در این پژوهش، در ابتدا مدلسازی ربات 6 مفصل دورانی ربات kuka در نرم افزار solidworks انجام شد اما از آنجایی که قصد داشتیم کنترل نیرو انجام دهیم و قابل تعمیم به بیشتر رباتهای صنعتی باشد به بررسی 3 مفصل دورانی ابتدائی آن پرداخته ایم و مدل دینامیکی این مدل استخراج شده است. سپس جهت تحلیل، انجام آنالیز و شبیه سازی از نرم افزار simulink matlab استفاده شد. در آخر نیز کنترل ترکیبی موقعیت و نیرو مورد استفاده گرفت که در نرم افزار simulink مدل شده است و خروجی مورد نظر استخراج شد که خروجی مطلوبی را نسبت به مفاصل کارتزین به دلیل ژاکوبین مورد استفاده در برنامه نوشته شده نمی دهد اما در کل کنترل نیرو عملکرد بهتری را نسبت به زمانی که این کنترل به کار نمی رود و کنترل موقعیت یا حرکت به -تنهایی به کار برده می شوند را دارد. در ضمن در این پروژه بازوی دو لینکی با لینک دوم منعطف نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

یکی از مهمترین روشهای تحلیل سازه ها در مهندسی مکانیک استفاده از مدل المان محدود است که اعتبار سنجی مدل مذکور، اهمیت بسزایی دارد. بدین منظور معمولا سازه مورد نظر را بصورت تجربی تحت تست آنالیز مودال قرار می دهند که مسلما فرکانس ها و شکل مود استخراجی با نظایر استخراج شده در مدل المان محدود اختلاف دارد. برای به حد اقل رساندن این اختلاف از روش های موسوم به مدل بروز رسا نی شده ) ( model updatingاستفاده می شود که متداول ترین آن استفاده از روش تکرار است. در استفاده از روش تکرار معمولی خطاهای بدست آمده از جایگزینی ماتریس تقلیل یا فته ( reduction matrix ) مدل تجربی با مدل المان محدود براحتی از بین نمی روند و این نیازمند تکرار و زمان محاسبه طولانی است. در این پروژه یک روش تکرار بروز رسانی شده به نام مدل تقلیل یافته ( model reduction ) معرفی می شود که قادراست با دقت بیشتر و صرف زمان کمترکار بروز رسانی مدل (model updating) را انجام دهد. همچنین یکی از مهمترین اهداف اصلی در این پروژه طراحی یک روش عیب یابی با استفاده از روش مدل بروز رسانی شده مذکور می باشد. بدین منظور برای مطالعه ی توانایی های روش عیب یابی فوق یک تیر ساده در نرم افزارmatlab با استفاده از روش المان محدود شبیه سازی خواهد شد و نیز با استفاده از نویز سفید گاوسی شرایط تجربی تا حد امکان شبیه سازی خواهد شد. همچنین در صورت امکان، تیر تجربی را در آزمایشگاه مورد بررسی قرار داده و با استخراج شکل مود ها و فرکانسهای طبیعی مراحل عیب یابی تیر طراحی گردیده و نتایج به صورت نمودارهای مناسب ترسیم گردیده و با نتایج روش های قبلی مقایسه می شود.

یکی از منابع مهم تولید ارتعاش و صدا در خودروها سیستم اگزوز آن هاست که نقش مهمی در راحتی راننده ایفا می کند. ارتعاشات اگزوزها به طور معمول از دو جنبه متفاوت ولی کاملاً مرتبط مورد بررسی قرار می گیرند: یکی از جنبه آکوستیکی و طراحی آن به منظور جذب و کاهش صدای تولیدشده در موتور، و دومی از جنبه ارتعاشات سازه ای سیستم که مهم ترین عوامل آن ارتعاش موتور(ناشی از احتراق)، ارتعاشات ناشی از پروفیل جاده و همچنین ارتعاشات ناشی از تعلیق نادرست سیستم می باشد. طراحی مناسب از دیدگاه دوم باعث کاهش ارتعاش اگزوز و در نتیجه صدای تولیدشده، و همچنین خستگی خواهد شد. هدف این پروژه بررسی سیستم اگزوز کامیونت "کادیا" از دیدگاه دوم می باشد. این بررسی شامل دو بخش زیر خواهد شد: 1- آنالیز مودال تحلیلی و تجربی سیستم موجود. 2- بررسی تحلیلی سیستم در حالتی که تغییراتی در ابعاد هندسی لوله (طول و قطر) و همچنین نقاط تعلیق (آویز) سیستم اگزوز برای جلوگیری از تشدید و همچنین کاهش خستگی و شکست ناشی از آن صورت گرفته باشد. و در انتها نتایج حاصل از بررسی تحلیلی و تجربی را باهم مقایسه کرده و یک حالت بهینه، پیشنهاد می گردد.

کوادروتور وسیله هوایی بدون سرنشین است که از 4 روتور که به صورت افقی در ساختار متقارن قرار دارند تشکیل شده است. بر خلاف هلیکوپترهای معمولی کوادروتور با تغییر سرعت زاویه ای موتورها هدایت می شود. هر یک از روتورهای کوادروتور یک نیروی تراست و یک گشتاور دراگ تولید می کنند. دو روتور روبروی هم در جهت عقربه های ساعت و دو روتور دیگر در خلاف جهت عقربه های ساعت حرکت می کنند و در نتیجه گشتاور خالص آیرودینامیکی صفر خواهد شد. کوادروتور در مقایسه با سایر وسایل هوایی مزایایی دارد از جمله: ساختار مکانیکی ساده، کنترل دستگاه فقط با تغییر سرعت زاویه ای دستگاه. از آنجایی که چرخش yaw با تغییر سرعت زاویه ای دستگاه انجام می شود نیازی به روتور دم برای از بین بردن گشتاورهای زائد نیست. ایده ساخت کوادروتور برای اولین بار توسط دکتر جرج بوتزارت در سال 1920 مطرح گردید. از کوادروتور برای عملیات نجات در مناطق خطرناک، برای شناسایی آتش سوزی جنگل ها، شناسایی فعالیت آتش فشان ها و عملیات نجات در حادثه های طبیعی همانند سیل استفاده می شود. هدف این پایان نامه اضافه نمودن درجه آزادی جدیدی به کوادروتور است بدین صورت که با چرخش بازوهای اتصالی حول محورهای خود مانور پذیری کوادروتور و قابلیت های حرکتی آن افزایش پیدا کند. معادلات دینامیکی حرکت را بدست آورم و این معادلات را با معادلات کوادروتورهای قبلی مقایسه نمایم و مکانیزمی برای انجام این حرکت طراحی نمایم.

روش کار به این صورت است که ابتدا معادلات شتاب پیستون با دو روش حل هارمونیک و حل دقیق استخراج شده و کل نیروی اینرسی وارد بر موتور تک سیلندر استخراج می گردد. سپس این معادلات برای یک موتور چهار سیلندر خطی توسعه داده شد. در ادامه مشخصات جرمی قطعات دینامیکی پس از مدلسازی کامل در محیط solidworks استخراج می گردد و معادلات نیرو و ممان در محیط matlab حل می شود. جهت حذف نیروها از نیروی وزنه های نابالانس که بالانسر لانچستر نامیده می شود، استفاده شده و پارامترهای بالانسر طراحی می گردد. در ادامه مدل های سه بعدی در محیط adams وارد شده و نتایج نیرو و ممان استخراج می شود. نتایج به دست آمده در matlab نشان می دهند روش دقیق حل مسأله باعث بهبود قابل توجه پارامترهای بالانسر و نیز نیرو و ممان باقیمانده در بلوک سیلندر شده است. ادامه ی حل با روش دقیق انجام یافته و این نتایج با نتایج adams مقایسه شده است. همچنین رویکرد وب دار کردن میل لنگ به عنوان روشی برای بهبود وضعیت بالانس مورد بررسی قرار گرفته است.

چرخ¬دنده¬ها به عنوان یکی از پرکابردترین سیستم¬های مکانیکی یکی از اجزا جدایی ناپذیر در صنعت می¬باشند. در صنعت از چرخ¬دنده¬ها بطور گسترده به منظور انتقال قدرت و یا تغییر جهت گشتاور انتقالی استفاده می¬شود و این حجم وسیع کاربری، اهمیت طراحی دقیق و محافظت و نگهداری بعدی از این سیستم¬های مکانیکی را بیش از پیش آشکار می¬کند. طراحی هر سازه¬ای نیازمند شناخت دقیق آن سازه است و شناخت سیستم¬ها را می¬توان با مدل کردن و بررسی رفتار آنها و مقایسه با رفتار واقعی بدست آورد. برای مدت¬های طولانی مدل¬سازی ارتعاشی سیستم¬های چرخ¬دنده¬ای بر اساس تئوری ارتعاشات خطی انجام می¬گرفته است ولی در دو دهه اخیر اهمیت منظور کردن عوامل غیر خطی مانند لقی و اصطکاک و عوامل متغیر با زمان مانند خطای انتقال و سفتی متغیر با زمان دندانه¬ها و سایر عوامل ناشی از وجود عیب خودنمایی می¬کنند. از مدل¬سازی دینامیکی ارتعاشات چرخ¬دنده می¬توان برای افزایش آگاهی از مکانیزم¬های تولید ارتعاش در جعبه دنده¬ها و نیز رفتار دینامیکی جعبه دنده در حضور انواع عیوب چرخ-دنده¬ای استفاده کرد و پاسخ دینامیکی سیستم را مورد بررسی قرار داد. از مقایسه پاسخ سیستم شبیه-سازی شده با سیستم واقعی معیوب، می¬توان روش¬هایی را برای تشخیص بهتر عیب در سیستم چرخ-دنده¬ای ارایه نمود. هدف از انجام این تحقیق، بررسی ارتعاشات غیرخطی سیستم انتقال قدرت تک¬مرحله¬ای ساده با حضور ترک، لقی و خطای انتقال استاتیکی و با در نظر گرفتن اصطکاک بین دندانه¬ها می¬باشد. بدین منظور ابتدا به محاسبه سفتی درگیری متغیر با زمان دندانه¬های سالم پرداخته می¬شود. تاثیر ترک بر سفتی درگیری بررسی خواهد شد. سپس معادلات حاکم بر سیستم با در نظر گرفتن عوامل مذکور استخراج خواهند شد. سپس معادلات به روش عددی حل شده و تاثیر اصطکاک بر ارتعاشات سیستم بررسی خواهد شد. در نهایت، دست آوردها در حد امکان با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه می¬شود.

ایمنی سازه ها ، یکی از اصلی ترین مسائلی است که در سازه هایی مثل پل ها، ساختمان ها، هواپیماها، آنتن های مخابراتی و ... در نظر گرفته می شود. از همین رو امروزه، روش های پایش وضعیت سازه ها (shm ) به یکی از سرفصل های مهم تحقیقاتی-صنعتی تبدیل شده است. این روش ها، روش هایی هستند که برای نظارت مداوم بر وضعیت سلامتی سازه ها به کار گرفته می شوند. در این روش ها با استفاده از پارامتر های سیستم عیوب سازه ارزیابی می گردد. ارزیابی عیوب سازه به چهار مرحله تشخیص وجود عیب، یافتن محل عیب، اندازه عیب و پیش بینی طول عمر باقیمانده سازه تقسیم می شود که علی رغم روش ها و تحقیقات گسترده ای که در هر کدام از این مراحل انجام پذیرفته، همچنان مسائل حل نشده زیادی در هر مرحله وجود دارد. روش های متنوعی برای ارزیابی عیوب سازه ها با استفاده از پارامتر های ارتعاشی آنها وجود دارد. از جمله این روش ها، روش های غیر مخربی هستند که با استفاده از اندازه گیری پارامترهای ارتعاشی و بر اساس تغییری که تغییر مشخصات سازه مثل جرم یا سفتی یا ... در مشخصه های دینامیکی سازه مثل فرکانس های طبیعی، شکل مود ها و ... ایجاد می کنند عیب را تشخیص می دهند. وقتی صحبت از تست های ارتعاشی روی سازه های مکانیکی و عمرانی باشد، استفاده از محرک های مصنوعی مثل لرزاننده ها، رها کردن وزنه ها و ... در اکثر موارد، غیر عملی یا پر هزینه می باشد. محرک های محیطی مثل باد، موج های دریا، صدای ترافیک خیابان ها و ... می توانند جایگزین مناسبی برای آنها باشند. از طرف دیگر ترکیب روشهای محیطی، با روشهای مبتنی بر پارامتر های مودال، تشخیص مناسبی از عیوب برخی سازه ها خواهند داشت. هدف از انجام این پایان نامه مقایسه دو روش آنالیز مودال کلاسیک (cma ) و آنالیز مودال بر مبنای فقط خروجی (oma ) در عیب یابی سازه ها می باشد. برای نیل به این هدف ابتدا یک دکل سه بعدی در مقیاس آزمایشگاهی در محیط نرم افزاری به صورت المان محدود، مدل سازی می شود. سپس یک عیب سازه ایِ تغییرات سفتیِ عضو های برشی در مدل المان محدود وارد می شوند و با انجام آنالیز مودال عددی، تغییرات فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی بررسی می گردند. سپس عیب مزبور، به صورت تجربی در مدل واقعی دکل در مقیاس آزمایشگاهی، اعمال شده و مودهای ارتعاشی و فرکانس های طبیعی از دو روش cma و oma محاسبه شده و نتایج با هم و همچنین با مدل عددی بررسی و مقایسه خواهند شد.

بدن انسان را در هنگام دویدن می¬توان یک سیستم ارتعاشی در نظر گرفت که تحت بارگذاری ضربه¬ای تکراری قرار دارد. این بارهای ضربه¬ای حاصل عکس¬العمل زمین به نیروی وارده از طرف کف پا در فاز فرود است. نشان داده شده است که قرار گرفتن عضلات و استخوان¬ها در معرض این بارگذاری تکراری می¬تواند در آسیب¬های وارده به دستگاه اسکلتی-عضلانی بدن موثر باشد. به طور معمول، سیستم عصبی مرکزی بدن انسان در کنترل این بارها و در کنترل ارتعاشات عضلات از طریق تنظیم مشخصات مکانیکی عضلات نقش مهمی را ایفا می¬کند. پدیده¬ای که تحت عنوان الگوی تنظیم عضلات نامگذاری شده است. اما فرض شده است که با افزایش میزان خستگی دوندگان، توانایی سیستم عصبی مرکزی در کنترل مشخصات مکانیکی عضلات کاهش پیدا می¬کند که می¬تواند منجر به افزایش خطر آسیب به بدن در دویدن طولانی مدت شود. از طرفی، نقش کفش ورزشی به عنوان یک بستر الاستیک در کاهش بارهای ضربه¬ای و ارتعاشات مضر، می¬تواند مهم باشد. در این پایان¬نامه در وهله اول، به مطالعه ارتعاشات عضلات پایین¬تنه در دویدن پرداخته شد. یک روش پیشنهادی بر مبنای peemd برای استخراج مدهای ارتعاشی و پارامترهای مربوط به میرایی این عضلات ارائه گردید. نشان داده شد که روش پیشنهادی، به خوبی قادر به یافتن مشخصه میرایی، نسبت میرایی و اتلاف انرژی حاصل از میرایی برای مدهای مختلف ارتعاشی بافت نرم عضلانی در وضعیت ارتعاشات اجباری ناشی از نیروی عکس¬العمل زمین در هنگام دویدن می¬باشد. نشان داده شد که مشخصه میرایی مدهای فرکانس-بالا، به مقدار قابل توجهی بیشتر از مدهای فرکانس-پایین هستند که می¬تواند نتیجه فعالیت عضلات باشد. همچنین نشان داده شد که اتلاف انرژی حاصل از میرایی برای مدهای فرکانس-پایین، بسیار بیشتر از مدهای فرکانس-بالاست. نتیجه دیگر این بود که نسبت میرایی تمام مدهای استخراج شده، کمتر از یک بوده و در نتیجه ارتعاشات سیستم عضلات در وضعیت زیرمیرا قرار دارد. در گام بعد، ارتعاشات بافت نرم عضلانی در حالت خستگی ناشی از دویدن طولانی مدت، بررسی شد. با استفاده از تبدیل موجک و از طریق محاسبه نزول توان موجک¬ها در زمان، مقدار میانگین میرایی بافت نرم عضلانی در هنگام دویدن برای دو حالت بدون خستگی، و خستگی، محاسبه و مقایسه شد. نتایج، حاکی از آن بود که میرایی بافت نرم عضلانی در اثر خستگی افزایش می¬یابد. همچنین با کاربرد تبدیل فوریه، نشان داده شد که دامنه مدهای مختلف ارتعاشی، در اثر خستگی افزایش می-یابد. علاوه بر این، نشان داده شد که فرکانس طبیعی بافت نرم عضلانی در اثر خستگی کاهش می¬یابد. نهایتا مشخص شد که اتلاف انرژی حاصل از میرایی در اثر خستگی کاهش می¬یابد که با افزایش دامنه ارتعاشی در توافق کامل است. در وهله دوم، نتایج به دست آمده از تست¬های تجربی، برای تکمیل مدل ارتعاشی دویدن به کار برده شد. یک الگوریتم دو مرحله¬ای برای شبیه¬سازی رفتار سیستم عصبی مرکزی در تنظیم بهینه عضلات در هنگام دویدن پیشنهاد شد. نشان داده شد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی، به نتایج منطبق بر نتایج تجربی می¬انجامد. سپس با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، به طراحی بهینه پارامترهای ارتعاشی کفش ورزشی در حالت بدون خستگی و خستگی شدید پرداخته شد. نشان داده شد که بر اساس بهترین کارکرد سیستم عصبی مرکزی، منطقه¬ای از پارامترهای کفش را می¬توان یافت که احتمالا خطر آسیب¬های ورزشی کمتر باشد. این منطقه، تحت عنوان منطقه امن، نامگذاری شد. علاوه بر این، مطالعه پارامتریکی نیز برای بررسی اثرات تغییر در توزیع جرم بدن و سرعت تماسی پا با زمین بر منطقه امن طراحی بررسی شد. نتایج نشان داد که این منطقه، شدیدا به نسبت جرم صلب به جرم غیرصلب پایین¬تنه و سرعت تماسی پایین¬تنه حساس می¬باشد. ملاحظاتی که می¬تواند در طراحی بهینه کفش ورزشی، بسیار مهم باشد. به طور کلی، نتایج این پایان¬نامه می¬تواند در طراحی سیستم¬های تشخیص وضعیت ورزشکاران، طراحی بهینه کفش ورزشی و تشخیص میزان آمادگی ورزشکاران مورد استفاده قرار گیرد.

این پروژه روشی جدید را برای اندازه گیری ممان وزنی پره توربین ارائه مینماید که با روشهای موجود متفاوت است.با ساخت دستگاه اندازه گیری ممان وزنی پره توربین مورد نظر، روش پیشنهادی درقالب طرح فیزیکی ملموس ارائه میگردد والبته در اشل آزمایشگاهی بوده و برای رسیدن به اشل صنعتی مراحلی را باید طی نماید.