research centers


Search results: Found 4

Listing 1 - 4 of 4
Sort by

Article
Effect of Pin Shape and Rotational Speed on the Mechanical Behaviour and Microstructures of Friction Stir Spot Welding of Aa6061 Aluminum Alloy

Authors: Mujtaba A. Fliayyh مجتبى عبد الكاظم فليح --- Sadeq H. Bakhy صادق حسين باخي --- Mohsin N. Hamzah محسن نوري حمزة
Journal: AL-NAHRAIN JOURNAL FOR ENGINEERING SCIENCES مجلة النهرين للعلوم الهندسية ISSN: 25219154 / eISSN 25219162 Year: 2017 Volume: 20 Issue: 1 Pages: 129-139
Publisher: Al-Nahrain University جامعة النهرين

Loading...
Loading...
Abstract

Friction stir spot welding (FSSW) is a modern solid-state joining process able to weld similar and dissimilar overlap joints in different classes of materials and is widely being considered for automotive industry. In this work, the mechanical behavior ) i.e. tensile shear tests, Microhardness(, and microstructure of friction stir spot welded joints were studied for AA6061-T6 aluminum alloy sheets with thickness of 1.6 mm. Series of FSSW experiments were conducted using vertical CNC milling machine type "C-tek". FSSW is carried out at different pin profiles (cylindrical, taper, and triangular) and tool rotational typically speeds, i.e. 800, 1000, 1200 and 1400 rpm. Based on the welding experiments conducted in this study, the results show that sheets welded by triangular pin tool have highest tensile shear load, of 3.2 kN, followed by welds with cylindrical pin, while welds made using taper pin has the tensile shear load 2.1 kN at optimum speed of 1200 rpm. Also the pin shape and rotational speed had an obvious effect on microstructural parameters i.e. hook height and bond width.

اللحام بالخلط الاحتكاكي النقطي من طرق لحام الحالة الصلبة الحديثة قادرة على لحام وصلات التراكب متشابهة والمتباينة في أصناف مختلفة من المواد التي تستخدم بشكل واسع في صناعة السيارات. في هذا العمل,تم دراسة الخصاص المكانيكية (حمل قص الشد, الصلادة الدقيقة( والبنية المجهرية لوصلات صفائح سبيكة الألمنيوم A6061-T6 الملحومة بالخلط الاحتكاكي النقطي ذات سمك(1.6) ملم. تم تنفيذ التجارب بواسطة ماكنة تفريز عامودية نوع C-tek. تم اجراء اللحام الاحتكاكي النقطي لثلاث اشكال مختلفة لراس عدة اللحام مثلث ودائري ومخروطي وعند اربعة سرع دورانية عملية (800 , 1000, 1200 , 1400 دورة بالدقيقة). استنادا إلى التجارب التي أجريت في هذه الدراسة، أظهرت النتائج أن صفائح الملحومة بواسطة راس اداة اللحام ذات مثلثة الشكل لديها أعلى حمل لشد القص (3.2kN) تليها الصفائح المحلحومة بواسطه راس اداة اللحام اسطوانية الشكل,في حين حققت اللحامات باستخدام لراس عدة اللحام مخروطية الشكل ادنى حمل لشد القص(2.1kN) عند السرعة المثلى (1200 دورة في الدقيقة(. كذلك شكل راس اداة اللحام وسرعة الدوران لهما تأثير واضح على ارتفاع الخطاف وعرض الرباط.


Article
Vibration Suppression Control for a Flexible Beam with Sliding Mode Observer
السيطرة على تخميد الإهتزاز لعتبة مرنة مع إستخدام المخمن ذو الشكل المنزلق

Loading...
Loading...
Abstract

In this study, the vibration suppression of smart structure is performed by using piezoelectric patch structure. The smart structure consists of a beam, as a host structure, and piezoelectric patches, attached to the surface of the beam, as actuation and sensing elements. Two sources of instabilities, namely, the observer spillover and the control spillover, are considered in the current design of the controller based on a reduced order model of the large scale system.To design a controller, that will attenuate the vibration, the balance realization is used to select the reduced order model that is most controllable and observable. Eight state is selected for the reduced model in the present work.The sliding mode observer, which based on the equivalent control, is designed to estimate eight states of the reduced model where the state estimation error is proved bounded. By using the estimated state via sliding mode observer an optimal LQR controller is designed that attenuate the vibration of a smart cantilever beam using piezoelectric element. To overcome the control spillover problem, an avoidance condition was derive, that will ensure the asymptotic stability for the proposed vibration control design. The numerical simulations are preformed to test the vibration attenuation ability of the proposed optimal control. For 10 mm initial tip displacement, the piezoelectric actuator found able to reduce the tip displacement to about 1.3 mm after 15s, while it equal to 7 mm with the open loop case. The simulations show, also, that the optimal control action is performed with minimum effort where only 30 voltage is required while piezoelectric actuator is saturated at 200 voltage.

في هذه الدراسة، تم تنفيذ إخماد الاهتزاز في الهياكل الذكية، باستخدام المواد الكهرضغطية. يتكون الهيكل الذكي من عتبة كجزء اساسي، ومن المواد الكهرضغطية الملصقة على سطح العتبة والتي تمثل المؤثرات والمتحسسات. هناك مصدران من ‏عدم الاستقرار في العتبة، وهما تأثير تداعيات المخمن وتأثير تداعيات السيطرة الغير مباشرة، حيث تم الاخذ بنظر الاعتبار هذين المصدرين في التصميم الحالي لنظام السيطرة على أساس نموذج مخفض ‏من النظام الأصلي.لتصميم نظام تحكم والذي من شأنه تخفيف الاهتزاز، تم استخدام طريقة (Balance realization) لاختيار نموذج مخفض حيث يكون هذا النموذج اكثر قابلية على السيطرة والتخمين. تم اختيار ثمانية متغيرات حالة للنموذج المخفض عن النظام الأصلي.ان نظام المخمن المنزلق، والذي يستند على المسيطر المكافئ، يهدف إلى تقدير ثمانية متغيرات حالة حيث إن الخطأ في التخميد محدد كما تم إثباته. باستخدام تخمين المتغيرات عن طريق المخمن المنزلق، تم تصميم وحدة تحكم LQR الأمثل من شأنها أن تخفف من اهتزاز العتبة الذكية وباستخدام العنصر الكهرضغطي. وللتغلب على مشكلة تأثير السيطرة غير المباشرة، تم اشتقاق شرط تحقيق الاستقرارية والذي يضمن استقرار المسيطر للتصميم المقترح والذي سيقلل الاهتزاز في العتبة.باستخدام المحاكاة العددية تم اختبار قدرة نظام السيطرة المقترح لتقليل وتخميد الاهتزاز. تم ازاحة طرف العتبة 10 مم، حيت وجد بان المؤثرات (actuator) للمادة الكهرضغطية (piz) قادرة على تقليل الازاحة إلى حوالي 1.3 ملم بعد 15 ثانية، في حين أنه يساوي 7 ملم في الحالة الحرة. ومن خلال المحاكاة تبين، أيضا، أن نظام السيطرة الأمثل يتم تنفيذه مع الحد الأدنى من الجهد حيث ان المطلوب هو 30 فولت فقط من أصل 200 فولت وهو الحد الاعلى لتشغيل المادة الذكية (Piz).

Keywords


Article
Sliding Mode Vibration Suppression Control Design for a Smart Beam
تصميم مسيطر منزلق الشكل لتخميد الاهتزازات للعتبة الذكية

Loading...
Loading...
Abstract

Active vibration control is the main problem in different structure. Smart material like piezoelectric make a structure smart, adaptive and self-controlling so, they are effective in active vibration control. In this paper piezoelectric elements are used as sensors and actuators in flexible structures for sensing and actuating purposes, and to control the vibration of a cantilever beam by using sliding mode control. The sliding mode controller (SMC) is designed to attenuate the vibration induced by initial tip displacement which is equal to 15 mm. It is designed based on the balance realization reduction method where three states are selected for the reduced model from the 24th states that describe the cantilever beam according to the FEM. These states are most controllable and observable. The stability and control performance for the proposed SMC are proved using candidate Lyapunov function and the equivalent control concept. The control spillover, which is the sources of instability, is completely avoided as ensured within the control performance proof.Numerical simulations are preformed to test the vibration attenuation ability of the proposed SMC. For 15 mm initial tip displacement, the piezoelectric actuator was found able to reduce the tip displacement to about (0.2) mm within (2.5 s), while it is equal to (3.5) mm with the open loop case. Moreover, the induced chattering in system response, due to the discontinuous control action, is removed by approximating the signum function by a continuous arctan function. As a result a smoother response are obtained with the same control performance as can be shown in the sliding variable, the control input voltage and the tip displacement plots.

ان السيطرة على الاهتزازات تعتبر من المشاكل الرئيسية في مختلف الهياكل. تستخدم المواد الذكية مثل المواد الكهروضغطية لجعل الهياكل ذكية، ذاتية السيطرة، وهي فعالة في السيطرة على الاهتزازات. في هذه البحث تم استخدام المواد الكهروضغطية كمتحسسات ومؤثرات في الهيكل المرن ولغرض السيطرة على الاهتزاز للعتبة باستخدام المسيطر المنزلق الشكل. تم تصميم مسيطر المنزلق الشكل والذي من شأنه تخفيف الاهتزاز الناجم عن ازاحة طرف العتبة بمقدار 15 ملم، تم استخدام طريقة (Balance realization) لاختيار نموذج مخفض حيث يكون هذا النموذج أكثر قابلية على السيطرة والتخمين. تم اختيار ثلاثة متغيرات حالة للنموذج المخفض عن النظام الأصلي والذي كان بعدد 24 متغير. هذه المتغيرات الثلاثة التي تم اختيارها هي الأكثر قابلية على السيطرة والتخمين. الاستقرار وفعالية السيطرة للمسيطر (SMC) المقترح تم اثباته باستخدام ( Lyapunov function ) ومفهوم السيطرة المكافئ. ان تداعيات المسيطر والتي هي من مصادر عدم الاستقرار تم تجنبها بشكل كامل من خلال أداء المسيطر. باستخدام المحاكاة العددية تم اختبار قدرة نظام السيطرة المقترح لتقليل وتخميد الاهتزاز. تم ازاحة طرف العتبة 15 مم، حيت وجد بان المؤثرات (actuator) للمادة الكهرضغطية (piz) قادرة على تقليل الازاحة إلى حوالي 0.2 ملم بعد 2.5 ثانية، في حين أنه يساوي 3.5 ملم في الحالة الحرة. أيضا تم التغلب على ظاهرة التذبذب (chattering) باستخدام دالة التقريب لدالة الإشارة عن طريق دالة ظل الزاوية القوسي ونتيجة لذلك تم الحصول على استجابة أكثر سلاسة وبنفس الأداء للمسيطر كما تم مشاهدته بالنسبة لمخططات السطح المنزلق، فولتية المسيطر وكذلك إزاحة راس العتبة.


Article
Active Vibration Suppression of Smart Cantilever Beam with Sliding Mode Observer Using Two Piezoelectric Patches
تخميد الاهتزازات للعتبة الكابولية الذكية مع المخمن المنزلق الشكل باستخدام اثنين من المواد الكهروضغطية

Loading...
Loading...
Abstract

This paper presents a vibration suppression control design of cantilever beam using two piezoelectric ‎patches. One patch was used as ‎an actuator element, while the other was used as a sensor. The controller design was designed via the balance realization reduction method to elect the reduced order model that is most controllable and observable. ‎the sliding mode observer was designed to estimate six states from the reduced order model but three states are only used in the control law. Estimating a number of states larger than that used is in order to increase the estimation accuracy. Moreover, the state ‎estimation error is proved bounded. An ‎optimal LQR controller is designed then using the ‎estimated states with the sliding mode observer, to ‎suppress the vibration of a smart cantilever ‎beam via the piezoelectric elements. The control spillover problem was avoided, by deriving an avoidance ‎condition, to ensure the ‎asymptotic stability for the proposed vibration ‎control design. ‎The numerical simulations were achieved to ‎test the vibration attenuation ability of the ‎proposed optimal control. For 15 mm initial tip ‎displacement, the piezoelectric actuator found ‎able to reduce the tip displacement to about 0.1 ‎mm after 4s, while it was 1.5 mm in the ‎open loop case. The current experimental results showed a good performance of the proposed LQR control law and the sliding mode observer, as well a good agreement with theoretical results.

يقدم هذا البحث تصميما لمسيطر إخماد الاهتزاز في عارضة ناتئة باستخدام اثنين من المواد الكهروضغطية. تم لصق المواد الكهروضغطية على سطح العارضة لتعمل مشغلا ميكانيكيا (actuator) ومتحسسا. هناك مصدران من ‏عدم الاستقرار في العتبة، وهما تأثير تداعيات المخمن وتأثير تداعيات السيطرة غير المباشرة، حيث تم اخذ هذين المصدرين بنظر الاعتبار في التصميم الحالي لنظام السيطرة على أساس انموذج مخفض ‏من النظام الأصلي. لتصميم نظام تحكم والذي من شأنه تخفيف الاهتزاز، تم استخدام طريقة (Balance realization) لاختيار انموذج مخفًض حيث يكون هذا النموذج أكثر قابلية على السيطرة والتخمين. تم اختيار ثلاثة متغيرات للنموذج المخفض عن النظام الأصلي. ان نظام المخمن المنزلق، والذي يستند على المسيطر المكافئ، يهدف إلى تقدير ستة متغيرات حيث إن الخطأ في التخميد محدد كما تم إثباته. باستخدام تخمين المتغيرات عن طريق المخمن المنزلق، تم تصميم وحدة تحكم LQR الأمثل من شأنها أن تخفف من اهتزاز العتبة الذكية وباستخدام العنصر الكهروضغطي. وللتغلب على مشكلة تأثير السيطرة غير المباشرة، تم اشتقاق شرط تحقيق الاستقرارية والذي يضمن استقرار المسيطر للتصميم المقترح والذي سيقلل الاهتزاز في العتبة. باستخدام المحاكاة العددية تم اختبار قدرة نظام السيطرة المقترح لتقليل الاهتزاز وتخميده. كما تم ازاحة طرف العتبة 15 مم، حيت وجد بان المشغل الميكانيكي للمادة الكهروضغطية قادر على تقليل الازاحة إلى حوالي 0.1 ملم بعد 4 ثانية، في حين أن قيمتها 1.5 ملم في الحالة الحرة. اظهرت النتائج العملية على العتبة الذكية الأداء المتميز لقانون السيطرة والمسيطر منزلق الشكل المقترح.

Listing 1 - 4 of 4
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (4)


Language

English (3)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2017 (2)

2016 (2)