Conventional modal analysis techniques are known to be inappropriate for asymmetrical rotor systems. when the equations of motion are written in the stationary coordinates, due to the presence of time varying parameters. This paper presents a generalized modal analysis method for asymmetrical rotor systems in the stationary coordinates, employing the modulated coordinates and the lambda matrix formulation. A numerical example with a flexible asymmetric rotor model is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed modal analysis method. As an application of the proposed method, modal analysis is also performed with an open cracked rotor system.
Kim, Donghwan;Kim, Younhwan;Jung, Joon-Ha;Sohn, Seokman
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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제4권2호
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pp.89-99
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2018
Downtime and malfunction of industrial rotor machines represents a crucial cost burden and productivity loss. Fault diagnosis of this equipment has recently been carried out to detect their fault(s) and cause(s) by using fault classification methods. However, these methods are of limited use in detecting rotor faults because of their hypersensitivity to unexpected and different equipment conditions individually. These limitations tend to affect the accuracy of fault classification since fault-related features calculated from vibration signal are moved to other regions or changed. To improve the limited diagnosis accuracy of existing methods, we propose a new approach for fault diagnosis of rotor machines based on the model generated by supervised learning. Our work is based on feature residual values from vibration signals as fault indices. Our diagnostic model is a robust and flexible process that, once learned from historical data only one time, allows it to apply to different target systems without optimization of algorithms. The performance of the proposed method was evaluated by comparing its results with conventional methods for fault diagnosis of rotor machines. The experimental results show that the proposed method can be used to achieve better fault diagnosis, even when applied to systems with different normal-state signals, scales, and structures, without tuning or the use of a complementary algorithm. The effectiveness of the method was assessed by simulation using various rotor machine models.
The dynamic behavior of rotor-bearing system has been investigated using finite element method. A procedure is presented for dynamic modeling of rotor-bearing system which consist of shaft elements, rigid disk, flexible bearing and support structures. A finite element model including the effects of rotary inertia, shear deformation, gyroscopic moments is developed. Linear stiffness and damping coefficient are calculated for 3 lobe sleeve bearing. The whirl frequency, mode shape, stability and unbalance response of rotor system included effect of bearing coefficient and support structures are calculated.
The dynamic behavior of rotor-bearing system has been investigated using finite element method. A procedure is presented for dynamic modeling of rotor-bearing system which consists of shaft elements, rigid disk, flexible bearing and support structure. A finite element model including the effects of rotary inertia, shear deformation, gyroscopic moments is developed. Linear stiffness and damping coefficients are calculated for 2 lobe sleeve bearing. The whirl frequency, mode shape, stability and unbalance response of rotor system including effects of bearing coefficient and support structures are calculated.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권3호
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pp.498-511
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2017
This work conducts a validation study for loads analysis of the UH-60A slowed rotor at high advance ratios. The nonlinear flexible multibody dynamics analysis code, DYMORE II, is used with a freewake model for the rotorcraft comprehensive analysis. Wind tunnel test data of airloads and structural loads of a full-scale UH-60A slowed rotor are used for this validation study. This analysis predicts well the thrust reversal phenomenon at the advance ratio of 1.0. The section airloads such as normal forces and pitching moments and the oscillatory blade structural moments in this analysis are compared well or moderately with the measured data, although the higher harmonics components of blade torsion moments are not captured well. This validation study assesses the prediction accuracy and investigates the unique aeromechanics characteristics of a slowed rotor at high advance ratio.
Saldarriaga, M. Villafane;Mahfoud, J.;Steffen, V. Jr.;Der Hagopian, J.
Smart Structures and Systems
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제5권5호
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pp.507-515
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2009
The present work is an alternative methodology in order to balance a nonlinear highly flexible rotor by using neural networks. This procedure was developed aiming at improving the performance of classical balancing methods, which are developed in the context of linearity between acting forces and resulting displacements and are not well adapted to these situations. In this paper a fully experimental procedure using neural networks is implemented for dealing with the adaptive balancing of nonlinear rotors. The nonlinearity results from the large displacements measured due to the high flexibility of the foundation. A neural network based meta-model was developed to represent the system. The initialization of the learning procedure of the network is performed by using the influence coefficient method and the adaptive balancing strategy is prone to converge rapidly to a satisfactory solution. The methodology is tested successfully experimentally.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제5권2호
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pp.91-99
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2012
The Fighter aircraft transmission system consists of a light weight, High Speed Flexible Coupling (HSFC) known as Power Take-Off shaft (PTO) for connecting Engine gearbox (EGB) with Accessory Gear Box (AGB). The HSFC transmits the power through series of specially contoured metallic annular thin flexible plates whose planes are normal to the torque axis. The HSFC operates at high speed ranging from 10,000 to 18,000 rpm. The HSFC is also catered for accommodating larger lateral and axial misalignment resulting from differential thermal expansion of the aircraft engine and mounting arrangement. The contoured titanium alloy flexible plates are designed with a thin cross sectional profile to accommodate axial and parallel misalignment by the elastic material flexure. This paper investigates the effect of misalignment on the transmission characteristics of the HSFC couplings. A mathematical model for the HSFC coupling with misalignment has been developed for analyzing the torque transmission and force interaction characteristics. An extensive testing has been conducted for validating characteristics of the designed coupling under various misalignment conditions. With this the suitability of the model adapted for the design iteration of HSFC development is validated. This method will reduce the design iteration cycles of HSFC and can be extended for the similar development of flexible couplings.
부유식 해상풍력발전기의 시뮬레이션을 위해서 본 연구에서는 2MW 육상 풍력발전기에 부유구조물인 Tension Leg Platform(TLP) 구조를 추가하였다. 기상청 관측데이터와 해수면으로부터의 높이에 대해 풍속을 정의하는 지수법칙을 이용하여 풍하중을 산출하고 블레이드와 타워에 일정한 높이간격으로 적용하였다. 상대모리슨 방정식을 이용하여 파랑하중을 모델링하였다. 블레이드의 회전속도를 정격속도인 18rpm 으로 고려하고, 풍하중과 파랑하중 작용 시 2MW의 부유식 해상풍력기의 동적거동 해석을 수행하였다. 파랑하중에 대한 해상풍력기의 공진특성을 조사하기 위해 타워와 블레이드의 탄성체 모델을 구성하여 해상풍력기의 고유진동수를 계산하였다. 타워와 블레이드의 탄성효과가 해상풍력기의 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 타워만 탄성체로 구성된 탄성타워모델과 타워와 블레이드가 탄성체로 고려된 탄성타워 블레이드모델을 각각 강체 모델과 비교하였다.
This paper presents the optimal design for reducing the rotor inertia in order to improve the driving characteristic of BLDC motor for robots. The parallel Genetic Algorithm is performed to rotor inertia minimization in optimal design. Also, velocity profile with finite jerk method is introduced to reduce vibration of BLDC motor. As a result, a torque characteristic is same although rotor inertia is reduced to 2/3 compared with prototype model. And, maximum vibration value is reduced by 63.4[$\%$] according to the application of finite .jerk method.
This paper is concerned with the design and application of an Electro-Rheological(ER) fluid damper to suppress the vibration of a rotor system. The system is flexible with a slender shaft and a thin disk, being supported by two ball bearings. In addition, to investigate the system performances also in the high speed range, the driving torque is made transmit through a speed increasing gear train. Along with the experiments, to predict and compare the ER damper effect, the rotor system is simulated as to its free and forced vibration characteristics by means of a finite element method code, which is assembled with the mathematical model of the designed ER damper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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