KFUPM ePrints

Finite element dynamic analysis of multibody rotor-bearing system with cracked shaft.

Mohiuddin, Mohammed Ahmed (1997) Finite element dynamic analysis of multibody rotor-bearing system with cracked shaft. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic Abstract

اشتقت معادلات الحركة لنظام متعدد الأجسام باستخدام تقريب لاجرانج . يمكن اعتبار النظام المتعدد الأجسام مجموعة من أجسام لدنة وصلبة . استنتجت معادلات الحركة لنظام محمل دوار من معادلات نظام متعدد الأجسام طّور شق في عمود الإدارة باستخدام العنصر المنتهي لصياغة المحور الدوار . كما استقت دوال الأشكال لعمود الإدارة بالعنصر المنتهي لأول مرة تفي هذه الأطروحة باستخدام مطاوعة اللدانة في الشق المشكل كوسيط . اشتقت كذلك العبارات الصريحة لمصفوفات الكتلة والصلبية والجير وسكوبية . كما طور برنامج كمبيوتر لتجميع جملة معـادلات الـحركة من العنصر إلى المجموعة كلها باستخدام طريقة التجميع في العناصر المنتهية . بالإضافة فقد طور برنامج ثانٍ يحتوي على تخفيض عدد المعادلات المراد حلها ، وذلك بواسطة التخفيض البسيط والتخفيض المركب الذي ينشر لأول مرة في هذه الأطروحة ، وأجرى تكامل المعادلات الناتجة عن هذا التخفيض في حل المسألة بالنسبة للزمن . وتجدر الإشارة إلى أن مصفوفة الكتلة لنظام محمل الدوار فهي متغيرة بالنسبة للزمن وتزدوج كلاً من اهتزازات الانثناء واللي . كما يقوم البرنامج بتطوير مصفوفة الكتلة مع الزمن . درست خواص الاهتزازات والتجاوب الديناميكي العابر لتشكيل انشقاق في محور ذي محمل .

English Abstract

The equations of motion of a general multibody system are derived using the Lagrangian aproach. The multibody system can be an assemblage of flexible as well as rigid bodies. The equations of motion of a rotor-bearing system are deducted from those of the general multibody system. A cracked rotor shaft finite element is developed to model the rotor shaft. The shape functions of the cracked rotor shaft finite element are derived using Timoshenko beam theory and crack flexibility compliance as a parameter. The explicit expressions of the element mass, stiffness and gyroscopic matrices are developed thus obviating the need for extensive numerical computations. A computer scheme is developed to assemble the system equations of motion from the elemental level using finite element assembly procedure. It can invoke either complex or planar modal reduction scheme to reduce the order of the full-order finite element model. The complex modal reduction scheme is implemented for the first time in this dissertation. The reduced order modal equations of motion are integrated forward in time. The mass matrix of the rotor-bearing system is function of time and couples the flexural and torsional vibrations. The numerical scheme updates the mass matrix with time. The vibration characteristics and the transient dynamic response of the cracked rotor-bearing system are studied.



Item Type:Thesis (PhD)
Date:June 1997
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Mohiuddin, Mohammed Ahmed
Committee Advisor:Khulief, Yehia A.
Committee Members:Al-Musallam, Abdullah A. and El-Gebeily, Mohammed A. and Moustafa, Kamal A.F.
ID Code:10185
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:58
Last Modified:25 Apr 2011 10:25

Repository Staff Only: item control page