• Tribology and Lubricants
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• 제36권2호
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• pp.105-115
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• 2020

This paper presents a numerical study on the rotordynamic analysis of a dual-spool turbofan engine in the context of blade defect events. The blades of an axial-type aeroengine are typically well aligned during the compressor and turbine stages. However, they are sometimes exposed to damage, partially or entirely, for several operational reasons, such as cracks due to foreign objects, burns from the combustion gas, and corrosion due to oxygen in the air. Herein, we designed a dual-spool rotor using the commercial 3D modeling software CATIA to simulate blade defects in the turbofan engine. We utilized the rotordynamic parameters to create two finite element Euler-Bernoulli beam models connected by means of an inter-rotor bearing. We then applied the unbalanced forces induced by the mass eccentricities of the blades to the following selected scenarios: 1) fully balanced, 2) crack in the low-pressure compressor (LPC) and high pressure compressor (HPC), 3) burn on the high-pressure turbine (HPT) and low pressure compressor, 4) corrosion of the LPC, and 5) corrosion of the HPC. Additionally, we obtained the transient and steady-state responses of the overall rotor nodes using the Runge-Kutta numerical integration method, and employed model reduction techniques such as component mode synthesis to enhance the computational efficiency of the process. The simulation results indicate that the high-vibration status of the rotor commences beyond 10,000 rpm, which is identified as the first critical speed of the lower speed rotor. Moreover, we monitored the unbalanced stages near the inter-rotor bearing, which prominently influences the overall rotordynamic status, and the corrosion of the HPC to prevent further instability. The high-speed range operation (>13,000 rpm) coupled with HPC/HPT blade defects possibly presents a rotor-case contact problem that can lead to catastrophic failure.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.105-113
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• 2018

교량 내하력 추정을 위해 제안된 모델에서는 응답계수를 충격계수 응답스펙트럼을 활용하여 산정하고 있다. 이때 충격계수 응답스펙트럼은 오일러-베르누이 보 모델을 바탕으로 차량이동하중이 교량의 폭 방향으로 중앙부에 재하 된 조건으로 생성된 결과이다. 따라서 중앙부 차량재하가 아닌 편측 이동하중재하 시 충격계수와 응답계수의 변화를 분석해 볼 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 폭이 10m인 2차선 단순교를 대상으로 이동하중해석을 실시하여 최대 충격계수와 응답계수 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 중앙부 재하조건 대비 편측 재하조건 적용 시 최대 정적 및 동적 변위 모두 증가하지만 동적변위 보다 정적변위의 증가량이 더 크기 때문에 충격계수는 오히려 감소하게 된다. 하지만 이러한 차이는 0.5%p 미만으로서 그 영향이 크지 않다. 그리고 응답계수의 경우, 편측 재하조건으로 인해 정적응답계수보다 동적응답계수에서 차이가 더 크게 나타나지만 편측 재하에 따른 오차율의 차이는 0.18%p 정도로 매우 작았다. 즉, 편측 이동하중재하가 응답계수에 미치는 영향은 거의 없으며, 응답계수 산정에 있어서 중앙부 이동하중재하 조건으로 생성된 충격계수 응답스펙트럼을 활용하여도 충분한 예측이 가능하다고 판단된다.