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Article Dans Une Revue Journal of Sound and Vibration Année : 2022

Numerical investigation of a mistuned industrial bladed disk dynamics with structural contacts using time and frequency methods

Investigation numérique de la dynamique d'un disque aubagé industriel désaccordé avec contacts structurels par méthodes temporelle et fréquentielle

Résumé

This work focuses on the numerical investigation of mistuned bladed disk dynamics undergoing blade-tip/casing contact events. The effect of mistuning on the bladed disk dynamics is evaluated as it undergoes structural blade-tip/casing contacts in the vicinity of its nominal angular speed. It is first underlined that the interaction of interest is in essence a rubbing interaction involving all the blades with no significant disk response. Indeed, results obtained with a single blade model and the full bladed disk suggest that both contact stiffening and maximum displacements are similar for both models. Then, an in-depth analysis of the tuned bladed disk interaction is carried out using both time and frequency solution methods. The analysis of the tuned bladed disk highlights that contact stiffening and maximum amplitudes may be underestimated by time integration strategies. Numerical challenges inherent to frequency methods are then underlined on mistuned bladed disks. A stochastic analysis on the influence of mistuning in a nonlinear context is carried out using time integration strategy. Amplification and localization factors are computed to quantify the effect several degrees of mistuning on the bladed disk dynamics with contact nonlinearities. Due to the inherent restrictions associated with the employed time integration methods, the analysis is centered on localization factors. It is evidenced that two areas of high localization stand out, all located close to sudden changes of amplitudes, thus suggesting the possible coexistence of distinct stable solutions featuring very distinct levels of localization.
Ce travail se focalise sur l'investigation numérique de la dynamique d'un disque aubagé désaccordé soumis à des contacts aube/carter. L'effet du désaccordage sur la dynamique du disque aubagé est évalué lorsqu'il est soumis à des contacts structurels entre le bout d'aube et le carter à proximité de sa vitesse angulaire nominale. Il est d'abord souligné que l'interaction d'intérêt est par essence une interaction de frottement impliquant toutes les aubes sans participation significative du disque. En effet, les résultats obtenus avec un modèle d'aube seule et avec le disque aubagé complet suggèrent qu'à la fois le raidissement au contact et les déplacements maximum sont similaires pour les deux modèles. Ensuite, une analyse approfondie de l'interaction du disque aubagé accordé est menée au moyen de méthodes temporelle et fréquentielle. L'analyse du disque aubagé accordé montre que le raidissement au contact et les amplitudes maximales pourraient être sous-estimées par les stratégies d'intégration temporelle. Des défis inhérents aux méthodes fréquentielles sont ensuite soulignées pour les disques aubagés désaccordés. Une étude stochastique de l'influence du désaccordage dans un contexte nonlinéaire est menée en utilisant la stratégie d'intégration temporelle. Les facteurs d'amplification et de localisation sont calculés pour quantifier l'effet de différents degrés de désaccordage sur la dynamique du disque aubagé avec nonlinéarités de contact. Étant donné les restrictions inhérentes associées aux méthodes d'intégration temporelles, l'analyse est centrée sur les facteurs de localisation. Il est mis en évidence que deux zones de forte localisation ressortent, proches des changements soudain d'amplitudes, ce qui suggère la possible coexistance de solutions stables distinctes présentant des niveaux de localisation très distincts.
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Année Mois Jours
Avant la publication
jeudi 13 juin 2024
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jeudi 13 juin 2024
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Dates et versions

hal-03694099 , version 1 (13-06-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03694099 , version 1

Citer

Florence Nyssen, Yann Colaitis, Alain Batailly. Numerical investigation of a mistuned industrial bladed disk dynamics with structural contacts using time and frequency methods. Journal of Sound and Vibration, 2022. ⟨hal-03694099⟩

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