یک مانور هواپیما به عنوان ورودی فیلتر واش آت در نظر گرفته می شود که از طریق آن زوایای رول و پیچ و یاو که بایستی به سیمولاتور اعمال شود تا احساس واقعی خلبان به سرنشین سیمولاتور القا گردد، بدست آید. زوایای حاصل به عنوان ورودی سینماتیک معکوس تلقی شده و از طریق آن طول جکها محاسبه می شود.با توجه به اینکه جکهای هیدرولیکی دارای تابع تبدیلی به صورت می باشند، اثر مقادیر aوb بر ورودی بررسی شده است که مشاهده می شود با افزایش ثابتهای a وb به گونه ای که a=b باشد، خروجی به ورودی نزدیک می شود. برای بدست آوردن دورانهای انجام شده توسط سیمولاتور شبیه سازی شده بایستی خروجی تابع تبدیل جکها به سینماتیک مستقیم اعمال گردد. با مقایسه ورودی اعمال شده به سینماتیک معکوس با خروجی بدست آمده از سینماتیک مستقیم تفاوتی بین آنها مشاهده می شود که دلیل آن تابع تبدیل در نظر گرفته شده برای جکها می باشد که برای جبران این خطا از کنترلر pid استفاده شده است.در انتها به منظور مقایسه بین کنترل نوین و کنترل کلاسیک، سیستم فازی جایگزین بخش سینماتیک معکوس و تابع تبدیل جکها شده، و با حالت اول مقایسه شده است که نتایج بسیار مطلوبی حاصل شده است.

دراین گزارش به اجمال به بررسی مراحل مختلف پروژه کارشناسی ارشد تحت عنوان بررسی اثرات ارتعاشی منتقله از روتور هلی کوپتر به بدنه و کاهش اثرا ت مخرب آن از طریق اصلاح سازه ای پرداخته می شود . فعالیت های مختلفی که در ارتباط با این پروژه صورت گرفته شده است سه بخش عمده را شامل می شود که به تک تک آنها پرداخته خواهد شد .1 -مدل کردن modeling -آنالیز مودال و محاسبه فرکانسها و مود های طبیعی modal analysis3- آنالیز پاسخ هارمونیک وبه دست آوردن پاسخ سازه به بار واحد هارمونیک harmonic analysis1- مدل کردن: مدل کردن سازه مورد نظر دراین پروژه خود به دو قسمت مختلف قابل تقسیم است الف) هندسی ب) المان محدود در مدل سازی هندسی همانطور که از نامش پیداست هندسه سازه صرفاً مدل میشود این قسمت با توجه به نقشه های موجود و در رابطه با هلی کوپتر (بااستفاده از مراجع) قابل انجام است در این قسمت بخش های مختلف اسکلت هلی کوپتر با تقریب elastic-beam و نیز خواص مواد بکار رفته در آن مدل می شود در صفحات بعد خواص مواد و جزییات اسکلت ( pylon-ldg – wings – tail - …..) آورده شده است . در مدل سازی المان محدود بر اساس هندسه طرح عملیات node بندی meshing ، نوع المان ها و سایر تنظیمات جهت حل مسیله انجام می شود . در صفحات بعد این موارد به تفسیر آورده شده است .2- آنالیز مودال پس از مدل کردن کلیت مسیله دو بخش عمده که در بالا به آن اشاره شد باقی می ماند این دو بخش به هیچ وجه مستقل از یکدیگر نبوده و در حقیقت ارتباطی بسیار نزدیک وتنگاتنگ با هم دارند به این صورت که جواب های این مرحله روش و راهی برای توجه رفتار سازه از بخش سوم می باشد .دراین قسمت به دو روش و دو دیدگاه مسیله بررسی خواهد شد :الف) در حالی که سازه کاملا آزاد و بدون قید وبند فیزیکی باشد ب) در حالی که سازه از قسمت ldg کاملا در گیر وfix باشد قابل پیش بینی است که به دلیل ماهیتِِِdمساله در بررسی (الف) شش فرکانس طبیعی اول بسیار نزدیک به صفر باشد زیرا در قسمت مودهای rigid body motion هستند که از فضای سه بعدی برای یک جسم شش عدد می باشد .در قسمت (ب) سازه در قسمت ارابه فرو کاملا در تمامی 6 درجه آزادی fix شده و طبق روشهای کلاسیک آنالیز مودال به محاسبه مودها وفرکانسهای طبیعی پرداخته می شود . 3- آنالیز پاسخ هارمونیک :در این بخش با درنظر گرفتن بار واحد هارمونیک روی hub در محل اتصال روتور به بدنه پاسخ سازه را در فرکانسهای مختلف ( node های مختلف و بعضا بحرانی) بدست آورده می شود . و در نهایت با توجه به شکل deformation و نیز نمودارهای frequency domain جابجایی ها در نقاط مختلف تحت بار واحد هارمونیک مشاهده می شود که peak ها در نزدیکی فرکانسهای طبیعی سازه ( همانطورکه انتظار می رفت ) اتفاق می افتد . پس از طی مراحل فوق مدل اصلاح شده ونتایج در مدل جدید بررسی خواهد شد . به عنوان شاخص نیز از انتگرال یا سطح زیر منحنی های frf استفاده می شود.

شبیه ساز وسیله ای مناسب برای اجرای ایده های جدید در زمینه های تحقیقاتی هدایت , کنترل و ناوبری می باشد. به دلیل اهمیت این موضوع نسبت به طراحی و ساخت نمونه ثابت سیمولاتور پروازی هواپیمای cessna 172 اقدام گردیده است . در ابتدا سعی شده است تا نمایی کلی از تاریخچه روند رشد و جایگاه سیمولاتور پروازی در ایران و سایر کشورهای جهان و نیز دلایل نیاز به این وسیله در صنعت هوانوردی ارایه گردد.. معادلات حرکت، مدل ریاضی دینامیک حرکت یک وسیله را مشخص می کند. هر چه این مدل دقیقتر باشد، از مطابقت با واقعیت بالاتری برخوردار خواهیم شد. در این پروژه هدف تعیین بهترین مدل برای تحقق این موضوع می باشد ، به همین منظور معادلات حاکم بر حرکت یک هواپیما بدست آمده است و در مرحله بعد این معادلات به فرمی در آورده شد که برای استفاده در شبیه سازی مطلوب باشند. پارامترهای لازم برای تشکیل این معادلات مشخصات هندسی , آیرودینامیکی , وزنی و سیستم جلوبرنده هواپیما می باشند. در بخش بعد برنامه ای کامپیوتری به زبان visual c++ در محیط ویندوز نوشته شد که به شبیه سازی پرواز و با بهره گیری از direct x ادوات داخل کابین هواپیما و سیستم پروازی می پردازد . این برنامه ها اطلاعات ورودی خود را از برنامه اصلی که معادلات پرواز در آن حل می گردد دریافت می کنند. در خاتمه پس از بررسی انواع شبیه ساز های ثابت نسبت به طراحی و ساخت دستگاه و چک کردن صحت عملکرد آن پرداخته شده است. این شبیه ساز قادر است کلیه فرامین اصلی هواپیما را شامل الویتور , ایلوران , رادر و ... را به عنوان ورودی دریافت و با تغذیه آنها به ماجول اصلی برنامه نسبت به اجرای پرواز و ارایه تغییرات روی ادوات پروازی و سیستم بصری حس واقعی پرواز را ایجاد نماید.

در این پروژه اثرات انعطاف پذیری سازه هواپیما بر روی خصوصیات پروازی و معادلات حرکت مورد مطالعه قرار گرفته است. در فصل اول مواردی از مشکلات ایجاد شده ناشی از انعطاف پذیری سازه شرح داده شده است. سپس در فصل دوم اثر خمش بدنه ناشی از نیروی وارد توسط دم افقی و عمودی بر روی مشتقات پایداری طولی و عرضی و نیز پایداری طولی و عرضی هواپیما مورد بحث واقع گردیده اند. با استفاده از اطلاعات سازه ای هواپیمای ایران 140، نتایج بدست آمده در فصل دوم برای این هواپیما مورد بررسی واقع گردیده اند. در فصل سوم معادلات حرکت شش درجه آزادی غیر خطی هواپیما با در نظر گرفتن انعطاف پذیری سازه بدست آمده اند. شیوه تعیین فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه با استفاده از روش شکل مودهای فرضی در فصل چهارم شرح داده شده است و فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه هواپیمای ایران 140 با استفاده از این روش و نیز روش المان محدود بدست آمده اند. در فصل پنجم، با استفاده از معادلات بدست آمده در فصل سوم، ونیز نتایج حاصل شده در فصل چهارم، پرواز هواپیمای ایران 140 با درنظر گرفتن خمش بدنه مورد شبیه سازی قرار گرفته است. درفصل ششم نیز نتایج حاصل از این بررسی همراه با پیشنهاداتی برای ادامه کار ارایه گردیده است.

ناپایداری آیروالاستیک که دربرگیرنده آثار متقابل تداخل سازه-سیال می باشد، یک پدیده مهم در طراحی و تحلیل سازه های هوایی به شمار می رود. پایان نامه حاضر به بررسی رفتار آیروالاستیک و ناپایداری فلاتر بال هواپیما می پردازد. در این راستا، شبیه سازی رفتار دینامیکی سازه، شبیه سازی جریان سیال، تبادل اطلاعات بین دو حوزه سازه و سیال و درنهایت بررسی پاسخ دینامیکی در حوزه زمان، مدنظر قرار گرفته است. برای شبیه سازی سازه، روش اجزای محدود با فرض جزء پوسته به همراه آثار غیرخطی ناشی از تغییرشکلهای بزرگ هندسی، به کار گرفته شده است. همچنین برای شبیه سازی جریان غیردایم و به منظور کاهش زمان محاسبات، از روش اجزای مرزی آیرودینامیکی بر پایه تیوری جریان پتانسیل (روش پنل غیر دایم)، استفاده شده است. به منظور حل معادلات آیروالاستیک در هر گام زمانی، تحلیل حوزه سازه در نرم افزار تجاری انسیس انجام گرفته و برای تحلیل حوزه آیرودینامیک از نرم افزار محاسباتی متلب استفاده شده است. سپس نتایج هریک از حوزه های سازه و سیال در یک روال کوپلینگ متوالی، به عنوان ورودی به حوزه دیگر اعمال شده است. به این ترتیب یکی از مباحث مهم مطرح در این تحقیق، تبادل اطلاعات بین دو نرم افزار تجاری توسعه یافته و استفاده از پتانسیل های گسترده هرکدام می باشد. نتیجه تحقیق حاضر به صورت یک کد نرم افزاری تهیه شده است که قابلیت شبیه سازی و حل جریان غیردایم حول اجسام سه بعدی پیچیده، را دارا می باشد و می توان از آن برای بررسی پایداری آیروالاستیک سازه، با دقت مناسب و سرعت محاسباتی بالا، استفاده کرد. مقایسه نتایج به دست آمده در این تحقیق با مراجع موجود، صحت عملکرد و دقت نتایج نرم افزار مورد اشاره را تأیید می کند. به عنوان نمونه، نرم افزار تهیه شده به منظور بررسی ناپایداری فلاتر دو نمونه بال با هندسه های مختلف، با موفقیت به کار گرفته شده است.

به دلیل خلا موجود در صنعت ساخت و طراحی کشور از یک طرف و نیاز مبرم دانشکده هوافضا به وجود محیطی جهت تست و شبیه سازی سه بعدی طراحی های انجام شده از سویی دیگر، در این پایان نامه سعی شده است، طراحی آزمایشگاه واقعیت مجازی با توجه به توانمندی های داخلی انجام شود. در این نوشته، پس از بیان انواع سیستم های سخت افزاری و نرم افزاری در امر شبیه سازی حواس، به بررسی فیزیولوژی بدن انسان پرداخته می شود و نحوه درک محیط اطراف توسط انسان تشریح می شود. در انتها، با توجه به بررسی های انجام شده در سایر مراکز علمی دارای این نوع تکنولوژی، و منابع هدف مورد نیاز از آزمایشگاه ، دیده می شود که سیستم cave بهینه ترین نوع در این زمینه می باشد که می توان با توجه به قابلیت های موجود، در دانشکده ایجاد شود. قابلیت این سیستم در خلق محیط غوطه وری، امکان قرار گیری چندین کاربر به صورت همزمان در داخل فضای مجازی و امکان ساخت آن در کشور موجب شد که به عنوان سیستم برگزیده جهت ساخت در دانشکده انتخاب و طراحی شود.

هدف اصلی این پایان نامه، شناسایی خواص دینامیکی ا تصالات سازه ای بوسیله آنالیز و تست مودال می باشد. در این راستا پس از مرور روشهای مختلف موجود جهت شناسایی خواص اتصالات سازه ای، سه روش بروز رسانی مستقیم مودل، دکوپلینگ مودال و شبکه های عصبی مصنوعی جهت شناسایی خواص دینامیکی اتصالات سازه ای با استفاده از پارامترهای مودال و با رویکرد اعمال به نمونه های واقعی (تست) انتخاب شده است. روشهای مورد بررسی کلی بوده به نوع خاصی از اتصال سازه ای محدود نیستند و لیکن جهت نشان دادن کارایی، به اتصالات چسبی سازه ای اعمال شده اند. در ابتدا، پس از بازنویسی روش بروز رسانی مستقیم مودال، روش جدیدی جهت شناسایی مدولهای یانگ و برشی دینامیکی چسبهای سازه ای با استفاده از روش بروز رسانی مستقیم مودال و تست مودال ارایه شده است. جهت نشان دادن کارایی روش، خواص دینامیکی یک چسب تک جزیی پلی یورتان در مودهای خمشی و برشی شناسایی شده است . نتایج نشان داده که مدول یانگ و مدول برشی چسب تابع فرکانسی بوده و تغییرات ضخامت و طول خط اتصال چسبی بر روی این پارامترها تاثیر داشته و حساسیت مدول برشی به این تغییرات بیشتر است. قابلیت تکرار و اعتماد روش با تکرار فرایند برای چندین نمونه و با اجزاء مختلف اتصال به اثبات رسیده است. همچنین، بمنظور شناسایی خواص استهلاکی ماده اتصال، روش موجود بروز رسانی مستقیم مودال توسعه داده شده و دو رویکرد در فرآیند شناسایی اتخاذ شده است. در رویکرد اول، از مدولهای یانگ و برشی دینامیکی شناسایی شده از مدل بدون استهلاک در شناسایی ضرایب استهلاک استفاده شده و در رویکرد دوم مدولها و ضرایب استهلاک همزمان شناسایی شده اند. در این قسمت نیز جهت نشان دادن کارایی روش، ضرایب استهلاکی چسب سازه ای فوق الذکر شناسایی شده و نشان داده شده است که ضرایب استهلاک تابع فرکانسی هستند. در ادامه، کارایی روش "شناسایی خواص اتصالات بوسیله دکوپلینگ مودال" مورد ارزیابی قرار گرفته و نشان داده شده که این روش به تعداد ارقام اعشار مقادیر وی‍ژه و بردادرهای ویژه، در نظر گرفته نشدن اثرات مودهای حذف شده و وجود نویز در پارامترهای اندازه گیری شده بسیار حساس می باشد. این روش پس از اعمال به تست، در شناسایی خواص چسب توفیق چندانی نداشته است. در سومین روش مورد بررسی، خواص دینامیکی اتصالات سازه ای با توسعه شبکه های عصبی مصنوعی مناسب و با استفاده از پارامترهای مودال شناسایی شده است. در فرایند ایجاد شبکه های مناسب، تاثیر پارامترهای مختلف برکارایی شبکه ها بررسی شده و در ادامه با ارایه خواص مودال بدست آمده از تست برای اتصال چسبی مورد بررسی (برای چندین نمونه) به شبکه ها ، پارامترهای دینامیکی چسب شناسایی شده و کارایی شبکه های ایجاد شده مورد صحه گذاری قرار گرفته است.

به منظور پیدا کردن ویژگی های دینامیکی سازه های بزرگ و پیچیده، بدون نیاز به مدل کردن کل سازه، روشهای کوپلینگ سازه ها ابداع شده اند که با در دسترس بودن ویژگیهای دینامیکی اجزائ سازه پیچیده، زیرسازه ها، رفتار دینامیکی کل سازه را معلوم می کنند. دو روش اساسی برای کوپلینگ سازه ها، کوپلینگ امپدانس یا پاسخ فرکانسی و کوپلینگ مودال می باشند. در این پروژه روشهای کوپلینگ بررسی شده اند و برای مشکل مربوط به ناقص بودن پاسخهای فرکانسی اندازه گیری در درجات آزادی کوپل به ویژه درجات آزادی چرخشی، راه حلهای متعددی بررسی شده است. برای مشکل بد حلت شدن ماتریس ها نیز روش svd پیشنهاد شده است.