در این پایان نامه مدلسازی، شبیه سازی کنترل نوفه (صدای نامطلوب) و بهینه سازی موقعیت عملگرها و سنسورها در محفظه سه بعدی کوپل سازه-آکوستیک انجام شده است. این سیستم متشکل از یک محفظه سه بعدی شامل پنج دیواره صلب و یک ورق انعطاف پذیر لولا به محفظه است. فرکانسهای طبیعی و شکل مودهای سیستم کوپل محاسبه شده و بارگذاری روی سیستم بواسطه اعمال موج صفحه ای و نیروی نقطه ای بروی ورق ایجاد شده است. در اثر این بارگذاری ها، صدای نامطلوب در داخل محفظه تولید شده و این صدا توسط میکروفن اندازه گیری شده است. به منظور کنترل و کاهش صدا در داخل محفظه از عملگرهای پیزوالکتریک تکه ای روی ورق و بلندگوهای برقی در داخل محفظه استفاده گردیده است. صدای منتقل شده به داخل محفظه در اثر ارتعاشات سازه، توسط روش کنترل فعال نوفه (anc) به صورت تک کاناله و چند کاناله کنترل گردیده است. تاثیر انواع روش های anc شامل کترل پیشخوراند، کنترل پسخوراند و کنترل هیبرید و انواع الگوریتم های فیلتر تطبیقی در شبیه سازیهای anc بررسی و نتایج مقایسه گردیده است. علاوه بر روش anc ، روش کنترل در حوزه فرکانس به منظور حداقل سازی انرژی پتانسیل آکوستیکی (ape) داخل محفظه طراحی و شبیه سازی شده است. پس از کنترل سیستم، اهمیت موقعیت عملگرها و سنسورها در عملکرد کنترل صدا در کل محفظه بررسی شده و بهینه سازی موقعیت عملگردها و سنسورها (opas) بوسیله روش الگوریتم ژنتیک با رفتار پایه گرادیان انجام شده است. در جهت کاهش ape، بهینه سازی موقعیت عملگرهای پیزوالکتریک روی ورق و بلندگوها روی دیواره محفظه انجام گشته است. سپس بهینه سازی موقعیت میکروفن های خطا در داخل محفظه به طور مجزا (پس از تعیین موقعیت بهینه عملگرها) در جهت اندازه گیری مقدار واقعی ape محفظه بوسیله سنسورها، تعیین شده است. در پایان عملکرد کنترل فعال چندکاناله نوفه با اجزای کنترلی در موقعیت بهینه وغیر بهینه مقایسه گردیده است. در این پایان نامه کنترل فعال نوفه به صورت تجربی نیز انجام پذیرفته است. در پیاده سازی عملی پروژه، بخش سخت افزار شامل محفظه کوپل سازه-آکوستیک و مدارات الکتریکی تقویت کننده ها و فیلترهای پاینی گذر طراحی و ساخته گشته است. شناسایی توابع تبدیل سیستم آزمایشگاهی با روش تخمین هم زمان به کمک فیلتر تطبیقی اجرا شده و به منظور کنترل صدای داخل محفظه روش anc با استفاده از عملگر بلندگو و سنسورهای میکروفن به کمک بخش نرم افزاری و با انجام بلادرنگ محاسبات ، به صورت تک کاناله و دو کاناله روی سیستم با موفقیت اجرا شده است.

برای طراحی مخازن حاوی سیال با ضریب اطمینان بالا و همین طور کنترل ارتعاشات این مخازن بررسی خواص ارتعاشی این مخازن اهمیت بسیاری دارد در این پروژه با استفاده از روش ریلی ریتز ارتعاشات آزاد مخزن استوانه ای حاوی سیال کاملا انعطاف پذیر همراه با ورق پوششی روی سیال تحلیل می شود بدنه مخزن انعطاف پذیر در نظر گرفته شد و ازتیوری پوسته فلوگه برای توصیف حابجایی آن استفاده خواهد شد. کف مخزن نیز ورق دایروی انعطاف پذیری در نظر گرفته شده است. برهم کنش و ارتباط کف و بدنه مخزن از طریق یک فنر پیچشی که محیط بیرونی ورق کف را به لبه پایینی بدنه استوانه ای متصل کرده است و همچنین از طریق مخزن صورت می گیرد یک ورق انعطاف پذیر با تکیه گاه آزاد بر روی سیال درون مخزن قرار می گیرد انهای بالای بدنه نیز تکیه گاه ساده در نظر گرفته می شود که بدلیل آنست که معمولا درمخازن از یک حلقه برای دایروی نگه داشتن سر مخزن استفاده می شود در ادامه علاوه بر شناساندن معادلات و تعاریف موجود در مخازن حاوی سیال با بکارگیری روش ریلی –ریتز که مزایای نسبی در قیاس با روش های حل دقیق و ه مچنین المان محدود دارد به بررسی فرکانس و مودهای ارتعاشی مخازن حاوی سیال پرداخته شود ریلی –ریتز یک روش تقریبی انرژی محور است که بر همین اساس در این پروژه انرژی های جنبشی و پتانسیل اجزا مختلف مخزن حاوی سیال بدست آورده شد و در نهایت به یک مسیله مقدار ویزه تبدیل شده است. به طور کلی فرکانس های مخازن حاوی سیال به دو دسته عمده بالجینگ (فرکانس هایی که سازه مخزن در آن نقش عمده دارد) و اسلاشینگ (فرکانس هایی که سطح آزاد سیال در آن نقش عمده دارد تقسیم بندی می شود که هر دو آنها در شرایط مختلف در پروژه صحه گذاری و مطالعه شده است. سپس با قرار دادن یک ورق پوششی تغییر فرکانس سیستم مخزن بررسی شده است یا به بیان دیگر با تغییرات در خواص ورق پوششی فرکانس های مخزن قابل تغییر و تحت کنترل خواهد بود در نهایت اثر پارامترهای مختلفی نظیر : صلبیت کف و دیواره سفتی مخزن ارتفاع سیال درون مخزن چگالی سیال درون مخزن نسبت شعاع به ارتفاع مخزن و بر روی فرکانس های مخزن حاوی سیال بررسی شده است و نتایج حاصله در فصل انتهایی دسته بندی شده است.

هدف از این پروژه به کارگیری روش مهندسی به کمک کامپیوتر ، برای ارایه مدلی مناسب از گیربکس خودرو می باشد که با استفاده از آن بتوان عملکرد سیستم گیربکس به خصوص زوزه را پیش بینی نمود. وجود یک مدل مناسب برای پیش بینی و تحلیل نویز گیربکس هم در مرحله طراحی اولیه گیربکس و هم در بهینه سازی گیربکس طراحی شده، مفید و موثر می باشد. تمرکز این پروژه بر روی زوزه می باشد‏، ولی با تکمیل مدل، می توان از آن برای سایر پدیده ها نظیر تق تق نیز استفاده نمود. زوزه در واقع یک نویز تونال می باشد که در فرکانس های خاصی رخ می دهد و عامل اصلی آن تغییر سختی چرخ دنده های درگیر در هنگام چرخش دنده ها می باشد و لذا این نویز به خطای انتقال وابسته است. مدل مورد نظر برای پیش بینی زوزه، شامل اجزایی همانند محورها، چرخ دنده ها، یاتاقان ها و پوسته های گیربکس می باشد. حرکت های پیچشی، محوری و خمش عرضی به صورت کوپل در نظر گرفته شده و درگیری چرخ دنده ها با سختی غیر خطی منظور گردیده است. برای در نظر گرفتن انعطاف پذیری پوسته ، مدل المان محدود پوسته گیربکس تهیه و اثر آن بر رفتار سیستم لحاظ شده است. در واقع مدل چند جسمی انعطاف پذیر از سیستم گیربکس همراه با مدل المان محدود پوسته، مدل نهایی سه بعدی گیربکس چند محوره را ارایه می دهد که با استفاده از آن می توان اثر درگیری چرخ دنده و خطای ساخت بر روی و زوزه را بررسی نمود. از روش المان محدود برای محاسبه انعطاف پذیری محورها و پوسته ها استفاده شده است، به طوری که نتایج روش المان محدود به صورت تعدادی مود در مدل دینامیکی سیستم اعمال گردیده است. از لقی یاتاقان ها صرف نظر شده و با استفاده از مدل ارایه شده، محاسبه بر اساس تحلیل استاتیکی و محاسبه نیروهای ارتعاشی درگیری چرخ دنده ها براساس مودهای ارتعاشی ( تحلیل دینامیکی ) انجام پذیرفته است. گیربکس مورد بررسی در این پروژه، گیربکس خودروی سمند، یکی از تولیدات شرکت نیرومحرکه، می باشد که سه محور، 7 جفت چرخ دنده درگیر از نوع مارپیچی و ساده ، 5 نسبت تبدیل جلو و یک نسبت تبدیل عقب دارد. در این پایان نامه پس از تولید مدل هندسی با نرم افزار ، از نرم افزار برای ایجاد المانهای دو بعدی و سه بعدی مورد نیاز استفاده شده وسپس با ارسال مشخصات المانها به نرم افزار تحلیل های المان محدود انجام و مدل کاهش یافته قطعات آماده گردیده است. سپس مدل های مذکور به نرم افزار انتقال داده شد تا مدل دینامیکی مجموعه گیربکس ساخته شود. پس از آماده شدن مدل دینامیکی گیربکس، تابع خطای چرخ دنده ها به کمک بسط برنامه تابع خطا که در دانشگاه امیرکبیر توسط صابر ظفری زیر نظر مرحوم دکتر داغیانی در نرم افزار نوشته شده، به صورت تابع پارامتری آماده گردیده و به مدل دینامیکی اضافه شده است. در نهایت، شبیه سازی حرکت گیربکس انجام پذیرفته و پس از آن، نتایج به نرم افزار برگردانده شده و فرآیند باز آوری داده ها انجام گردیده تا جابجایی، سرعت و شتاب نودهای مورد نیاز به دست آید. در نهایت پس از انجام تحلیل های مورد نظر، تاثیر پارامترهای مختلف خطا در سیستم گیربکس مورد نظر، بررسی گردیده است و نتایج مدل با تست های آزمایشگاهی (شامل آنالیز مودال پوسته ها و تست شتاب سطح پوسته بر روی دستگاه تست عمر و بر روی خودرو) که با تجهیزات مرکز تحقیقات گیربکس شرکت نیرو محرکه انجام گردیده، مقایسه شده است. تفاوت بارز این پروژه با کارهای قبلی، ارایه مدل انعطاف پذیر پوسته های گیربکس و اعمال تابع خطا به مدل کامپیوتری گیربکس می باشد.

پروژه حاضر شامل پیاده سازی تکنیک به روزرسانی مدل (modal updating) به روشهای تکراری مودال و پاسخ فرکانسی (frf) می باشد. در ابتدای پروژه پس از مروری بر کاربردها و ویژگی های روش به روزرسانی مدل، تئوری حاکم بر روشهای مستقیم، مودال و frf ارائه شده است. در ادامه به خاطر نیاز این تکنیک به اطلاعات مدل (ماتریسهای جرم، سختی، میرایی، شکل مود و پاسخ فرکانسی)، روشهای استخراج اطلاعات مذکور از نرم افزار msc/nastran مشخص گردیده است. در پیاده سازی روش مودال با حداقل سازی اختلاف بین فرکانسهای طبیعی سازه و مدل المان محدود، پارامترهای سیستم (ابعادی و خواص مواد) به روز می گردند. پارامترهای مورد استفاده در این پژوهش چگالی می باشد. به علت محدودیت در تست، از مدل المان محدود دقیقتری به عنوان مدل مبنا استفاده شده است. در ادامه پروژه روش frf بررسی و پیاده گردیده است.