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Título: Estudo de técnicas para a determinação da matriz de amortecimento em sistemas estruturais
Autor(es): Garbin, Nayane Lais Schran
Orientador(es): Novak, Paulo Rogerio
Palavras-chave: Análise modal
Dinâmica estrutural
Autovalores
Análise estrutural (Engenharia)
Modal analysis
Structural dynamics
Eigenvalues
Structural analysis (Engineering)
Data do documento: 20-Nov-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Referência: GARBIN, Nayane Lais Schran. Estudo de técnicas para a determinação da matriz de amortecimento em sistemas estruturais. 2015. 60 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2015.
Resumo: O presente trabalho visa à aplicação de métodos para a determinação da matriz de amortecimento em estruturas, com base nos trabalhos desenvolvidos teoricamente, por Adhikari (2000) e Pilkey (1998). O amortecimento é utilizado no monitoramento de estruturas, auxilia no controle de vibração de sistemas mecânicos, controle de propagação de trincas nos materiais, influencia no ajuste de modos de vibração e na redução da taxa de dissipação de energia em estruturas. Além disso, é de extrema importância na redução de ruídos e níveis de vibração em estruturas metálicas diversas. Por esses, dentre outros motivos, é de extrema importância o estudo do amortecimento em sistemas mecânicos. A metodologia para estimar a matriz de amortecimento trabalha com uma análise semi-empírica, baseada em resultados de simulação numérica via método de elementos finitos e análise modal experimental. As matrizes de massa e rigidez utilizadas na metodologia, são determinadas pelo método de elementos finitos, e os autovalores e autovetores são advindos de uma análise modal experimental. A maior dificuldade da metodologia é trabalhar com a ordem de modelo experimental divergente, uma vez que o método de elementos finitos possui uma ordem matricial muito maior que as técnicas utilizadas experimentalmente. Desta forma, um método de redução de modelos foi utilizado para a solução de problemas. A fim de possibilitar a aplicação dos métodos, foi utilizado como estudo de caso um sistema composto por uma viga engastada em uma de suas extremidades presa por uma morsa e a outra livre, onde no sistema foram aplicadas excitações externas. São determinados os parâmetros físicos e geométricos do sistema e aplicadas técnicas preparatórias para a determinação do amortecimento presente na estrutura a partir da aplicação de métodos de determinação do amortecimento posteriormente discutidos. Portanto, são obtidos os resultados de massa e rigidez do sistema, bem como o amortecimento do material, ambos expressos em forma matricial. Com estes é possível determinar a equação geral do movimento do sistema, que são os objetivos finais do trabalho.
Abstract: This work aims at applying methods to determine the damping matrix structures, building on the work theoretically developed by Adhikari (2000) and Pilkey (1998). The buffer is used in monitoring structures aids in controlling vibration of mechanical systems, crack propagation control in the materials influences the tuning modes of vibration and reducing energy dissipation rate structures. Moreover, it is extremely important in reducing noise and vibration levels on various metal structures. For these, among other reasons, it is extremely important to study the damping in mechanical systems. The methodology to estimate the damping matrix works with a semi-empirical analysis based on the results of numerical simulation via finite element method and experimental modal analysis. The mass and stiffness matrices used in the methodology are determined by finite element method, and the eigenvalues and eigenvectors are coming from an experimental modal analysis. The main difficulty of this methodology is working with differing order experimental model since the finite element method matrix has a much higher order than the techniques used experimentally. Thus a model reduction method was used for troubleshooting. In order to enable the application of methods had been used as a case study a system composed of a cantilever beam at one end attached by a walrus and other free where an external excitation in the system has been applied. Are determined the physical and geometrical parameters of the system and preparatory techniques applied for the determination of damping in this structure from the application of methods for determining the damping discussed later. Therefore, there are obtained the results mass and rigidity of the system, as well as the intrinsic damping material, both expressed in matrix form. With these it can determine the general equation of motion of the system, which are the ultimate goals of the work.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5662
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