Analiza dynamiczna MES wirnika Jeffcotta z powierzchniowymi czujnikami piezoelektrycznymi

• Autorzy: Cupiał P. , Kozioł M.

Warianty tytułu

EN

Finite element analysis of a Jeffcott rotor with piezoelectric patch sensors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawiska występujące w wirujących układach stanowią interesujący i trudny obszar badań w dynamice maszyn. W pracy omówiono sposób modelowania za pomocą programu Ansys wirnika Jeffcotta, początkowo bez, a następnie wraz z czujnikami piezoelektrycznymi. Modelowanie zjawisk tłumienia wewnętrznego i zewnętrznego w wirującym układzie odniesienia wymagało przygotowania szczególnego programu wewnątrz środowiska Ansys Otrzymano wyniki dla drgań wałów przy stałych prędkościach wirowania oraz przy liniowo narastającej prędkości obrotowej (przejście przez prędkość krytyczną). Poprawność analiz została zweryfikowana przez porównanie wyników z rozwiązaniami analitycznymi. Ponadto zbadano wpływ wirowania na przebiegi i wartości napięć generowanych w elementach piezoelektrycznych.

EN

The phenomena taking place in rotating systems constitute an interesting and difficult field of study in machine dynamics. The paper will discuss the modelling of a Jeffcott rotor without and with piezoelectric patches placed on its surface, using the finite element code ANSYS. To properly account for the rotating and non-rotating damping in the rotating reference frame it was necessary to develop a separate program inside the ANSYS environment, enhancing the existing possibilities. Results have been obtained for the rotor vibrations, for both a constant rotation speed and for a linearly increasing speed (the passage through resonance). The correctness of the analysis has been verified through comparison with analytical solutions. Moreover, the rotation effects on the time histories and the values of the voltage generated on the piezoelectric patches have been studied.

Słowa kluczowe

PL

drgania; dynamika wirnika; metoda elementów skończonych; czujniki; konstrukcje inteligentne

EN

vibrations; rotor dynamics; finite element method; sensors; smart structures

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 47
• Strony: 61--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Cupiał P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Automatyzacji Procesów

autor

Kozioł M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Automatyzacji Procesów [e-mail]

Bibliografia

• 1. Preumont A.: Vibration control of active structures. 2nd Edition. Amsterdam: Kluwer Academic Publ., 2002.
• 2. Cupiał P.: Coupled electromechanical vibration problems for piezoelectric distributed-parameter systems. Monografia 362. S.”Mechanika”. Krakow: Pol. Krak., 2008.
• 3. Genta G.: Dynamics of rotating systems. New York: Springer, 2005.
• 4. Kaliski S. (red): Drgania i fale.W: Mechanika Techniczna, t. III. Warszawa: PWN, 1986.
• 5. Ansys V12.1 Mechanical APDL Help.
• 6. Hartog, J. P. den: Drgania mechaniczne. Warszawa: PWN, 1971.
• 7. http://www.efunda.com/materials/piezo/material_data/matdata_output.cfm?Material_ID=PZT-4.