Phân Tích Dao Động của Rotor Dưới Sự Bất Định Dựa Trên Chuỗi Legendre

Springer Science and Business Media LLC - Tập 7 - Trang 43-51 - 2018
Chao Fu1, Xingmin Ren1, Yongfeng Yang1
1Institute of Vibration Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, People’s Republic of China

Tóm tắt

Trong các hệ thống rotor, sự bất định có thể phát sinh trong các trường hợp như lỗi sản xuất và biến đổi hình học trong suốt vòng đời. Trong sự hiện diện của bất định, các quy trình phân tích xác định thường không thể cung cấp một ước lượng hợp lý về động lực học rotor. Bài báo này sử dụng một quy trình khoảng để định lượng ảnh hưởng của sự bất định giới hạn lên các biến đổi của phản ứng rung. Một phương pháp khoảng Legendre dựa trên đạo hàm được áp dụng để định lượng sự bất định của các hệ thống rotor. Phương pháp này hoạt động một cách không xâm nhập và có thể xử lý từng tham số không chắc chắn một cách riêng lẻ. Các nghiệm của đa thức Legendre được sử dụng làm điểm vị trí và các phản ứng mẫu của rotor được thu thập bằng phương pháp tích phân Gauss-Legendre. Dựa trên phương pháp đã phát triển, các đặc tính rung của rotor dưới nhiều tham số không chắc chắn được trình bày. Biên độ rung so sánh được minh họa thông qua phương pháp khoảng và mô phỏng Monte Carlo. Phương pháp khoảng được xác nhận có hiệu suất số học tốt. Kết quả cho thấy rằng các tham số không chắc chắn sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hành vi rung. Không giống như mô hình xác định, phản ứng không còn là một giá trị nhất định cho một tốc độ xác định mà là một khoảng phản ứng được xác định bởi giới hạn dưới và giới hạn trên. Hơn nữa, khoảng cộng hưởng được mở rộng và sự dịch chuyển cực đại được phát hiện.

Từ khóa

#Rotor #sự bất định #phân tích rung #phương pháp Legendre #dao động.

Tài liệu tham khảo

Rao JS (1996) Rotor dynamics, 3rd edn. New Age International Publishers, New Delhi Han QK, Chu FL (2013) Dynamic response of cracked rotor-bearing system under time-dependent base movements. J Sound Vib 332:6847–6870 Saxena A, Chouksey M, Parey A (2017) Effect of mesh stiffness of healthy and cracked gear tooth on modal and frequency response characteristics of geared rotor system. Mech Mach Theory 107:261–273 Hou L, Chen YS, Cao QJ, Zhang ZY (2015) Turning maneuver caused response in an aircraft rotor-ball bearing system. Nonlinear Dyn 79:229–240 Ma H, Lu Y, Wu ZY, Tai XY, Wen BC (2016) Vibration response analysis of a rotational shaft–disk–blade system with blade-tip rubbing. Int J Mech Sci 107:110–125 Li SM (2004) Harmonic wavelet packets method and used on accurate obtaining the orbit of rotor sub-frequency signal. Chin J Mech Eng 40:133–137 Meng G, Gasch R (2000) Stability and stability degree of a cracked flexible rotor supported on journal bearings. J Vib Acoust 122:116–125 Yang YF, Chen H, Jiang TD (2015) Nonlinear response prediction of cracked rotor based on EMD. J Franklin Inst 352:3378–3393 Yang YF, Ma ZF, Jiang TD, Lu N (2016) Constant Load Control of a Cam-Follower Oblique-Impact System. J Vib Eng Technol 4:573–580 Kuseyri IS (2017) Adaptive vibration control of rotors with active magnetic bearings. J Vib Eng Technol 5:159–164 Bisoi A, Samantaray AK, Bhattacharyya R (2017) Sommerfeld effect in a gyroscopic overhung rotor-disk system. Nonlinear Dyn 88:1565–1585 Fatima S, Mohanty A, Kazmi H (2016) Fault classification and detection in a rotor bearing rig. J Vib Eng Technol 4:491–498 Ritto T, Lopez R, Sampaio R, Souza de Cursi J (2011) Robust optimization of a flexible rotor-bearing system using the Campbell diagram. Eng Optim 43:77–96 Li ZG, Jiang J, Zhui T (2016) Non-linear vibration of an angular-misaligned rotor system with uncertain parameters. J Vib Control 22:129–144 Didier J, Sinou JJ, Faverjon B (2012) Multi-dimensional harmonic balance with uncertainties applied to rotor dynamics. J Vib Acoustics 134:061003 Didier J, Faverjon B, Sinou JJ (2012) Analysing the dynamic response of a rotor system under uncertain parameters by polynomial chaos expansion. J Vib Control 18:712–732 Daróczy L, Janiga G, Thévenin D (2016) Analysis of the performance of a H-Darrieus rotor under uncertainty using Polynomial Chaos Expansion. Energy 113:399–412 Sinou JJ, Jacquelin E (2015) Influence of Polynomial Chaos expansion order on an uncertain asymmetric rotor system response. Mech Syst Signal Process 50–51:718–731 Sinou JJ, Didier J, Faverjon B (2015) Stochastic non-linear response of a flexible rotor with local non-linearities. Int J Non-Linear Mech 74:92–99 Murthy R, Mignolet MP, El-Shafei A (2010) Nonparametric stochastic modeling of uncertainty in rotordynamics—part i: formulation. J Eng Gas Turbines Power 132:092501 Murthy R, Mignolet MP, El-Shafei A (2010) Nonparametric stochastic modeling of uncertainty in rotordynamics—part II: applications. J Eng Gas Turbines Power 132:092502 Gan CB, Wang YH, Yang SX, Cao YL (2014) Nonparametric modeling and vibration analysis of uncertain Jeffcott rotor with disc offset. Int J Mech Sci 78:126–134 Liao HT (2014) Global resonance optimization analysis of nonlinear mechanical systems: application to the uncertainty quantification problems in rotor dynamics. Commun Nonlinear Sci Numer Simul 19:3323–3345 Borges J, Silva A, Araújo C, Fernandes E, Pimentel R, Santiago A (2016) Rotor-bearing vibration control system based on fuzzy controller and smart actuators. The International Journal of Multiphysics 7:197–205 Dourado A, Cavalini A Jr, Steffen V Jr (2017) Uncertainty quantification techniques applied to rotating systems: A comparative study, Journal of Vibration and Control, Article ID 1077546317698556 Ma YH, Liang ZC, Chen M, Hong J (2013) Interval analysis of rotor dynamic response with uncertain parameters. J Sound Vib 332:3869–3880 Moens D, Hanss M (2011) Non-probabilistic finite element analysis for parametric uncertainty treatment in applied mechanics: recent advances. Finite Elem Anal Des 47:4–16 Qiu ZP, Ma LH, Wang X (2009) Non-probabilistic interval analysis method for dynamic response analysis of nonlinear systems with uncertainty. J Sound Vib 319:531–540 Qiu ZP, Wang X (2005) Parameter perturbation method for dynamic responses of structures with uncertain-but-bounded parameters based on interval analysis. Int J Solids Struct 42:4958–4970 Wu JL, Zhang YQ, Chen LP, Luo Z (2013) A Chebyshev interval method for nonlinear dynamic systems under uncertainty. Appl Math Model 37:4578–4591 Jacquelin E, Adhikari S, Friswell M, Sinou JJ (2016) Role of roots of orthogonal polynomials in the dynamic response of stochastic systems. J Eng Mech 142:06016004 Bateman H, Erdélyi A (1953) Higher transcendental functions. McGraw-Hill, New York Spiegel MR (1991) Advanced mathematics. McGraw-Hill, New York Odibat Z (2011) On Legendre polynomial approximation with the VIM or HAM for numerical treatment of nonlinear fractional differential equations. J Comput Appl Math 235:2956–2968 Parand K, Razzaghi M (2004) Rational Legendre approximation for solving some physical problems on semi-infinite intervals. Phys Scr 69:353–357 Xiu D, Karniadakis GE (2002) Modeling uncertainty in steady state diffusion problems via generalized polynomial chaos. Comput Methods Appl Mech Eng 191:4927–4948 Chantrasmi T, Doostan A, Iaccarino G (2009) Padé-Legendre approximants for uncertainty analysis with discontinuous response surfaces. J Comput Phys 228:7159–7180 Chantrasmi T, Iaccarino G (2012) Forward and backward uncertainty propagation for discontinuous system response using the padé-legendre method. Int J Uncertain Quan 2:125–143 Wang C, Qiu ZP, Yang YW (2016) Collocation methods for uncertain heat convection-diffusion problem with interval input parameters. Int J Therm Sci 107:230–236 Dimarogonas AD (1995) Interval analysis of vibrating systems. J Sound Vib 183:739–749