9357

طراحي و تحليل تنش ميله محافظ گهواره بوژي ماشين ريلي ساخته شده از هيبريد فلز و كامپوزيت كربن/اپوكسي تحت ضربه سرعت پايين

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1403

محمود مهرداد شكريه

1403/08/05

مهندسي مكانيك

Design and stress analysis of the protective rod of a rail-car bogie cradle made of hybrid metal and carbon/epoxy composites under low-velocity impact

صنعت حمل و نقل در طول تاريخ بشريت نقش مهمي داشته است. امروزه با افزايش جمعيت و حجم سفرهاي ريلي و مبادلات تجاري، اهميت توسعه اين صنعت بيشتر از پيش احساس مي‌شود. از سويي ديگر نگراني جوامع از توليد آلاينده‌ها و گرمايش زمين، توسعه اين صنعت را محدود كرده است. يكي از رويكردهاي مقابله با اين محدوديت، سبك‌سازي ماشين‌هاي ريلي به جهت كاهش مصرف سوخت و توليد آلاينده‌ها مي‌باشد. هدف از اين مطالعه نيز بازطراحي ميلۀ محافظ گهواره به جهت سبك سازي آن است. در اين مطالعه، ابتدا از مفاهيم مقاومت مصالح و مكانيك مواد مركب استفاده شده است تا ساختار كامپوزيتي اين قطعه با توجه به بارگذاري ضربه‌اي كه به آن اعمال مي‌شود، طراحي گردد. سپس جهت استفاده از روش اجزاي محدود براي تحليل تنش‌ها و نواحي بحراني قطعۀ طراحي شده، نرم افزار آباكوس و حلگر صريح آن به كار برده شده است. تحليل مشابهي بر روي نمونه اوليۀ فولادي انجام شده تا در نهايت رفتار و عملكرد آن با نمونه كامپوزيتي طراحي شده مقايسه شود. در انتهاي اين مطالعه، نمونه ميلۀ محافظ گهواره كامپوزيتي با استفاده از تركيب فولاد و كامپوزيت كربن/اپوكسي (CFRP) طراحي گرديد. اين طراحي جديد باعث كاهش وزن 38 درصدي نسبت به نمونۀ فلزي شده است. از سويي ديگر ضريب اطمينان از مقدار 1.20 در نمونه فولادي، به مقدار 1.88 در نمونه طراحي شده افزايش يافته است. علاوه بر اين نتايج، نواحي بحراني قطعه و نوع تخريبي كه نمونۀ طراحي شده مستعد آن است، مشخص شده است.

كامپوزيت كربن/اپوكسي , ميله محافظ گهواره , روش اجزاي محدود , ضربه سرعت پايين