On the non-linear vibration and mistuning identification of bladed disks
Kanatçıklı disklerin doğrusal olmayan titreşimi ve düzensizlik çözümlesi üzerine
- Tez No: 255377
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN, YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 161
Özet
Kanatçık tasarımında kritik bir rol oynayan kanatçıklı disk bütünlerinin sistem cevabı analizi yarım yüzyılı aşkın süredir hem araştırma grupları hem de türbin endüstrisi tarafından büyük ilgi görmektedir. Fakat disk-kanatçık sistemlerinde sistem cevabı çözümlerinde çevrimsel periyodikliğin kaybolmasına sebep olan `düzensizlik'ten kaynaklanan birçok önemli problem ortaya çıkmaktadır. Bu problemlerden iki tanesi bu tezde incelenmiştir; disk-kanatçık sistemlerinin doğrusal olmayan titreşim cevabının efektif çözümü ve düzensizlik çözümlemesi. Doğrusal olmayan analiz kısmında düzensizlik ve doğrusal olmayan titreşim etkilerini birlikte inceleyen yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir, ki bu araştırma alanında göreceli olarak yeni bir konu olmakla birlikte şimdiye kadar genellikle doğruluğu ve yakınsaklığı kullanılan doğrusal olmayan eleman sayısına doğrudan bağlı olan metodlarla gerçekleştirilmiştir. Önerilen yaklaşım düzensiz disk-kanatçık sistemlerinin doğrusal olmayan titreşim cevabını doğrusallığı bozan her kaynağa uygun şekilde tahmin etmektedir. Bu tezde özellikle disk-kanatçık yapılarında sıklıkla karşılaşılan sürtünme teması üzerinde durulmuştur. Sürtünmenin modellenmesinde üç boyutlu uzayda değişken dikey kuvvete ve temas yüzeyinin ayrılmasına izin veren bir sürtünme elamanı kullanılmıştır. Buna ek olarak, analiz türevsel hareket denklemlerinin harmonik denge metodu ve kip çakıştırma tekniği ile doğrusal olmayan cebirsel denklemlere dönüştürüldüğü kip uzayında yapılmaktadır. Bu nedenle analizin doğruluğu ve yakınsaklığı kullanılan doğrusal olmayan elemanların sayısına bağlı olmamaktadır. Düzensizlik çözümlemesi başlığı altında ise, sinir ağları kullanılarak yeni bir çözüm yöntemi ortaya çıkarılmıştır. Bu yöntem sistem modlarını kullanarak sonuca gittiği için bütünleşik kanatçık-disk sistemlerinde kullanılmaya çok uygundur. Bahsedilen metod düzensizlik çözümlemesi yapılmak istenen disk-kanatçık sisteminin çevrimsel periyodik bir matematiksel modele sahip olduğunu varsaymaktadır, ki günümüzün bütün gerçekçi disk-kanatçık sistemleri için bu geçerlidir. Bu matematiksel modeli rastgele düzensiz hale getirerek bir grup mod şekli ve doğal frekans için belli sayıda benzetim yapılmıştır. Bu benzetim sonucu ortaya çıkan bilgi kümesi sinir ağının eğitiminde kullanılmıştır. Bahsedilenlere ek olarak, yapısal çözümlemelerde kullanılacak yeni bir ?uyum sağlayan harmonik denge metodu? geliştirilmiş, birçok kasıtlı düzensizlik kalıbı Monte-Carlo benzetimleri ile incelenmiştir ve doğrusallığı bozan yapısal kaynakların yerinin, tipinin ve parametrelerinin saptanmasını sağlayan yeni bir yöntem ileri sürülmüştür.
Özet (Çeviri)
Forced response analysis of bladed disk assemblies plays a vital role in rotor blade design and has been drawing a great deal of attention both from research community and engine industry for more than half a century. However because of the phenomenon called `mistuning?, which destroys the cyclic symmetry of a rotor, there have been several difficulties related to forced response analysis ever since, two of which are addressed in this thesis: efficient non-linear forced response analysis of mistuned bladed disks and mistuning identification. On the nonlinear analysis side, a new solution approach is proposed studying the combined effect of non-linearity and mistuning, which is relatively recent in this research area and generally conducted with methods whose convergence and accuracy depend highly on the number of degrees of freedom where non-linear elements are attached. The proposed approach predicts nonlinear forced response of mistuned bladed disk assemblies considering any type of nonlinearity. In this thesis, special attention is given to the friction contact modeling of bladed disks which is the most common type of nonlinearity found in bladed disk assemblies. In the modeling of frictional contact a friction element which enables normal load variation and separation of the contact interface in three-dimensional space is utilized. Moreover, the analysis is carried out in modal domain where the differential equations of motions are converted to a set of non-linear algebraic equations using harmonic balance method and modal superposition technique. Thus, the number of non-linear equations to be solved is independent of the number of non-linear elements used. On the mistuning identification side, a new method is enclosed herein which makes use of neural networks to assess unknown mistuning parameters of a given bladed disk assembly from its assembly modes, thus being suitable for integrally bladed disks. The method assumes that a tuned mathematical model of the rotor under consideration is readily available, which is always the case for today?s realistic bladed disk assemblies. A data set of selected mode shapes and natural frequencies is created by a number of simulations performed by mistuning the tuned mathematical model randomly. A neural network created by considering the number of modes, is then trained with this data set for being used to identify mistuning of the rotor from measured data. On top of these, a new adaptive algorithm is developed for harmonic balance method, several intentional mistuning patterns are investigated via excessive Monte-Carlo simulations and a new approach to locate, classify and parametrically identify structural non-linearities is introduced.
Benzer Tezler
- Non-linear vibration analysis of bladed disks with dry damper
Kuru sürtünme sönümlü kanatçıklı disklerin doğrusal olmayan titreşim analizi
ENDER CİĞEROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN
DR. ÖMER TANRIKULU
- Nonlinear vibrations of mistuned bladed disk assemblies
Düzensiz kanatçıklara sahip disklerde doğrusal olmayan titreşimler
GÜNAY ORBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN
- Possibilistic interpretation of mistuning in bladed disks by fuzzy algebra
Disk-kanatçık sistemlerindeki düzensizlik sorununun bulanık cebir kullanılarak olabilirliksel incelenmesi
HAMİT ÇAĞLAR KARATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Helikopter pervanelerinin lineer ve nonlineer titreşimlerinin kombine sonlu elemanlar-transfer matrisi tekniği ile incelenmesi
A Study on linear and non-linear vibrations of helicopter rotor blades by using the combined finite element-transfer matrix method
CÜNEYT KENGER
- Taşıt kapı sızdırmazlık profillerinin akustik incelenmesi
On the acoustical investigation of vehicle door seals
AHMET ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EROL