جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « torsional vibration » در نشریات گروه « مکانیک »
تکرار جستجوی کلیدواژه «torsional vibration» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
This study aims to investigate the effect of functionally graded materials (FGMs) on the internal resonances of nanorods in torsional vibration. The von-Kármán type nonlinearity is considered and the governing equation of motion is derived using Hamilton's principle based on the surface elasticity theory. It is assumed that the properties of the functionally graded (FG) nanorod vary through the radius direction based on power-law distribution. Then, the multi-mode Galerkin method is implemented to convert the partial differential equation to an ordinary differential one. In the next step, the method of multiple scales is used to derive the natural frequencies as well as the conditions in which the internal resonances occur. The results are presented for two types of end conditions, fixed-fixed and fixed-free, and the effects of variations of various parameters like length, radius, and amplitude of vibration on natural frequencies are investigated. This research shows that functionally graded materials differ in the state of happening the internal resonances in the presence of the surface energy.
Keywords: Torsional vibration, Von-Kármán type nonlinearity, Surface elasticity theory, Internal resonances, Multiple scale method} -
رشته حفاری به دلیل طول زیاد آن و نیروی های دینامیکی ناشی از اندرکنش مته و سنگ در معرض ارتعاشات شدید قرار دارد. ابزار ضد چسبندگی-لغزش که در انتهای رشته حفاری و درون تجهیزات ته چاهی قرار دارد، مانع از وقوع چسبندگی-لغزش می شود. در این پژوهش یک مدل جدید برای تحلیل ابزار ضد چسبندگی- لغزش ارایه شده است که محدودیت های مدل های قبلی برای مدل سازی رشته حفاری به همراه ابزار ضد چسبندگی- لغزش را ندارد. زمانی که ابزار در حالت غیرفعال قرار دارد، سیستم با دو درجه آزادی مدل سازی شده و ابزار مانند یک جسم صلب رفتار می کند. با فعال شدن ابزار یک درجه آزادی با توجه به قید سینماتیکی ابزار به مدل اضافه شده و سیستم به صورت یک مدل سه درجه آزادی خواهد بود. بر اساس مدل ارایه شده و شرط های تعیین شده ابزار بین حالت غیرفعال با دو درجه آزادی و حالت فعال با سه درجه آزادی تغییر وضعیت می دهد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیک ابزار حاکی از رفتار منطقی ابزار در حضور نیرو و گشتاورهای خارجی وارد بر دو بخش ابزار می باشد. مدل ارایه شده به خوبی اثر وزن روی مته و وزن روی قلاب نگهدارنده در فعال سازی ابزار را نشان می دهد. با استفاده از مدل ارایه شده و در یک حالت مشخص، رفتار غیر خطی ابزار که ناشی از تغییر وضعیت بین دو دستگاه معادلات خطی می باشد، نشان داده شده استکلید واژگان: ارتعاشات پیچشی, رشته حفاری, سیستم ضد چسبندگی- لغزش, اصطکاک داخلی}The drill-string is exposed to strong vibration due to its long length and the dynamic forces caused by the bit-rock interactions. The Anti Stick-Slip Tool which is located at the end of the drill-string and inside the bottom hole assembly prevents occurrence of the stick-slip. In this research, a new model for investigation of this tool is presented, which covers the limitations of previous models for analyses of the drill-string along with Anti Stick-Slip Tool. The system is modelled with two degrees-of-freedom in non-activated state and behaves like a rigid body. By activation of the tool, a degree-of-freedom is added to the system based on kinematic constraint of the tool and the system becomes three degrees-of-freedom. Based on the proposed model and determined conditions, the tool switches between the non-activated state with two degrees-of-freedom and the active state with three-degrees-of-freedom. The results obtained by simulating the dynamics of the tool represent a sensible behavior of the tool in presence of the external forces and torques on two parts of the tool. The proposed model precisely demonstrates the effect of weight on bit and weight on hook on the activation of the tool. The non-linear behavior of the tool caused by the switch between two set of linear equations has been discussed by using the presented model in a certain operational condition.Keywords: Torsional vibration, Drill-string, Anti Stick-Slip Tool, Internal Friction}
-
عیب یابی جعبه دنده ها به کمک ارتعاشات از رایج ترین روش های مورد استفاده در صنعت است که این امر با تحلیل سیگنال های اندازه گیری شده از دو روش عرضی و پیچشی صورت می گیرد. هدف این پژوهش تحلیل حوزه زمان و فرکانس سیگنال ارتعاش پیچشی در مقایسه با سیگنال ارتعاش عرضی حاصل از جعبه دنده در سرعت های مختلف است و به دنبال آن مشخص کردن مزیت سیگنال ارتعاش پیچشی برای تشخیص عیوب موضعی جعبه دنده ای که در سرعت های مختلف کار می کند، است. به همین منظور، در پژوهش حاضر سفتی درگیری متغیر با زمان جفت چرخ دنده مورد استفاده در معادلات دینامیکی به روش انرژی پتانسیل برای دندانه سالم و معیوب استخراج شده است. سپس معادلات دینامیکی سیستم به روش پارامتر فشرده استخراج شده و با استفاده از آنها سیگنال های ارتعاش عرضی و پیچشی جعبه دنده شبیه سازی شده است. در ادامه پاسخ ارتعاش حاصل از حل معادلات برای سرعت های مختلف در حوزه زمان و فرکانس مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان داد که دامنه ی اجزای فرکانسی شامل فرکانس درگیری و باند های جانبی سیگنال ارتعاش عرضی به سرعت کارکرد جعبه دنده وابستگی زیاد دارد. به طوری که با تغییر سرعت، دامنه ارتعاش عرضی تغییر می کند ولی برای سیگنال ارتعاش پیچشی با تغییر سرعت، دامنه ارتعاش تغییرات کمی دارد. این مسیله در فرایند تشخیص عیب اهمیت پیدا می کند. به طوری که با استفاده از سیگنال ارتعاش پیچشی، می توان رشد عیب را در سرعت های مختلف سیستم بهتر از سیگنال ارتعاش عرضی بررسی کرد.کلید واژگان: جعبه دنده, تشخیص عیب, ارتعاش پیچشی, ارتعاش عرضی, پردازش سیگنال}Fault Diagnosis of gearboxes using vibrations is one of the most common methods in industry, which is performed by measuring and analyzing the transverse or torsional signals. The purpose of this research is to analyze the torsional vibration signals in time and frequency domain in comparison with the transverse vibration signals at different speeds, and then to determine the advantage of the torsional vibration signals for detecting the crack defect of the gearbox. To this end, the time-varying mesh stiffness of the gear pair has been extracted using the potential energy method for healthy and defective teeth. Then, the dynamic equations of the system are derived by the lumped parameter method and the transverse and torsional vibration signals of the gearbox are obtained. In the following, the vibration signals at different speeds has been analyzed in the time and frequency domain. The results show that the amplitude of frequency components, including mesh frequency and side bands, in the transverse vibration signal, is highly dependent on the working speed of the gearbox. However, by speed change, the torsional vibration signal, the vibration amplitudes at the mentioned components have little changes. This issue becomes important in the fault diagnosis process. Therefore, by using the torsional vibration signal, it is possible to survey the defect growth at different speeds (specially low speeds) of the system better than the transverse vibration signal.Keywords: Gearbox, Fault diagnosis, Transverse vibration, Torsional vibration, Signal processing}
-
ارتعاش پیچشی سامانه انتقال قدرت یکی از عوامل موثر در خستگی قطعات است. این ارتعاشات عمدتا در اثر تغییرات دورهای فشار گاز داخل استوانه و نیروهای لختی ناشی از حرکت رفت و برگشتی سازوکار لنگ و لغزنده ایجاد می شوند. علاوه بر این، به منظور کاهش مصرف سوخت، اندازه موتورهای جدید کوچک شده است و در نتیجه به دلیل کاهش تعداد ضربه های احتراق، ارتعاش آن ها افزایش یافته است. یکی از راه های کاهش این ارتعاشات استفاده از چرخ لنگر دو جرمی است. در این تحقیق، ابتدا گشتاور لختی و گشتاور فشار گاز یک موتور سه استوانه محاسبه شده است. سپس معادلات ارتعاشات پیچشی در حوزه زمان حل شده است. نتایج تحلیل نشان می دهد که نوسانات سرعت زاویه ای در جرم ثانویه کاهش می یابد. همچنین بر اساس الگوی ارتعاش پیچشی دو درجه آزادی، پاسخ های بسامدی تحت تحریک سینوسی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که در حالت استفاده از چرخ لنگر دو جرمی، تشدید از محدوده کاری موتور دور نگه داشته می شود. در نهایت، یک مطالعه متغیری بر روی متغیرهای طراحی انجام شده و اثر این متغیرها بر روی دامنه نوسان سرعت زاویه ای جرم ثانویه تحلیل شده است.کلید واژگان: چرخ لنگر دو جرمی, ارتعاش پیچشی, موتور سه استوانه}One of the main factors influencing the fatigue of the components is the torsional vibration of the transmission system. These vibrations are mainly caused by periodic changes in the gas pressure inside the cylinder and the inertial forces due to the reciprocating motion of the crank and slider mechanism. Furthermore, in order to decrease fuel consumption, the new engines have been downsized. Consequently, due to the fewer number of power strokes, the vibration has increased. One way to reduce these vibrations is to use a dual mass flywheel (DMF). In this research, inertia torque and gas pressure torque of a three-cylinder engine are obtained. Then the equations of torsional vibrations in the time domain are solved. It is shown that angular velocity fluctuations in the secondary mass is reduced. Also, according to the torsional vibration model of two degrees of freedom, frequency responses under sinusoidal excitation are calculated. The results show that in the case of using DMF, the resonance is kept away from the working range of the engine. Finally, A parametric study is performed on design parameters and the effects of varying design parameters on oscillation amplitude of the angular velocity of the secondary mass are analyzed.Keywords: Dual Mass Flywheel, Torsional vibration, 3-Cylinder Engine}
-
In this paper, the torsional free vibration of solid and hollow rotating shafts with non-uniform tapered elements are investigated. To this end, the exact solution and also transfer matrix for the free torsional vibration of a hollow tapered shaft element with uniform thickness and also solid element are firstly obtained. Then, the natural frequencies are determined based on distributed and lumped modeling technique (DLMT). This technique is similar to transfer matrix method (TMM) but the exact solution is employed to obtain the transfer matrixes of the distributed element, therefore, there is no approximation and the natural frequencies and mode shapes are the exact values. To confirm the reliability of the presented method, the simulation results are compared with the results obtained from the other methods such as finite element method. It is shown that the proposed method provides highly accurate results and it can be simply applied to the complex torsional systems.
Keywords: Torsional vibration, Hollow tapered shaft, Distributed, lumped modeling techniques (DLMT), Transfer matrix method (TMM), Natural frequency} -
Torsional dynamic analysis of carbon nanotubes under the effect of longitudinal magnetic field is carried out in the present study. Torque effect of an axial magnetic field on a carbon nanotube has been defined using Maxwell’s relation. Nonlocal governing equation and boundary conditions for carbon nanotubes are obtained by using Hamilton’s minimum energy principle. Eringen’s nonlocal stress gradient elasticity theory is used in the formulation. Fourth order nonlocal equation of motion is solved by utilizing differential quadrature method. Clamped-clamped and clamped-free nonlocal boundary conditions are considered. Nonlocal and axial magnetic field effects on torsional vibration of carbon nanotubes are investigated. The magnetic field has significant effects on the dynamics of carbon nanotubes and may lead to torsional buckling. Critical torsional buckling load reduces with nonlocal effects. Nonlocality shows softening effect on carbon nanotube’s lattice structure. Present results can be used in the design and analysis of nanoelectromechanical products like nano-motors.Keywords: Carbon nanotubes, torsional vibration, nonlocal elasticity, longitudinal magnetic field}
-
در این مقاله، ارتعاشات آزاد پیچشی نانوتیرها با در نظر گرفتن اثرات سطحی بررسی شده است. بدین منظور، معادله حرکت نانوتیر با در نظر گرفتن مولفه های اثرات سطحی با استفاده از اصل همیلتون و بر اساس تئوری الاستیسیته سطحی استخراج شده است. سپس معادلات حرکت به ازای سه شرط مرزی گیردار-گیردار، گیردار-آزاد و آزاد-آزاد بصورت تحلیلی حل شده و فرکانس های طبیعی و شکل مودهای نانوتیر بدست آمده است. به منظور گزارش نتایج عددی، از نانوتیری با مقطع دایروی و از جنس آلومینیوم و سیلیکون استفاده شده است. در ادامه، میزان تاثیرگذاری مولفه های اثرات سطحی بر روی فرکانس های پیچشی طبیعی نانوتیر به ازای مقادیر مختلف برای طول، شعاع، و شماره مود نانوتیر بررسی شده است. هم چنین میزان تاثیرگذاری هر یک از مولفه های اثرات سطحی بر روی فرکانس های طبیعی بطور جداگانه بررسی شده است. یکی از نتایج مهم این پژوهش این است که تاثیرگذاری مولفه های اثرات سطحی بر روی ارتعاشات آزاد پیچشی نانوتیرها کاملا متفاوت از آنچه که برای ارتعاشات آزاد عرضی نانوتیرها گزارش شده است می باشد. نتایج این پژوهش می تواند در طراحی سیستم های نانوالکترومکانیکی مانند نانو یاتاقان ها و سروو موتورهای دوار مفید باشد.کلید واژگان: نانوتیر, ارتعاشات پیچشی, فرکانس طبیعی, اثرات سطحی}In this study, surface effects on the free torsional vibration of nanobeams are investigated. To this end, equations of motion of nanobeams incorporating the surface effects are derived using the Hamiltons principle and based on the surface elasticity theory. Then, equations of motion are analytically solved for three types of boundary conditions: clamped-clamped, clamped-free, and free-free, and associated mode shapes and natural frequencies are obtained. Nanobeams made of aluminum and silicon are selected as case studies. A detailed study is performed to examine the surface effects on the free torsional vibration of nanobeams for various nanobeam lengths, nanobeam radii, and mode numbers. In addition, influences of each of the surface parameters on torsional natural frequencies are separately investigated. The results show that influences of the surface effects on the free torsional vibration of nanobeams are completely different from those on the free transverse vibration of nanobeams. Results of the present study can be useful in design of nano-electro-mechanical systems like nano-bearings and rotary servomotors.Keywords: Nanobeam, Torsional vibration, Natural frequency, Surface effects}
-
In this paper, two kinds of vibrations are considered for a composite Timoshenko rotor: longitudinal-torsional vibration and two plane transverse one. The kinetic and potential energies and virtual work due to the gyroscopic effects are calculated and the set of six governing equations and boundary conditions are derived using Hamilton principle. Differential quadrature method (DQM) is used as a strong numerical method and natural frequencies and mode shapes are derived. Effects of the rotating speed and the lamination angle on the natural frequencies are studied for various boundary conditions; meanwhile, critical speeds of the rotor are determined. Two kinds of critical speeds are considered for the rotor: the resonance speed, which happens as rotor rotates near one of the natural frequencies, and the instability speed, which occurs as value of the first natural frequency decreases to zero and rotor becomes instable.Keywords: Longitudinal, torsional vibration, Transverse vibration, Composite rotor, DQM}
-
در این پژوهش، پایداری دینامیکی یک سیستم شامل سه شافت الاستیک پیچشی غیر هم محور به وسیله مدل سه درجه آزادی که حالت فضایی (سه بعدی) دارد، بررسی شده است. شافت ها با دو اتصال هوک متصل گشته اند و در انتهای هر کدام، یک دیسک صلب قرار دارد. ابتدا معادلات حرکت برای سیستم استخراج شده است و پس از خطی کردن معادلات دیفرانسیل، به صورت دستگاه معادلات متیو-هیل بیان گردیده و پایداری مجموعه به روش مندرمی ماتریس تحلیل شده است. در انتها محدوده ی پایداری دینامیکی بر حسب پارامترهای سیستم از قبیل سرعت دورانی، زاویه ی محور شافت ها با یکدیگر، سختی و استحکام شافت ها بیان گردیده است. نمودارهای پایداری بر اساس پارامترهای مختلف ارائه شده است و مشاهده می شود که با افزایش نسبت اینرسی دیسک ها و همچنین با کاهش زاویه اتصال هوک، پایداری افزایش می یابد.
کلید واژگان: پایداری دینامیکی, سیستم شافت, ارتعاشات پیچشی, اتصال هوک}In this study، dynamic stability of a system consisting of three torsionally elastic shafts with different rotation axises is analyzed. The system stability have been investigated by means of a three degree-of-freedom model in a spatial coordinate (three dimensional). Each shaft carrying a rigid disk at one end and have been linked through two Hooke''s joints. Equations of motion for the system were derived. These equations are linearised. After linearization of the differential equations are shown to consist of a set of Mathieu–Hill equations. Their stability are analyzed by means of a monodromy matrix method. Finally dynamic stability regions have been shown on different system parameters such as rotational velocity، misalignment angle’s of shaft axis، stiffness and rigidity of shafts. The stability charts constructed on various parameters. It was observed that with increasing inertia disk ratio and decreasing Hooke''s joint angle، the stable region increases.Keywords: Dynamic Stability, Shaft System, Torsional Vibration, Hooke's Joint} -
میل لنگ یکی از قطعات مهم موتور می باشد که با حرکت دورانی خود در معرض گشتاورهای پیچشی ناشی از حرکت پریودیک سیلندر قرار دارد. نیروهای داخلی که سبب گشتاورهای تناوبی در میل لنگ می گردد، ایجاد ارتعاشات و نویز در موتور می نماید که می تواند مضر باشد. بنابراین بررسی رفتار دینامیکی میل لنگ ضروری است. همچنین، اگرچه اکثر سازه های فیزیکی مانند میل لنگ خودرو به صورت پیوسته هستند، اما می توان آنها را به صورت مجزا مدل کرده و مورد تحلیل قرارداد. در این مقاله به ارتعاشات پیچشی میل لنگ دو نوع خودروی رنو و پژو با سه روش تئوری، عددی و تجربی پرداخته شده است. در تحلیل تئوری از فرمول B.I.C.E.R.A استفاده شده و فرکانس های طبیعی بدست آمده از این روش و فرکانسهای طبیعی تحلیل عددی که با نرم افزار ANSYS صورت گرفته، با تست تجربی مقایسه شده و با انتخاب بهترین مدل، اثر دور موتور در ارتعاشات پیچشی میل لنگ بررسی شده است.
کلید واژگان: ارتعاشات پیچشی, میل لنگ, فرکانس طبیعی, درجه آزادی}Automotive crankshafts are subjected to fluctuating torques due to periodic strokes in the cylinder. The gas-forces and inertial-forces due to the reciprocating masses will contribute to the excitation forces on the crankshaft system. The forces cause alternative torque on the crankshaft and cause vibration on the motor which cause noise and shake in the vehicle. Therefore, it’s necessary that was determined crankshaft dynamic behaviour. Although most physical structures are continuous, their behaviour can usually be represented by a discrete parameter model. In this paper, torsional vibration was determined with theoretical, analytical and experimental analysis on the Peugeot and Renault vehicle. For Solution of theoretical analysis, was used of B.I.C.E.R.A formula [1] and natural frequency for analytical analysis obtained with ANSYS software. Then, theoretical and analytical procedure compared with the experimental model, to obtain optimization model and with the best model, influence of torsional vibration was determined on the engine speed.Keywords: Torsional vibration, Crankshaft, natural frequency, Degree of freedom}
نمایش نتایج بیشتر...
نکته
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.