تحلیل دینامیکی یک موشک با جرم متغیر بوسیله روش اجزاء محد

تحلیل دینامیک و دقیق سازه ای یک موشک درحال پرواز امری است مشکل که مع بسته به اهمیت طرح و توانایی طراحان با آن برخورد میشود.یکی از مهمترین عواملی که تحلیل دینامیکی و کامل یک موشک را دشوار مینماید،جرم متغیر آن میباشد که یک اثر غیرخطی به سیستم اعمال مینماید.دراین پژوهش درجهت تحلیل دینامیکی و حتی الامکان دقیق یک موشک با سوخت جامد و جرم متغیر از روش عناصر محدود)finite element(استفاده شده است .بدلیل اینکه درروش معمول عناصر محدو جرم سیستم درطی پروسه حل ثابت انگاشته میشود،دراینجا برای تحلیل دینامیکی موشک باجرم متغیر یک روش جدید تعمیمی در دینامیک عناصر محدود ارائه و ازآن استفاده شده است .بدین ترتیب که جرم موشک را درمراحل زمانی حتی الامکان کوچک ثابت فرض کرده و درطی هر مرحله زمانی پس از برآورد ماتریسهای جرم)m(سختی)k(و استهلاک)c(، خروجی های مرحله قبل بعنوان ورودی ها و شرایط اولیه قرار داده شده و حل زمانی بااستفاده از مبانی روش نیومارک انجام میشود.درحقیقت میتوان گفت دراینجا ازیک روش حل نمو زمانی)time-incremental(استفاده شده و منحنی تغییر جرم سیستم به یک منحنی پله ای تبدیل و حل مسئله باتوجه به این منحنی پله ای انجام شده است .باتوجه به روش حل دینامیکی مسئله، اطلاعاتی که از یک مرحله قبل به مرحله بعد منتقل میشود عبارتند از: شتاب ، سرعت و جابجائی گره های جسم.بدیهی است که هرچه تعداد مراحل و یا پله های تغییر جرم موشک را بیشتر و اندازه مرحله زمانی را کوچکتر درنظر بگیریم،دقت حل مسئله بیشتر میشود. عوامل اثرگذار بر میزان دقت بدست آمده درمقایسه با نتایج تحلیل دینامیکی معمول (برای هرمرحله ثابت درنظر گرفتن جرم بدون ارتباط با مراحل قبلی) عبارتند از-1: تعداد مراحل زمانی اصلی و فرعی درنظر گرفته شده -2 آهنگ تغییر جرم سیستم -3 نسبت e ماده خارج شده و یا وارد شده به سیستم نسبت به e کل -4 نوع و مقدار بارگذاری.درپژوهش اثر هرکدام ازاین عوامل موردبحث واقع گردیده است .اثر غیرخطی دیگری که درمقام مقایسه با اثر جرم متغیر از اهمیت به مراتب کمتری برخوردار است رفتار غیرخطی سوخت و تغییر خواص مکانیکی آن بعلت خاصیت ویسکوالاستیسیتی درطول پرواز میباشد که دراینجا این اثر نیز باتوجه به بررسیهای تئوریک و نهایتا" استفاده از روش آزمایش "ورودی کرنش پله ای - خروجی افت تن و استخراج منحنی تغییرات ضریب الاستیسیتی)e(نسبت به زمان و واردکردن آن در پروسه حل درنظر گرفته شده است .نهایتا" تحلیل دینامیکی موشک با جرم متغیر از جنبه های ارتعاشات آزاد (که برخلاف حالت سیستم با جرم ثابت دارای فرکانسها و شکل مدهای متغیر با زمان میباشد)،ارتعاشات اجباری و مسائل تنشی بادرنظر گرفتن اثرات غیرخطی فوق مدل کردن بارها و نیروهای پیچیده وارد بر موشک انجام شده ک نتایج و بحث های لازم در فصل آخر پایان نامه ارائه شده است .