ارتعاشات عرضي شفت و پروانه زيردريايي بروش مدلسازي بكمك المانهاي گسترده و متمركز

Flexural Vibration of Submarine Propeller Shaft Using Distributed Lumped Modeling Technique

اين مقاله، به بررسي ارتعاشات عرضي تير تيموشنكو بكمك روش مدلسازي هيبريدي مي پردازد. معادله تير تيموشنكو با يك روش تحليلي جديد حل شده ، و بصورت يك سري از المانهاي مرتبط متمركز و گسترده مدل مي شود. فركانسهاي طبيعي يك تير يكنواخت با شرايط مرزي مختلف براساس روش مدلسازي بكمك المانهاي گسترده و متمركز (DLMT) محاسبه شده است. نتايج بدست آمده از اين روش با نتايج ساير روشها مقايسه و تاييد شده است. سپس اين روش براي محاسبه فركانسهاي طبيعي يك شفت و پروانه زيردريايي بكمك تئوري تير تيموشنكو بكار رفته است. نتايج اين روش، با فركانسهاي طبيعي و شكل مدهاي روش المان محدود (FEM) كه از نرم افزار ANSYS بدست آمده، مقايسه و تاييد شده است. همچنين نشان داده شده است كه روش ارائه شده ضمن اينكه نتايج بسيار دقيقي ارائه ميكند، مي تواند به سادگي و بطور مؤثر براي سيستمهاي پيچيده بكار گرفته شود.

This paper investigates the flexural vibration of Timoshenko beams using hybrid modeling. The Timoshenko beam equation is solved by a new analytical method, and then modeled as a series of interconnected distributed and lumped elements. Natural frequencies of a uniform beam with various boundary conditions are calculated using the distributed lumped modeling technique (DLMT). The results obtained by this method are verified with the results of other techniques. The method is then employed for calculating natural frequencies of a submarine propeller shaft using Timoshenko beam theory. The results are compared and verified with frequencies and mode shapes obtained by FEM using ANSYS software. The frequencies obtained by DLMT and FEM are differed less than 5 percent, which confirms the DLMT results. It is shown that the presented method provides accurate results, while it can be simply and effectively applied to the complicated systems.