有限要素法에 의한 軸系의 動特性解析

Abstract

본 논문에서는 추진축계 횡진동의 근사계산에 사용되는 간이추정법을 요약하여 설명하고, 굽힘모멘트와 전단력은 물론 단면의 회전관성과 축 방향력, 보의 단위길이당의 외력 등의 영향을 동시에 고려하여 축계의 횡진동을 Galerkin 방법을 이용하여 유한요소법에 의하여 이론해석하고, 이 해석방법을 바?좇막? 하여 전산프로그램을 작성한다. 해석방법의 유용성을 확인하기 위하여 실험모형 축계의 고유진동수와 진동형에 대한 수치해석을 하고 그 결과를 기 발표된 실험치 및 계산결과와 비교검토한다. 그리고 축계의 동 특성을 검토하기 위하여 이 프로그램을 이용하여 축계의 고유진동수에 미치는 축계의 특성치(system parameter)의 영향에 대한 정량적인 감도해석을 한다. 여기서 고려되는 특성치는 베어링 위치, 베어링부의 강성, 회전관성, 원판의 부가질량, 추력 및 축경 등이다.

본 계산결과와 기 실측치 및 계산치를 비교한 결과, 본 해석방법의 유용성이 확인도미에 따라 본 해석 방법이 축계의 횡진동해석에 유용할 것이다. 또한 축계의 정량적 고유진동감도계산 자료는 축계의 초기 설계시 또는 재설계시 공진현상이 운전범위내에서 예상될 경우에 대한 공진방지대책에 도움이 될 것이다.

Coupled lateral vibrations of a shafting system were analyzed by the Finite Element Method using the Galerkin method. In the problem formulation, shear force, bending moment, external force per unit length of the beam, axial force, added mass and rotary inertia effects were considered.

A computer program was developed to calculate natural frequencies and natural modes of a shafting and was used to calculate natural frequencies of a experimental model shafting. The results showed good agreement with measured values.

The sensitivity of the system parmeters on the natural frequencies was also studied using this program. The calculated results are considered to be useful for prevention of the resonance of lateral vibrations in the initial design stage of shafting systems.

Coupled lateral vibrations of a shafting system were analyzed by the Finite Element Method using the Galerkin method. In the problem formulation, shear force, bending moment, external force per unit length of the beam, axial force, added mass and rotary inertia effects were considered.

A computer program was developed to calculate natural frequencies and natural modes of a shafting and was used to calculate natural frequencies of a experimental model shafting. The results showed good agreement with measured values.

The sensitivity of the system parmeters on the natural frequencies was also studied using this program. The calculated results are considered to be useful for prevention of the resonance of lateral vibrations in the initial design stage of shafting systems.