مدلسازی ارتعاش تیر مدل ریل راه آهن تحت اثر بار متحرک باکمک و معرفی مدل جدید ماکرو المان متحرک

نویسندگان

1 استادیار،دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاداسلامی،تهران،ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران- دانشگاه صنعتی میشیگان، میشیگان، ایالات متحده آمریکا،

3 دانشجوی دکتری سازه، دانشکده مهندسی عمران، واحدعلوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی ،تهران، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم وتحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی ،تهران، ایران

doi
10.22065/jsce.2023.361555.2931
چکیده

از مسائل مهم در آنالیز ارتعاش سازه های ریلی بررسی اثر حرکت قطار و متغیر بودن محل بار است که اثرات دینامیکی مهمی بر سازه ریل دارد. این پژوهش با معرفی یک مدل جدید ماکرو المان متحرک، قابلیت بررسی تنشهای سه بعدی را ضمن تحلیل یک مدل خطی فراهم می‌کند. مدل حاضر شامل تیر اولر-برنولی از المان خطی بر بستر الاستیک است که هر المان دارای دوگره انتهایی بوده و امکان محاسبه همزمان در 6 درجه آزادی مستقل انتقالی و دورانی ویک درجه آزادی وابسته وارپینگ، در هر گره و به صورت مستقیم و همزمان فراهم می‌کند. به منظور تعیین فاکتورهای مهم مدلسازی و آنالیز ارتعاشی ریل، با استفاده از مدلسازی عددی در نرم افزار ریاضی Mathcad15.0 برخی از پارامترهای لازم در آنالیز سازه های ریلی، بررسی گردید. از دستاورد های مهم این تحقیق، اثبات تاثیر شتاب ارتعاشی ریل بر مشخصات مدل آنالیزی می‌باشد. و ثابت می‌شود، طول مدل محاسباتی براساس تغییرات شتاب ارتعاشی ریل در طول آن و روند میرا شدن شتاب در انتهای ریل قابل اندازه‌گیری است. به دلیل وجود شتاب ارتعاشی سیستم و روند میرایی آن در طول ریل، انتخاب طول مدل برحسب روند میرایی شتاب ارتعاشی ریل، منطقی‌تر است. از اینرو حداقل طول مدل ماکرو المان، برای هر سرعت بار 500 متر پیشنهاد می‌گردد. به دلیل وجود سرعت و شتاب و اثرات برداری بار متحرک و نیروهای ناشی از آن، ماتریسهای میرایی و سختی نامتقارن می‌گردد در‌حالیکه ماتریس جرم متقارن است. این پژوهش با ایجاد شرایط تغییرمکان اولیه سینوسی در مدل تیر ریل، اثرات ناهموارهای ایجاد شده در ریل را مورد بررسی قرار داده و شرایط ایجاد پدیده همگامی در مدل ساده شده ماکرو المان را بررسی می‌کند. از ویژگی‌های مهم مدل حاضر، امکان مطالعه همزمان در درجات آزادی مستقل و در پاسخ به شتاب لرزه‌ای اعمال شده بر ریل در درجات آزادی دارای اندرکنش می‌باشد.