21377

21377

شبيه‌سازي و شناسايي ميرايي در اتصالات انطباق تداخلي روتورها

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

تيرماه 1398

دكتر حميد احمديان

مكانيك

چكيده از گذشته تاكنون، ماشين¬هاي دوار نقشي مهم را در صنعت ايفا مي¬كنند؛ از اين رو تحقيق در حوزه ديناميك روتور در پيشرفت صنعت امري ضروري است. يكي از موضوعات مهم در ديناميك روتور، رفتار اتصالات مي¬باشد كه به شدت ديناميك روتور را تحت تاثير قرار مي¬دهد. يكي از اتصالات پركاربرد، كه اكثر روتورها با اين روش مونتاژ مي¬شوند، اتصال انطباق تداخلي مي¬باشد. در اين پژوهش، با استفاده از نرم¬افزار تجاري انسيس به شبيه¬سازي رفتار اتصال انطباق تداخلي پرداخته شد. يك روتور كمپرسور دو مرحله¬اي كه همه اجزاي آن با اتصال انطباق تداخلي روي آن سوار شده بودند، براي مطالعه انتخاب شد. رسم دقيق شفت و پره¬ها، جهت محاسبه دقيق¬ تنش با نرم¬افزار اتوكد انجام شد. براي مدل¬سازي اين نوع اتصال، ابتدا يك لايه مجازي با چگالي kg/m31 با ضخامت mm 5/0 كه داراي سفتي و ميرايي سازه¬اي بود، در نظر گرفته شد تا نقش اتصال را ايفا كند. در اين پژوهش، براي شبيه¬سازي ياتاقان¬ها و پدستال¬ها از جرم، فنر و دمپرهايي معادل پارامتر¬هاي ياتاقان و پدستال استفاده شد. از آنجا كه اتصال انطباق تداخلي همراه با ايجاد تنش روي ناحيه اتصال است، قبل از اينكه تحليل هارمونيك انجام شود، تحليل استاتيكي در دو مرحله انجام گرفت. در مرحله اول، بارگذاري تنش ناشي از تماس، با بكار¬گيري المان¬هاي تماسي بدست آمد و در مرحله دوم، تنش ناشي از نيروهاي مركزگرا به آن اضافه شد. در ادامه كه روتور به دليل پيش¬تنش¬هاي به وجود آمده سختي آن تغيير كرده، تحت آناليز هارمونيك ناشي از ناميزاني دوار در سه صفحه متفاوت قرار گرفته و فاز و اندازه سرعت در پدستال¬ها محاسبه شد. سپس سيستم مورد مطالعه با استفاده از ابزار بهينه¬سازي نرم¬افزار انسيس، جهت تطابق با داده¬هاي تجربي، به¬هنگام¬سازي شد و خواص بهينه لايه مجازي و المان-هاي تماسي به¬دست آمد. واژه‌هاي كليدي: ديناميك روتور، اتصال انطباق تداخلي، ميرايي هيسترتيك، روش اجزا محدود، انسيس

1398/10/21

Simulation and Identification of Damping of Shrink-fitted Joint in Rotors

1/11/2020 12:00:00 AM

Abstract From the past, rotating machines play an important role in the industry; therefore, research in the field of rotor dynamics is essential for the advancement of the industry. One of the important issues in rotor dynamics is the behavior of the joints, which greatly affects the dynamics of the rotor. One of the most commonly used joints, which most rotors are assembled with, is shrink fitted joint. In this research, simulation of shrink fitted joint behavior was carried out using ANSYS software. A two-stage compressor rotor, with all parts assembled by shrink fit, was selected for study. The exact drawing of the shafts and impellers was done with AutoCAD to increase accuracy of calculations of the tension. To model this type of joint, a virtual layer with a density of 0.5 kg / m³, with a thickness of 0.5 mm, that have stiffness and structural damping, was considered to play the role of the joint. In this research, point mass, spring and damper were used to simulate the bearing and pedestal parameters. Since the shrink fitted joint is accompanied by stress on the coupling region, static analysis was performed in two steps before harmonic analysis was performed. In the first step, the stress due to contact was calculated using contact elements, and in the second step, the stress was induced by centrifugal forces. Further, the rotor with a modified stiffness caused by pre-stress, underwent the harmonic analysis under rotating unbalance in three different planes, phase and magnitude of the velocity were calculated in the pedestals. Then, the model updated using ANSYS software optimization tool to match the experimental data and indentify properties of the virtual layer and contact elements. Keywords: Rotordynamics, Shrink-fitted joint, Hysteretic damping, Finite Element Method, ANSYS

ديناميك روتور , اتصال انطباق تداخلي , ميرايي هيسترتيك , روش اجزا محدود , انسيس

Rotordynamics , Shrink-fitted joint , Hysteretic damping , Finite Element Method , ANSYS