Vontatmányok nemlineáris rezgései
Utánfutóval való közlekedés számos baleseti kockázatot rejt, amennyiben a vontatási sebesség és/vagy a rakomány pozíciója rosszul van megválasztva [1]. Bizonyos körülmények között a vontatmány kígyózó mozgásba kezdhet [2,3], amelyet a járművezetők gyakran nem megfelelően próbálnak korrigálni. Így a kígyózó mozgás az utánfutó pattogásához is vezethet és a jármű irányíthatatlanná válhat. A dolgozat célja a kétkerekű vontatmányok kígyózó/pattogó mozgásának nemlineáris vizsgálata szemi-analitikus és numerikus módszerekkel, valamint laboratóriumi kísérletekkel.
A dolgozatban a mechanikai modell ismertetése és a mozgásegyenletek összefoglalása után a központi sokaság redukció módszerével szemi-analitikus úton elemezzük az utánfutó nemlineáris rezgéseinek tulajdonságait. A megjelenő szubkritikus és szuperkritikus Hopf bifurkációkhoz tartozó periodikus megoldásokat numerikus módszerrel, bifurkáció-követő szoftver [4] segítéségével vizsgáljuk. Célunk felderíteni és azonosítani azon paramétertartományokat, amelyek mellett a vontatmány felborulásával járó nagy amplitúdójú mozgás is megjelenhet a stabil egyenes vonalú egyenletes mozgás mellett. Utóbbi jelenség a szubkritikus Hopf bifurkáció megjelenéséhez köthető, amely mérnöki szempontból veszélyesebb, hiszen a stabil egyenes vonalú mozgásból kitérítve az utánfutót hirtelen nagy amplitúdójú rezgések jelenhetnek meg.
A numerikus bifurkáció analízissel elkészített kétparaméteres bifurkációs diagramok segítségével a stabilitás szempontjából kritikus utánfutó paraméterek jól azonosíthatók. A diagramokon elkülönítve megjeleníthetők a minőségileg különböző periodikus megoldások, azaz azonosíthatók a kígyózó mozgást és a kerekek elválásával járó pattogást okozó paraméterek.
A vontatmány mechanikai modellje alapján kisskálájú kísérleti berendezést terveztünk. A berendezésen lehetőség nyílik az utánfutó paramétereinek (tömeg, tehetetlenség, utánfutás) megváltoztatására, így az elméleti és numerikus módszerekkel kapott eredmények ellenőrizhetők.
Irodalom:
1. http://www.baleset-megelozes.eu/cikk.php?id=1444
2. Troger, H. and Zeman, K.: A nonlinear-analysis of the generic types of loss of stability of the steady-state motion of a tractor-semitrailer. Vehicle System Dynamics 13(4), 161–172. 1984.
3. J. Darling, D. Tilley, B. Gao, An experimental investigation of car–trailer high-speed stability, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 223 (4) (2009) 471–484. http://dx.doi.org/10.1243/09544070jauto981
4. Engelborghs, K., Luzyanina, T., Samaey, G. DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330, Department of Computer Science, K.U.Leuven, Leuven, Belgium, 2001.
szerző
-
Horváth Hanna Zsófia
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Takács Dénes
egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék
