: In this paper, the effect of the optimal position and minimum stiffness of the elastic middle support on increasing the fundamental frequency of a rotating cantilever beam is investigated based on the Courant’s maximum–minimum theorem using ABAQUS finite element software. First, the software analysis results are compared with the numerical analysis results for a non-rotating cantilever beam to confirm the accuracy of the software model. Next, by placing the middle elastic support at the optimal point selected based on the Courant theorem, the minimum stiffness of the elastic intermediate support for the maximum fundamental frequency of the rotating console beam was obtained. The results of this study prove that the Courant’s maximum–minimum theorem is completely valid for rotating cantilever beams and can be used to improve the vibrational behavior of rotating engineering components. Finally, the minimum diameter of damping wire for the turbomachine blade is calculated as a practical application of the minimum stiffness of the intermediate elastic support for the rotating beam. پرونده مقاله

The optimal position and minimum stiffness of an intermediate support is implemented to maximize the fundamental natural frequency of a vibrating cantilever Euler-Bernoulli beam with tip mass. According to Courant’s maximum-minimum theorem, maximum value of the first natural frequency of a beam with a single additional rigid internal support, is equal to the second natural frequency of the unsupported beam. In literature, for a cantilever beam without tip mass, the optimum position of intermediate support was reported as 0.7834L and minimum dimensionless stuffiness as 266.9. In this paper, the effect of tip mass ratio on optimum location and minimum stiffness is investigated. The Finite element method is employed. Cross sectional area is uniform and material is homogeneous and isotropic. Numerical results demonstrate that as tip mass ratio increases the optimal position moves toward the tip mass and minimum stiffness increases. For instance, for tip mass ratio 0.5, optimal position is 0.92L and minimum dimensionless stiffness is 284. Optimal position and minimum stiffness are presented for various range of mass ratio. In many applications, it is not possible to place intermediate support at optimal position; therefore, the minimum stiffness does not exist. In these cases, a tolerances zone is considered and related design curves are proposed. As a practical example, an agitator shaft is considered and end impeller is modeled as tip mass. The effectiveness of the proposed design curves in order to maximize natural frequency is shown. A design of an intermediate support is presented; in this example the fundamental frequency has increased as much as 300 percent without any change in shaft diameter. پرونده مقاله

This paper explores the optimal position and minimum stiffness of two intermediate supports to maximize the fundamental natural frequency of a vibrating cantilever Timoshenko beam with tip mass using Finite Element Method (FEM) and a multi-objective genetic algorithm (GA). After validating the results by comparison to previous works, the effects of the mass ratio and the position and stiffness of intermediate elastic support on the fundamental frequency are investigated. The numerical results demonstrated that as mass ratio increases, the optimal position moves toward the tip mass, and minimum stiffness increases. In many practical applications, it is not possible to place intermediate support in the optimal position; therefore, the minimum stiffness does not exist. In order to overcome this issue, a tolerance zone is considered, and design curves are proposed. The simultaneous optimization of the first and second natural frequencies of the beam with two intermediate supports was carried out using the genetic algorithm (GA) and the multi-objective GA. It was found that the optimization of the first and second natural frequencies did not require the two supports to have the same and high stiffness. The stiffness and optimal positions of the two supports differ at different mass ratios. Moreover, to optimize the first natural frequency, the second support should be stiffer, while the optimization of the second natural frequency requires the higher stiffness of the first support. پرونده مقاله

امروزه کنترل سیستم‌های مکانیکی که تعداد ورودی آنها از تعداد خروجی آنها کمتر می‌باشد (Underactuated) یکی از مسائل چالش برانگیز مهندسان کنترل شده است. یکی از مثال‌های جذاب این دسته سیستم‌ها، مکانیزم دو درجه آزادی آکروبات می‌باشد. هدف از این مقاله طراحی، مدلسازی و ساخت یک سیستم آکروبات برای استفاده در آزمایشگاه‌های کنترل‌خطی، کنترل دیجیتال، رباتیک و هوش مصنوعی است. در این تحقیق ابتدا با استفاده از نرم‌افزار SolidWorks، مکانیزم مناسب (از لحاظ هزینه و سهولت ساخت) طراحی شد. سپس مکانیزم طراحی شده به صورت کاملاً دقیق ساخته شد. در مرحله بعد مدل دینامیکی سیستم ساخته شده با استفاده از معادلات اولر-لاگرانژ به دست آمد. در نهایت با استفاده از یک کارت تبادل داده (DAQ) و پیاده‌سازی تعدادی الگوریتم مناسب در محیط Simulink، ارتباط آکروبات و نرم‌افزار MATLAB جهت استفاده از سیستم ساخته شده به عنوان یک وسیله آزمایشگاهی برقرار گردید. پرونده مقاله

هدف از این مقاله، شناسایی پارامترهای یک سیستم آکروبات (که قبلا توسط مولفان ساخته شده) و طراحی کنترل کننده مناسب برای آن می‌باشد. بدین منظور ابتدا پارامترهای مدل غیرخطی سیستم با استفاده از الگوریتم ژنتیک، در چهار مرحله شناسایی شدند. سپس، یک الگوریتم جدید برای تاب دادن آکروبات پیشنهاد شد. همچنین با خطی سازی مدل، یک کنترل کننده فیدبک حالت بهینه برای حفظ تعادل آکروبات طراحی گردید. ولی از آنجا که این کنترل کننده تنها در نزدیکی نقطه تعادل ناپایدار حاوی پاسخ مناسب بود، با کمک الگوریتم ژنتیک، ضرایب بهینه یک کنترل کننده فیدبک حالت مناسب برای نقاط دور از نقطه تعادل ناپایدار نیز به دست آمد. نتایج شبیه سازی در هر مرحله بیانگر کارایی مناسب شیوه‌های پیشنهادی می‌باشد. پرونده مقاله