Browsing by Author "Jussila, Vilho"
Now showing 1 - 3 of 3
- Results Per Page
- Sort Options
- Ruoripotkurijärjestelmän painelaakerin elinikälaskentamallin kehittäminen
Helsinki University of Technology | Master's thesis(2008) Jussila, VilhoDiplomityössä selvitetään potkurin pyörimisnopeuden ja kääntökulman vaikutusta paineaksiaali- ja paineradiaalilaakerin elinikään. Työssä muodostetaan risteilyaluksesta A saatujen alus- ja potkuritietojen perusteella laskentamalli, jonka avulla varustamot voivat arvioida laakerin jäljellä olevaa elinikää. Työ tarjoaa yksinkertaisen menetelmän informoida aluksen miehistöä laakerin eliniän kannalta epäedullisesta toiminnasta. Laskentamalli pohjautuu Lundbergin ja Palmgrenin (1947, 1952) kehittämään laakerin eliniän Lh10 -laskentamalliin. Lundbergin ja Palmgrenin teoriassa ei kuitenkaan huomioida kuormitusten muutosta ajan funktiona. Siksi tämän työn tavoitteena on kehittää laskentamalli, jossa aika on yksi laakerin laskennalliseen elinikään vaikuttava muuttuja. Potkurin pyörimisnopeuden ja podin kääntökulman vaikutusta laakerin elinikään tarkastellaan risteilyaluksen B käyttöprofiilin perusteella. Työssä muodostetaan splini-interpolointimenetelmällä polynomeja potkurin pyörimisnopeuden ja podin kääntökulman funktiona. Polynomeisra muodostetaan edelleen kuormitusmatriisi potkuriteorian yhtälöiden avulla. Kuormitusmatriisi, pyörimisnopeus- ja kääntökulmavektorit ovat perusta kuormituspintafunktion muodostamiselle. Tässä työssä kuormituspintafunktio on laskettu kahdella eri pinnan interpolointimenetelmällä. Ne ovat säännöllisen hilan tulokaavat ja kahden muuttujan interpolointimenetelmä. Ensimmäisessä menetelmässä on muodostettu globaali kuormitusfunktio, joka kattaa kaikki alus- ja potkuritiedoissa mukana olleet potkurin pyörimisnopeuden ja podin kääntökulman arvot. Jälkimmäisessä on muodostettu lokaaleja kuormitusfunktioita yhdeksästä solmupisteestä toisen asteen polynomifunktion avulla. Paineaksiaali- ja paineradiaalilaakerille muodostetaan työntö- ja radiaalikuormafunktiot. Potkurin kääntymisellä on huomattava vaikutus paineaksiaalilaakerin elinikään potkurin pyörimisnopeuden ollessa lähellä maksimia. Tästä huolimatta risteilyaluksen B käyttöprofiililla ei ollut merkittävää vaikutusta laakerin elinikään. Tulosten mukaan potkurin pyörimisnopeus ja podin kääntökulma eivät vaikuta yhtä merkittävästi paineradiaalilaakerin elinikään kuin aksiaalilaakerin elinikään. Globaali kuormitusfunktio osoittautui työssä liian raskaaksi osaksi laakerin elinikää arvioivaa seurantajärjestelmää. Sitä vastoin paikallisten kuormitusfunktioiden käyttäminen osoittautui yksinkertaiseksi ja kevyeksi menetelmäksi osana seurantajärjestelmää. - Local vibration amplitude reduction by secondary structures on a passenger ship
School of Engineering | Master's thesis(2024-12-30) Talonen, VilleVibration is a physical phenomenon of particle oscillating about its equilibrium state. Vibration can cause discomfort to passengers of marine vessel and is supposed to be kept sufficiently low. Mechanical vibration on passenger ships is induced mainly by main engines and propellers. Ship’s structure has light damping caused by steel hysteresis. Added mass effect contributes to structural system properties of a ship. Deck structures on modern vessels are usually optimized using beams and stiffeners. Ensuring dynamic performance after structural changes is important. Special design might be needed to reduce vibration levels. Implemented secondary structures are built of hollow thin-walled steel trusses to utilize beam theory. The tube frame structures offer additional stiffness and second moment of inertia while having light weight. Finite Element model of passenger ship was analysed and modified in FEMAP. Results of normal modes analysis guided the modification process of cap-shaped deck. Dynamic modal analyses were conducted on the different models of the ship’s deck using Nastran as solver. Frequency weighting was done for vertical acceleration data to have it in comparable format with ISO 20283-5 standard. Design target was to reduce the deck vibration with truss frame structures after removal of supporting pillars. The most significant modal amplitudes and the highest response values were reduced. Initial beam and stiffener design still performed overall well in dynamic analysis comparison. - A novel method of estimating earthquake durations for the analysis of floor vibrations of nuclear power plants
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä(2024-12-01) Jussila, Vilho; Fülöp, Ludovic; Mäntyniemi, Päivi; Puttonen, JariMany low-seismicity countries such as Finland have adopted IAEA requirements and recommendations for seismic design of new and existing nuclear power plants (NPPs). In low seismic regions, the structural seismic design is associated with floor vibration of NPPs. The floor vibration analysis is usually conducted in the time domain for which maximum amplitudes are retrieved from design spectra while the duration of ground motion is estimated as an interval between 5% and 75% of accumulation of the Arias intensity. As this method was developed for active seismic regions, it often overestimates the duration for the regions with low seismicity. The present article introduces a new twofold method for estimating the duration. First, the Arias intensity is calculated for a complete and consecutively reduced accelerograms resulting in a deviation curve. Second, this curve is simplified by a piecewise linear regression fitting. The simplified deviation curve has a linear time frame that includes the most significant part of the Arias intensity. The length of the time frame defines the effective duration of a specific ground motion. This implies that the effective duration depends directly on the ground motion instead of predefined percentiles of the Aries intensity. In this study, the method was applied to a set of ground accelerations adopted from eastern Canada, which is geologically similar to the Fennoscandian Shield where appropriate recordings are absent. The results showed that the durations depend on distance, but they were insensitive of magnitude for short rupture distances. This indicates that smaller events can also be useful for estimating the durations even though they do not meet the requirement of design basis earthquake in terms of the peak ground acceleration. The durations obtained with the proposed method were typically shorter than those based on the 5%–75% criterion. The durations received can be used to generate the acceleration time histories compliant with the design response spectra. We also propose durations with different rupture distances for the seismic design of the structures, systems, and components of nuclear facilities in Finland. In a feasibility study, we calculated floor vibrations of a generic reactor building using 3D finite element analysis. The results show that floor accelerations are very similar, when the base accelerogram is complete or shortened to the length proposed in this study.