Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Mostafa Ghayour
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) مصطفی غیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reza Ramezanpour
رضا رمضان پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Dynamic Behavior of Rotor Systems with a Slant Crack on the Shaft
Modern day rotors are designed and for achieving high rotation speed. Researchers have put in considerable effort to develop a foolproof and reliable strategy to detect cracks in rotors. In this research, the dynamic behavior of a rotor system with a slant crack on the shaft is investigated. A Jeffcott rotor with a slant crack under arbitrary crack orientation angles on the midpoint of its shaft is considered. This solution relates to three crack model; open crack, close crack and breathing one. Breathing phenomenon is explained in detail; some of the existent models that are used in literature are discussed. Equations of the motion are obtained in four directions i.e. two transversal directions, one torsional direction and one longitudinal direction. The effects of gravity and external torsional excitation are also taken in to account. By considering the effects of crack on the stiffness matrix only, nonlinear equations of the system are solved using numerical method. Also effects of crack depth and the amplitude of external torsional excitation on the spectrum of the responses are investigated. In this research, the elements of compliance matrix for different crack orientations are calculated. The influence of crack orientations on the flexibility coefficients and steady response of the system is also investigated. It is shown that some of the flexibility coefficients take their maximum values for (approximately) 60 o crack orientation unexpectedly. It is concluded that any increase in the amount of crack angle from 30 o to 90 o (transverse crack), does not increase (or decrease) all of the flexibility coefficients monotonously. Spectrums of the responses indicate same characteristics. Although the elements of compliance matrix for slant cracks have been already reported in literature, some corrections in to the matrix elements were introduced in this thesis. For the first time, crack compliance matrix for crack orientations more than 90 o is calculated. Based on the changes in these elements that are in third row and - due to symmetry - third column of the crack compliance matrix, a novel way for crack detection are introduced and developed. It is shown that a slant cracked shaft under two directions of rotation has different compliance matrix; therefor it can be used as a criteria for crack detection in real rotor systems. This simple, practical and effective method can be used for any rotating systems especially rotors. Improving one of the available crack breathing models (CCLP) is another innovation that is introduced in this thesis. The introduced model (ICCLP) represents crack breathing behavior more accurately. Key Words: Rotor Dynamics, Slant crack, compliance matrix, crack detection, Breathing Model.
در این پایان نامه رفتار دینامیکی روتورهای دارای ترک اریب مورد بررسی قرار گرفته است. بطورکلی در زمینه ی بررسی سیستم روتور دارای ترک توجه بسیاری از محققین، صرفاً معطوف به دینامیک روتور دارای ترک عرضی بوده و این امر سبب شده است تا دینامیک روتور دارای ترک اریب کمتر مورد توجه قرار گیرد. این مهم انگیزه ی بررسی دینامیک روتورهای دارای ترک اریب را در این تحقیق فراهم آورد. در این پایان نامه رفتار دینامیکی و ارتعاشی روتور دارای ترک اریب (تحت زوایای دلخواه) بررسی شده است. با لحاظ کردن تاثیر حضور ترک بر ماتریس سختی سیستم، معادلات حرکت غیر خطی حاکم بر سیستم که در مختصات ساکن و در حضور عواملی چون نیروی جاذبه، تحریک پیچشی خارجی و نابالانسی جرمی نوشته شده است. جهت حل معادلات مذکور از روش های عددی استفاده می شود. محتوی فرکانسی پاسخ ها، بررسی و خصوصیات بارز آن ها تشریح گردیده است. تاثیر عوامل مختلفی همچون عمق ترک و دامنه ی تحریک پیچشی روی فرکانس پاسخ ها نیز مد نظر قرار گرفته است. مقایسه ی مقادیر ماتریس نرمی برای زوایای مختلف ترک نیز از جمله مطالعات صورت گرفته در این تحقیق می باشد. مقادیر المان های ماتریس نرمی و سختی، برای سیستم دارای ترک اریب تحت زاویه ی مایل کمتر از 90 درجه (ترک عرضی)، ارائه شده است. اگرچه مقادیر المان های ماتریس مذکور پیش از این توسط سایر محققین انجام شده است ولی در این تحقیق روش تعیین آن ها اصلاح شده است. سپس بر اساس مقادیر اصلاح شده پاسخ (و همین طور طیف فرکانسی) سیستم دارای ترک مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این تحقیق برای اولین بار ترک های اریب با زوایای تمایل بیشتر از 90 درجه مطرح شده اند. سپس مقادیر المان های ماتریس نرمی برای زوایای مذکور تعیین شده است. براساس چگونگی تغییر المان های ماتریس های نرمی و سختی، روشی جدید جهت کشف ترک در سیستم دوار مطرح و بسط داده شده است .ارائه ی روش مذکور یکی از مهم ترین نوآوری های صورت گرفته در این پایان نامه است که از جمله مزایای آن می توان به سادگی انجام و در عین حال عملی بودن آن اشاره نمود. از دیگر اقدمات مهم صورت گرفته در این تحقیق بهبود یکی از مدل های موجود جهت شبیه سازی پدیده ی تنفس در ترک هاست که براساس آن می توان پدیده ی مذکور را با دقت بیشتری توصیف نمود. ارائه ی مدل مذکور نیز از جمله نوآوری های صورت گرفته در این تحقیق می باشد. لغآت کلیدی: دینآمیک روتور- ترک آریب- مآتریس نرمی- تشخیص ترک- ترک تنفسی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی