دانلود پایان نامه درمورد دینامیکی، شبیه سازی

C …………………………………………………………………………………………………………………………………….سرعت بحرانی خطی
C1 تا C4 ……………………………………………………………………ضرایب دمپینگ برای دمپرهای یاو سیستم تعلیق اولیه
Ky ………………………………………………………………………………………………………………سختی عرضی سیستم تعلیق اولیه
Cy……………………………………………………………………………………………………………..دمپینگ عرضی سیستم تعلیق اولیه
KK ……………………………………………………………………………………………………………………سختی یاو سیستم تعلیق اولیه
Cy2 ………………………………………………………………………………………………………….دمپینگ عرضی سیستم تعلیق ثانویه
Ky2 ……………………………………………………………………………………………………………سختی عرضی سیستم تعلیق ثانویه
mC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..جرم بدنه واگن
mB ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..جرم بوژی
d…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..نصف گیج خط
b……………………………………………………………………………………………………….نصف بازوی سختی یاوسیستم تعلیق اولیه

فصل اول

مروری برادبیات موضوع

1-1- مقدمه:
مدلسازی ریاضی بصورت بسیار گسترده ای برای توصیف حرکت قطار بر روی ریل مورد استفاده شده است. با توجه به تنوع پارامترهای موجود در مسا له، ایجاد نمودن یک مدل ریاضی که بتواند همه جنبه های مسئله را پوشش دهد به نظر بسیار بعید می آید. بدیهی است در این میان استفاده از مدلهای خاص هر یک با هدفی خاص (در بردارنده محدود یت هایی) بسیار راهگشا است.
عموما در بررسی دینامیک آلات ناقله و به ویژه آلات ناقله ریلی، فرض بر آن است که المان های جرمی هر یک صلب هستند. هر یک از این المانها دارای 6 درجه آزادی در راستاهای طولی، عرضی، قائم (درجات آزادی مربوط به جابجایی) رول، پیچ و یاو (درجات آزادی مربوط به دوران) هستند. برای توصیف دینامیکی هریک از این درجات آزادی نیازمند حل یک معادله دیفرانسیل درجه 2 که عموما کوپل با معادلات دیگر است می باشیم. پس برای توصیف دینامیک یک سیستم N درجه آزادی می توان گفت N×6 معادله دیفرانسیل کوپله شده باید حل شوند. بدیهی است حل این تعداد معاد له بسیار وقت گیر و هزینه بر است. در اینجاست که ما باید هدف مدل و وظیفه آن را تعیین کنیم.
مشاهدات صورت گرفته نشان داده اند که ارتباط کمی مابین حرکت وسیله نقلیه در راستای قائم و عرضی است. با توجه به این نکته می توان گفت در بررسی عرضی وسیله نقلیه نیاز به در نظر گرفتن اثرات حرکت در راستای قائم نیست. این مسئله در ارتباط با بررسی حرکت در راستای قائم نیز صادق است. در اینجا و در این پژوهش با توجه به اینکه هدف بررسی حرکت در راستای عرضی بوده است تنها درجات آزادی یاو و عرضی در نظر گرفته شده اند.
این ساده سازی نه تنها ما را در حل مسئله کمک می نماید بلکه در انتها نیز توصیف نتایج را آسانتر می سازد.
بررسی عرضی خود می تواند به دو شاخه تقسیم شود :
1- بررسی پاسخ سیستم: بدیهی است در این رویکرد، هدف بررسی پاسخ سیستم به محرکهای خارجی است.
2- بررسی پایداری در این رویکرد هدف بررسی پایداری عرضی وسیله نقلیه تحت شرایط کاری مختلف است.
همانگونه که یک سیستم در حالت استاتیکی می تواند پایدار یا ناپایدار باشد یک سیستم دینامیکی نیز می تواند پایدار یا ناپایدار باشد. همانگونه که در استاتیک معیار ما برای بررسی پایداری، بازگشت سیستم به حالت ابتدایی خود است، در دینامیکی نیز معیارهای مشابه برای بررسی پایداری وجود دارد. این معیار اینگونه مطرح می شود: یک سیستم دینامیکی ناپایدار سیستمی است که کوچکترین مقدار جابجایی (تحریک) را به بینهایت واگرا می کند.
2- 1- مروری بر کارهای انجام شده :
اولین تحقیق وبررسی روی مسئله پایداری آلات ناقله ریلی توسط د یپیتر2 [4] انجام شد. وی رفتار و سیکل حدی را در یک بوژی دو محوره که دارای چرخهای استوانه ای است بررسی نماید. کاروی توسط ماتسودایرا 3 [5]وویکنز4 [6] باارائه مقالاتی دنبال شد. این کارهای اولیه شروع بررسی این موضوع توسط دیگردانشمندان بود. کوپریدر5 [7]اولین کسی بود که مباحث غیرخطی رادر زمینه سیستمهای ریلی بررسی کرد.وی اثرات لغزش چرخ مخروطی بودن چرخ، تماس فلنج و میزان اصطکاک کاسه بوژی را بر روی دینامیک بوژی با 6 درجه آزادی بررسی نمود. اولین تحلیل دوشاخگی مسئله حرکت آزاد یک چرخ ومحورتوسط هوا یلگول6 [8] انجام شد ومنجربه مواجه شدن با حالت دوشاخگی سیکل حدی شد. در سالهای اخیرمولفان بسیاری حرکت نوسانی آشوبناک ودوشاخگی سیکل حدی رادرباره چرخ ومحور و وسایل نقلیه ریلی مورد بررسی قرار داده اند.
تحلیلهای تئوریکی زیادی برای پیش بینی سرعتهای بحرانی دردینامیک غیرخطی چرخ ومحورها و وسایل نقلیه ریلی انجام شده اند. لاو و برند7 [9]ازروش کریلوف – بوگولیوبوف8 [20] برای استخراج دامنه های ارتعاشات چرخ ومحوراستفاده کرده اند. آنها در بررسی خود ازروش اغتشاش برای تحلیل پایداری حرکت نوسانی استفاده کردند. آنها تاثیر پروفیل چرخ وهمچنین تماس فلنج رادراین مطالعه بدست آوردند. سعی نمودند تا با متدی مشابه رفتار یک تک محور ر
ا در قوس با درنظر گرفتن تماس فلنج بررسی نمایند. در این مدل تماس فلنج بصورت یک عدد فنر خطی با لقی برابر با لقی گیج خط مدل شده بود.
شفل9 [10]بصورت تئوریکی وابستگی پایداری هانتینگ را به ضرایب خزش نشان داد واثردمپینگ سیستم تعلیق را برپایداری وسیله نقلیه وچرخ ومحورراموردمطالعه قرارداد.
درتلاشی که توسط هانس ترو10، مهدی احمد یان ویانگ11 [11,12,13] انجام شد، اثرغیرخطی دمپینگ یاو طولی بررفتارهانتینگ وطبیعت دوشاخگی سیکل حدی در یک چرخ ومحور و همچنین دریک بوژی دومحوره رابررسی کردند. بررسی ایشان حاکی ازاین بود که افزایش متوسط دمپینگ یاو باعث کاهش سرعت بحرانی هانتینگ می شود وافزایش بسیارزیاد در دمپینگ یاورفتارهانتینگ رادرزمینه کنترل بهترودامنه هانتینگ بهبود می بخشد. هوراک و ورملی12 [14]اثرچین خوردگی سطح ریل را بررفتارهانتینگ یک بوژی مسافری موردآزمایش قراردادند. به علاوه آنها تاثیر پارامترهای سیستم تعلیق اولیه وهندسه چرخ ومحوررا بر پایداری بوژی بررسی کردند.
ناگورکا13 [15]درمطالعه خود دررفتارقوسها بر وسایل نقلیه ریلی احتمالا اولین شخصی بوده که حالت تماس دونقطه ای چرخ وریل رادرمعادلات دینامیکی حاکم برسیستم در نظر گرفته است.
سن یونگ، لی و یانگ چنگ چنگ14 [1]درسال 2004 بااستفاده ازمدل خزشی سیستم چرخ ومحوروبوژی را به صورت یک سیستم 10درجه آزادی مدل کردند وسیستم را روی یک مسیرمستقیم حرکت دادند و جابجاییهای عرضی، عمودی، رول و یاو چرخ ومحور و همچنین جابجاییهای عرضی و یاو را برای بوژی درنظرگرفتند. دراین بررسی دیده شد که سرعتهای بحرانی هانتینگ محاسبه شده درسیستم 10 درجه آزادی از سیستم 6 درجه آزادی ای که قبلا بررسی کرده بودند کمتربوده است. همچنین به این نتیجه رسیدند که سرعت بحرانی هانتینگ برای یک وسیله نقلیه با یک پروفیل فلنج نو بیشتر از حالتی است که پروفیلش سا ییده شده یا کهنه باشد.
نات وجایادف15 [2]درسال 2005 تاثیر سختی یاو رابرروی دینامیک چرخ ومحور به صورت شبیه سازی وحل عددی رابررسی کردند. نیروهای تماسی بین چرخ وریل را بااستفاده ازتئوری خزشی جانسون و ورمولین تخمین زدند و به این نتیجه رسیدند که پاسخ سیستم درحین افزایش وکاهش سرعت یکسان هستند.
یانگ تسای فن، ون فانگ وو16 [3]درسال 2006 پایداری دینامیکی یک مدل چرخ ومحوروبوژی و واگن را مدل کردند که تماس فلنج چرخ وریل رادر نظر نگرفتند ودریافتند که درسرعتهای کمترازسرعت بحرانی راحتی سفروجود خواهد داشت وکدی که برای کار خود نوشتند بسیار قابل تغییربرای انواع دیگرمدلهای بدون تماس فلنج بود.
البته شایان ذکر است که با پیشرفت بیش از پیش دینامیکی غیرخطی و بویژه دینامیک آشوب تحولات فراوانی در حوزه بررسی پدیده هانتینگ صورت گرفت. معرفی را در این زمینه در مرجع موهان17 واحمدیان [16] می توان یافت.
مطالعه ای در این زمینه توسط ها نس ترو انجام شده که ایشان نیروهای خزشی غیر خطی را در نظر گرفتند ولی تنها یک چرخ و محور را بررسی کردند و تماس فلنج چرخ با ریل را در نظر نگرفته‌اند.
نتایج حاکی از این موضوع است که غیرخطی بودن موجود در سیستم تعلیق اولیه و تماس فلنج با ریل بسیار روی رفتار هانتینگ تاثیر گذار هستند. هر دوی سرعتهای بحرانی و طبیعت دوشاخگی توسط المانهای غیرخطی تحت تاثیر قرار دارند. به علاوه نتایج نشان دهنده این هستند که در بعضی از شرایط سرعت بحرانی هانتینگ در تحلیل غیرخطی کمتر از سرعت بحرانی در تحلیل خطی است. این موضوع بیانگر اینست که تحلیل خطی می تواند سرعت عملکردی را پیشنهاد کند که در واقعیت آن سرعت باعث هانتینگ شده است.
یک عاملی که در وسایل نقلیه ریلی پر سرعت محدود کننده می باشد، پدیده دینامیکی ای به نام هانتینگ است که در ابتدا بصورت یک پاسخ حرکتی دمپ شده عرضی و یاو وسیله نقلیه ریلی ظاهر می شود. در فراتر از سرعت رو به جلویی که به نام سرعت بحرانی خوانده می شود، هانتینگ ظاهر می شود که به صورت یک حرکت مستهلک نشده چرخ و محور مقید بین فلنج چرخ و ریل می نمایاند هانتینگ چرخ و محور می تواند منجر به هانتینگ بوژی شود و در نهایت هانتینگ بدنه واگن یا هانتینگ اولیه شود. هانتینگ اولیه می تواند نیروهای عرضی بزرگی در ریل را ایجاد کند که منجر به خروج از خط می شود.
به خاطر اهمیت این موضوع در عملکرد وسایل نقلیه ریلی، بحث هانتینگ چندین دهه است که مورد مطالعه قرار می گیرد. کارهای اولیه عموما از مدلهای خطی استفاده می کردند که دید محدودی را در مورد مسئله در اختیار صنعت راه آهن قرار می داد.
مطالعات بعدی توسط کوپریدر18 [7] و تعداد زیاد دیگری بر این اساس بود که مدلهای خطی را طوری استفاده کنند که ترمهای غیرخطی را نیز شامل شود. اثرات دوشاخگی بر تحلیل سیستم های غیرخطی بسیار حائز اهمیت می باشند. اخیرا مطالعاتی در این زمینه انجام می شود بحث دوشاخگی را در هانتینگ وسیله نقلیه ریلی مدنظر قرار می دهد.
تئوری دوشاخگی، رفتار دینامیکی سیستم های غیرخطی را وقتی که پارامترهای سیستم تغییر کنند می دهد. دوشاخگی سیکل حدی پدیده ای دارای اهمیت ویژه در دینامیک ریلی است.
هنگامی که سرعت وسیله نقلیه ریلی از یک حد خاصی بیشتر می شود، حرکت متعادل پایداری خود را از دست می دهد و هانتینگ شروع می شود. به علاوه زمانیکه سرعت از سرعت بحرانی فراتر می رود دیاگرام فازی سیستم از یک نقطه ثابت دور می شود که بسیار به مانند پدیده دوشاخگی سیکل حدی است.
در ابتدا هویلگو19 [8]دوشاخ
گی سیکل حدی را در چرخ و محور بررسی کرد و نیروی غیرخطی بین چرخ و ریل را در نظر گرفت. در ادامه این کار گروهی از دانشمندان به رهبری هانس ترو دوشا خگی را در دو ریل مختلف که توسط کوپریدر [7] معرفی شده بود مورد مطالعه قرار دادند.
مهدی احمدیان ویانگ20 [13]اثر غیر خطی بودن دمپینگ یاو را بر دوشاخگی سیکل حدی بر روی چرخ و محوری که تماس فلنج در آن برقرار نبود بررسی کردند. مطا لعات آنان نشان داد که دامنه نوسانات هانتینگ با سرعت زیادی افزایش پیدا کرد هنگامی که سرعت رو به جلو بالاتر از سرعت بحرانی باشد این موضوع بیانگر اینست که حرکت عرضی چرخ و محور از لقی بین فلنج چرخ و ریل بیشتر می شود که در حالت واقعی تماس بین فلنج چرخ و ریل برقرار می شود. حذف کردن دینامیک تماس بین فلنج چرخ و ریل باعث بروز خطاهایی در تحلیل می شود که در واقعیت اتفاق نمی افتد.
هدف اصلی از این پروژه گسترش نتایج مطالعات یانگ و احمدیان است که تماس فلنج چرخ و ریل وجود دارد و روشی که برای این تحلیل مورد استفاده قرار می گیرد روش اغتشاشی اوریجینگ است که دربسیاری ازتحلیلهای دینامیکی غیرخطی مورداستفاده بوده است و نتایجی که از این روش بدست آمده مورد تایید تستهای عملی نیز بوده است. ازطرفی تاکنون ازاین روش دربحث هانتینگ تنها در کار مهدی احمدیان و یانگ21 [13] آنهم برای تحلیل دینامیکی چرخ ومحورمورد استفاده قرارگرفته است نه برای تحلیل هانتینگ یک واگن به همراه بوژی وچرخ ومحور. همچنین این کار تنها به بررسی دینامیک غیرخطی چرخ و محور منتهی نمی شود. پس از تحلیل دینامیک چرخ و محور، تاثیر وجود بوژی بر روی چرخ و محور بررسی می شود و در نهایت وجود واگن برروی سیستم که یک سیستم کامل را می سازد مورد تحلیل غیرخطی قرار خواهد گرفت وسرعتهای بحرانی خطی و غیرخطی محاسبه خواهندشد که تاثیروجود بوژی وواگن براین سرعتهای بحرانی بررسی می شوند و همچنین تاثیر تغییر پارامترهای سیستم بر این سرعتها مورد مطالعه قرار خواهند گرفت.
البته در این تحلیل برای چرخ و محور درجات آزادی یاو و عرضی وبرای بوژی درجه آزادی عرضی و برای واگن نیز درجه آزادی عرضی در نظر گرفته شده است که بصورت کلی سیستم کلی دارای چهار درجه آزادی می باشد که در مطالعات آینده می توان این درجات آزادی را افزایش داد.
در این پایان نامه دوشاخگی سیکل حدی را در حضور تماس فلنج چرخ و ریل و دمپرهای یاو غیرخطی مورد مطالعه قرار می گیرند.
شرایط این تحقیق فرض را بر این گذاشته اند که نیروهای خزشی کوچک باقی می مانند و محدوده خطی خود را ترک نخواهند کرد، در عوض نیروهای سیستم تعلیق

مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه ارشد با موضوعاضافه وزن، رژیم غذایی، درصد چربی بدن، هورمون رشد

دیدگاهتان را بنویسید