوتی موجب کاهش توقفات الکتروموتور و ادامه روند کار آن در صنعت شده و با پایش وضعیت مناسب آن هزینههای تعمیراتی الکتروموتور کاهش مییابد.

https://mme.modares.ac.ir/article_11131_e896db75d35788e14104e4eb490e725b.pdf