تحليل سه‌بعدي اندركنش ديناميكي غيرخطي بدنه و بوژي قطار پرسرعت تحت مودهاي نوساني انعطافي جهت ارتقاي راحتي سفر

دكتري تخصصي

امروزه تمايل سازندگان ناوگان ريلي بر كاهش هرچه بيشتر وزن بدنه واگن مي‌باشد؛ لذا ضروري است رفتار ارتعاشاتي واگن تحت مودهاي انعطافي مطالعه گردد. مطالعات پيشين عمدتاً بر مطالعه اثر ارتعاشات خمشي بدنه بر رفتار ارتعاشاتي واگن تمركز داشته‌اند؛ در حالي‌كه ارتعاشات انعطافي پيچشي بدنه نيز مي‌تواند بر رفتار ارتعاشاتي آن تأثير بگذارد. رساله حاضر در همين راستا و به‌منظور مطالعه دقيق تأثير انعطاف‌پذيري بدنه واگن (مودهاي پيچشي و خمشي) بر رفتار ارتعاشاتي آن انجام پذيرفته است. همچنين سطح راحتي سفر مسافران با استفاده از قاب بوژي‌ها به عنوان جاذب ارتعاشات ديناميكي بهبود يافته است. در اين راستا درجات آزادي جابه‌جايي عمودي و طولي و دوران حول محور عرضي طولي براي بدنه و قاب بوژي‌ها و همچنين درجات آزادي جابه‌جايي عمودي و دوران حول محور طولي براي چرخ‌محورها به‌عنوان درجات آزادي صلب در نظر گرفته‌شده است. جهت شبيه‌سازي ارتعاشات انعطافي واگن، بدنه به‌عنوان تير دوسر آزاد اويلر-برنولي تحت خمش و پيچش مدل شده است. با توجه به رفتار غيرخطي المان ميله كششي كه منشأ اصلي ايجاد اندركنش ديناميكي بوژي-بدنه است، از روش خطي سازي معادل جهت حل معادلات ديناميكي غيرخطي با استفاده از نرم‌افزار متلب در حوزه فركانس استفاده‌شده است. در ادامه از نتايج تست ميداني قطار پرسرعت شينكانسن و همچنين نتايج حل عددي سيستم غير خطي در حوزه زمان جهت صحت سنجي نتايج شبيه سازي استفاده گرديد. نتايج شبيه‌سازي نشان دادند كه شاخص راحتي سفر انتهاي واگن با لحاظ نمودن انعطاف‌پذيري بدنه، 2.1 برابر نسبت به واگن با بدنه صلب تضعيف‌شده است. سپس تأثير اندركنش ديناميكي بدنه-بوژي مطالعه شد و نتايج نشان دادند كه شاخص راحتي سفر در مركز بدنه براي سرعت 300 كيلومتر بر ساعت با حضور اندركنش خطي 7 درصد بهبوديافته است. ازاين‌رو با استفاده از بهينه‌سازي سختي المان ميله كششي، شاخص راحتي سفر در مركز واگن 41 درصد بهبود يافت. همچنين مطالعه اثر ديناميك مسافران بر ارتعاشات انعطافي خمشي مركز بدنه انجام گرديد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهند زماني كه واگن كاملا توسط مسافران اشغال شده است شاخص راحتي سفر در مركز بدنه 13 درصد نسبت به واگن خالي بهبود مي‌يابد. همچنين جهت اثبات وجود پديده اندركنش بدنه-بوژي و نيز تأثير ديناميك مسافران بر ارتعاشات خمشي بدنه، مدل آزمايشگاهي واگن با مقياس 24.5 :1 ايجاد و پديده‌هاي مذكور در مقياس آزمايشگاهي اثبات گرديدند.

195559

دانشگاه علم و صنعت ايران

ماشين‌هاي ريلي

دكتر محمدعلي رضواني بابلي