Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dynamic Vibration Absorbers (DVAs) have been used to attenuate vibrations in various types of mechanical systems. In its simplest form, a DVA is formed by an association of passive elements (inertia, stiffness and damping). The values of these parameters are selected so as to tune the DVA to a given value of the excitation frequency, assumed to be fixed. As a result, the attenuation capability of a passive DVA significantly decreases as the excitation frequency deviates from the nominal tuning frequency. To avoid this drawback, active and adaptive DVAs have been extensively studied lately, in an attempt to achieve larger effective bandwidths and self tunning capability. Active DVAs contain, besides the passive elements, an actuator, which applies a control force determined by an appropriate control law. Adaptive DVAs are understood as those constructed in such a way that the values of their physical parameters can be adjusted according to well-defined laws. In this work, some configurations of active and adaptive DVAs are assessed, namely: a) an active DVA using as feedback signal the timedelayed displacement response of the reactive mass (delayed resonator); b) a novel active DVA using a control law in which the control force is expressed as a linear combination of the displacement, velocity and acceleration of the reactive mass, relative to the primary mass; c) an active DVA exploring linear quadratic optimal control theory; d) a vibrating string-type adaptive DVA; e) a pendulum-type adaptive DVA; f) an adaptive DVA formed from a beam with piezoelectric patches. For each configuration the theoretical foundations are first developed. Then, numerical applications are presented to assess their main features and performance. / Os Absorvedores Dinâmicos de Vibrações (ADVs) vêm sendo largamente utilizados para a atenuação de vibrações estruturais, com aplicações nas engenharias mecânica, civil, naval e aeroespacial. Os ADVs mais comumente usados são os passivos, compostos por elementos de parâmetros concentrados de inércia, rigidez e amortecimento. Classicamente, os ADVs passivos são projetados de forma que sua freqüência natural seja sintonizada para a freqüência de excitação, admitida fixa. Entretanto, a banda de operação dos ADVs passivos é relativamente estreita, o que inviabiliza a sua aplicação para casos em que a freqüência de excitação passa a variar. Como forma de contornar esta limitação, recentemente foram desenvolvidas as concepções de ADVs ativos e adaptativos, que têm capacidade de sintonização em bandas freqüenciais mais largas. Os ADVs ativos são aqueles em que um atuador, colocado paralelamente aos elementos passivos do ADV, exerce uma força de controle que permite modificar sua sintonização. Por ADVs adaptativos entendem-se aqueles cujos parâmetros físicos de inércia, rigidez e amortecimento podem ser variados, de forma controlada proporcionando a sintonização desejada. Neste trabalho são estudadas três configurações de ADVs ativos e outras três de ADVs adaptativos. São elas: a) o ADV ativo com realimentação do sinal de deslocamento da massa do ADV, defasado no tempo (ressonador defasado); b) uma nova configuração proposta de ADV ativo com realimentação dos sinais de deslocamento, velocidade e aceleração relativos; c) o ADV ativo com controle ótimo; d) o ADV adaptativo tipo corda vibrante; e) o ADV adaptativo pendular; f) o ADV adaptativo tipo viga com atuadores piezelétricos. Neste estudo se incluem o desenvolvimento teórico e as simulações numéricas no domínio da freqüência e do tempo, realizadas com o objetivo de avaliar as características operacionais e o desempenho das configurações estudadas. / Mestre em Engenharia Mecânica

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In the context of the so-called smart materials, shape memory alloys (SMA) have been extensively investigated aiming at various applications in different types of engineering prob- lems as well as interdisciplinary problems. Specifically, SMAs have been used for the mitiga- tion of mechanical vibrations, owing to their characteristic pseudoelastic effect, which is re- sponsible for the occurrence of hysteresis. Another relevant feature of these materials is the coexistence of two crystallographic phases (martensite and austenite), which have dissimilar mechanical properties, whose relative fractions depend on temperature and stress. In the present dissertation, this latter feature is explored in association with a strategy of passive vibration control which is based on tunable dynamic vibration absorbers (TDVA). These de- vices, once connected to a vibrating structure, can have their inertia and/or stiffness and/or damping adjusted to match the excitation frequency. Specifically, such tuning is achieved by controlling the martensite/austenite fraction by applying convenient thermal loads. By means of numerical simulations, which include the integration of the equations of motion, it is put in evidence the possibility of tuning a TDVA applied to a single degree-of-freedom system, with- in a given frequency band using two configurations of the resilient element (SMA rod and helicoidal spring). The results enable to evaluate the levels of vibration mitigation achieved and confirm that the strategy investigated can provide improved performance in terms of vibration attenuation. / No contexto dos chamados materiais inteligentes, as ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys SMA) vêm sendo intensivamente investigadas com vistas a aplicações em diversos tipos de sistemas de engenharia e em problemas interdisciplinares. Especificamente, as SMA têm sido utilizadas para a mitigação de vibrações mecânicas, graças ao chamado efeito pseudoelástico, responsável pela ocorrência de histerese. Outra característica relevante desses materiais é a coexistência de duas fases cristalográficas (martensita e austenita), com propriedades mecânicas distintas, cujas frações relativas dependem da temperatura e da tensão. No presente trabalho, esta última característica é explorada em associação com uma estratégia de controle passivo de vibrações, baseada nos chamados absorvedores dinâmicos de vibrações sintonizáveis (ADV), que são dispositivos conectados à estrutura vibratória, cuja rigidez e/ou inércia podem ser ajustados em conformidade com a frequência de excitação, de modo que a vibração da estrutura seja altenuada. Especificamente, explora-se a possibilidade de confecção de ADVs sintonizáveis cuja rigidez pode ser ajustada por meio de variações controladas da fração relativa martensita/austenita induzidas por alterações da temperatura. Por meio de simulações numéricas, evidencia-se a possibilidade de sintonizar um ADV aplicado a um sistema vibratório de um grau de liberdade, dentro de uma dada faixa de valores de frequência, utilizando duas configurações do elemento resiliente (barra e mola helicoidal de SMA), e quantificam-se as reduções de amplitudes obtidas. Os resultados das simulações confirmam o aumento da eficiência na atenuação de vibrações proporcionado pela estratégia empregada. / Mestre em Engenharia Mecânica