طرح یک آزمون تجربی امکان‌پذیر برای تحلیل ارتعاشی در یک پوسته استوانه‌ای دوار

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1012-ISAV2024 (R3)
نویسندگان
دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک، ایران، تهران
چکیده
اگرچه مطالعات نظری متعددی مشخصه‌های ارتعاشی پوسته‌های استوانه‌ای دوار را بررسی کرده‌اند، اکثر آنها برای اعتبارسنجی به نتایج تجربی متکی نیستند. حسگرهای ارتعاش غیرتماسی به دلیل عدم تأثیر جرم بر ارتعاش سازه و قابلیت کاربری آنها بدون نیاز به سیم‌کشی جهت عملکرد در حالت دورانی در پوسته‌های دوار، دقت بالا و سهولت کاربری را در آزمون مودال پوسته‌های استوانه‌ای دوار فراهم می‌کنند. بااین‌حال، به دلیل دوران پوسته، نیاز به استفاده از حسگرهای غیرتماسی چندگانه در جهت محیطی پوسته ضروری است تا به فرکانس داده‌برداری کافی در آزمون مودال پوسته‌های استوانه‌ای دوار دست یابیم که این امر همراه با هزینه و پیچیدگی بیشتر می‌باشد. این چالش می‌تواند با انتخاب مناسب پوسته استوانه‌ای و طرح بهینه آزمون مدال کاهش داده شود. در مطالعه حاضر، ابعاد و سرعت‌ دورانی خاصی برای پوسته استوانه‌ای، همراه با اجزا و تنظیمات آزمون برای تحلیل مودال پیشنهاد می‌شود، به‌نحوی‌که آزمون مودال یک مورد از پوسته استوانه‌ای دوار با سادگی بیشتر تسهیل و ممکن ‌گردد. برای این منظور، دقت یک روش اجزای محدود برای تعیین فرکانس‌های طبیعی و شکل‌ مدهای پوسته‌های استوانه‌ای دوار از طریق یک مطالعه مقایسه‌ای صحت سنجی شده است. سپس بر اساس اجزا و تنظیمات پیشنهادی، آزمون مودال پوسته استوانه‌ای شبیه‌سازی و صحت سنجی می‌گردد. در این پژوهش نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که روش پیشنهادی برای انجام آزمون مودال نه‌تنها فرکانس‌های طبیعی و شکل مدهای پوسته استوانه‌ای دوار انتخاب‌شده را بادقت تعیین می‌کند، بلکه یک رویکرد ساده و عملی را نیز ارائه می‌دهد.
کلیدواژه ها
 
Title
A feasible experimental test setup for vibration analysis on a rotating cylindrical shell
Authors
Taha Gharebaghi Mianaji, Mahmoud Saadat Foumani
Abstract
Although numerous theoretical studies have investigated the vibration characteristics of rotating cylindrical shells, most of them do not rely on experimental results for validation. Non-contact vibration sensors provide superior accuracy in modal testing because they have no mass effect on the vibrating structure and do not require attachment to the rotating shell with many wiring complexities. However, the rotation of the shell necessitates the use of multiple non-contact sensors arranged in the circumferential direction of the shell to achieve an adequate data acquisition frequency in the modal testing of rotating cylindrical shells, which increases both cost and complexity. This challenge can be alleviated through careful shell selection and a proper experimental test setup. In the present study, specific dimensions and rotational velocities of the cylindrical shell, along with the components and test setup for modal testing are proposed in a way that enables and facilitates experimental modal testing of a rotating cylindrical shell with simplicity. To this end, the accuracy of a finite element method (FEM) for determining the natural frequencies and mode shapes of rotating cylindrical shells has been validated through a comparative study. Subsequently, based on the proposed components and setups, the modal testing of the cylindrical shell has been simulated and validated. The results of the simulations demonstrate that the proposed method for conducting modal testing not only accurately determines the natural frequencies and mode shapes of the selected rotating cylindrical shell but also offers a simple and practical approach.
Keywords
Rotating cylindrical shells, signal processing, Test simulation, Finite Element Method