عنوان پایان‌نامه
انالیز مودال سازه بدنه لکو موتیو ER-۲۴ وبررسی روشهای بهینه دسازی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2379;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58107
- تاریخ دفاع
- ۱۶ اسفند ۱۳۹۱
- دانشجو
- مهدی غمامی
- استاد راهنما
- مسعود شریعت پناهی
- چکیده
- از مهمترین شاخص های ارزیابی سازه هایی که در معرض بارهای دینامیکی قرار دارند می توان به فرکانس های طبیعی سازه و شکل مودهای آن و نیز به دوام آن تحت تنشهای نوسانی اشاره کرد. در نظر نگرفتن فرکانس های طبیعی سازه و شکل مودهای آن در مرحله طراحی می تواند به ناپایداری سازه و تغییر شکلهای خارج از حد مجاز آن منجر شود و عدم تحلیل دقیق رفتار سازه تحت تنش های نوسانی می تواند از کار افتادگی سازه را بر اثر پدیده خستگی در پی داشته باشد. از این رو لازم است در تلاش هایی که برای بهبود شاخصهای عملکردی این گونه سازه ها و کاهش وزن و هزینه آن ها انجام می گیرد، شاخص های فوق نیز در نظر گرفته شوند. لکوموتیو و واگن های قطارها از جمله سازههایی هستند که بدلیل قرار گرفتن در معرض بارهای نوسانی وارد از سوی ریل، تحلیل های مودال و خستگی از اجزای اجتناب ناپذیر فرآیند طراحی آن ها به شمار می آید. بررسی شاخص های رفتار ارتعاشی این سازه ها در صنعت عمدتا به کمک روشهای تجربی انجام می‌گیرد و محدود بودن تلاش هایی که در زمینه بهینه سازی توپولوژیک و ابعادی بدنه این وسایل انجام گرفته است ریشه در پیچیدگی شکل بدنه و دشواری محاسبه مقادیر شاخص های مذکور با استفاده از روش های تحلیلی و نیز هزینه محاسباتی بالای روش های عددی مناسب برای انجام این تحلیلها دارد. در این پژوهش، استراتژی جدیدی برای بهینه سازی توپولوژیک و ابعادی بدنه لکوموتیوهای قطارهای مسافری پیشنهاد می شود. در استراتژی مزبور، مقادیر شاخص های رفتار ارتعاشی بدنه لکوموتیو با استفاده از شبکه های عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) که به کمک نتایج حاصل از تحلیل مدل صحه گذاری شده اجزای محدود بدنه برای توپولوژی های مختلف و ابعاد مختلف اجزای تشکیل دهنده بدنه تربیت شده اند تخمین زده می شود و سپس مدل عصبی ایجاد شده در یک الگوریتم بهینه سازی تکاملی بکار گرفته می شود تا طراحی (های) بهینه بدنه لکوموتیو بدست آید. طراحی هایی که به این طریق بدست می آیند سپس از نظر رعایت دیگر الزامات طراحی، از جمله استحکام استاتیکی، مورد بررسی قرار می گیرند. به عنوان مطالعه موردی، نتایج پیاده سازی استراتژی پیشنهادی بر روی لکوموتیو ER24PC بکار گرفته شده در خطوط ریلی ایران ارائه می گردد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با حفظ فرکانس‌های طبیعی در محدوده مجاز می توان وزن بدنه لکوموتیو را به میزان قابل قبولی کاهش داد، بدون آنکه معیارهای دیگر طراحی مورد مصالحه قرار گیرند. در نهایت نیز کارایی استراتژی پیشنهادی از طریق مقایسه شاخص های عملکردی لکوموتیو در قبل و بعد از بهینه سازی مورد بررسی قرار می گیرد.
- Abstract
- Of the most important indicators evaluate the structures that are exposed to dynamic loads can pointed out to natural frequency, mode shape's and its durability under stress swinging. Neglecting of the natural frequencies and structural mode shape in design stage can lead to structural deformations beyond its limit, lack of a detailed analysis of the structural behavior under the stress of swinging can rise the structures of downtime as a result of the phenomenon of fatigue. Hence it is necessary to strive for improving the functional indicators of this kind of structures and reduce the weight and cost, that the above indicators have been considered. Locomotives and wagons, are structures that due to exposure to fluctuating loads entered from the rails, modal analysis and fatigue analysis are inevitable stage of their design process. Reviews of vibrating behavior indicators these structures in the industry mainly help of experimental methods, and the limitation of the efforts in the field of dimensional and topological optimization of body structure, rooted in the complexity of the shape of the hull and the difficulty of calculating the values of these indicators. Use of analytical methods as well as the cost of high computational numerical methods suitable to perform this analysis. In this study, a new strategy have been offered for topological optimization of the dimensions of locomotives. In the aforementioned strategy, vibration behavior indexes of the locomotive body has been authenticated with results of the analysis model by using of multi layer perspetron neural network (MLP). And then the neural model created has been applied in an evolutionary optimization algorithm, in order to obtain the optimal design of the locomotive body. The optimal design that achieved by this way will be examined by other terms of design requirements, including strength of stability. As a case study, the results of the proposed strategy offered on ER24PC locomotives that applied in iran rail lines. results obtained indicate That by maintaining the natural frequencies in the allowed range weight of locomotive's body can be reduced to the acceptable rate without other design criteria compromised. Finally, the performance of the proposed strategy have been reviewed through the comparison of indicators locomotives before and after the optimization.
