Equations of motion of a rotating blade considering pre-twist angle, cross section taper and a concentrated mass are derived using the hybrid deformation variable modeling method. For the modeling of a concentrated mass which is located at an arbitrary position of the blade, a Dirac delta function is employed for the mass density function. The final equations for the vibration analysis are transformed into a dimensionless form using several dimensionless parameters. The effects of the dimensionless parameters on the vibration characteristics of the rotating blade are investigated through numerical analysis.
The torsional forward extrusion is the process that is executed by punch travel and die rotation. The advantages of having the die rotation on this process are that forming load can be reduced and optimal die angle can be increased. This provides a possibility to extrude cold-worded material where a large extrusion force and die angle are required. Also, this process can improve the material properties owing to the high deformation and uniform strain distribution. The forming load and optimal die angle of this process are determined by the upper bound analysis using stream function and the optimization technique. To verify the theoretical result, we have carried out experiments and FE simulations using DEFORM3D.
이중냉각 환형핵연료 집합체를 위한 비틀림 혼합날개 지지격자의 강제대류열전달 성능을 실험적으로 평가하였다. 비틀림 혼합날개 지지격자는 부수로 간 혼합뿐 아니라 부수로 내 혼합을 동시에 증대시킬 수 있도록 설계되었다. 실험을 위한 이중냉각 환형핵연료 모의 집합체로, 봉 중심 간 거리와 봉 외경의 비가 1.08인 봉 간격이 좁은 $4{\times}4$ 정사각 배열의 봉다발을 준비하였다. 실험은 봉다발 유동의 축방향 평균속도가 1.5 m/s, 열유속은 $26kW/m^2$인 조건에서 수행하였다. 원주방향 온도 분포의 경우, 지지격자 상류에서는 부수로 중심 벽면에서, 하류에서는 비틀림 혼합날개 끝이 향하는 벽면에서 온도가 가장 낮게 나타났다. 축방향 온도 분포의 경우, 지지격자 하류 근처에서 온도가 급격하게 감소하는 것으로 측정되었고, 비틀림 혼합날개에 의해 누셀트 수는 최대 56 % 증대되는 것으로 나타났다. 본 실험결과를 토대로 봉 간격이 좁은 이중냉각 환형핵연료 집합체에서 비틀림 혼합날개 지지격자에 의해 강제대류열 전달 성능이 효과적으로 증대될 수 있음을 확인하였다.
적층된 박벽 복합재료 보의 자유 진동에 관한 연구를 수행하였다. 박벽 C형강 복합재료의 동적 거동에 적용 가능한 일반적인 해석 모델을 개발하였다. 이 모델은 classical lamination theory를 기초로 두고 있으며, 임의의 적층 상태의 구성 즉, 대칭뿐만 아니라 비대칭의 적층 상태, 그리고 다양한 경계조건에 따른 휨과 비틀림 형상의 연계(coupling)을 설명하였다. 변위를 기반으로 한 일차원 유한 요소 모델은 박벽 복합재료 보의 고유 진동수와 그에 대응하는 진동 모드를 예측하기 위해 개발되었다. 운동방정식은 Hamiton의 원리로부터 유도되었으며, 수치적인 결과는 박벽 복합재 보에서 복합재료의 진동수와 모드 형상에 대해 적층각, 계수비, 그리고 경계조건의 영향을 얻을 수 있었다.
Equations of motion for the vibration analysis of rotating pre-twisted beams with functionally graded material properties are derived in this paper. Based on Timoshenko beam theory, the effects of shear and rotary inertia are considered. The pre-twisted beam has a rectangular cross-section and is mounted on a rotating rigid hub with a setting angle. Functionally graded material (FGM) properties are considered along the height direction of the beam. The equations of stretching and bending motion are derived by Kane's method employing hybrid deformation variables. To validate the derived equations, natural frequencies of a rotating FGM pre-twisted beam are compared to those obtained by a commercial software ANSYS. The effects of the pre-twisted angle, slenderness ratio, hub radius, volume fraction exponent, and angular speed on the modal characteristics of the system are investigated with the proposed model.
본 논문에서는 하부수평브레이싱 설치에 따른 무도상 철도판형교의 횡방향 및 비틀림거동에 관한 영향을 검토하였다. 우선 하부브레이싱의 부재 배치 형태가 다른 해석모델을 대상으로 하여 열차하중에 의한 횡방향변위를 비교 검토하여 가장 효율적인 하부 브레이싱의 배치에 대하여 검토하였다. 다음으로는 하부브레이싱을 설치한 2주형 철도판형교의 비틀림거동에 대해 검토를 수행하였다. 또한, FEM 해석결과로부터 구한 비틀림상수와 상부와 하부수평브레이싱을 등가두께로 치환하여 폐합단면으로 하는 철도판형교의 비틀림상수를 비교하였고, 교량의 지간길이와 하부브레이싱의 단면적의 영향을 검토하였다. 이와같은 해석결과를 기초로 본 연구에서는 횡좌굴모멘트와 비틀림상수비와의 관계곡선을 제시하였고 비틀림보강이 필요한 철도판형교의 범위를 제안하였다.
This paper presents a method for measuring the shaft power of a marine main engine. Usually, in traditional systems for measuring shaft power, a strain gauge is used even though it has several disadvantages. First, it is difficult to set up the strain gauge on the shaft and acquire the correct signal for analysis. Second, it is very expensive and complicated. For these reasons, we investigated alternative approaches for measuring shaft power and proposed a new method that uses a vision-based measurement system. For this study, templates for image processing and CCD cameras were installed at the both ends of the shaft. Then, in order for the cameras to capture the images synchronously, we used a trigger mark and a optical sensor. The position of each template between the first and the second camera images were compared to calculate the torsion angle. The proposed measurement system can be installed more easily than traditional measurement systems and is suitable for any shaft because it does not contact the shaft. With this approach, it is possible to measure the shaft power while a ship is operating.
A modeling method for the modal analysis of a pre-twisted multi-packet blade system undergoing rotational motion is presented in this paper. Blades are idealized as pre-twisted cantilever beams that are fixed to a rotating disc. The stiffness coupling effects between blades due to the flexibilities of the disc and the shroud are modeled with discrete springs. The coupling effect between chordwise and flapwise bending deflection is also considered. Hybrid deformation variables are employed to derive the equations of motion. To obtain more general information, the equations of motion are transformed into dimensionless forms in which dimensionless parameters are identified. The effects of the dimensionless parameters and the number of packets as well as blades on the modal characteristics of the rotating multi-packet pre-twisted blade system are investigated with some numerical examples.
This paper develops a finite element model of a cabover type large truck. The finite element model is for evaluating torsional stiffness of the frame of the large truck. The torsional test of the frame is conducted in order to validate the developed finite element model. A load cell is used to measure the load applied to the frame. An angle sensor is used to measure the torsional angle. An actuator is used to apply a load to the frame. A vertical upward load and a vertical downward load are applied to the frame in the torsional test. The frame's torsional stiffness is computed with the measured load and torsional angle in the torsional test. The finite element model of the large truck includes cab, deck and payload, suspension, and tire. Cab, deck, and suspension are modeled not to affect the frame's torsional stiffness. The simulation is performed with the developed finite element model for evaluating the frame's torsional stiffness. The simulation results show a very good correlation with the torsional test results in the tendency of changing of the frame's torsional stiffness not only with the direction of the applying load but also with the amount of the applying load. In addition, the simulation results predict the measured torsional stiffness of the frame with about $5{\%}$ error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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