بهینه‌سازی سازة سکوی پرتاب قائم موشک پرتاب‌شونده از روی زمین به روش المان محدود

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، اصفهان

2 عضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، اصفهان

3 محقق / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، اصفهان

چکیده

سکوهای پرتاب عمودی از جمله تجهیزات زمینی موشک‏های تاکتیکی‌اند ‏باشند که از آنها برای استقرار و نگهداری موشک‏ها در وضعیت پرتاب، عمود‏سازی و سرویس در زمان آماده‏سازی و پرتاب استفاده می‏شود. شکل سازة گهواره و ابعاد آن، به بارهای مؤثر و اندازه و وزن موشک بستگی دارد. در اکثر سازة‏ گهواره‏‏‌ها دو تیر، که توسط اتصالات عرضی به‌هم متصل شده‌اند، به‌عنوان عضوهای اصلی می‏باشند. المان قاب فضایی برای طراحی مورد استفاده قرار گرفته و کد المان محدود برای محاسبة تنش و تغییر شکل در سازه، در نرم‌افزار متلب نوشته شده است. همچنین برای بهینه‌سازی از روش الگوریتم ژنتیک استفاده و کد این الگوریتم نیز در نرم‌افزار متلب تدوین شده است که برای محاسبة تنش و تغییر شکل در سازه از کد المان محدود نوشته‌شده بهره می‏گیرد. هر یک از کدهای نوشته‌شده با مثال‌های حل‌شده صحت‌سنجی شده که نتایج مطلوبی را نشان می‌دهد. تابع هدف وزن‏ سازة گهواره بوده و جابه‌جایی و تنش تسلیم به‌عنوان قیود و مشخصات هندسی سطح مقطع، متغیرهای طراحی می‏با‏شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Structural optimization of missile vertical launch bed launching from the ground using finite element method

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hadi Mortazavi Manesh 1
  • Asghar Mahdian 2
  • Behrooz Shahriari 3
چکیده [English]

Missile’s vertical launchers are one of the ground equipment of tactical missiles used to hold them in launching position, vertical position and servicing them for launching. Tower launchers’ dimension and configuration depend on effective loads, dimension and weight of the missile. In the majority of tower launchers two bars connected to each other with crossbar connectors are considered as basic parts. Space frame element is used for designing and a finite element code has been written in MATLAB Software to calculate stress and deformities of the structure. A Genetic algorithm which is codified in MATLAB has been used for optimization. This code uses the finite element code to calculate the stress and deformation of the structure. All of the written codes have been compared to experimental data and results confirm the accuracy and exactness of the outcome. In this design weight of the tower launcher was the target equation, displacement and yield stress were constraints and geometrical specifications of the cross section were variables.

کلیدواژه‌ها [English]

  • structural design
  • Optimization
  • tower launcher
  • finite element method

[1] V. K. Milkov, A. M. Kmisaric, Equipment Ground Missiles ,translated by B. Abdi, Aerospace Organizations Tehran, 2006, (In Persian فارسی).

[2] J. C. Brown, C. A. Littlefield, Design of a‏ Light Weight Mobile Launch Structure for the‏ Ares ‏I Launch Vehicle, Structures Congress ASCE, 2010.

[3] B. Beydaei, H. Sanaeipor, Check The Operating System Launchers From The Sea, 10th Conference Of Iranian Aerospace Society, Tarbiat Modares University, Tehran, 2010, (In Persian فارسی).

[4] J. H. Halland, Adaptation in natural and artificial system, Ann‏Arbor, MI: University of Michigan press, 1992.

[5] D. E. Goldberg, Genetic algorithms in search optimization and machine learning, Addison Wesley Longman, 1989.

[6] P. Hajela, E. Lee, Genetic algorithms in truss‏topological optimization, ‏J. Solids topological optimization, in truss Structures, Vol. 32, No. 22, pp. 185-195, 1995.

[7] S. Rajeev, C. S. Krishnamoorthy, Discrete using genetic optimization of structure‏, J. Struct. Engng, ASCE, algorithem Vol. 118, No. 5, pp. 79-87, 1992.

[8] C. Camp, S. Pezeshk, Optimized design two-dimensionalstructures using agenetic algorithm,‏ Journal‏ for‏ Structural‏ Engineering, Vol. 124, pp. 551-559, 1988.

[9] P. Gero, A. Bello, Design optimization of 3D steel ‏structures: genetic algorithms ‏vs.‏‏ classica techniques, Journal of constructional steel, Vol. 62, No. 12, pp. 137-143, 2006.

[10] H. Tagawa, M. Ohsaki, A continuous topology transition model for shape optimization of plane truss with uniform cross-sectional area. In: Proc.3rd world congress of structural and multidisciplinary optimization, 1999.

[11] T. Dede, S. Bekiroğlu, Y. Ayvaz, Weight minimization of trusses with genetic algorithm, Applied Soft Computing, Vol. 11, No. 2, 2011, pp. 2565-2575.

[12] A. H. Gandomia, A. H. Alavib. D. Mohammadzadeh, M. G. Sahabd, An empirical model for shear capacity of RC deep beams using genetic-simulated annealing, archives of civil and mechanical engineering, Vol. 13, pp. 354-369, 2013.

[13] O. Hasancebi, S. Carbas, E. Dog, M. Saka, Comparison of non-deterministic search techniques in the optimum design of real size steel frames, Computers and Structures, Vol. 88, pp. 1033-1048, 2010.

[14] S. S. Rag, Finite Element Methods in Endineering, translated by G. Majzobi, F. Fariba, Boalisina university, Hmedan, 1997.

[15] R. D. Cook, Finite Element Modeling For Stress Analysis, translated by A. Mahdian, Kanon Pazhohesh, Isfahan, 1995.

[16] J. E. Bringas, Handbook of Comparative World Steel Standards, 3rd Edition, ASTM International, Conshohocken, 2004.

[17] M. Kia, Genetic Algorithms In MATLAB, Published by Daneshgahi Kian, Tehran, 2012, (In Persian فارسی).

[18] K. E. Kinnear, Advances in genetic programming, 1stedition, Massachusets Institude of Technology, 1994.

[19] H. Mahmodi Kocheksaraei, N. Taghizade, The Use Of Genetic Algorithms In The Optimization Of Geometric Structures Truss, 9th Internasional Conference Civil Engineering, Isfahan University Of Technology, 2012.

[20] H. Naei, Mechanics Of Materials, Published by Poran Pazhohesh, Tehran, 2010, (In Persian فارسی).

[21] M. Kripka, Discrete Optimization of Trusses by Genetic Algorithm, J. of the Braz. Soc. Of Mech. Sci. Eng. ABCM. Passo Fundo. RS. Brazil, April-June1-4, 2004.

[22] T. Haftka, Elements of Structural Optimization, Translated by M. Abolbashari, Ferdowsi University, Mashhad, 2003, (In Persian فارسی).