شماره کتابشناسی ملی
شماره
۱۶۶۷۴پ
زبان اثر
زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن
per
عنوان و نام پديدآور
عنوان اصلي
ارتعاشات غیرخطی و پایداری آیروترموالاستیک صفحات FGM و کنترل آن با استفاده از تحریکات پیزوالکتریکی
نام نخستين پديدآور
/رضا جهانگیری
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
: فنی مهندسی مکانیک
تاریخ نشرو بخش و غیره
، ۱۳۹۴
نام توليد کننده
، راشدی
یادداشتهای مربوط به نشر، بخش و غیره
متن يادداشت
چاپی
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
دکتری
نظم درجات
مهندسی مکانیک - طراحی کاربردی
زمان اعطا مدرک
۱۳۹۴/۰۶/۱۷
کسي که مدرک را اعطا کرده
تبریز
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
در رساله حاضر، با احتساب اثرات جابجائی صفحه خنثی فیزیکی، جملات غیرخطی ون-کارمن، تئوری مرتبه اول پیستون و با بکارگیری تئوری کلاسیک و تئوری تغییر شکل‌های برشی مرتبه اول اصلاح شده صفحات و استفاده از اصل همیلتون معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر حرکات درون-صفحه‌ای و عرضی صفحات آیروالاستیک مدرج تابعی ساندویچی پیزوالکتریک استخراج گردید .سپس با اعمال پروسه گالرکین معادلات غیرخطی حاکم بر حرکات درون صفحه، دورانی و عرضی صفحات تابعی، صفحات تابعی پیزوالکتریک، صفحات ساندویچی تابعی نازک و نسبتا ضخیم در حضور /عدم حضور اثر بستر الاستیک غیرخطی پاسترناک، تحت شرایط تکیه ساده متحرک /نامتحرک استخراج گردید .سپس پایداری استاتیکی و ناپایداری دینامیکی صفحات ساندویچی تابعی و صفحات تابعی پیزوالکتریکی مورد مطالعه قرار گرفت و اثرات ضرایب سفتی بستر، دامنه ولتاژ متناوب پیزوالکتریکی، دامنه نیروهای متناوب درون-صفحه‌ای و نسبت ابعاد صفحه روی مقادیر بار بحرانی استاتیکی و عرض نواحی ناپایداری دینامیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت .سپس با استفاده از روش اغتشاشات و با آنالیز رزونانسی، رفتار غیرخطی صفحات تابعی، صفحات ساندویچی تابعی و صفحات تابعی پیزوالکتریکی تحت تشدید پارامتریک نیروئی /پیزوالکتریکی و تشدید اولیه نیروئی /پیزوالکتریکی مطالعه شد و شرایط وجود و عدم وجود جواب‌های غیربدیهی) تشدید (ماندگار بررسی و تحلیل شد و با ستخراج نقاط دوشاخگی منحنی‌های مشخصه دامنه پاسخ، نشان داده شد که با تغییر پارامترهای مسأله در محدوده تشدید، پدیده جهش دامنه اتفاق می‌افتد .همچنین با استخراج منحنی‌های پاسخ فرکانسی، پاسخ نیروئی، پاسخ الکتریکی و پاسخ میرائی تاثیرات هریک از پارامترهای مسأله روی رفتار صفحه تحت تشدید در حضور و عدم حضور بستر بررسی شد .در ادامه مسأله فلاتر سوپرسونیک صفحات همگن /تابعی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت و اثرات شاخص کسر حجمی اختلاط مواد و فشار دینامیکی جریان هوا روی دامنه فلاتر و محدوده پایداری آیروالاستیک، در حضور و عدم حضور بستر با ارائه منحنی‌های همگرائی تجزیه و تحلیل گردید و آنالیز رزونانسی رفتار غیرخطی صفحات تابعی پیزوالکتریک، در محدوده فشارهای کمتر و بالاتر از فشار دینامیکی بحرانی آستانه ناپایداری فلاتر تحت تحریکات پارامتریک /اولیه نیروئی /پیزوالکتریکی، انجام شد .با استخراج منحنی‌های مشخصه دوشاخگی و آشوب، محدوده پایداری /ناپایداری حل‌های غیرخطی غیربدیهی تعیین شد و تاثیر پارامترهای مختلف مسأله، بر منحنی‌های مشخصه تشدید پارامتریک نیروئی و تشدید اولیه پیزوالکتریکی مطالعه شد .نشان داده شده تحت شرایط خاصی از تشدیدهای پارامتریک /اولیه، تغییرات پارامترهای نیروئی /پیزوالکتریکی مسأله سبب بروز رفتارهای غیرخطی پریودیک چندگانه و آشوبناک می‌گردد .در ادامه، با استفاده از تکنیک پسخوراند خطی‌ساز ورودی- خروجی تمام حالت، دینامیک غیرخطی سیستم تحت فلاتر، خطی گردید و با طراحی قانون کنترلی هیبریدی تطبیقی- فازی مقاوم مبتنی بر تئوری مود لغزشی و تصحیح آنلاین پارامترهای تنظیم قوانین فازی مربوط به تخمین‌گرها، کارائی و پایداری مقاوم سیستم کنترلی در تخمین بهینه ورودی‌های کنترلی ناپیوسته سوئیچینگ، نامعینی‌ها و اغتشاشات و هدایت سیستم تحت کنترل به سمت اهداف مطلوب کنترلی اعم از حذف چترینگ ناخواسته و تحمیلی به ورودی‌ها، نشان داده شد .نهایتا، با فرض مدل شش درجه آزادی و استخراج منحنی‌های دوشاخگی در گستره تغییرات فشار دینامیکی، فلاتر غیرخطی و آشوبناک صفحات تابعی پیزوالکتریک تحت رژیم جریان‌های هایپرسونیک بررسی گردید .سپس مسأله کنترل غیرخطی این سیستم در حضور اثر اشباع فیزیکی عملگرها) محدودیت‌های دامنه و نرخ (مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که قوانین کنترلر غیرخطی در حضور اثر اشباع فیزیکی عملگرها، به تنهائی قادر به پایدارسازی حالات سیستم نیستند .ثابت شد که می‌توان این مشکل را با افزودن یک سیستم جبرانساز کمکی مرتبه دوم، توام با فیلترینگ مرتبه اول ورودی‌های کنترلی برطرف کرد و در این راستا نشان داده شد که ورودی‌های کنترلی فیلتر شده حاصل از قوانین کنترلی غیرخطی اصلاح شده ضمن ارضاء محدودیت‌های فیزیکی دامنه و نرخ، از توانائی قابل توجهی در پایدارسازی حالات سیستم و دستیابی به اهداف کنترلی مطلوب برخوردار هستند
متن يادداشت
In this study, considering the movement of physical neutral surface and based on Classical Plate Theory (CPT), modified First-Order Shear Deformation Theory (FSDT), applying the von-Karman nonlinear straindisplacement relation, employing the first order piston theory and the Hamiltons principle, the in-plane and transvers nonlinear coupled partial differential equations of elastic/aero-elastic Functionally Graded Piezoelectric (FGP) sandwich thin and moderately thick plates resting on linear/Nonlinear elastic Pasternak foundation are derived. Then considering the movable/immovable simply supported boundary conditions and using the Galerkin method, the governing equations of motion is converted into a set of nonlinear ordinary differential equations. Then, static/dynamic instability, nonlinear vibrations of FG and FGP plates under parametric and primary forcing/piezoelectric excitation are investigated and the effects of the foundation parameters, the piezoelectric voltage, the in-plane forcing amplitude and the plate aspect ratio on the critical buckling load and the regions of the dynamic stability are studied. To this end, by deriving the regions of dynamic instability, it is shown that as the parameters of the foundation increases, the natural frequency increases and the dynamic instability occurs at higher excitation frequencies. Then by applying the multiple scales method and considering the first/second order nonlinear approximation of solution, the parametric/primary resonance of the system under the in-plane/transverse forcing excitation is analyzed. Under the steady-state condition, the frequency-response, the force-response and the damping-response equations are derived. Then the conditions of existence and stability of non-trivial solutions for amplitude of the responses are discussed and the saddle node bifurcation points of the characteristic curves are extracted. It is shown that the variation of the system parameters in the resonance boundary may cause the jump phenomenon. Moreover, by deriving the characteristic curves of the frequency response, forcing response, voltage response and the damping response the effect of the system parameters on the resonance behavior of the plate in the presence/absence of the foundation, is analyzed. In the presence of supersonic aerodynamic loading the fluttering motion of the FG/FGP plates have been studied and the influence of the problem parameters such as volume index of mixtures and dynamic pressure of the airflow on the amplitude of the fluttering Limit Cycle Oscillation (LCO) and aero-elastic stability boundaries has been analyzed. Then the nonlinear resonance behavior of the FG/FGP plates before and beyond the critical dynamic pressure (corresponding to the onset of flutter instability) under the in-plane forcing and the piezoelectric transverse excitations is studied numerically. Under the resonance condition, the bifurcation and chaotic characteristic curves of the system are derived and the conditions of the existence and stability of stationary trivial/nontrivial solutions are discussed in detail. Furthermore, the effects of each parameter, including the excitation frequency, forcing excitation amplitude, dynamic pressure, stiffness of shear layer of foundation and the air-plate mass ratio per Mach Number on the bifurcation of the parametric and primary excitations are studied. It is found out that under the certain condition of the parametric/primary resonances, by varying of the forcing/piezoelectric parameters over some ranges, the system undergoes a period doubling bifurcation which may lead to the multi periodic and chaotic motions. The main objective of the control problem is to design an adaptive fuzzy sliding mode control system to adjust the system states so that the aero-elastic limit cycle oscillations of the FGP plate disappears. The utilized control strategy should be robust enough to handle the modeling uncertainties and unknown disturbances of the plate under the supersonic airflow. To this end, using the full state input-output feedback linearization technique, the multi-input multi-output (MIMO) nonlinear fluttering dynamics of the system is linearized and transformed into the multiple decupled uncertain subsystems and the sliding mode control (SMC) synthesis inputs are applied to suppress the subsystems responses uncertainties. In order to overcome the chattering phenomenon arises due to the discontinuous terms, a hybrid adaptive fuzzy sliding mode control technique is utilized to approximate the discontinuous synthetic control inputs of the subsystems. It is shown that in the presence of the physical input limitations, the designed AFSMC control system suppresses the uncertainties during the LCO effectively. Finally, the nonlinear third-order-piston theory is used to construct the highly nonlinear/chaotic motions of the FGP plates under the hypersonic airflow. It is shown that in a certain range above the critical dynamic pressure the system shows a more complicated nonlinear behavior including the multi-periodic and chaotic motions. To suppress the oscillation of the plate, the full state feedback linearization scheme is applied and the MIMO hypersonic dynamics of the system is transformed into the multiple equivalent controllable decoupled linear subsystems. In order to compensate the effect of input saturations, an auxiliary second order augmented subsystem (involving the first-order input filter dynamics) is constructed in the main system to adjust the control strategy to ensure the system stability and performance. This study shows that the proposed control scheme is applicable to MIMO nonlinear systems with actuator amplitude saturation as well as actuator amplitude and rate saturation
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )
مستند نام اشخاص تاييد نشده
جهانگیری، رضا
نام شخص - ( مسئولیت معنوی درجه دوم )
مستند نام اشخاص تاييد نشده
رضائی، موسی، استاد راهنما
مستند نام اشخاص تاييد نشده
شعبانی، رسول، استاد مشاور
دسترسی و محل الکترونیکی
يادداشت عمومي
سیاه و سفید
وضعیت فهرست نویسی
وضعیت فهرست نویسی
نمایه‌سازی قبلی
