|
|
Výpočtová a experimentální analýza napjatosti turbinové lopatky
Damborský, Petr ; Jaroslav, Kovařík (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá dynamickou analýzou rotorové lopatky, která je součástí poslední řady nízkotlakého stupně parní turbiny. V první části je provedeno výpočtové modelování kmitání lopatky metodu konečných prvků (ANSYS). Vynucené kmitání je řešeno pomocí transientní analýzy. Úkolem je získání průběhu hodnot hlavních napětí a jejich směrů v závislosti na zvyšujícím se zatížení lopatky v místě iniciace trhliny. To je zjištěno únavovými zkouškami. Druhou částí je experimentální modelování, ve kterém je provedena modální analýza, nezbytná k určení vlastních čísel. Dále je experimentálně modelováno kmitání lopatky se stejnými okrajovými i počátečními podmínkami jako u výpočtového modelování. Úkolem je opět získání průběhů hlavních napětí a jejich směrů ve zvoleném místě. Cílem práce je porovnání výsledků výpočtového a experimentálního modelování a posouzení zda při zatěžování dochází ke geometrickým nelinearitám, které se mohou projevovat např. nelineárním rozkmitáváním konce lopatky.
|
|
|
Stanovení metodiky analýzy seismické odezvy potrubních soustav s viskózními tlumiči
Chlud, Michal ; Salajka, Vlastislav (oponent) ; Kanický, Viktor (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Viskózní tlumiče jsou široce používány k zajištění seizmické odolnosti potrubí a zařízení v jaderných elektrárnách. Tlumící vlastnosti těchto tlumičů jsou nelineárně frekvenčně závislé, což způsobuje komplikace při jejich výpočtovém modelování. Inženýrská praxe se s frekvenční závislostí tlumičů vyrovnává nejčastěji dvěma způsoby: První možností je zjednodušeně popsat nelineární chování tlumiče pomocí lineární pružiny (někdy nazývanou pseudotuhostí) a následně pomocí metod spekter odezvy zjistit seizmickou odezvu řešeného systému. Zejména u komplikovaných konstrukcí, jakými jsou např. hlavní cirkulační potrubí, je korektní linearizace charakteristik tlumiče velice obtížná a často se spíše jedná o inženýrský odhad. Do výpočtu se tak mohou vnést nepřesnosti, které mohou vést k chybnému výpočtu odezvy na seizmické buzení. Výhodou tohoto přístupu je zejména relativně snadné a dostatečně rychlé stanovení seizmické odezvy. Druhá možnost spočívá v popisu nelineárních vlastností tlumiče jeho rheologickým modelem a ve stanovení seizmické odezvy metodou přímé integrace pohybových rovnic v čase. Metoda přímé integrace pohybových rovnic vyžaduje vstupní buzení ve formě závislosti kinematické veličiny na čase (nejčastěji zrychlení). Samotný výpočet přímou integrací pohybových rovnic je ve srovnání s metodou spekter odezvy značně náročnější. Obtížné je i zpracování odezvy ve formě časové závislosti. Na druhou stranu je chování tlumičů popsáno výrazně přesněji. Cílem práce je vytvořit takový postup, který by vhodně zkombinoval v současnosti používaná řešení a umožnil tak stanovit seizmickou odezvu komplikovaných potrubních soustav s viskózními tlumiči s přijatelnou přesností a přitom v efektivním časovém rámci. Vytvořený postup je následující: Nejprve se vypracuje matematický model potrubní soustavy ve specializovaném programu pro výpočet potrubí (AutoPIPE), který se pomocí připraveného rozhraní převede do obecného konečnoprvkového programu (ANSYS). Viskózní tlumiče se zde popíší rheologickým modelem a pomocí přímé integrace pohybových rovnic se vyřeší odezva na seizmické buzení zadané akcelerogramy (nezbytné pro řešení jsou pouze reakce a posuvy v uzlech představující tlumiče). Z vypočtených výsledků reakcí a posuvů se pomocí statistického rozboru určí tuhosti pružinových náhrad tlumičů a tím se úloha linearizuje. Následuje řešení metodou spekter odezvy ve specializovaném programu pro výpočty potrubí (AutoPIPE), ve kterém se provede i kombinace výsledků statické a dynamické odezvy. K vyhodnocení výsledků a posouzení podle pevnostních norem se využije předzpracovaných knihoven, které jsou obsaženy ve specializovaném potrubním softwaru. Vytvořený postup je aplikován na komplikovaných potrubních soustavách jaderných elektráren typu VVER 440 MW a VVER 1000 MW, konkrétně na bezpečnostně významných potrubních trasách jako jsou hlavní cirkulační potrubí a potrubí kompenzace objemu.
|
|
|
Energetická bilance tvarů kmitání lopatky poslední řady parní turbíny
Horák, Petr ; Chlud, Michal (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
V práci je popsána vytvořená metodika výpočtu podílů potenciální deformační energie. Ta využívá pro výpočet výstupy z modální analýzy, která je provedena výpočtovým modelováním. Podíly potenciální deformační energie jsou vyčísleny pro tři řešené případy. Dvě testovací úlohy a případ lopatky, jejíž geometrie byla získána 3D skenováním dostupného exempláře lopatky a následnou rekonstrukcí. Výsledné podíly potenciální deformační energie jsou ve finále analyzovány a na základě této analýzy jsou formulovány závěry práce.
|
|
|
Výpočtové modelování dynamických projevů v kontaktu kola a kolejnice s obecnou geometrií kontaktních povrchů
Jandora, Radek ; Malenovský, Eduard (oponent) ; Schmidová, Eva (oponent) ; Janíček, Přemysl (vedoucí práce)
Při provozu kolejových vozidel vznikají na kolech a kolejnicích v důsledku opotřebení nerovnosti. Tyto nerovnosti pak ovlivňují silové působení v kontaktu kola a kolejnice a způsobují jejich další poškozování, způsobují hluk a vibrace a zvyšují riziko vykolejení. Pro studium chování v kontaktu kol a kolejnic byl vytvořen model, který simuluje pohyb zjednodušeného kolejového vozidla po trati a detailně studuje projevy na kontaktních plochách, přičemž uvažuje obecný tvar povrchů v kontaktu. K vyhodnocení kontaktních sil a dalších projevů je v modelu možné použít několika algoritmů, pro provedené studie byl použit algoritmus CONTACT založený na metodě hraničních prvků. Studie provedené v této práci byly čtyři: jízda vozidla s ploškou na kole nebo se zvlněním po obvodu kola, jízda vozidla po zvlněné kolejnici a průjezd obloukem. První tři zkoumaly chování při existujících nerovnostech, čtvrtá hledala příčinu nerovností, které vznikají v provozu. Výsledky studií s poškozenými povrchy v kontaktu ukázaly, že nejhorším typem nerovností je jakékoli zploštění, protože přináší ztráty kontaktu a následné rázové zatížení. Studie průjezdu obloukem naznačila, že příčinou opotřebení v oblouku, a to zejména oblouku s malým poloměrem, je kmitání vybuzené kvůli nerovnoměrné délce trajektorie vnitřní a vnější kolejnice.
|
|
| |
|
|
Dynamické vlastnosti Lavalova rotoru
Nováková, Naděžda ; Hlavoň, Pavel (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Náplní této bakalářské práce je stanovení vlastní frekvence modelové rotorové soustavy a ověření, zda tato soustava může být považována za Lavalův rotor. Vlastní frekvence se získá výpočtem ze známých vztahů pro krouživé kmitání rotorů. Ověření, zda tato modelová rotorová soustava může být Lavalův rotor, se provede pomocí experimentálního měření, při kterém se zjišťuje výchylka trajektorie hřídele při postupně se zvyšujících otáčkách. Naměřené hodnoty se následně zpracují v programu MATLAB. Výsledky se porovnají s teorií Lavalova rotoru.
|
|
| |
|
| |
|
|
Rešerše zaměřena na naklápěcí segmentová ložiska (výpočtové a experimentální modelování)
Havlásek, Michal ; Chlud, Michal (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na výpočtové a experimentální modelování naklápěcích segmentových ložisek. Výpočtové i experimentální modelování vychází z řešení problematiky mazání anglickým profesorem Osbornem Reynoldsem, publikované roku 1886. Hlavní částí práce tvoří popis v současnosti nejpoužívanějších výpočtových modelů, v čele s TEHD analýzou, a dále jediných dvou experimentálních zařízení pro testování naklápěcí segmentová ložiska. Práce je doplněna o predikce vývoje výpočtových modelů u naklápěcích segmento-vých ložisek.
|
|
|
Optimalizace modálního tlumení lopatek vysokotlakých stupňů parních turbín
Lošák, Petr ; Zeman,, Vladimír (oponent) ; Pešek, Luděk (oponent) ; Kellner,, Josef (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Rotor parní turbíny je velice složitá soustava, která se většinou skládá z několika rotorových řad. Vzhledem ke konstrukčním možnostem a neustále se zvyšujícím nárokům na účinnost parních turbín je prakticky téměř nemožné vyhnout se všem rezonančním stavům. Může například docházet k přejezdu některého rezonančního stavu při náběhu a doběhu turbíny. V horším případě může nastat situace, kdy provozní stav je blízko některému rezonančnímu stavu dané rotorové řady. V takovém případě dochází k výraznému kmitání, což může vést až k vysokocyklové únavě lopatek, nebo jejich závěsů. Tyto části jsou velmi namáhané komponenty zejména vlivem odstředivé síly a jakékoliv trhliny jsou nepřípustné. Je tedy naprosto nezbytné vibrace tlumit, například použitím pasivních tlumících členů. Tato práce se zabývá přídavným tlumícím prvkem, který je realizován pomocí pásku, mající průřez rovnoramenného lichoběžníku. Tento pásek je umístěn v bandáži olopatkovaného kola v obvodové rybinové drážce. Vlivem vibrací vzniká mezi jednotlivými částmi bandáže relativní pohyb a díky tření dochází k maření energie, což má za následek tlumení vibrací. Cílem je navrhnout optimální rozměry příčného průřezu tohoto pásku tak, aby docházelo k maximálnímu tlumení vibrací při daném provozním stavu. Analyzovaný disk má 54 lopatek svázaných bandáží, jejichž jednotlivé segmenty vzájemně spojují konce vždy tří sousedních lopatek. Vzniká tak 18 struktur. Jak již bylo naznačeno výše tlumení je realizováno pomocí pasivního frikčního členu, v tomto případě pásku, který je umístěn v bandáži v obvodové rybinové drážce. Takovéto konstrukční řešení má tlumit hlavně axiální tvary kmitání s uzlovými průměry. Míra tlumení souvisí s velikostí relativního pohybu mezi stěnami pásku a drážky, které jsou v kontaktu. Předpokládá se, že velikost relativního pohybu je ovlivněna geometrickými parametry tlumícího pásku. Vhodným stanovením těchto rozměrů lze ovlivnit modální vlastnosti celého olopatkovaného kola takovým způsobem, aby došlo k minimalizaci nežádoucích vibrací v daném provozním stavu. Průřez pásku má tvar rovnoramenného lichoběžníku. V rámci optimalizace jsou hledány nejlepší možné rozměry střední šířky, výšky a úhlu sklonu ramen lichoběžníku. Změnou těchto parametrů lze ovlivnit hmotnost, velikost kontaktní plochy a také ohybovou tuhost tlumícího pásku. Díky tomuto lze ovlivnit velikost kontaktního tlaku a tím i velikost relativního pohybu, a jak již bylo zmíněno výše velikost tlumení je ovlivněna právě relativním pohybem mezi páskem a drážkou. Výpočtová simulace je, zejména u systému obsahujících nelinearity, časově velice náročná. Aby bylo možno ověřit některé vlastnosti výpočtového modelu, který obsahuje pasivní frikční člen a jeho chování při numerické simulaci, je nejprve v prostředí programu ANSYS vytvořen zjednodušený model. Hlavním požadavkem kladeným na tento model je mít co nejmenší počet stupňů volnosti, čímž se doba potřebná k provedení simulace zkrátí na minimum. Z tohoto důvodu má zjednodušený model tvar přímého prutu obdélníkového průřezu s rybinovou drážkou. Kromě optimalizace rozměrů tlumícího pásku je zde zkoumán i vliv jednotlivých optimalizačních parametrů na modální vlastnosti modelu. Výsledky jsou ověřeny experimentálně. Experiment ukazuje i další zajímavé výsledky, které potvrzují vliv tvaru tlumícího pásku na modální vlastnosti modelu. Získané poznatky jsou využity při optimalizaci rozměrů tlumícího pásku v modelu celého olopatkovaného kola.
|
host ::
RSS.