17586

17586

شناسايي و كنترل رفتارآشوبناك ورق هاي به كار رفته در بدنه قطارهاي پرسرعت

دكتري

ماشين هاي ريلي

خردادماه 1396

دكتر داوود يونسيان

راه آهن

چكيده سرعت قطارهاي مسافري روز به روز در حال افزايش است. آنچه كه به موازات اين افزايش سرعت نظر بسياري از محققان را در سال¬هاي اخير به خود جلب نموده است مسائل مرتبط با آيروديناميك اين نسل از قطارهاست كه نيازمند توجه ويژه و ارائه¬ي راهكارهاي فوري و مؤثر است. با توجه به اهميت موضوع، براي انجام رساله¬ي دكتري شناسايي رفتار آشوبناك ورق¬هاي به¬كار رفته در بدنه-ي قطارهاي پر سرعت و در نهايت كنترل اين رفتار آشوبناك صورت پذيرفته است. آنچه كه به عنوان ضرورت موضوع كنترل رفتار آشوبي در چنين ورق¬هايي مطرح است جلوگيري از وقوع تخريب¬هاي ناشي از خستگي و قابل پيش¬بيني نمودن رفتار سيستم¬هاي ديناميكي است. بدين منظور مدل¬سازي ارتعاشات غيرخطي آن ورق¬ها با تئوري فون-كارمن و نيز استفاده از روش ملنيكوف براي تعيين آستانه¬ي وقوع آشوب در اثر اندركنش آيروديناميكي ورق با جريان هوا و با لحاظ كردن اثر نيروهاي خارجي مورد توجه قرارگرفته است. توسعه مدل¬هاي دوبعدي موجود به سه بعد و استخراج معادلات حاكم بر سيال مورد نظر در حالت سه بعدي و نهايتاً يافتن توزيع فشار آيروديناميكي در سه بعد با استفاده از تئوري جريان پتانسيل انجام گرفته است. انجام تحليل¬هاي فركانسي و آناليز رفتار آشوبناك بر روي انواع ورق¬ها از جمله ورق¬هاي كامپوزيت لايه¬اي –كه داراي گستردگي وسيعي در استفاده در بدنه قطارهاي پرسرعت هستند- از ساير مواردي است كه در اين رساله بدان پرداخته شده است. متد حل در يافتن معادلات حاكم بر توزيع فشار سه بعدي و يافتن آستانه¬ي آشوب عمدتاً به¬صورت تحليلي بوده و براي بدست آوردن پاسخ¬هاي ارتعاشي در حوزه¬ي زمان و فركانس و نيز صحه گذاري بر نتايج حاصله گاهاً از روش¬هاي عددي نيز استفاده گرديده است. علاوه بر اين در يك روش ديگر صحت سنجي نتايج، معادلات مربوطه و پاسخ¬هاي حل آن¬ها با حالت دوبعدي مقايسه گرديده است. در مطالعات پارامتريك صورت پذيرفته، اثر سرعت و همچنين اثر هندسه¬ي ورق و جنس آن روي آستانه¬ي وقوع آشوب و شروع پديده¬ي انشعاب بررسي گرديده است. يكي از مهمترين دستاوردهاي اين رساله يافتن نمودارهاي آستانه¬ي آشوبناكي در ورق¬ها بر حسب پارامترهاي مختلف مكانيكي و هندسي و براي انواع رايج ورق-هاست. كنترل رفتار آشوبناك ورق¬ها با استفاده از روش افزودن تحريكات خارجي از ديگر دستاوردهاي مهم اين رساله است. با اين عمل مي¬توان پاسخ آشوبي ورق را به يك پاسخ متناوب تبديل كرد. از جمله ترم¬هاي تحريكي كه مي¬توان در جهت مهارنمودن رفتار آشوبي ورق بدان افزود تحريكي متناسب با خيز ورق در هر نقطه است كه كارآمدتر بودن نتايج چنين ترم تحريكي در اين رساله به تصوير كشيده شده است. واژه‌هاي كليدي: قطار پر سرعت، ورق فون-كارمن، جريان پتانسيل، فشار آيروديناميكي، ارتعاشات غيرخطي، رفتار آشوبناك، روش ملنيكوف، كنترل آشوب.

1396/04/17

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Nowadays, the speed of the trains and passenger coaches is increasing all over the world. Studying the vibrations of the plates used in the body of the high speed trains is an important problem. Undesirable vibrational behavior of such plates can lead to instability and unwanted noise. Among all types of vibrations, chaotic vibrations should essentially be investigated because of its undetermined nature. Chaos in the plates can make unpredictable behaviors and also lead to fatigue damage. So, this thesis deals with recognizing the chaotic behavior of the plates and controlling this topic. Both types of nonlinear visco-elastic and composite plates are investigated in this study. The plates also are assumed subjected to a subsonic fluid flow. Von-Kármán assumptions are used in order to derive the equation of motion of the plate in three dimensional forms. Galerkin’s approach is used to transform the nonlinear partial differemtial equation of motion of the plate to a set of ordinary differential equations. A frequency analysis is carried out for the plate in Chap. 3. An analytical study is performed in Chap. 4 based on the Melnikov’s function in order to predict the chaos threshod in the plate. Moreover, Chap. 5 deals with investigating chaos in the composite laminated plates. In Chap. 6 chaos controlling in the plates is adopted. Finally, the concluding remarks and corresponding suggestions are listed in Chap. 7. Keywords: high speed train, chaotic vibrations, nonlinear plate, controlling chaos.