This paper describes the vibration characteristics of a high head pump-turbine runner. with nine blades and an outer diameter of 4.410 mm. of the pumped storage power plant. Mode shapes and natural frequencies were obtained by means of both the finite element analysis and modal testing. both in air and in water. The natural frequencies in air were calculated using the finite element method by ANSYS software. In order to confirm calculation results. the natural frequencies and mode shapes of the runner were measured using a hydraulic exciter both in air and in water. Natural frequencies of the pump-turbine runner were found at 174. 310 Hz in air, and at 107. 184 Hz in water. The first mode shape is flat plate mode with two nodal diameter and the second one is also flat plate mode with three nodal diameter. It can be shown that the natural frequencies of the pump-turbine runner in water is reduced approximately 40 % due to additional mass effect. Natural frequencies in air predicted by ANSYS software are in good agreement with test results.
Gambaryan, Karen M.;Aroutiounian, Vladimir M.;Simonyan, Arpine K.;Ai, Yuanfei;Ashalley, Eric;Wang, Zhiming M.
Advances in nano research
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제2권4호
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pp.211-217
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2014
The self-assembled strain-induced sub-micrometric islands and nanostructures are grown from In-As-Sb-P quaternary liquid phase on InAs (100) substrates in Stranski-Krastanow growth mode. Two samples are under consideration. The first sample consists of unencapsulated islands and lens-shape quantum dots (QDs) grown from expressly inhomogeneous liquid phase. The second sample is an n-InAs/p-InAsSbP heterostructure with QDs embedded in the p-n junction interface. The morphology, size and shape of the structures are investigated by high-resolution scanning electron (SEM) and transmission electron (TEM) microscopy. It is shown that islands, as they decrease in size, undergo shape transitions. Particularly, as the volume decreases, the following succession of shape transitions are detected: sub-micrometric truncated pyramid, {111} facetted pyramid, {111} and partially {105} facetted pyramid, completely unfacetted "pre-pyramid", hemisphere, lens-shaped QD, which then evolves again to nano-pyramid. A critical size of $5{\pm}2nm$ for the shape transformation of InAsSbP-based lens-shaped QD to nano-pyramid is experimentally measured and theoretically evaluated.
Automobile company tries to reduce the inertia of powertrain to increase the fuel efficiency and increase the engine power every year to make the high speed driving possible at full load condition. These cause the torsional vibration of powertrain. But the demand about ride comfort improvement is increased constantly, so torsional vibration of powertrain become an emergency problem to be cured. This study is a basic research to reduce the torsional vibration of powertrain at driving condition. First, the heavy duty powertrain is characterized as a vibrating system. Its natural frequencies and mode shapes are reviewed. Second, by comparison of simulation results and experiment results, validity of developed model is verified. Finally, the couterplan which can reduce the torsional vibration by mode analysis and parameter modification is suggested.
In order to reduce the booming noise caused by first bending mode of a drive shaft, this paper proposes a simulation program for prediction of the bending mode frequency of any tubular shaft. This program consists of a pre-processor for modeling of geometrical shape of the drive shaft with boundary conditions of various joints, a processor for constructing of global finite element matrices using beam elements and an eigen-solver based on MATLAB program. Using this simulation program, the effective and accurate FE model far a shaft attached to vehicle can be obtained by aid of database for stiffness of each joint. Thus the resonance frequencies and mode shapes of a shaft can be calculated accurately. Because the effect of the resonance on interior noise can be verified, more improved shaft will be proposed at the early stage of design.
This study deals a way to reduce the transformer noises. The first step is to identify the source of the transformer noises. The second step is obtaining the vibration characteristics of transformer; its natural frequencies and mode shapes. Based on these information, an method to reduce the vibration of transformer can be found. The cause of transformer noises is mainly due to the magnetostrictive vibration of a core which is made of ferromagnetic substances. It is well known that the magnetostrictive vibration of a core is unavoidable, and a way to reduce the transformer noise by structural design is needed. It requires understanding the vibration characteristics. The natural frequencies and the mode shapes of transformer are analyzed by performing the modal testing.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제11권2호
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pp.688-698
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2019
If heave motion in the platform causes horizontal parametric vibration of a Compliant Vertical Access Riser (CVAR), the riser may become unstable. A combination of riser parameters lies in the unstable region aggravates vibrational damage to the riser. Change of axial tensile stress in the riser combined with its natural frequency and mode shape change results in mode coupling. In accordance with the state transition matrices of the riser in the coupled and uncoupled states, the stable and unstable regions were obtained by Floquet theory, and the vibration response under different conditions was obtained. The parametric excitation of the CVAR is shown to occur mainly in first-order unstable regions. Mode coupling may cause parametric excitation in the least stable regions. Damping reduces the extent of unstable regions to a certain extent.
In order to reduce the booming noise caused by first bending mode of drive shaft, this paper proposes a simulation program for prediction of the bending mode frequency of any tubular shaft. This program consists of a pre-processor for modeling of geometrical shape of drive shaft and applying the boundary conditions of various joints, a processor for constructing of global finite element matrices using beam elements and an eigen-solver based on MATLAB program. Using this simulation program, the effective and accurate FE model for a shaft attached in vehicle can be obtained by aid of database for stiffness of each joint. Thus the resonance frequencies and mode shapes of a shaft can be calculated accurately. Because the effect of the resonance on interior noise can be verified, more improved shaft can be proposed at the early stage of design.
In this paper, damage assessment in wind-turbine towers using vibration-based artificial neural networks (ANNs) is numerically investigated. At first, a vibration-based ANNs algorithm is designed for damage detection in a wind turbine tower. The ANNs architecture consists of an input, an output, and hidden layers. Modal parameters of the wind turbine tower such as mode shapes and frequencies are utilized as the input and the output layer composes of element stiffness indices. Next, the finite element model of a real wind-turbine tower is established as the test structure. The natural frequencies and mode shapes of the test structure are computed under various damage cases of single and multiple damages to generate training patterns. Finally, the ANNs are trained using the generated training patterns and employed to detect damaged elements and severities in the test structure.
Modal Analysis is the process of characterizing the dynamic properties of an elastic structure by identifying its modes of vibration. A mode of vibration is a global property of an elastic structure. That is, a mode has a specific natural frequency and damping factor which can be identified from response data at practically any point on a structure, and it has a characteristic mode shape which identifies the mode spatially over the entire structure. Modal testing is able to be performed on structural and mechanical structure in an effort to learn more about their elastic behavior. Once the dynamic properties of a structure are known its behavior can be predicted and therefore controlled or corrected. Resonant frequencies, damping factors and mode shape data can be used directly by a mechanical designer to pin point weak spots in a structure design, or this data can also be used to confirm or synthesize equations of motion for the elastic structure. These differential equations can be used to simulate structural response to know input forces and to examine the effects of pertubations in the distributed mass, stiffness and damping properties of the structure in more detail. In this paper the measurement of transfer functions in digital form, and the application of digital parameter identification techniques to identify modal parameters from the measured transfer function data are discussed. It is first shown that the transfer matrix, which is a complete dynamic model of an elastic plate structure can be written in terms of the structural modes of vibration. This special mathematical form allows one to identify the complete dynamics of the structure from a much reduced set of test data, and is the essence of the modal approach to identifying the dynamics of a structure. Finally, the application of transfer function models and identification techniques for obtaining modal parameters from the transfer function data are discussed. Characteristics on vibration response of elastic plate structure obtained from the dynamic analysis by Finite Element Method are compared with results of modal analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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