تحليل تاثير حضور سرنشين بر ارتعاشات آشوبناك مدل غيرخطي خودروي كامل

Analysis of the passengers effect on chaotic vibrations of a nonlinear full vehicle model

هدف اين مقاله تحليل و بررسي اثر حضور سرنشين بر ارتعاشات آشوبناك خودرو مي‌باشد. مدل در نظر گرفته شده براي خودرو به‌صورت غيرخطي كامل بوده كه داراي هفت درجه آزادي است و به ازاي هر سرنشين يك درجه آزادي به آن اضافه مي شود. چهار سرنشين به‌صورت متوالي به خودرو اضافه شده و مدل‌هاي خودرو هشت، نه، ده و يازده درجه آزادي را به‌ترتيب ايجاد مي‌كنند و سپس در هر مرحله اثر حضور سرنشينان بر ارتعاشات آشوبناك خودرو مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. غيرخطي بودن سيستم به‌دليل فنرها و دمپرهاي غيرخطي به‌كار رفته در سيستم تعليق و لاستيك هاست. ناهمواري سطح جاده به شكل موج هاي سينوسي همراه با تاخير زماني براي لاستيك‌ها فرض شده است. معادلات حاكم بر مسيله با استفاده از قوانين نيوتن- اويلر استخراج شده و به روش عددي رانگ- كوتاي مرتبه چهار حل مي‌شوند. با مشخص شدن نواحي ناپايداري فركانسي سيستم در يك فركانس مشخص از نيروي تحريك سطح جاده كه امكان وقوع آشوب در آن وجود دارد، رفتار ديناميكي سيستم‌ توسط تكنيك‌هايي مانند: نمودار دوشاخه‌اي شدن، نمودار طيف توان، مقطع پوانكاره و بيشينه نماهاي لياپانوف كه ابزارهاي شناسايي حركت آشوبناك مي‌باشند مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج به‌دست آمده نشان دهنده متفاوت بودن نوع جاذب‌هاي ديناميكي غيرخطي در خودروي با حضور سرنشين نسبت به ‌خودروي بدون سرنشين است. همچنين با اضافه شدن سرنشين و افزايش لختي سيستم تغييرات قابل توجه در رفتار ديناميكي خودرو حاصل مي‌شود.

In this paper, the effect of passengers on the chaotic vibrations of the full vehicle model is investigated. The vehicle system is modeled as full nonlinear seven degrees of freedom with an additional one -degree of freedom for each passenger. Four passengers are added sequentially to the vehicle that produces eight, nine, ten and eleven degrees of freedom models, respectively. The effect of passengers on the chaotic vibrations of vehicle is studied for the above mentioned cases. The nonlinearities of the system are due to the nonlinear springs and dampers that are used in the suspension and tires. Roughness of the road surface is considered as sinusoidal waveforms with time delay for tires. The governing differential equations are extracted by Newton-Euler laws and are solved numerically via forth-order Runge-Kutta method. The analysis is conducted first by detecting the unstable regions of the system and is then followed by a specific excitation frequency, where there is possibility of chaos. The dynamic behavior of the system is investigated by special nonlinear techniques such as bifurcation diagram, power spectrum, pioncare section and maximum Lyapunov exponents. The obtained results represent different types of nonlinear dynamic absorbers in the vehicle with and without passengers. Taking the passengers in to consideration and increasing the mass of the system can result in significant changes in the dynamic behavior which improves the chaotic vibration of the vehicle.