طراحی کاهش وزن و تحلیل اجزای محدود سازه ای یک اکسل ریلی کامپوزیتی: مطالعه موردی اکسل ریل باس ایرانی

امروزه با گسترش جمعیت و بروز نگرانی هایی درباره مخاطرات پیش روی محیط زیست و اتلاف منابع، نگاه ها به سمت صنعت حمل و نقل ریلی، به عنوان یک صنعت مولد معطوف است. این صنعت به عنوان یکی از ساده ترین راه های حمل ونقل، نقش مهمی در جابه جایی مسافر و بار دارد. در این تحقیق، اکسل توپر فولادی یک ماشین ریلی در حال بهره برداری در کشور ایران و با بررسی خواص مکانیکی و شرایط عملکردی، به بازطراحی آن بر پایه تحلیل ساختاری، پرداخته شده است. هدف اصلی بازطراحی اکسل، سبک سازی و توخالی کردن آن است. از مواد کامپوزیت پایه پلیمری در فرآیند طراحی استفاده گردید. طرح کلی شامل یک جفت طوقه فولادی و دو عدد محور کامپوزیتی با هندسه متفاوت است. تحلیل استاتیکی در فضای اجزای محدود بر روی مجموعه اکسل تقویت شده به وسیله مواد کامپوزیت صورت پذیرفت که معیار تخریب تسای-وو ۳۶/۰ در نتایج مشاهده گردید. بیشینه تنش فون میسز در طوقه فولادی ۲۱۶ مگاپاسکال، ضریب اطمینان استاتیکی ۹۴/۱ و بیشینه تنش برشی در اتصال چسبی ۲۸ مگاپاسکال به دست آمد. همچنین نتایج تحلیل مودال نشان داد که فرکانس طبیعی اکسل کامپوزیتی ۸۹ هرتز بوده که در مقایسه با فرکانس طبیعی ۶۸ هرتزی اکسل فولادی، بهبود قابل توجهی را نشان می دهد. جرم اکسل سبک شده، ۱۷۳ کیلوگرم می باشد که کاهش وزن ۶۲ درصدی را تجربه کرده است. از رهیافت مورد استفاده در تحقیق حاضر، می توان در طراحی مدل های دیگر اکسل ها و شفت های تحت خمش و پیچش استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

اکسل ماشین ریلی ، سبک سازی ، مواد کامپوزیت ، تحلیل ساختاری ، اجزای محدود