فرید خانصنمی (دانشجوی دکتریمهندسی راه‌آهن)، ۲۴ بهمن‌ماه ۱۴۰۲ از رساله دکتری خود با عنوان «حذف ارتعاشات محلی در ورقهای مورد استفاده در کف واگن با استفاده از نوارهای آگزتیک» دفاع کرد. چکیده این رساله که به راهنماییدکتر داود یونسیان انجام شده به شرح زیر میباشد. چکیده رشد و توسعه وسایل حمل و نقل ریلی در سال‌های اخیر به همراه افزایش سرعت ناوگان و افزایش ظرفیت خطوط، صنعت حمل و نقل ریلی را به سمت یکی از پرکاربردترین صنایع حمل و نقل سوق داده است. اما این افزایش سرعت و ظرفیت مسئله نویز و ارتعاشات داخلی قطار را پررنگ‌تر کرده است. از طرفی، کاهش وزن و استفاده از اجزای سبک‌تر در قطار مسئله کاهش ارتعاشات را پر چالش تر کرده است. امروزه مسئله ارتعاشات داخلی قطار و به خصوص ارتعاشات ورقهایبه کار رفتهدربدنه واگنقطار به عنوان یکی از منابع غالب نویز و ارتعاشات مورد توجه است که علیرغم روش‌های مختلف کاهشی، هنوز هم موضوع تحقیق در پروژه‌های مختلف میباشد. در این رساله، به کار گیری ساختارهای آگزتیک در صفحات دو بعدی با هدف کنترل و کاهش ارتعاشات مورد توجه است. تغییر هندسه در این ساختارهای سلولی آگزتیک باعث ایجاد پدیده‌ای به نام "باند توقف" می‌شود که این باند توقف در واقع یک محدوده فرکانسی است که انتشار ارتعاشات در این محدوده امکان پذیر نیست. این ساختارهای سلولی با ویژگی باند توقف که به منظور کنترل و کاهش امواج ارتعاشی در محیط های الاستیک استفاده می‌شوند با نام ساختارهای "کریستالی فونونیک" نیز شناخته می‌شوند که دسته ای از فرامواد می‌باشند. این ساختارها یک گزینه مناسب به منظور جلوگیری از انتشار ارتعاشات در صفحات دو بعدی هستند و قادرند انتشار امواج ارتعاشی که به صورت محلی به سازه وارد می‌شوند را متوقف کنند. در این رساله ویژگی‌های پراکندگی موج الاستیک برای ساختارهای فونونیک جدید به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا بر اساس قضیه بلوخ[۱] برای ساختارهای سلولی نامتناهی، مسئله مقادیر ویژه[۲] برای سلول واحد از طریق روش المان محدود حل می‌شود. در اینجا انواع سلول‌های واحد جدید طراحی شده‌اند که در طراحی آن‌ها از شکل صلیب مالتی[۳]، شکل ستاره و شکل هگزاگونال الهام گرفته شده‌اند. در ابتدا ویژگی‌های باند توقف برای سلول واحد جدید بررسی شده و تأثیر اتصالات جانبی که محل ورود موج ارتعاشی به سلول واحد میباشد، بررسی شده است. مشاهده شده است که این سلول‌های واحد جدید قادر به ارائه بیش از ۲۰۰٪ درصد باند توقف ارتعاشی در محدوده فرکانسی ۰-۱۲ کیلوهرتز هستند. همچنین بررسی باند توقف با استفاده از تئوری بلوخ برای سلول با شکل ستاره-هگزاگونال انجام گرفته است. سپس بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش المان محدود انجام گرفته است. پارامترهای سلول واحد با توجه به توابع هدف مختلف در محدوده فرکانس پایین زیر ۲ کیلوهرتز بهینه گردیده‌اند. وسیع‌ترین و حداکثر مجموع فاصله‌های باند برای حالت‌های درون صفحه و خارج از صفحه به عنوان توابع هدف بهینه‌سازی انتخاب شده‌اند. برای حالت انتشار امواج درون صفحه، مجموع فاصله باند تقریباً ۱۶۸۱ هرتز و عرض باند فرکانس وسیع ۶۳۵ هرتز به دست آمده است. در مرحله بعد از سلول‌های واحد برای ساختن یک صفحه فونونیک، برای فیلتر کردن انتشار موج دو بعدی در صفحه استفاده شده است. فیلتر کردن انتشار امواج به صورت عددی و تجربی انجام گرفته است. صفحه و بخش سلولی آن با روش اجزای محدود شبیه‌سازی شده و از طریق فرآیند برش لیزری ساخته می‌شوند. تحلیل فرکانس بر روی مدل‌های عددی و تجربی انجام شده و نتایج با باند توقف‌های به‌دست‌آمده از قضیه متناوب بلوخ مقایسه می‌شوند که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی به دست آمده است. مشاهده شده است که این سازه‌ها دارای قابلیت عملکرد مناسبی برای کاهش ارتعاشات فرکانس پایین در فرکانس‌های مشخص‌شده هستند و می‌توانند به‌طور قابل ملاحظه‌ای انتشار امواج الاستیک را کاهش دهند. رساله حاضر کاربرد عملی کریستال‌های فونونیک جدید را به عنوان یک ابزار برای فیلتر فرکانسی انتشار امواج ارتعاشی ارائه می‌کند که می‌توان مکان باندهای توقف را با هندسه سلول‌های واحد تنظیم کرد. واژه‌های کلیدی:ابرموادمشبک، فونونیک کریستال،باند توقف فرکانسی، آگزتیک، بهینه سازی. پست الکترونیکmf.khansanamigmail.com
