تحليل ارتعاشي پنل هاي كامپوزيتي ترمز آيروديناميكي قطارهاي پر سرعت

Vibration Analysis of Composite Panels in Aerodynamic Brakes of High-Speed Trains

در حال حاضر از آلومينيوم و فولاد به عنوان جنس پنل ترمز آيروديناميك در قطارهاي پر سرعت استفاده مي شود اما هدف اين مقاله بررسي اثر كامپوزيت ها در افزايش فركانس هاي طبيعيو كاهش وزن پنلها در يك زمان است. در اين مقاله از كامپوزيت گرافيت اپوكسي (AS4/3501-6) استفاده شده است كه در ميان كامپوزيت ها خواص ارتعاشي بهتري دارد. فركانس طبيعي پنل زماني كه از كامپوزيت گرافيت اپوكسي استفاده مي شود نسبت به فلزات آلومينيوم و فولاد بهبود يافته و از 24/205 هرتز به 101/55 هرتز رسيده است كه افزايشي 20 درصدي است. علاوه بر اين، مقدار بيشينه تنش وارد بر پنل با استفاده از كامپوزيت گرافيت اپوكسي 71 مگاپاسكال و مقدار بيشينه جابجايي عرضي 2/952 ميلي متر است. با بررسي فرآيند بازشدن پنل از وضعيت 5- درجه تا 73 درجه در مدت زمان 3 ثانيه با استفاده از نرم افزار المان محدود آباكوس، تغييرات در جابجايي عرضي و تنش پنل كامپوزيتي در حين باز شدن بدست آمده است. با ادامه تحليل ديناميكي تا زماني كه پنل به اندازه 90 درجه باز شود، مقدار تنش و جابجايي پنل با مقادير تنش و جابجايي پنل در حالت استاتيكي همخواني دارد.

Presently aluminum and steel are used to construct aerodynamic brake panels in high- speed train, however the aim of this paper is to increase natural frequencies and reduce the weight of panels at the same time using composite materials. In this paper, composite graphite epoxy (AS4 / 3501-6) is used, due to its better vibration characteristics among other composites. According to simulations, the natural frequency of graphite epoxy panel in comparison to aluminum panel has increased from 84.205 Hz to 101.55 Hz which is a 20 percent rise. What is more the maximum stress on the composite graphite epoxy panel and maximum lateral displacement are 71 MPa and 2.952 mm respectively. These results indicate better performance of graphite epoxy panel in comparison to aluminum panel. Finally, the panel during opening from -5° to 73° in 3 seconds is considered and the results of dynamic analysis of brake panel, using ABAQUS software, including Transverse displacement and stress is presented. It is shown that when panel has completely opened to 90 degrees, stresses and displacements are in a good agreement with static results.