بال‌های بال‌زن مصنوعی الهام‌گرفته از طبیعت: بهینه‌سازی سازه‌ای بر اساس الگوهای مورفولوژیک بال سنجاقک | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 58، شماره 1، 1405، صفحه 89-112 اصل مقاله (3.19 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2026.25931.7982 | ||
| نویسندگان | ||
| ابراهیم بهرامیان1؛ مجید علی طاولی* 1؛ علی باستی1؛ حامد رجبی2 | ||
| 1دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
| 2دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ساوت‌بنک لندن (LSBU)، لندن، انگلیس. | ||
| چکیده | ||
| بال‌های سنجاقک از طریق یک سیستم متکی بر کنترل مکانیکی غیرفعال (Passive)، به مانورپذیری و عملکرد آیرودینامیکی بالایی دست می‌یابند. این مطالعه با ادغام ریخت‌سنجی هندسی از بال سنجاقک و یک چارچوب بهینه‌سازی پارامتریک، الگوهای سازه‌ای مؤثر بر تغییرشکل بال را بررسی می‌کند. در این راستا، یک مدل پارامتریک از بال در محیط Grasshopper توسعه یافت تا اثر الگوهای پلنفرم، شبکه‌بندی رگه‌های طولی، هندسه المان‌های مثلثی و تروستیگما بر مدهای تغییرشکل ارزیابی شود. با به‌کارگیری الگوریتم تکاملی چندهدفه Octopus، موازنه‌های میان جرم، انرژی کرنشی و سختی سازه‌ای تحلیل گردید. نتایج نشان داد که پیکربندی‌های بهینه ناگزیر با یک تضاد عملکردی (Trade-off) خمش–پیچش مواجه‌اند. تحلیل تطبیقی میان پیکربندی‌های بهینه‌شده و مورفولوژی بال گونه‌های Tramea و Potamarcha از خانواده Libellulidae روندهای عملکردی همسویی را نشان داد که بیانگر نقش کلیدی کارایی مکانیکی در تکامل ساختار داخلی بال است. افزون بر این، تحلیل دینامیکی نشان داد که علی‌رغم پیچیدگی ساختار بال، مدهای فرکانسی تناظر مستقیمی با پاسخ‌های استاتیکی دارند؛ به‌گونه‌ای که رفتار ارتعاشی بال به‌خوبی به تغییرات و اصلاحات اعمال‌شده در حالت استاتیک واکنش نشان می‌دهد. این پژوهش در نهایت یک الگوی طراحی ساده‌سازی‌شده و الهام‌گرفته از طبیعت برای توسعه ریزپرنده‌های بال‌زن (MAVs) ارائه می‌کند؛ دستاوردی که زمینه‌ساز ساخت نمونه‌های فیزیکی و آزمون‌های تجربی پرواز دینامیکی در پژوهش‌های آتی خواهد بود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| طراحی پارامتریک بال؛ مورفولوژی بال سنجاقک؛ ریزپرنده‌های بال‌زن (FWMAVs)؛ طراحی الهام‌گرفته از طبیعت؛ بهینه‌سازی چندهدفه | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 469 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 256 |
||