Academic literature on the topic 'Atenuação de vibração'

A utilização de tratores na agricultura é um elemento chave no aumento da produtividade e da qualidade da produção agrícola, pois é capaz de executar as operações em menos tempo, com mais eficiência e diminuição dos custos de produção. Apesar dos tratores proporcionarem aumento na produtividade, o seu uso pode ser danoso ao operador de máquinas agrícolas, que ao utilizar o trator está exposto a problemas como a vibração. Com o passar dos anos o peso dos tratores agrícolas sem lastro diminuiu devido ao desenvolvimento de materiais mais leves e cada vez mais as velocidades de deslocamento aumentam, o que pode causar o aparecimento de maiores doses de vibração o que gera mais problemas de saúde ao operador. O trabalho teve como objetivo desenvolver um artefato para atenuar as vibrações de corpo inteiro (VCI) a qual o operador de tratores agrícolas está exposto. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, onde foram avaliados três tratamentos, sendo utilizados dois materiais atenuantes sobre o assento (espuma viscoelástica e micropérolas de poliestireno) e o assento sem atenuação (tratamento controle). Foram feitas parcelas com leituras de 3 min, sendo que a cada 10 s é coletada uma amostra totalizando 18 amostras coletadas por cada repetição, sendo que serão realizadas 5 repetições para cada tratamento. Para análise estatística dos dados foi utilizado o software estatístico ASSISTAT. Para verificar a normalidade dos dados, foi realizado o teste Anderson-Darling. Após comprovada a normalidade dos dados, os mesmos foram submetidos à análise de variância pelo teste F, e quando significativas, as médias foram comparadas entre si pelo teste de Tukey, a 5% de significância. De acordo com os resultados obtidos a espuma viscoelástica e as micropérolas de poliestireno apresentaram valores de VDVR e aren inferiores ao assento e dentro do nível aceitável estabelecido pela NR-15 o que caracteriza os materiais utilizados como aptos para atenuação. Ambos os materiais utilizados apresentaram atenuação semelhante.Palavras-chave: atenuação, transmissibilidade, vibração ocupacional. DEVELOPMENT OF AN ARTIFACT TO ATTENUATE WHOLE-BODY VIBRATION IN AGRICULTURAL TRACTORS ABSTRACT: The use of tractors in agriculture is a key element in increasing productivity and quality of agricultural production, as it is able to perform operations in less time, more efficiently and decrease production costs. Although tractors provide increased productivity, their use can damage the machine operator health, that is exposed to problems such as vibration when using the tractor. Over the years, the weight of agricultural tractors without ballast has decreased due to the development of lighter materials and increase in displacement speeds, what can cause vibration and increase operator health problems. The objective of the work was to develop an artifact to attenuate the whole body vibrations (VCI) to which the agricultural tractor operator is exposed. The experimental design was completely randomized, in which three treatments were evaluated, using two attenuating materials on the seat (viscoelastic foam and polystyrene microbeads) and one without attenuation (control treatment). Readings were taken with 3 min of duration, and every 10 s a sample was collected totaling 18 samples collected for each repetition, with 5 replicates for each treatment. Statistical analysis of the data was performed using ASSISTAT statistical software. To verify the normality of the data, the Anderson-Darling test was performed. After the normality of the data was confirmed, they were submitted to analysis of variance by the F test, and when significant, the means were compared by the Tukey test, at 5% significance. According to the results obtained, the viscoelastic foam and the polystyrene micro-beads presented VDVR and lower aren values, within the acceptable level established by the NR-15, which characterizes the materials used as good alternative attenuation. Both materials used showed similar attenuation.Keywords: mitigation, occupational vibration, transmissibility

No meio urbano existem diversas fontes de vibração que podem gerar a incomodidade ao ser humano, danos estruturais ou prejudicar o funcionamento de equipamentos sensíveis, como os hospitalares, por exemplo. A principal forma de atenuação da energia vibratória é o aumento da distância entre a fonte e o receptor o que vem sendo reduzido sistematicamente pela especulação imobiliária e invasão das áreas de domínio de ferrovias e rodovias. A forma de propagação da energia vibratória depende da fonte, do tipo de solo e da interação entre as ondas de vibração e a estrutura da edificação. As normas técnicas propõem critérios para avaliar a incomodidade dos usuários e danos estruturais das edificações. O parâmetro de análise da vibração é a velocidade da partícula peak (PVP) que é ligada às tensões mecânicas geradas na fundação e estrutura da edificação durante o processo vibratório. O objetivo deste trabalho é avaliar o impacto gerado pelas principais fontes de vibração no meio urbano por meio de medição da velocidade da partícula peak e o cálculo do decaimento da energia vibratória com o aumento da distância. Foram avaliados o tráfego rodoviário, o ferroviário, o processo de cravação de estacas de concreto e metálica e a operação de uma rompedor de concreto movido a ar comprimido. O limite de incomodidade foi superado em todas as análises com exceção da estaca metálica. O limite de danos estruturais foi ultrapassado pelo tráfego ferroviário e operação do bate estacas.

A energia vibratória gerada pelo tráfego de veículos leves e pesados e pelas composições ferroviárias são uma fonte de poluição ambiental pouco estudada no Brasil. A forma mais eficaz de atenuação da energia vibratória é o aumento da distância entre o receptor e a fonte, o que normalmente é obtido com os recuos definidos pelas leis de zoneamento urbano e pela faixa de domínio, tanto de ferrovias como de rodovias. O adensamento das áreas urbanas, já perceptível nas cidades de médio porte, gerado principalmente pela especulação imobiliária, vem aproximando as edificações das principais fontes de vibração no meio urbano. O efeito da energia vibratória nas edificações varia de acordo com o tipo de estrutura e fundação, sua altura e o tipo de solo. As construções que possuem estrutura em aço ou concreto armado tendem a receber melhor os efeitos da vibração (DIN 4150-3,1999). Em contrapartida, as construções antigas e patrimônios históricos, edificados com materiais menos resistentes, em algumas situações mal conservadas, podem sofrer desde trincas estéticas até danos estruturais irreversíveis quando expostas a elevados níveis de vibração. O objetivo deste trabalho é avaliar a incomodidade e os danos estruturais gerados pela energia vibratória induzida pelo tráfego rodoviário e ferroviário em edificações. Os resultados obtidos indicam que os limites de integridade estrutural são atendidos, mas não os de incomodidade.

O presente artigo analisa a aplicação de métodos estatísticos multivariados na avaliação das vibrações sísmicas geradas no desmonte de rochas com explosivos em pedreiras. Os métodos utilizados foram a análise das componentes principais e a análise discriminante multigrupos. As variáveis consideradas na análise referem-se ao meio físico e ao plano de fogo. Os dados analisados constituem valores de velocidade de vibração da partícula, em mm/s e de frequência, em Hertz, coletados por meio de monitoramento com o uso de sismógrafos de engenharia, contemplando uma série de detonações em uma pedreira na área urbana de Campinas, São Paulo. Devido às diversas variáveis tornou-se impossível correlacioná-las, espacialmente, sem a utilização da análise multivariada. Os resultados obtidos na análise das componentes principais indicam que a distância do ponto de detonação ao ponto de registro é o fator mais importante na atenuação das ondas sísmicas e, portanto, nos níveis de vibração. Os resultados obtidos na análise discriminante apontam que a variável mais importante para discriminar os quatro grupos é a carga por espera, seguida pela frequência, solo e distância. Os fatores físicos do terreno, como o fraturamento do maciço rochoso, a espessura do solo e a profundidade do topo rochoso influenciam no comportamento das ondas sísmicas e nas vibrações, podendo aumentar ou diminuir os níveis de vibração, dependendo da direção de propagação das ondas. As análises proporcionaram uma melhor compreensão das vibrações no terreno no conjunto de dados e do comportamento do processo, correlacionando dados do maciço com parâmetros medidos

A ação das ondas de choque de detonações realizadas para a abertura de galerias subterrâneas induz danos ao maciço rochoso remanescente. Esse trabalho tem por objetivo avaliar a extensão desses danos, aplicando uma metodologia baseada no modelo de Holmberg e Persson, ao caso da mina subterrânea de Agalmatolito da LAMIL em Pará de Minas, MG. A partir de medidas de velocidade de partícula e das velocidades de propagação da onda primária, determinaram-se limites de vibração, acima dos quais são esperados danos. Utilizando a equação de atenuação das vibrações no campo próximo, desenvolvida para o local, calcularam-se os raios de duas zonas de dano em torno de duas classes de maciço: 0,24 m (raio de dano crítico) e 1,64 m (raio de dano mínimo) para o Metariolito; e 1,29 m e 1,59 m, respectivamente, para o Agalmatolito. Confrontando-se os resultados obtidos com aqueles constantes na literatura, verificou-se consistência com os valores encontrados para rochas semelhantes. Uma comparação da posição efetiva da superfície escavada com aquela prevista pelo modelo apresentou um erro de estimativa médio de 0,06 m.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-14Bitstream added on 2014-06-13T18:55:42Z : No. of bitstreams: 1 guirao_vs_me_ilha.pdf: 3586237 bytes, checksum: 945e594528c1e4e71d8ddb43d3bc1001 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Este trabalho trata do controle de vibrações em rotores utilizando mancais magnéticos ativos. Foram apresentadas simulações numéricas para o posicionamento ótimo de um atuador magnético utilizado para atenuar vibrações em rotor apoiado por mancais convencionais. O posicionamento ótimo do atuador foi implementado utilizando como função objetivo as normas H2 e H∞. Para modelar o rotor foi utilizado o método de elementos finitos (MEF) e a técnica de redução pseudo-modal para diminuir o esforço computacional durante o controle. As simulações mostraram que um bom posicionamento do atuador aliado ao controle LQR proporcionam grandes reduções dos níveis de vibração no rotor, quando comparado aos níveis de vibração do rotor original. Para a bancada de testes foram realizadas simulações adicionais, tendo em vista que o rotor experimental utiliza dois mancais magnéticos para levitar e controlar as vibrações. Foram apresentados os resultados de simulações de dois controladores LQR projetados com os dados da bancada de testes utilizada nos experimentos. O primeiro controlador considera modelo de rotor flexível modelado pelo método de elementos finitos e reduzido com a técnica de redução pseudo-modal. O segundo controlador foi modelado considerando o rotor como sendo um corpo rígido. Os resultados experimentais foram confrontados com os resultados de simulação e com os resultados obtidos do controlador do fabricante que forneceu a bancada
This paper deals with vibration control of rotors using active magnetic bearings. Numerical simulations were presented for the optimal positioning of a magnetic actuator used to attenuate vibrations in rotor supported by conventional bearings. The optimal positioning of the actuator was implemented using as objective function the norm H2 e H∞. To model the rotor was used finite element method (FEM) and the pseudo-modal reduction technique to reduce computational effort during the control. The simulations showed that a good positioning actuator combined to the control LQR provide great reductions in the levels of vibration in the rotor, compared the vibration of the original rotor. For the test rig were realized adittional simulations, in view of the rotor experimental uses two magnetic bearings for levitating and control the vibrations. Were present the results of two simulations designed LQR controllers with data from the test rig used in the experiments. The first controller model considers flexible rotor modeled by finite element method and reduced with the pseudo-modal reduction technique. The second controller is modeled considering the rotor as a rigid body. The experimental results were compared with simulation results and the results obtained from the controller manufacturer who supplied the test rig

Orientador: Marcos Silveira
Resumo: O objetivo deste trabalho é explorar a atenuação da vibração de uma metaestrutura por meio da adição de absorvedores de forma periódica. Além disso é explorada a atenuação da vibração de uma metaestrutura quando um absorvedor com rigidez cúbica não linear é incluído sem aumentar a massa total. As metaestruturas, e especificamente as estruturas periódicas, apresentam características interessantes para atenuação da vibração que não são encontradas em estruturas clássicas. Estas características foram exploradas para aplicações automotivas e aeroespaciais, entre outras, pois estruturas com baixa massa são fundamentais para essas indústrias. Também é desejável manter baixos níveis de vibração em uma ampla faixa de frequência. Foi demonstrado que a adição de absorvedores de vibração em um arranjo periódico pode fornecer atenuação da vibração para entrada de choque sem aumentar a massa total de uma estrutura. Neste trabalho, a resposta dinâmica do sistema proposto é comparada a uma metaestrutura base sem absorvedores e uma metaestrutura com absorvedores lineares para entrada harmônica através da avaliação da norma H2 da resposta em frequência. Um procedimento de otimização é mostrado para encontrar a posição ideal e os coeficientes de rigidez do absorvedor não linear. A resposta dinâmica do sistema ideal é obtida numericamente e mostra que a adição de um absorvedor não linear pode melhorar a atenuação da vibração.
Abstract: The objective of this work is to explore the vibration attenuation of a metastructure by periodically adding absorbers, and the vibration attenuation of a metastructure is explored when a nonlinear cubic stiffness absorber is included without increasing the total mass. Metastructures, and specifically periodic structures, present interesting characteristics for vibration attenuation that are not found in classical structures. These characteristics have been explored for automotive and aerospace applications, among others, as structures with low mass are paramount for these industries, and keeping low vibration levels in wide frequency range is also desirable. It has been shown that the addition of vibration absorbers in a periodic arrangement can provide vibration attenuation for shock input without increasing the total mass of a structure. In this work, the dynamical response of the proposed system is compared to a base metastructure without absorbers and a metastructure with linear absorbers for harmonic input via the evaluation of the H2 norm of the frequency response. An optimisation procedure is shown to find the optimal position and stiffness coefficients of the nonlinear absorber. The dynamical response of the optimal system are obtained numerically, and shows that the addition of one nonlinear absorber can improve vibration attenuation.
Mestre

Orientador: Vicente Lopes Junior
Co-orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu
Banca: Michael John Brennan
Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves
Resumo: Neste trabalho são apresentados dois métodos de identificação de modelos em espaço de estados. O primeiro, o Algoritmo de Realização de Autosistemas, (ERA), identifica matrizes de estado através da resposta do sistema ao impulso. Já o segundo, o método ERA/OKID, também estima as matrizes de estado do sistema, com uma vantagem que não se limita a resposta do sistema ao impulso, mas qualquer sinal pode ser usado como sinal de entrada. Os dois métodos foram aplicados na identificação experimental de uma viga de alumínio engastada. O sinal de entrada foi aplicado na viga através de um atuador PZT (Lead-Zirconate-Titanate) e a resposta foi medida através de um sensor PVDF (Polyvinilidene-Fluoride). Com as matrizes de estado identificadas, projetou-se um controlador para a realimentação de estados. O controle Regulador Linear Quadrático (LQR), foi utilizado pela simplicidade da formulação e fácil implementação. Para realimentar os estados não mensurados, foi projetado um observador de estados. O controle aplicado à estrutura foi capaz de atenuar as vibrações quando a mesma foi submetida a diferentes tipos de perturbações externas
Abstract: This work presents two methods of system identification of models in state space. The first method, uses Eigensystem Realization Algorithm, (ERA), for identifying the state space matrices via impulse response of the system. The second method, ERA/OKID, also identifies state space matrices, however, in this method, the input data are not limited to the impulsive response, and any signal can be used as input signal. It can be a significant advantage for practical situations. Both methods were applied for experimental identification of a cantilever aluminium beam. The input excitation in beam used white noise through a (Lead-Zirconate-Titanate) PZT actuator and the beam response was measured using a PVDF (Polyvinilidene-Fluoride) sensor. The controller was designed for state feedback using the state space matrices obtained previously. The Linear Quadratic Regulator, (LQR), was used for simplicity of design and easy implementation. A state observer was also used to feedback the unmeasured states. The controller was effective to minimize the vibrations of the structure when it was subjected to an external disturbance
Mestre

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-20. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:33Z : No. of bitstreams: 1 000837487.pdf: 765617 bytes, checksum: c8a3f542958d69b1f4e0c325b1ee9b7b (MD5)
Neste trabalho são apresentados dois métodos de identificação de modelos em espaço de estados. O primeiro, o Algoritmo de Realização de Autosistemas, (ERA), identifica matrizes de estado através da resposta do sistema ao impulso. Já o segundo, o método ERA/OKID, também estima as matrizes de estado do sistema, com uma vantagem que não se limita a resposta do sistema ao impulso, mas qualquer sinal pode ser usado como sinal de entrada. Os dois métodos foram aplicados na identificação experimental de uma viga de alumínio engastada. O sinal de entrada foi aplicado na viga através de um atuador PZT (Lead-Zirconate-Titanate) e a resposta foi medida através de um sensor PVDF (Polyvinilidene-Fluoride). Com as matrizes de estado identificadas, projetou-se um controlador para a realimentação de estados. O controle Regulador Linear Quadrático (LQR), foi utilizado pela simplicidade da formulação e fácil implementação. Para realimentar os estados não mensurados, foi projetado um observador de estados. O controle aplicado à estrutura foi capaz de atenuar as vibrações quando a mesma foi submetida a diferentes tipos de perturbações externas
This work presents two methods of system identification of models in state space. The first method, uses Eigensystem Realization Algorithm, (ERA), for identifying the state space matrices via impulse response of the system. The second method, ERA/OKID, also identifies state space matrices, however, in this method, the input data are not limited to the impulsive response, and any signal can be used as input signal. It can be a significant advantage for practical situations. Both methods were applied for experimental identification of a cantilever aluminium beam. The input excitation in beam used white noise through a (Lead-Zirconate-Titanate) PZT actuator and the beam response was measured using a PVDF (Polyvinilidene-Fluoride) sensor. The controller was designed for state feedback using the state space matrices obtained previously. The Linear Quadratic Regulator, (LQR), was used for simplicity of design and easy implementation. A state observer was also used to feedback the unmeasured states. The controller was effective to minimize the vibrations of the structure when it was subjected to an external disturbance

A preocupação com o impacto ambiental decorrente da implantação e operação de novas linhas metroferroviárias faz com que seja necessário o uso de sistemas que amorteçam as vibrações e atenuem os ruídos secundários oriundos deste modo de transporte. Uma solução de atenuação largamente empregada é o sistema massa-mola, composto por lajes de concreto armado, apoiadas sobre materiais resilientes. Este trabalho tem como objetivo o estudo de alternativas para mitigação da vibração da via permanente por meio do conhecimento da variabilidade das respostas dinâmicas e frequências naturais de sistemas massa-mola criados computacionalmente. Entre as soluções propostas tem-se o uso de concreto pesado na construção da laje flutuante. A avaliação foi realizada utilizando modelos numéricos calibrados com dados experimentais presentes nas revisões bibliográficas. Os resultados do estudo indicaram que as soluções propostas podem ser consideradas nos projetos de atenuação de vibração de via permanente.
The concern with the environmental impact resulting from the implementation and operation of new subway lines makes it necessary to use systems that cushion the vibrations and attenuate the secondary noises from this mode of transportation. A widely used attenuation solution is the mass-spring system, composed of reinforced concrete slabs resting on resilient materials. The objective of this work is to study the alternatives for permanent vibration attenuation through the knowledge of the variability of the dynamic responses and natural frequencies of computationally created mass-spring systems. Among the proposed solutions is the use of heavy concrete for construction of the floating slab. The evaluation was performed using numerical models calibrated with experimental data from bibliographic reviews. The results of the study indicated that the proposed solutions can be considered in permanent vibration attenuation projects.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.
Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-16T14:51:21Z No. of bitstreams: 1 2016_JorgeEliécerCampuzanoCarmona.pdf: 21555219 bytes, checksum: 9f5b680f6eb896419ae24a21e4ae811c (MD5)
Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-27T20:04:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JorgeEliécerCampuzanoCarmona.pdf: 21555219 bytes, checksum: 9f5b680f6eb896419ae24a21e4ae811c (MD5)
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Este trabalho propor uma metodologia de projeto de um sistema para controle de vibrações em pisos de concreto. Com esse objetivo foi projetado, a partir de um estudo paramétrico, um amortecedor de massa sintonizada (AMS) e encontrada a melhor localização dele. Uma vez construído o amortecedor projetado, foram realizados ensaios em vibração livre e forçado na plataforma. Como excitação foram consideradas cargas harmônicas, cargas geradas pelo pulo continuo no centro da laje e cargas induzidas ao caminhar aleatoriamente na superfície da laje e ao pular desde uma carteira escolar no centro da plataforma. Com os resultados verificou-se o desempenho do AMS na redução da resposta das acelerações da estrutura. Foi constatado que o AMS cumpre com sua função de reduzir as vibrações em pisos geradas pelas pessoas em atividades rítmicas. O AMS mostra-se como uma solução alternativa para estruturas esbeltas no qual problemas de vibrações excessivas representam uma preocupação do projetista. O sistema de controle construído de forma geral é simples na construção e na manutenção, além disso, tem um baixo custo de fabricação.
This paper proposes a methodology of a system for controlling vibrations in concrete floors. To this end was designed, from a parametric study, a tuned mass damper (TMD) and found the best location for it. Once built the damper tests were conducted in free and forced vibration on the platform. As excitement were considered harmonic loads, loads generated by the continuous leap in the center of the slab and induced by randomly walking on the surface of the slab and also jump from a school desk in the center of the platform loads. With the results TMD performance in reducing vibrations in floors generated by people in rhythmic activities was verified. The TMD is shown as an alternative solution for slender structures in which excessive vibration problems pose a concern designer engineer. The control system generally constructed is simple in construction and in maintenance, besides that, has low manufacturing cost.

O uso de materiais inteligentes em problemas de controle de vibração tem sido investigado em diversas pesquisas ao longo dos últimos anos. Apesar de que diferentes materiais inteligentes estão disponíveis, o piezelétrico tem recebido grande atenção devido à facilidade de uso como sensores, atuadores, ou ambos simultaneamente. As principais técnicas de controle usando materiais piezoelétricos são os ativos e passivos. Circuitos piezelétricos passivos são ajustados para uma frequência específica e, portanto, a largura de banda efetiva é pequena. Embora os sistemas ativos possam apresentar um bom desempenho no controle de vibração, a quantidade de energia externa e hardware adicionado são questões importantes. As técnicas SSD (Synchronized Switch Damping) foram desenvolvidas como uma alternativa aos controladores passivos e controladores ativos de vibração. Elas podem ser técnicas semi-ativas ou semi-passivas que introduzem um tratamento não linear na tensão elétrica proveniente do material piezelétrico e induz um aumento na conversão de energia mecânica para energia elétrica e, consequentemente, um aumento no efeito de amortecimento. Neste trabalho, o controle piezoelétrico semi-passivo de uma pá piezelétrica engastada é apresentado e comparado com outros controladores. O modelo não linear electromecânico de uma pá com piezocerâmicas incorporados é determinado com base no método variacional-assintótico (VAM). O sistema rotativo acoplado não linear é resolvido no domínio do tempo, utilizando um método de integração alfa-generalizado afim de garantir a estabilidade numérica. As simulações são realizadas para uma vasta gama de velocidades de rotação. Em primeiro lugar, um conjunto de resistências (variando desde a condição de curto-circuito para a condição de circuito aberto) é considerada. O efeito da resistência ótima (que resulta em máximo amortecimento) sobre o comportamento do sistema é investigado para o aumento da velocidade de rotação. Mais tarde, a técnica SSDS é utilizada para amortecer as oscilações da pá com o aumento da velocidade de rotação. Os resultados mostram que a técnica SSDS pode ser um método útil para o controle de vibrações de vigas rotativas não lineares, tais como pás de helicóptero.
The use of smart materials in vibration control problems has been investigated in several researches over the last years. Although dierent smart materials are available, the piezoelectric one has received great attention due to ease of use as sensors, actuators, or both. The main control techniques using piezoelectric materials are the active and passive ones. Passive piezoelectric networks are adjusted for specic target frequencies and, therefore, the eective bandwidth of such systems is small. Although active systems can achieve good vibration control performance, the amount of external power and added hardware are important issues. The synchronized switch damping (SSD) technique was developed in order to address the issues of passive damping methodologies as well as the issues of active control systems. The SSD can be classied as semi-passive technique or semi-active technique that introduce the nonlinear treatment of the piezoelectric element voltage output and induce an increase in mechanical to electrical energy conversion and, consequently, the shunt damping eect. In this work, the semi-passive piezoelectric control of a rotating cantilever beam response is presented and compared with other controllers. The nonlinear electromechanical model of a rotating beam with embedded piezoceramics is derived based on the variational-asymptotic method (VAM). The coupled non-linear rotary system is solved in the time-domain by using a generalized-alpha integration method in order to guarantee numerical stability. The simulations are performed for a wide range of rotating speeds. First, a set of load resistances (ranging from short circuit condition to open circuit condition) is considered. The eect of optimum load resistance (for maximum damping) on the elastic behavior of the beam is investigated for increasing rotating speed. Later, the synchronized switch damping on short (SSDS) technique is employed to damp the nonlinear oscillations of the rotating beam with increasing rotating speed. Results show that the SSDS technique can be a useful method of control for nonlinear rotating beams such as helicopter blades.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-27T13:23:56Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gustavo Henrique Jesus Mesquita - 2016.pdf: 1893414 bytes, checksum: b18598c3179586967bc12f642386c3f1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
The aim of this work is to propose a methodology of application of the FEM and topology optimization technique as tools of analysis and optimal design of mechanical systems subject to natural and forced vibrations in order to reach the optimal geometry of a dynamic absorbing of vibrations. It presents the mathematical reasoning and develop a program in Matlab® that implements the topology optimization technique will be employed to generate the optimal material distribution ( layout ) continuous mechanical systems without external excitation and subject to harmonic forces with preset frequency.
Propõe-se uma metodologia de aplicação do MEF (Método dos Elementos Finitos), juntamente com uma técnica de otimização topológica como ferramenta de análise e projeto ótimo de sistemas mecânicos sujeitos a vibração forçada. Em particular, chega-se à geometria ótima de um absorvedor dinâmico de vibrações contínuo. Apresenta-se a modelagem matemática, além de se desenvolver um código em Matlab® que implementa a técnica de otimização topológica por distribuição de material aplicado a sistemas mecânicos contínuos com excitação externa e harmônica de tal forma que a menor frequência natural seja predefinida.

Orientador: Milton Dias Junior
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-27T02:04:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miyasato_HugoHeidy_D.pdf: 11029202 bytes, checksum: 6dc0ca80ebb19f846ccecdc9fe6870e3 (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: O trem de potência é um sistema complexo, uma vez que envolve a interação entre componentes tais como o motor, a embreagem, a transmissão e as rodas. Diversos fenômenos de ruído, vibração e sua severidade (NVH) podem surgir durante o seu funcionamento (judder, clonk, shuffle, rattle, etc.). O squeal de embreagens é um fenômeno relativamente novo desse sistema e ele surge como um ruído de tom único, especialmente em situações de partida na fase de modulação da embreagem. Componentes tais como as molas cushion, membrana e de retrocesso foram modeladas a fim de permitir a criação de diferentes projetos e combinações em termos de posição e propriedades físicas. Um mecanismo de estabilização para a placa de pressão foi testado numericamente para servir como uma alternativa para o sistema quando não existem possibilidades de modificações nos seus parâmetros. Discos de embreagens reais contêm imperfeições devido à utilização, tolerâncias da manufatura, etc. Para levar esses fatos em consideração, um elemento rotativo de rigidez/amortecimento viscoso com atrito foi criado para representar as molas cushion e suportar distribuições arbitrárias ao longo do perímetro do disco, permitindo que cada elemento tenha suas próprias características. A suposição de amortecimento viscoso introduziu termos relacionados à velocidade de rotação do disco de embreagem na matriz de rigidez. Simulações com pequenos erros de posicionamento nas molas cushion geraram acoplamento entre a vibração axial da placa de pressão e seus deslocamentos angulares. A mola membrana foi modelada como uma alavanca, permitindo a introdução de medições. Isso foi importante para identificar regiões de rigidez negativa e positiva, explicando sua interação com uma curva de cushion real. As molas de retrocesso foram modeladas, resultando numa representação matricial na qual foi possível gerar termos de rigidez positiva fora da diagonal principal. Finalmente, o mecanismo de estabilização para o sistema consistiu de outro disco conectado à placa de pressão. Quando as propriedades do dispositivo foram ajustadas apropriadamente, ele foi efetivo em uma situação de veering. Nessa condição, as coordenadas de ambos os discos foram combinadas nas formas modais, causando movimentos de wobbling fora de fase que resultaram em dissipação de energia nos elementos de conexão
Abstract: The powertrain is a complex system, once that it involves the interaction between components such as the engine, the clutch, the transmission and the wheels. Several noise, vibration and harshness (NVH) phenomena may appear during its operation (judder, clonk, shuffle, rattle, etc.). Clutch squeal is a relatively new phenomenon of this system and it appears as a single tone noise, especially on a drive-off condition on the modulation phase of the clutch. Components such as the cushion, diaphragm and leaf springs were modelled to allow the creation of different designs and combinations in terms of position or physical properties. A stabilization device for the pressure plate was numerically tested to serve as an alternative to the system when there are no practical possibilities of modifications on its parameters. Real clutch discs contain imperfections due to usage, manufacturing tolerances, etc. To take these facts into consideration, a rotating stiffness/viscous damper element with friction was created to represent the cushion springs and support arbitrary distributions along the perimeter of the disc, allowing each element to have its own characteristics. The assumption of viscous damping introduced terms related to the clutch disc rotating speed on the stiffness matrix. Simulations with small position errors on the cushion spring generated coupling between the pressure plate axial vibration and its angular displacements. The diaphragm spring was modelled as a lever, allowing the introduction of measurements. It was important to identify regions of negative and positive stiffness, explaining its interaction with a real cushion curve. The leaf springs were modelled, which resulted on a matrix representation where it was possible to generate positive stiffness terms out of its main diagonal. Finally, the stabilization device for the system consisted of another disc connected to the pressure plate. When the device properties were properly adjusted, it was affective in a situation of veering. In this condition, the coordinates of both discs were combined on the mode shapes, causing out of phase wobbling motions, that resulted on energy dissipation on the connection elements
Doutorado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Alberto Luiz Serpa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-22T23:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_MarianeMendes_M.pdf: 1617094 bytes, checksum: d2be1eafefa6985fbd91c7c052f71868 (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: O presente trabalho propõe o estudo de estruturas flexíveis e controle de vibrações sob a ótica da otimização simultânea de ambos. Iniciando pela modelagem da estrutura, é apresentada a justificativa para o uso de Elementos Finitos e modelagem no Espaço de Estados, passando ainda pela realização balanceada e redução de ordem do sistema. Na sequência, é descrita a síntese do controlador ??, que parte do princípio da minimização da Norma ?? do sistema. A solução do problema é então apresentada sob a abordagem das Desigualdades Matriciais Lineares, enfoque mais atual devido às suas propriedades de linearidade e convexidade quando aplicada dentro da teoria de controle. Em se tratando do processo de otimização, é desenvolvido um estudo sobre o método simultâneo, onde parâmetros da estrutura são otimizados juntamente com os do controlador de maneira a diminuir os efeitos negativos entre as dinâmicas quando otimizadas separadamente. Ainda assim, são apresentadas duas outras abordagens como forma de comparação: a Ativa Serial e a Passiva Estrutural. Para todos os três casos, a técnica escolhida para a resolução do problema de otimização foi o Algoritmo Genético, cujas vantagens e desvantagens são mostradas junto com toda a descrição de conceitos envolvidos, considerando seus operadores, fluxo algorítmico e até mesmo critérios de parada. Por fim, serão apresentados os resultados analisados sobre um modelo de uma viga engastada, submetida à distúrbios externos, através de uma simulação em MATLAB que engloba todos os conceitos estudados
Abstract: The present work proposes the study of flexible structures and vibration control under the light of simultaneous optimization. Starting by structure modeling, it presents the reason for use Finite Element and State-Space modeling, passing also through the balanced realization and order reduction of the system. Sequentially, it describes the synthesis of ?? controller, which considers the minimization of ?? norm of the system. The solution of the problem is then presented under Linear Matrix Inequalities approach, the most up-to-date method due to linearity and convexity properties when applied to control theory. Regarding optimization process, it is developed a study of a simultaneous optimization method where structure parameters are optimized along with the controller ones, aiming to diminish negative influence between dynamics when separately optimized. Even tough, two other approaches are presented by means of comparison: Serial Active and Structural Passive. For all three cases, the chosen technique to solve the optimization problem was the Genetic Algorithm whose advantages and disadvantages are shown along with a description of all involved concepts, considering its operators, algorithmic flux and even stopping criteria. Last, the results analysed over a clamped beam model subjected to external disturbances are shown, through a MATLAB simulation that encloses all studied concepts
Mestrado
Materiais e Processos de Fabricação
Mestre em Engenharia Mecânica

Absorvedores dinâmicos de vibrações (ADV's) são bastante empregados na atenuação de vibrações em estruturas, porém não apresentam bons resultados em sistemas com variação de frequência de excitação, pois são limitados quanto à banda de frequência que são capazes de absorver. Como forma de contornar esse problema, surgiram trabalhos de controle utilizando amortecedor magnetoreológico (MR) como um ADV. Estes sistemas ainda deixam a desejar no quesito de robustez por considerarem que todas as variáveis são instrumentáveis, o que não ocorre em problemas reais envolvendo vibração. Neste sentido, este trabalho propõe um projeto de controle ótimo robusto, obtido via LMI (Desigualdades Matriciais Lineares), onde um observador de estados será utilizado para estimar valores não disponíveis dos sensores, buscando um sistema de controle de vibração mais seguro e robusto. A metodologia a ser empregada parte do estudo de um sistema vibratório experimental constituído por uma mesa vibratória de dois graus de liberdade com amortecedor MR acoplado.