ارائه‌کننده: محمد امین قاسمی
استاد راهنما: دکتر مرتضی کارآموز مهدی آبادی
استاد مشاور: دکتر سعید باب
استاد ناظر داخلی: دکتر حسین توزنده جانی
استاد ناظر خارج از دانشگاه: دکتر اصغر نجفی
تاریخ: 1403/04/10
ساعت: 16
مکان: دانشکده مهندسی مکانیک، اتاق 154

چکیده:
سیستم‌های دوار در صنایع مختلف از جمله توربین‌های نیروگاهی، صنایع خودروسازی و هوافضا کاربردهای فراوانی دارند و از اهمیت زیادی برخوردارند. به طور کلی، مدل‌سازی دقیق و در نظر گرفتن تمامی عوامل مؤثر، به پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار دینامیکی سیستم کمک می‌کند و می‌تواند راهکارهای مطلوبی برای طراحی سیستم های دوار فراهم آورد. هدف اصلی این تحقیق، مدل‌سازی دقیق و تحلیل دینامیکی سیستم برای پیش‌بینی رفتار ارتعاشی آن در شرایط مختلف است. در این مطالعه، سیستم روتور دیسک یاتاقان شامل یک روتور انعطاف‌پذیر پیوسته همراه با دیسک صلب و یاتاقان‌ها با ویژگی‌های غیرخطی و نامتقارن است.
روتور در وضعیت‌های مختلف ایستا و غیرایستا بررسی می‌شود و تأثیر پارامترهای مختلف مانند نابالانسی جرمی، گشتاور اعمالی، ضریب فنریت یاتاقان و لقی بر رفتار دینامیکی سیستم مورد مطالعه قرار می‌گیرد. برای تحلیل دینامیکی این سیستم، ابتدا انرژی های پتانسیل و جنبشی برای تمامی اجزا استخراج شده و بعد از قرار گرفتن در معادله همیلتون، معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی به دست می­آیند. این معادلات با استفاده از روش گلرکین گسسته شده و به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل می­ شوند. مواردی همچون پایداری سیستم، دامنه ارتعاشات، پدیده سامرفیلد، تاثیر فنریت تکیه­گاه، تاثیر گشتاور اعمالی موتور و پاسخ فرکانسی و زمانی سیستم در نزدیکی سرعت بحرانی اول در حالت‌های ایستا و غیرایستا بررسی شده است. نتایج نشان می­ دهد افزایش فنریت غیرخطی یاتاقان ها باعث افزایش سخت شوندگی سیستم می شود و همچنین زمانی که یاتاقان ها با تئوری هرتزین مدل شوند، به دلیل نیروی نامتقارن منحنی پاسخ فرکانسی در فرکانس رزونانس رفتار نامنظم­ تری دارد.
در بررسی وضعیت غیرایستا، کاهش شتاب دورانی، گشتاور، ضریب استهلاک و افزایش مقدار فنریت غیر­خطی تکیه­گاه ها باعث وقوع پدیده سامرفیلد شده و سیستم نمی­ تواند از سرعت بحرانی عبور کند. در قسمت‌های مختلف، نتایج عددی با استفاده از روش‌های تحلیلی مانند مقیاس های چندگانه، روش میانگین­ گیری و روش تقریبی صحت سنجی شده است. مقایسه نتایج حل عددی با تحلیلی نشان می­دهد که حل تحلیلی با روش مقیاس های چندگانه حداکثر 2 درصد و با روش تقریبی حدودا 1 درصد با حل عددی اختلاف دارد. همچنین اختلاف دامنه در روش میانگین­ گیری و عددی در رزونانس 10 درصد می ­باشد.