مطالعه و مدل سازي فرامواد در سامانه‌هاي جاذب ارتعاش ريل

كارشناسي ارشد

چكيده فرامواد، ساختارهاي مصنوعي با خواص غيرعادي هستند. در واقع فرامواد ساختارهايي هستند كه به‌صورت مصنوعي مهندسي مي‌شوند تا پديده‌هاي فيزيكي مانند نور، صدا، ارتعاش و غيره را كنترل كرده و يا تغيير دهند. اين ساختارها قادر به خم كردن، تغيير دادن، جذب كردن و بلوكه كردن امواج آكوستيكي و الاستيكي هستند. روش‌هاي زيادي براي ميرا كردن ارتعاشات وجود دارد. رايجترين آن‌ها اضافه كردن لايه‌هاي ميراگر به ساختار مرتعش است كه باعث تضعيف موج‌هاي در حال انتشار ميشود. يكي از كاربردهاي فرامواد جلوگيري از انتشار ارتعاشات است. فرامواد آكوستيكي با استفاده از مفهوم جرم و سختي منفي، داراي خاصيتي به نام باند توقف هستند. براي فركانس¬هاي تحريكي كه داخل اين باند توقف بوده هيچ عدد موج مثبت و حقيقي وجود ندارد و درنتيجه موج الاستيك با چنين فركانسي در داخل فراماده منتشر نخواهد شد. در اين تحقيق برخي از ساختارهاي فرامواد آكوستيكي در دو دسته كلي تيرها و صفحات مورد بررسي قرار گرفتند. از بين مدل¬هاي موجود مدل تير داراي دو لايه جرم_فنر_دمپر انتخاب شده و تمامي نتايج با استفاده از كدنويسي به روش المان حدود در نرم¬افزار متلب عينا محاسبه شدند. چنين تيري داراي دو باند توقف بوده و با بررسي نمودار انتشار موج الاستيك در طول تير، ميرايي موج در فركانس¬هاي داخل باند توقف به‌وضوح مشاهده گرديد. در ادامه تغييراتي در مدل موجود ايجاد گرديد. از جمله اين تغييرات مي‌توان به اضافه نمودن فنر و دمپرهايي ميان جرم¬هاي هر لايه و همچنين ميان لايه¬ها اشاره نمود. اين امر منجر به باريك‌تر شدن باندهاي توقف و انتقال آن‌ها به سمت فركانس¬هاي بالاتر گرديد. دومين تغيير مهمي كه در مدل مورد مطالعه ايجاد شد، افزودن لايه سوم جرم¬-فنر-دمپر است و با افزودن لايه جديد، يك باند توقف به باندهاي قبلي اضافه مي¬شود. در نتيجه چنين تيري قادر به فيلتر كردن 3 باند فركانسي خواهد بود. نهايتاً از يك مدل تير فراماده¬اي براي كاهش انتقال ارتعاشات ناشي از قطار در حال حركت به ساختمان¬هاي اطراف استفاده شده است. نتايج حاكي از وجود سه باند توقف و كارايي تير طراحي شده براي كاهش ارتعاشات ناشي از قطار در حال حركت در سه فركانس رايج است. كلمات كليدي: فرامواد آكوستيكي، باند توقف، جرم منفي، ارتعاشات، روش المان محدود.

193495

دانشگاه علم و صنعت ايران

ماشين هاي ريلي

دكتر داود يونسيان