Dynamic simulation of a cylindrical roller bearing with a local defect by combining finite element and lumped parameter models
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract Rolling element bearings are one of the key components of many rotating machines. Through condition monitoring and vibration analysis of bearings, valuable information about the health status of the machine can be obtained, such as detection of a local fault, unbalance, and misalignment. For more than three decades, various bearing dynamic models have been developed by researchers to simulate the acceleration signal of the bearing and enhance the understanding of bearing vibration response in case of having local defects. Nevertheless, recent studies have shown that measurement of local strain in the bearing can be more effective in fault diagnosis of bearings since local strain signal is less subjected to surrounding noise and non-fault interferences. However, previously developed dynamic models lack a deep study on simulating strain signals at different locations in a bearing. Therefore, this paper presents the result of a combined lumped parameter and finite element models (FEMs) for simulating strain signals of a cylindrical roller bearing in healthy and defective conditions. Contrary to previous combined dynamic models, more realistic modeling assumptions are adopted, such as applying contact pressure to the raceway rather than concentrated nodal forces. The contact pressures are obtained from the lumped parameter model and exported to the FEM for transient analysis. The accuracy of the model in generating stress distribution is validated by a static 2D finite element contact model and theoretical formulas. Dynamic responses of the bearing, such as strain changes at different locations, are investigated in the time and frequency domains to investigate the fault symptoms such as sharp impulses and amplitude modulation. Lastly, the effect of a transmission path on strain measurement and using residual strain signal for fault diagnosis are discussed. Overall, the proposed model is an effective method for strain simulation of healthy and defective roller bearings.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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