Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method

Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method

For studying the vibration characteristics of a laminar composite rotating blade, the spin softening effect calculated by the finite element method (FEM) was incorporated with the prestress effect to analyze shaking, swing, torsion, and coupled vibrations. The mathematical formula was derived. The s...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Проблемы прочности
Date:2015
Main Authors: Yao, X., Zheng, C.
Format: Article
Language:English
Published: Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2015
Subjects:
Научно-технический раздел
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173266
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method / X. Yao, C. Zheng // Проблемы прочности. — 2015. — № 1. — С. 82-87. — Бібліогр.: 15 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173266
record_format dspace
spelling Yao, X.
Zheng, C.
2020-11-28T14:50:25Z
2020-11-28T14:50:25Z
2015
Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method / X. Yao, C. Zheng // Проблемы прочности. — 2015. — № 1. — С. 82-87. — Бібліогр.: 15 назв. — англ.
0556-171X
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173266
539.4
For studying the vibration characteristics of a laminar composite rotating blade, the spin softening effect calculated by the finite element method (FEM) was incorporated with the prestress effect to analyze shaking, swing, torsion, and coupled vibrations. The mathematical formula was derived. The study shows that the centrifugal force exerts influence on the difference in vibration frequencies. The laminar composite can reduce an influence of the spin softening on the first swing vibration frequency because of its structure and smaller density. With the variation of rotating velocity, the blade spin softening can lead to the coupled first shaking and first swing vibrations. In the coupled vibrations, swing is contained in the shaking mode and shaking is also contained in the swing one, which is the reason of major blade damages. The results confirm the complexity of the dynamic characteristics of the laminar composite rotating blade. This method is also well applicable to the dynamic design of such blades.
Для исследования вибрационных характеристик вращающейся лопатки из слоистого композиционного материала эффект ротационного разупрочнения, рассчитанный методом конечных элементов, в сочетании с эффектом предварительного напряжения были использованы для анализа тряски, качания, кручения и комбинированных колебаний. Была выведена математическая формула. Исследование показывает, что центробежная сила оказывает влияние на различия в частоте колебаний. Благодаря своей структуре и меньшей плотности слоистый композиционный материал позволяет уменьшить влияние ротационного разупрочнения на первую частоту качания. При изменении скорости вращения ротационное разупрочнение лопатки может приводить к совместным тряске и качанию на первой частоте. При совместных колебаниях качание присутствует в моде тряски, а тряска в моде качания, что является причиной серьезных повреждений лопатки. Результаты подтверждают сложность динамических характеристик вращающейся лопатки из слоистого композиционного материала. Этот метод также дает хорошие результаты при динамическом проектировании таких лопаток.
The authors are in debt to Prof. J. Chen, Prof. L. Q. Chen, Dr. T. Jia, and Dr. W. H. Huang for their fruitful discussions. The work was supported by the Natural Science Foundation of China under Grant No. 11172181, the Natural Science Foundation of Guangdong Province of China under Grant No. 10151200501000008, the Educational Foundation of Scientific and Technical Innovation of Guangdong Province of China under Grant No. 2013KJCX0167, and the Scientific Research Foundation of Key Discipline of Guangdong Province of China.
en
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
Проблемы прочности
Научно-технический раздел
Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
Вибрационный анализ при совместных тряске и качании вращающейся лопатки из слоистого композиционного материала
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
spellingShingle Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
Yao, X.
Zheng, C.
Научно-технический раздел
title_short Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
title_full Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
title_fullStr Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
title_full_unstemmed Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method
title_sort shaking-swing coupled vibration analysis of a laminar composite rotating blade by the finite element method
author Yao, X.
Zheng, C.
author_facet Yao, X.
Zheng, C.
topic Научно-технический раздел
topic_facet Научно-технический раздел
publishDate 2015
language English
container_title Проблемы прочности
publisher Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
format Article
title_alt Вибрационный анализ при совместных тряске и качании вращающейся лопатки из слоистого композиционного материала
description For studying the vibration characteristics of a laminar composite rotating blade, the spin softening effect calculated by the finite element method (FEM) was incorporated with the prestress effect to analyze shaking, swing, torsion, and coupled vibrations. The mathematical formula was derived. The study shows that the centrifugal force exerts influence on the difference in vibration frequencies. The laminar composite can reduce an influence of the spin softening on the first swing vibration frequency because of its structure and smaller density. With the variation of rotating velocity, the blade spin softening can lead to the coupled first shaking and first swing vibrations. In the coupled vibrations, swing is contained in the shaking mode and shaking is also contained in the swing one, which is the reason of major blade damages. The results confirm the complexity of the dynamic characteristics of the laminar composite rotating blade. This method is also well applicable to the dynamic design of such blades. Для исследования вибрационных характеристик вращающейся лопатки из слоистого композиционного материала эффект ротационного разупрочнения, рассчитанный методом конечных элементов, в сочетании с эффектом предварительного напряжения были использованы для анализа тряски, качания, кручения и комбинированных колебаний. Была выведена математическая формула. Исследование показывает, что центробежная сила оказывает влияние на различия в частоте колебаний. Благодаря своей структуре и меньшей плотности слоистый композиционный материал позволяет уменьшить влияние ротационного разупрочнения на первую частоту качания. При изменении скорости вращения ротационное разупрочнение лопатки может приводить к совместным тряске и качанию на первой частоте. При совместных колебаниях качание присутствует в моде тряски, а тряска в моде качания, что является причиной серьезных повреждений лопатки. Результаты подтверждают сложность динамических характеристик вращающейся лопатки из слоистого композиционного материала. Этот метод также дает хорошие результаты при динамическом проектировании таких лопаток.
issn 0556-171X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173266
citation_txt Shaking-Swing Coupled Vibration Analysis of a Laminar Composite Rotating Blade by the Finite Element Method / X. Yao, C. Zheng // Проблемы прочности. — 2015. — № 1. — С. 82-87. — Бібліогр.: 15 назв. — англ.
work_keys_str_mv AT yaox shakingswingcoupledvibrationanalysisofalaminarcompositerotatingbladebythefiniteelementmethod
AT zhengc shakingswingcoupledvibrationanalysisofalaminarcompositerotatingbladebythefiniteelementmethod
AT yaox vibracionnyianalizprisovmestnyhtrâskeikačaniivraŝaûŝeisâlopatkiizsloistogokompozicionnogomateriala
AT zhengc vibracionnyianalizprisovmestnyhtrâskeikačaniivraŝaûŝeisâlopatkiizsloistogokompozicionnogomateriala
first_indexed 2025-12-07T19:35:23Z
last_indexed 2025-12-07T19:35:23Z
_version_ 1850879375759638528

Similar Items