تحلیل ارتعاشات آزاد غیرخطی ورق کامپوزیت در بدنه قطارهای پرسرعت

تحلیل ارتعاشات ورق از موضوعات مهم در زمینه طراحی بدنه واگن قطار پرسرعت است. سازه مورد استفاده در بدنه واگن قطار تحت بارهای دینامیکی قرار می گیرند، به همین خاطر تحلیل ارتعاش آن و به دست آوردن میزان خیز و خمش سازه در طراحی آن مورد اهمیت است. ورق مورد استفاده در بدنه واگن قطار پرسرعت از نوع کامپوزیت است. ورق کامپوزیتی به خاطر مزایای زیاد نسبت به سایر ورق ها همچون وزن کم، استحکام بالا و چه از لحاظ صرفه اقتصادی مورد توجه هستند. در این مقاله به تحلیل ارتعاشات آزاد غیرخطی ورق بدنه واگن مورد استفاده در قطارهای پرسرعت پرداخته شده است. ابتدا ورق ساندویچی سه لایه مورد استفاده در بدنه واگن قطارهای پرسرعت را به یک ورق تک لایه ارتوتروپیک معادل تبدیل کرده و معادلات حرکت ورق ارتوتروپ معادل را با استفاده از تئوری ون- کارمن مدل و از روش گالرکین حل شده و فرکانس های غیرخطی چهار مود اول سیستم را با استفاده از روش های VIM و حل عددی به دست آمده است، در پایان نیز اثر پارامترهای مختلف ورودی مساله روی فرکانس های غیرخطی ۴ مود اول بررسی شده است. از مقایسه فرکانس های طبیعی به دست آمده از روش VIM با شرایط اولیه نزدیک به صفر نسبت به ارتعاشات خطی اختلاف کمتر از ۰/۱% مشاهده می شود. از نتایج حاصل شده مشاهده می شود که با افزایش مدول الاستیسیته رویه و افزایش ضخامت رویه و هسته ورق ساندویچی فرکانس های طبیعی افزایش می­یابند. همچنین به دلیل غیرخطی بودن معادلات ارتعاشی ورق، با افزایش شرایط اولیه، فرکانس های طبیعی افزایش می­یابند.

کلیدواژه ها:

Nonlinear Free Vibration ، Car Body of High Speed Trains ، Equivalent Orthotropic Plate ، Variational Iteration Method (VIM) ، ارتعاشات آزاد غیرخطی ، بدنه واگن قطارهای پرسرعت ، ورق ارتوتروپیک معادل ، روش VIM