Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Hassan Nahvi
سعید ضیائی راد (استاد راهنما) حسن نحوی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Raeisi
احسان رئیسی استبرق

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Effects of Different Parameters on Vibration Behavior of Bladed Disk System
Bladed disks may be used in several engineering systems such as fans, impeller pumps, turbine generators and jet engines. Ideally, these systems are tuned and all blades are identical but, in practice there always exist small, random differences among the blades. Mistuning, imperfections in cyclical symmetry of bladed disks is an inevitable and perilous occurrence due to many factors including manufacturing tolerances, variations in material properties and wear in service. Each blade on a disk is almost always slightly different to the others.It can cause some unpredictable phenomena such as dramatic difference in forced vibration response.This survey explains the fundamental techniques of mistuning in some details. The 3D finite element model of bladed disk system with twenty four blades were created in ANSYS.The model then used to calculate the free and forced frequency response of the blades for the tuned system. Next, two hundred experiments, with different young’s modulus for each blade, were selected in a specified range. For each test case calculations were performed and the maximum response was obtained. Then, by integrating neural networks (NN) and genetic algorithm (GA) the worst frequency response of the mistuned bladed disk system was calculated.The problem of finding the worst specification is formulated as an optimization problem. Based on the calculated parameters, a new model was created and the maximum response of the mistuned system was calculated. Next, the tuned and mistuned responses of bladed disk system were compared. The same procedure was repeated for the case where the length of each blade was used as the perturbation parameter. In order to investigate the effect of shroud on the frequency response, the worst response of the system with and without shroud were evaluated and compared.Subsequently, the effects of mistuning on nonlinear behavior of mistuned cyclical symmetric systems like bladed disk are investigated. A nonlinear, mistuned model based on the method of multiple scales is proposed and formulated in which nonlinearity and mistuning parameter is assumed to be smal.Next, the method of multiple scales is used for finding the forced and steady state vibration response of a nonlinear mistuned lumped model. Several mistuned system were considered and solved by the proposed technique. Numerical results demonstrate that mistuning can lead to repeating and scattering of jump phenomena during the excitation frequency whereas in tuned cyclic system it occurs simultaneously.Finally, a technique using genetic algorithms developed for predicting the worst response of mistuned bladed disk with internal damping system under harmonic excitation. The worst response of the mistuned system was formulated as an optimization problem. Key Words: Mistuned Bladed Disk, Neural Network, Genetic Algorithm, Worst Response, Nonlinear Vibrations, Multiple Scale Method
نامیزانی در سیستم دیسک پره دار، پدیده‌ای بسیار خطرناک و غیر قابل اجتناب است. نامیزانی در اثر از بین رفتن تقارن دایره‌ای در سیستم ایجاد می‌شود. عوامل بوجود آورنده نامیزانی تولرانس‌های ساخت، اجزای استهلاکی، نیروهای آیرودینامیکی و استهلاک هستند. در اثر این نامیزانی‌ها در سیستم تقارن دایره‌ای، تفاوت‌های بسیار آشکار بین پاسخ سیستم میزان و نامیزان پدیدار می‌گردد . در این پایان‌نامهنحوه فرمولاسیون مدل دینامیکی سه‌بعدی دیسک پره دار واقعی با استفاده از روش اجزاء‌محدود بیان می گردد. سپس برای یک مدل سه‌بعدی پاسخ اجباری و آزاد سیستم بررسی‌شده و خواص سیستم‌های دارای تقارن دایره‌ای بیان‌می شود. در ادامه برای تحلیل دینامیکی سیستم دیسک پره دار تحت تاثیر نامیزانی، مسئله یافتن ماکزیمم پاسخ برای سیستم معرفی شده به صورت یک مسئله بهینه سازی فرموله می شود. از الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبیبرای حل مسئله بهینه استفاده می گردد. شبکه عصبی با داده های بدست آمده از نرم افزارآموزش داده می شود. در ادامه برای یافتن بدترین الگو از شبکه عصبی آموزش داده شده و الگوریتم ژنتیک استفاده می گردد و ماکزیمم پاسخ فرکانسی سیستم نامیزان بدست می آید. در نهایت با استفاده از پارامترهای بدست آمده از الگوریتم ژنتیک، مدل در نرم افزار ایجادشده و پاسخ فرکانسی آن محاسبه می گردد. این مراحل برای دو حالت وجود نامیزانی در طول پره ها و همچنین وجود نامیزانی در مدول الاستیسیته پره ها تکرار می شود. همچنین اثر وجود غلاف بر روی پاسخ فرکانسی سیستم بررسی می گردد. در ادامه به بررسی اثرات غیرخطی برروی رفتار ارتعاشی سیستم دیسک پره دار همراه با وجود نامیزانی پرداخته می شود. نوآوری این قسمت در‌نظرگرفتن پارامترهای غیر‌خطی در بدست آوردن پاسخ فرکانسی سیستم می‌باشد. بدین منظور، اثرات وجود ترم غیرخطی برای حالت کلی از سیستم‌های تقارن دایره‌ای با فرض وجود نامیزانی‌ بررسی می گردد. ابتدا مدل غیرخطی ارائه شده و معادلات حرکت آن نوشته می شود. سپس معادلات از روش اختلالات کوچک و مقیاس چندگانه حل می شوند. در ادامه پاسخ حالت دائم سیستم‌های نامیزان مورد بررسی قرارگرفته و پاسخ حالت دائم سیستم‌های میزان و نامیزان مقایسه می گردد. در پایان، به منظور بررسی اثرات استهلاک داخلی پره ها بر روی پاسخ سیستم یک مدل معرفی می گردد. فرمولاسیون بدست آوردن پاسخ برای آن استخراج می شود. نامیزانی سیستم در دو پارامتر ضریب استهلاک و سختی هر پره در نظر گرفته می شود. برای بدست آوردن ماکزیمم پاسخ از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شده و بدترین الگو بدست می آید. سپس پاسخ سیستم در حالت میزان و نامیزان با یکدیگر مقایسه و بدترین پره معرفی می گردد. این مراحل برای چندین سیستم با تعداد پره های متفاوت انجام می شود. در ضمن برای سیستم های بیست و چهار و سی وشش درجه آزادی ابتدا سیستم در حالت وجود نامیزانی در ضریب سختی پره ها بررسی می گردد. سپس در حالت وجود نامیزانی در ضریب استهلاک پره ها و در نهایت در حالت وجود همزمان نامیزانی در هر دو ضریب مورد بررسی قرار می گیرد. کلمات کلیدی : دیسک پره دار نامیزان، شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک، ماکزیمم پاسخ، ارتعاشات غیرخطی، روش مقیاس چندگانه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی