Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-09-22T20:32:01Z No. of bitstreams: 2 Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-23T15:24:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-23T15:24:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this work is to investigate the interaction and modal coupling phenomena on the nonlinear vibrations of simply supported cylindrical shell subject to both harmonic axial and lateral loads. The equations of motion of the cylindrical shell are deduced from their energy functionals and the strain field is based on the nonlinear Donnell shallow shell theory. Finally, the problem is reduced to a system of nonlinear ordinary differential equations by the application of the standard Galerkin method. The modal expansion that describes the transverse displacement of the shell is obtained by applying perturbation techniques, which identifies the importance of each term in the modal expansion by the power of the perturbation parameter. The Karhunen-Loève method is applied in order to verify the importance of each term in the modal expansion, quantifying the contribution of each of these terms in the total energy of the system. The starting solution used in the perturbation procedure contains two modes of vibration with the same natural frequency and their respective companion modes, yielding a modal expansion able to describe the modal interaction between these two modes. Then, the influence of modal interaction on the nonlinear behavior of the cylindrical shell, subjected to both lateral and axial harmonic load is studied. From the analysis of the resonance curves, the parametric instability and escape boundaries, the bifurcation diagrams, the basins of attraction and phase portraits of the cylindrical shell is possible to identify situations in which the consideration of modal interaction is necessary. / Neste trabalho estudam-se as vibrações não lineares de cascas cilíndricas simplesmente apoiadas sujeitas a um carregamento lateral e a um carregamento axial, ambos harmônicos, com o objetivo de se analisar fenômenos como o acoplamento e a interação modal. As equações de movimento da casca cilíndrica são deduzidas a partir de seus funcionais de energia. O campo de deformações da casca cilíndrica é descrito com base na teoria não linear de Donnell para cascas esbeltas e o problema é reduzido a um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares a partir da aplicação do método de Galerkin. As expansões modais que descrevem o campo de deslocamento transversal da casca são obtidas através da aplicação do método da perturbação, que identifica a importância de cada termo da expansão modal a partir da potência do parâmetro de perturbação. O método de Karhunen-Loève é aplicado a fim de se verificar a importância de cada termo da expansão modal, quantificando a participação de cada um desses termos na energia total do sistema. Utilizam-se, como solução inicial do método da perturbação, dois modos de vibração com frequência natural igual e com seus respectivos companion modes, obtendo-se uma expansão modal capaz de descrever a interação modal entre esses dois modos. Em seguida, analisa-se a influência da interação modal no comportamento não linear da casca cilíndrica submetidas a cargas laterais e axiais harmônicas. A partir da análise das curvas de ressonância, das fronteiras de instabilidade paramétrica, dos diagramas de bifurcação, das bacias de atração e dos planosfase da casca cilíndrica é possível identificar em quais situações de carregamento a consideração da interação modal se faz necessária.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-08-16T11:51:58Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jordana Lopes Morais - 2017.pdf: 10502975 bytes, checksum: eb09d5eefe42f47e2eed7a16b877ce9e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-08-16T12:53:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jordana Lopes Morais - 2017.pdf: 10502975 bytes, checksum: eb09d5eefe42f47e2eed7a16b877ce9e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T12:53:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jordana Lopes Morais - 2017.pdf: 10502975 bytes, checksum: eb09d5eefe42f47e2eed7a16b877ce9e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-29 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The objective of this work is the study of modal coupling in the field of transversal displacement and the search for the least amount of degrees of freedom possible to compose the modal expansion, in order to correctly represent the nonlinear behavior in cylindrical panels simply supported and submitted to a static axial loading. Nonlinear equations are deduced from their energy functionals, represented by the Airy stress function and the the strain field is based on the nonlinear Donnell shallow shell theory. The transverse displacement field is determined by the perturbation method, obtaining the non-linear modes that couple to the linear mode of vibration, then the non-linear equilibrium equations are discretized by the Galerkin method. Linear and non-linear analyzes were developed for many types of cylindrical panel geometries, varying values for radius, circumferential length and axial length. The linear analyzes aim to find the buckling modes with their respective buckling loads. In the nonlinear analysis the behavior of the cylindrical panels and the influences of the nonlinear couplings present in the transverse displacement field are studied in order to find a modal expansion that represents the correct behavior of the cylindrical panel with the least amount of possible coupled modes. The most appropriate modal solution is formed by a vibration mode described by sine-type harmonic functions, and a mode composed of harmonic functions of the cosine type. Then, from the modal expansion found, we study the static stability of the cylindrical panels by means of the equilibrium paths and the surfaces of total potential energy. In order to confirm the validity of the modal expansion that is presented as the most adequate, we investigate the static stability of cylindrical panels for two other models of modal solution. Also, the influence of initial geometric imperfections on the nonlinear behavior of cylindrical panels and the static stability of their equilibrium paths is verified. / O trabalho tem como objetivo o estudo do acoplamento modal no campo de deslocamento transversal e a busca pela menor quantidade de graus de liberdade possível para compor a expansão modal, de forma a representar corretamente o comportamento não linear em painéis cilíndricos simplesmente apoiados e submetidos à um carregamento axial estático. As equações não lineares de movimento são deduzidas a partir dos funcionais de energia, representadas pela função de tensão de Airy e pelos campos de deformações que seguem a teoria não linear de Donnell para cascas abatidas. O campo de deslocamento transversal é determinado através do método da perturbação, obtendo os modos não lineares que se acoplam ao modo linear de vibração, então as equações não lineares de equilíbrio são discretizadas pelo método de Galerkin. Desenvolveu-se neste trabalho análises lineares e não lineares para vários tipos de geometrias de painéis cilíndricos, variando valores para o raio, o comprimento circunferencial e o comprimento axial. As análises lineares têm como finalidade encontrar os modos de flambagem com suas respectivas cargas de flambagem. Nas análises não lineares estuda-se o comportamento dos painéis cilíndricos avaliando-se as interferências geradas pelos acoplamentos não lineares, presentes no campo de deslocamento transversal, a fim de encontrar uma expansão modal que represente o comportamento correto do painel cilíndrico com a menor quantidade de modos acoplados possível. A solução modal que se apresenta mais adequada é formada por um modo de vibração descrito por funções harmônicas do tipo seno, e um modo composto por funções harmônicas do tipo cosseno. Então, a partir da expansão modal encontrada, estuda-se a estabilidade estática dos painéis cilíndricos por meio dos caminhos de equilíbrio e das superfícies de energia potencial total. A fim de confirmar a validade da expansão modal que se apresenta como a mais adequada, investiga-se a estabilidade estática de painéis cilíndricos para outros dois modelos de solução modal. Ainda, verifica-se a influência de imperfeições geométricas iniciais no comportamento não linear dos painéis cilíndricos e na estabilidade estática dos seus caminhos de equilíbrio.