불균형 질량의 디스크를 갖는 회전축계에 대한 스펙트럴 요소해석 :Spectral Element Analysis of the Rotor Systems with an Interim Mass-Unbalanced Disk

최상규

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자료유형: 학위논문

저자정보: 최상규 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 이우식

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2014

불균형 질량의 디스크를 갖는 회전축계에 대한 스펙트럴 요소해석

최상규 일반 2014.01 학위논문

2013

회전축 계의 진동응답을 이용한 불균형 질량 탐지

최상규 , 박정호 , 이우식 한국철도학회 학술발표대회논문집 2013.11 학술대회자료

불균형 질량 디스크를 갖는 회전축 계의 동특성

최상규 , 박정호 , 이우식 한국철도학회 학술발표대회논문집 2013.05 학술대회자료

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본 논문에서는 회전축의 중간 부위에 디스크나 블레이드가 부착되어 있는 일반적인 회전축 계에 대한 스펙트럴요소모델을 주파수영역에서 유도하였다. 이를 위하여 디스크의 양쪽에 부착되어 있는 회전축을 티모센코(Timoshenko) 보로 모델링 하였고 디스크는 균일한 두께의 강체 디스크로 모델링 하였다. 또한 강체 디스크에는 하나의 불균형 질량이 존재하는 것으로 가정하였다. 또한 디스크 계에 대한 운동방정식을 유도하기 위하여 양쪽의 회전축이 부착되어 있는 디스크 자체의 중심을 중심으로 하여 디스크가 흔들거리는 운동을 한다고 가정하였다. 본 연구에서 유도한 스펙트럴요소모델이 갖는 높은 정확도를 기존의 유한요소법으로 구한 고유진동수와의 비교를 통하여 검증하였다. 이와 같이 검증한 스펙트럴요소모델을 이용하여 디스크가 갖는 불균형 질량이 회전축 계의 고유진동수와 진동응답에 미치는 영향을 고찰하였다. 마지막으로 디스크가 갖는 불균형 질량의 크기와 위치를 진동응답을 통해 규명하기 위한 이론적 기법을 소개하였다.

1. Introduction 1
2. Spectral Element Model for the Disk 4
2.1 Equations of Motion 4
2.2 Formulation of Spectral Element Model 10
3. Spectral Element Model for the Rotor System 13
4. Identification of an Unbalance Mass within a Disk 16
5. Numerical Results and Discussions 19
5.1 Validation of the Spectral Element Model 19
5.2 Effects of the Unbalance Mass on the Natural Frequencies 22
5.3 Effects of the Unbalance Mass on the Dynamic Reponses 24
5.4 Numerical Simulation of the Unbalance Mass Identification 30
6. Conclusions 31
References 32
Appendices 34
A. Velocity and Angular Velocity in Eq. (3) 34
B. Mass Moment of Inertia I of the Disk System 36
C. Matrices M1, M2, M3, G, H1, and H2 defined in Eq. (19) 39
D. Matrices Tl0 and Tr0 defined in Eq. (23) 40
E. Spectral Element Model for the Spinning Shafts 41
F. Finite Element Model for the Rotor Systems 43
G. Definitions of the Symbols Used in Chapter 4. 44

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