Application of structural modification method to nonlinear vibration analysis of bladed disks
Yapısal değişiklik yönteminin kanatçıklı disklerin doğrusal olmayan titreşim analizinde uygulanması
- Tez No: 383360
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Türbin kanatçıklarındaki en önemli kırılım problemi yüksek çevrim yorulmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle kanatçıklı disk sistemleri üzerinde detaylı olarak yarım asırdan fazla süredir çalışılmaktadır. Kanatçık titreşimlerini azaltmada için sönümleyici tasarımı önemli bir konudur. Sürtünmeli sönümleyici konsepti, kanatçıklı disklerdeki titreşim seviyelerini azaltmak için genellikle kullanılan bir konsept haline gelmiştir. Sönümleyiciyi sisteme eklemek için değişik yöntemler kullanılmaktadır: kanatçıklar arası sönümleyici (kanatçıklardan çıkıntı şeklinde) ve kanatçıkların altına konan sönümleyiciler (üçgen şeklindeki platform yapılar). Sürtünmeli sönümleyici tasarımında enerji kaybını en yüksek seviyelerde tutmak için, sürtünme yüzeyinin geometrisi önemli bir konu haline gelmiştir. Örnek olarak, çıkıntı sönümleyiciler için çıkıntı açısı ya da üçgen platform sönümleyiciler için üçgen yüzey açısı verilebilir. Her geometri değişimi için sonlu elemanlar modeli tekrar güncellenmeli ve doğrusal olmayan titreşim analizi tekrarlanmalıdır. Her değişim için yapılan model güncelleme işi, özellikle gerçek hayatta bulunan yapılar için yapılan büyük sonlu elemanlar modellerinde ciddi oranda zaman kaybına neden olmaktadır. Ayrıca, sürtünme yüzeylerini daha doğru modelleyebilmek için, yüzeyde fazla sayıda sürtünme elemanı tanımlanmalıdır ve modal süper pozisyon yönteminin kullanılmasıyla, elde edilen doğrusal olmayan denklem sayısı frekans tepki fonksiyonu yöntemine göre ciddi oramda azalmaktadır. Diğer taraftan, bu tezde, sonlu elemanlar analizi işlem süresini azaltmak için, serbestlik derecesi artan sistemlere uygulanabilen, yeni bir yapısal modifikasyon yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem, orijinal sistemin modal bilgisi ve eklenen sistemin sistem matrislerini kullanarak, oluşan sistemin modal bilgisini elde etmektedir. Geliştirilen yapısal modifikasyon yöntemi, hâlihazırda bulunan modifikasyon yöntemleriyle işlem süresi açısından karşılaştırılmakta ve geliştirilen yöntemin çok daha verimli olduğu gözlenmektedir. Örnek olay incelemesi olarak, entegre olarak yerleştirilmiş çıkıntılı kanatçıklı disk sistemleri ele alınmıştır. Geliştirilmiş yapısal değişiklik yöntemi ve doğrusal olmayan zorlanmış tepki analiz yöntemi kullanılarak, sönümleyici açısındaki değişimin neden olduğu etkiler gözlenmektedir.
Özet (Çeviri)
High cycle fatigue failure of turbine blades is one of the most important problems in the design of gas turbine engines; hence, bladed-disk assemblies have been studied extensively for more than half a century. Damping design becomes an important issue in order to attenuate the blade vibration. For bladed-disk systems, friction damping concept is a common strategy to decrease vibration levels. There are different strategies in order to add friction damping to the system: blade-to-blade dampers such as shrouds and underplatform dampers such as wedge dampers. In the design of friction dampers, geometry of the friction contact becomes an important issue for maximizing energy dissipation. In order to determine the optimum damper geometry, i.e. shroud angle for shroud contacts and wedge surface angles for wedge dampers, nonlinear forced response analysis should be repeated by changing the finite element models in order to incorporate these geometry changes. Repeating the finite element analysis for each geometry change requires significant amount of time in the case of large finite element models used in real life examples. Moreover, in order to accurately model frictional contacts, high number of friction elements are required and utilizing modal superposition approach the number of nonlinear equations can be decreased significantly compared to receptance methods. Therefore, in this thesis, in order to decrease the computational time required for the finite element analysis, a new structural modification method with additional degrees of freedom is developed. The developed method is capable of determining the modal data of the modified structure by using modal data of the original structure and system matrices of the modifying part. The developed structural modification method is compared with the available modification methods in terms of computational time required and it is observed that the developed modification method is computationally more efficient than the existing methods. As a case study, bladed disk systems with integrally inserted shrouds are studied. Using the developed structural modification method and the nonlinear forced response prediction method, the effect of change of shroud angle is studied.
Benzer Tezler
- Yüksek yapılarda sönüm uygulamaları: Modelleme ve analiz
Applications of vibration damping systems on high-rise structures: Modelling and analysis
FURKAN TERZİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Dynamic analysis of nonlinear structures for harmonic excitation
Başlık çevirisi yok
ERHAN BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
1989
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN
- A parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems
Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin sayısal simülasyonu için paralel monolitik bir yöntem
ALİ EKEN
Doktora
İngilizce
2016
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- Femtosaniye lazer ile işlenen yapıların katıhal lazerlerde uygulamaları ve üst çevrim pompalı Tm3+:KY3F10 lazerleri
Solid-state laser applications of femtosecond laser written structures and upconversion pumped Tm3+:KY3F10 lasers
YAĞIZ MOROVA
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA AKSOY ESİNOĞLU
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Lojistik sistemlerin yapay sinir ağları ile modellenmesi, gerçeklenmesi ve kontrolü
Modeling, implementation and control of logistics systems using artificial neural networks
MURAT ERMİŞ
Doktora
Türkçe
2005
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. FÜSUN ÜLENGİL