Abstract:
This project consisted in the experimental and numerical vibrational analysis of a marine propulsion shaft model to study the variations in natural frequencies as a function of the area affected by a crack. The analysis was performed with shafts of 1000 mm length and 17 mm diameter in order to represent a propulsion system belonging to a fishing vessel, in addition, the crack caliber is 0.18 mm. Numerical results were obtained by implementing finite elements, and experimentally they were achieved using accelerometers and impact hammer. Experimental and numerical results indicated a variation of less than 3% up to the second natural frequency. The influence of the cracks in the shaft causes the natural frequencies to decrease, reaching up to a 6% change in the second mode of vibration with the shaft at 60% of the affected area. Also, the shape of the shaft is influenced by the presence of the crack, increasing its amplitude. In conclusion, the numerical results were validated with the experimental ones showing that a crack, located in the joint between the liner and the shaft, can be identified in an acceptable way from 40% of the compromised section.
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Keywords: Cracking, natural frequencies, vibration modes, impact hammer
Description:
Este proyecto consistió en el análisis vibracional de manera experimental y numérica de un modelo de eje de propulsión marina para estudiar las variaciones en las frecuencias naturales en función del área afectada por una fisura. El análisis se realizó con ejes de 1000 mm de longitud y 17 mm de diámetro con la finalidad de representar un sistema de propulsión perteneciente a un barco pesquero, además, el calibre de la fisura es 0,18 mm. Los resultados numéricos se obtuvieron implementando elementos finitos, y experimentalmente se lograron utilizando acelerómetros y martillo de impacto. Los resultados experimentales y numéricos indicaron una variación inferior al 3% hasta la segunda frecuencia natural. La influencia de las fisuras en el eje produce que las frecuencias naturales disminuyan, llegando hasta un cambio del 6% en el segundo modo de vibración con el eje al 60% del área afectada. También, la forma que adopta el eje se ve influenciada por la presencia de la fisura alcanzando a aumentar su amplitud. En conclusión, los resultados numéricos fueron validados con los experimentales demostrando que se puede identificar de manera aceptable una fisura, ubicada en la junta entre la camisa y eje, desde el 40% de la sección comprometida.
