---

طراحي و تحليل سازه كامپوزيتي يك ميكروماهواره به همت پژوهشگران دانشگاه تربيت مدرس

مهندسان هوافضا (سازه) دانشگاه تربيت مدرس در طرحي با اجراي رويه كامل بارگذاري يك ميكروماهواره بر اساس استانداردهاي اروپا، طراحي سازه كامپوزيتي معادل سازه فلزي اوليه و همچنين اجراي روش‌هاي جديد در مدلسازي به منظور تسريع اجراي تغييراتنشان دادند كه وزن بخش تغيير يافته سازه بيش از 50 درصد كاهش يافته است. به گزارش سرويس پژوهشي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، در پژوهشي كه در قالب پايان نامه كارشناسي ارشد بهروز حسين پور ــ دانش‌آموخته رشته مهندسي هوافضا گرايش سازه ــ انجام شد، سازه فلزي يك ماهواره واقعي بعد از مدلسازي، تحليل كامل و مقايسه با نتايج تست ماهواره‌ به سازه كامپوزيتي تبديل مي‌شود. سازه ماهواره اوليه تمام فلزي و به طور عمده از جنس آلومينيوم است. ماهواره در رده ميكروماهواره با وزن تقريبي 75 كيلوگرم داراي شكل مكعبي و سلول‌هاي خورشيدي متصل به بدنه است. وي در تشريح هدف از اين تحليل گفت: هدف از اين تحليل اجراي رويه كامل بارگذاري يك ميكروماهواره بر اساس استانداردهاي اروپا، طراحي سازه كامپوزيتي معادل سازه فلزي اوليه و همچنين اجراي روشهاي جديد در مدلسازي به منظور تسريع اجراي تغييرات است. نرم‌افزار استفاده شده براي تحليل MD.PATRAN&MSC.NASTRAN نسخه 2007 است. حسين پور در ادامه افزود: از مواد كامپوزيت كربن و شيشه براي طراحي سازه بدنه اين ميكروماهواره استفاده شده، الياف به كار رفته به صورت پارچه و تك جهته هستند، كه در دو مدول پايين و بالاي ماهواره لايه گذاري شده از اطلاعات مواد بر اساس استاندارد MIL استفاده شده است. پژوهشگر دانشگاه تربيت مدرس با بيان اين كه روشهايي براي افزايش سرعت اجراي تغييرات طراحي اجرا شده است، گفت: از قابليتهاي نرم‌افزار براي مدلسازي قطعات در فايلهاي جداگانه و مونتاژ آنها در يك فايل واحد، شماره گذاري مجزا هر قطعه و بهينه سازي ترتيب گره‌ها براي كاهش زمان تحليل استفاده شد. اتصالات MPC به منظور تسريع جابجايي قطعات براي تغييرات مورد نياز، در موقعيت پيچ‌ها به كار رفته است. از مدلسازي حجمي براي قطعات غير سازه‌اي مؤثر در تحليل استفاده شد. وي در تشريح مراحل طرح خود افزود: ابتدا سازه فلزي ماهواره با جزئيات وزني و ابعادي ماهواره واقعي مدلسازي شده است، پس از تكميل مدلسازي، با روش مقدار انرژي كرنشي و 10 فركانس اوليه آزاد ارتعاشي صحت اتصالات و المان محدود چك شد، بعد از تاييد كامل هزار و 500 مد اول فركانسي با پوشش بيش از 90 درصد به منظور استخراج بارگذاري شبه استاتيك استخراج شده است. فركانسهاي اوليه ماهواره بايد بزرگتر از 50 هرتز باشند، بارگذاري هاي موجود به صورت طيف فركانسي پرتابگر با فركانس بالا و پايين، ارتعاشات اتفاقي و همچنين بارگذاري شوك است كه بايد به شتابهاي معادل تبديل شود. معادل سازي شتابها از طريق فركانسها و جرمهاي مؤثر با روش مايلز انجام شده است. حسين پور ادامه داد: بعد از تكميل تحليل ماهواره فلزي،‌ مقايسه و تاييد با نتايج ماهواره واقعي، بدون تغيير در معماري ظاهري و دريچه‌هاي دسترسي، طراحي و تبديل سازه در مدول اصلي پايين و بالاي ماهواره به كامپوزيت اجرا شد. تعدادي از قطعات اصلي واسطه حذف شدند. به علت شباهت ظاهري دو مدول تغيير يافته از ساختار لايه چيني مشابهي براي طراحي كامپوزيتي استفاده شده است. رويه كامل تاييد مدل، استخراج يكهزار و 500 مد اول ارتعاشي، شتابهاي معادل و بارگذاري شبه استاتيك اجرا شد. بعد از سعي و خطاي زياد به منظور احراز شرايط از لحاظ فركانس اول بزرگتر از 50 هرتز معيار شكست TSAI-WU در مواد مركب و معيار تسليم قطعات فلزي، طراحي كامپوزيتي ماهواره به اتمام رسيد. نتايج نشان مي‌دهد كه وزن بخش تغيير يافته سازه بيش از 50 درصد كاهش يافته است. گفتني است، اين پژوهش با راهنمايي دكتر غلامحسين رحيمي، عضو هيات علمي دانشكده فني مهندسي دانشگاه تربيت مدرس انجام شد.