Vibration Characteristics of Helicopter BladeMechanical VibrationContents회전수를 고려한 주파수 해석안전성 평가대안 및 설계 평가Q AEuler Beam ApproachEuler Beam ApproachEuler Beam Approach고정-자유단 Euler Beam으로 가정thus,Euler Beam Approach (Continued)Matlab Code 반복계산 범위를 설정함으로써 정확한 ßl를 계산format long clear; x=0; while x 10 a=cosh(x); b=cos(x); c = a*b; if c -0.99999 if c -1.000010 temp = x; temp end end x=x+0.0000001; endEuler Beam Approach (Continued)Matlab Code 도출된ßl를 통해 고유진동수 ωn 계산format long clear; I = 45819588.909*10^-12; E = 65*10^9; r = 2768.526; l = 5.5; x = [1.8751 4.6941 7.85475]; a = (x.^2)*(((E*I)/(r*(l^4)))^1/2);F.E.M. 해석형상에 변화 또는 재료 물성치 변화에 따른 정확한 결과를 손쉽게 도출하고, Mode별 형상 파악을 위해 FEM 해석 Ansys를 이용하여 해석F.E.M. 해석 과정정확한 단면 형상 디자인을 위해 Profili라는 블레이드 형상 툴을 이용 Profili에서 얻어온 형상단면을 인벤터에서 Load 인벤터에서 전체적인 모델을 만듬. 인벤터에서 제작된 모델을 Ansys에서 해석4. Ansys해석3. Inventor에서 형상제작2. Inventor1. ProfiliProfili모델을 선택하고 Chord length를 입력하면 아래와 같은 형상을 쉽게 얻을 수 있음 이번 연구에서 사용된 블레이드 모델은 BOEING사에서 제작된 VR-12InventorProfili에서 dxf로 파일 변환 Inventor에서 Load 단면 형상이기 때문에 Extrude하여 전체적인 형상 제작Ansys 해석Ansys Workbench를 이용 Physics Type : Strutural Analysis Type : Modal Material : Aluminum Alloy 6개 모드에 대해 분석 실시Ansys 해석 (Continued)Ansys 해석 결과6개 모드 주파수 응답6개 모드 형상 변화 확인Mode1Mode2Mode3Mode4Mode5Mode6회전수를 고려한 주파수 해석관련 이론로터깃 운동방정식관련 이론 (Continued)유한요소의 이산화N : 유한요소들의 총 개수구조 모델링회전수 변화에 따른 주파수 해석로터깃이 회전하면 원심력 하중이 작용하여 강성이 증가하는 효과(stiffening effect)가 발생한다.Pitch hinge stiffness = 1.38E+06 Flapping Lagging stiffness = 0안정성 평가Euler Beam Model모드별 고유진동수 수렴 RPM Mode1 : 8 ~ 23 rpm ( 0.8 ~ 2.4 rad/s ) Mode2 : 34 ~ 36 rpm ( 3.6 ~ 3.8 rad/s ), 39 ~ 41 rpm ( 4.1 ~ 4.3 rad/s ), 59 ~ 65 rpm ( 6.2 ~ 6.8 rad/s ), 124 ~ 134 rpm ( 13 ~ 14 rad/s ) Mode3 : 86 ~ 96 rpm ( 9 ~ 10 rad/s ), 660 ~ 780 rpm ( 11 ~ 13rad/s ), 334 ~ 430 rpm ( 35 ~ 40 rad/s )F.E.M. Model모드별 고유진동수 수렴 RPM Mode1 : 10 ~ 29 rpm ( 1 ~ 3 rad/s ), 48 ~ 53 rpm ( 5 ~ 5.5 rad/s ) Mode2 : 76 ~ 143 rpm ( 8 ~ 15 rad/s ), 286 ~ 334 rpm ( 30 ~ 35 rad/s ) Mode3 : 95 ~ 124 rpm ( 10 ~ 13 rad/s ), 143 ~ 162 rpm ( 15 ~ 17 rad/s ), 210 ~ 239 rpm ( 22 ~ 25 rad/s )회전수를 고려한 Model1L : 0~250rpm 구간에서의 값이 정수 1의 이내 1F : 210~384rpm 구간에서 정수 2의 이내 1T : 382~385rpm 구간에서 정수 11의 이내대안 설계 및 평가대안 설계의 방향래깅 모드와 플래핑 모드는 후퇴각 변화에 따른 고유 진동수 변화가 거의 없다. 공진을 피하기 위해서 설계변수 변경 필요 ex) 주 로터깃의 물성치, 기하학적 모양 등복합보 설계 블레이드의 물성치 변화 ex) 블레이드 강성, 질량 등의 변화대안 설계안대안 설계의 타당성 평가대안 설계의 타당성 평가 (Continued)모드별 고유주파수구동 회전수 : 0 ~ 383.4 rpm ( 0 ~ 6.39 Hz ) 모드별 고유주파수가 구동 회전수보다 크다 구동 영역에 공진 영역이 존재하지 않는다적용 분야풍력발전용 풍차적용 분야 (continued)풍차와 헬리콥터 로터 블레이드의 차이적용 분야 (continued)풍차의 설계변수대안 설계의 적용 타당성www.themegallery.com참고문헌한국 소음진동공학회지 제10권 제 2호 Rotating frequency Analysis of a Helicopter Rotor Blade with Swept Tips P.229~239 헬리콥터의 이해 R.W.Prouty 저 한국 추진공학회지 Stress Analysis of Composite Rotor Blade with Sandwich Structure for Medium Class HAWT 한국 소음진동공학회 2004년 추계학술대회 논문집 Structural Dynamic Analysis of Low Vibrating Composite Helicopter Rotor Blades P.204~215 한국 소음진동공학회 2006년 춘계학술대회 논문집 A Numerical Analysis on the Vibration Characteristics of Rotating Composite Blades 대한진동학회논문집 P.891~898 Bending Vibration of Rotating Cantilever Beams{nameOfApplication=Show}
