مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

وقوع تشدید پارامتریک در ارتعاشات عرضی ورق‌های مستطیلی واقع بر بستر الاستیک تحت عبور مجموعه پیوسته‌ای از جرم‌های متحرک

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، دانشکده مکانیک
2 عضو هیات علمی- دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر
3 عضو هیات علمی- دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر- اصفهان
چکیده
در این مقاله، ناپایداری ناشی از وقوع تشدید پارامتریک در ارتعاش عرضی ورق‌ مستطیلی واقع بر بستر الاستیک تحت عبور مجموعه پیوسته‌ای از جرم‌های متحرک به عنوان مدلی از تعامل پل‌ با بارهای متحرک، بررسی شده است. برای استخراج معادله دیفرانسیل پاره‌ای حاکم بر حرکت عرضی ورق، اصل همیلتون تعمیم‌یافته بکار گرفته شده است. متعاقباً با استفاده از روش گالرکین، معادله دیفرانسیل پاره‌ای حاکم به مجموعه‌ای از معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل گردیده است. لحاظ کردن همه‌ی مولفه‌های شتاب جرم متحرک از جمله شتاب محلی، کریولیس و مرکزگرا در تحلیل، منجر به ظاهر شدن ماتریس‌های متغیر با زمان جرم، میرایی و سختی در ضرایب معادله شده است. عبور متناوب و پیوسته‌ی جرم‌های متحرک در طول مسیری مستقیم روی سطح ورق، سیستم دینامیکی مورد بررسی را به سیستمی تحت تحریک پارامتریک با ضرایب پریودیک تبدیل می‌کند. با اعمال روش نیمه‌تحلیلی هارمونیک بالانس نموی بر معادلات بدست آمده، پایداری سیستم برای مقادیر وسیعی از جرم و سرعت بارهای عبوری و شرایط مرزی مختلف ورق تحلیل شده است. علاوه بر این، تأثیر سختی بستر الاستیک بر پایداری ورق نیز بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از تکیه‌گاه‌های گیردار برای لبه‌های ورود و خروج جرم‌ها روی سطح ورق، منجر به تشکیل زبانه‌ای ناپایدار در صفحه‌ی پارامترهای جرم عبوری می‌شود؛ زبانه‌ای که در صورت استفاده از تکیه‌گاه ساده پدیدار نمی‌شود. همچنین، مشاهده می‌شود که با افزایش سختی بستر الاستیک، سرعت‌های بحرانی جرم‌های متحرک افزایش می‌یابد. با انجام شبیه‌سازی‌های عددی، صحت نتایج پیش‌بینی شده با روش نیمه‌تحلیلی، تأیید شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Occurrence of parametric resonance in vibrations of rectangular plates resting on elastic foundation under passage of continuous series of moving masses

نویسندگان English

Ehsan Torkan 1
Mostafa Pirmoradian 2
Mohamad Hashemian 3
1 Islamic Azad University, Khomeinishahr branch, Department of Mechanical engineering
2 Faculty member- Islamic azad university, Khomeinishahr branch
3 Faculty member- Islamic azad university, Khomeinishahr branch
چکیده English

In this paper, instability due to occurrence of parametric resonance in transverse vibration of a rectangular plate on an elastic foundation under passage of continuous series of moving masses is examined as a model of bridge-moving loads interaction. The extended Hamilton’s principle is employed to derive the partial differential equation of motion. Subsequently, the governing partial differential equation is transformed into a set of ordinary differential equations by the Galerkin procedure. Considering local, Coriolis and centripetal acceleration components of the moving masses in the analysis leads to appearance of time-varying mass, damping and stiffness matrices in the coefficients of the governing equation. The passage of continuous series of moving masses along the rectilinear path results in a parametrically excited system with periodic coefficients. Applying incremental harmonic balance method as a semi-analytical method to the governing equations, stability of the system is investigated for a wide range of masses and velocities of the passing loads and different boundary conditions of the plate. Moreover, effect of the foundation stiffness on stability of the plate is examined. Results indicate that using clamped supports for the edges of entrance and departure of masses over the plate’s surface leads to formation of an instability tongue in the parameters plane which does not appear for the case of using simply supports. Also, it is observed that critical velocities of the moving masses will be increased by escalation the foundation stiffness. Numerical simulations confirm the accuracy of the semi-analytical results.

کلیدواژه‌ها English

Plate-moving mass interaction
Parametric excitation
Parametric resonance
Dynamic Stability
Incremental harmonic balance method