As estruturas dos satélites são fortemente solicitadas durante a fase de lançamento, pelos esforços induzidos pelo veículo lançador. A estrutura do satélite tem um papel preponderante tanto no aspecto de massa, quanto em relação à ocorrência de falhas estruturais que comprometeriam a missão do satélite. Por essa razão faz-se necessária a análise das diferentes solicitações estruturais dada a sua importância para o dimensionamento do satélite, de maneira a poder definir com boa precisão as cargas de dimensionamento a serem utilizadas pelos projetistas da estrutura do satélite, objetivando tanto a redução da massa quanto o aumento da confiabilidade estrutural. Este trabalho apresenta e verifica a aplicabilidade e validade de um método de análise da resposta dinâmica de estruturas de satélites quando submetidas a vibrações de baixas freqüências e em banda larga. O método utiliza o conceito de sensibilidade da resposta do sistema a variações dos parâmetros físicos da estrutura. São apresentados definições sobre a terminologia, as funções básicas das estruturas, a classificação e tipos de estruturas, elementos empregados na confecção da estruturas de satélites e os esforços atuantes. A seguir são apresentados conceitos gerais sobre a resposta dinâmica das estruturas e feito o detalhamento do método de análise. Finalmente é apresentada a comprovação do método de análise, através do cálculo da resposta de dois sistemas, o primeiro sendo um sistema de dois graus de liberdade e o segundo uma viga engastada.

Piezoelectric shunt damping is a well-known technique to damp mechanical vibrations of a structure. This technique consists in using a piezoelectric transducer to convert mechanical vibration energy into electrical energy, which is partially dissipated in an electrical circuit. Among the circuits proposed over the last decades for the efficient conversion of mechanical vibration energy into electric energy, the resonant circuit was the first one that achieved satisfactory results. Resonant shunts consist of a resistor (R) and a inductor (L) connected in series with a piezoelectric transducer, which already contains an intrinsic capacitance. The resonance frequency of this circuit is tuned to the vibration natural frequency of the mechanical structure, which results on the maximum energy conversion and maximum vibration damping. Unfortunately, this technique presents limitations in real aplications, because small variations in the structure, circuit components, and operational conditions can decouple the electrical and mechanical natural frequencies and radically reduce the performance. In order to damp mechanical vibrations in lightweight structures subject to variabilities, a new piezoelectric shunt damping technique with improved performance and robustness is presented in this work. This thesis describes an adaptive resonant piezoelectric vibration absorber enhanced by a synthetic negative capacitance. The resonant shunt circuit autonomously adapts its inductance value (L) by comparing the phase difference of the vibration velocity and the current flowing through the shunt circuit. Moreover, a synthetic negative capacitance is added to the shunt circuit to enhance the electromechanical coupling in the energy conversion and, as a consequence, improve the vibration damping. Validation of the proposed method is done by bonding the piezoelectric absorber on a metallic shell to attenuate vibrations. The circuitry is implemented using analog components.

Consideram-se neste trabalho seções bidimensionais oscilando em balanço. Adotam-se modelos representativos do movimento segundo este único grau de liberdade. Estimam-se os parâmetros de inércia e de amortecimento hidrodinâmicos por meio de experimentos de decaimento. Simulações numéricas incorporando os parâmetros estimados experimentalmente, bem como previsões empíricas de resultados da literatura, são confrontadas à registros experimentais para verificação da adequação das previsões, e para avaliação da adequação dos modelos à representação da dinâmica da oscilação. Com a metodologia de análise escolhida, avalia-se a influência de determinados parâmetros sobre as propriedades hidrodinâmicas; consideram-se variações: de proporções da seção, de posição vertical do centro de massa, de inércia própria em balanço, de forma do bojo, e quanto a presença de bolina e suas proporções. Também é considerada a influência do ângulo inicial de banda nas propriedades hidrodinâmicas, bem como a participação da energia irradiada pela onda na energia acumulada pelo sistema anterior ao início do movimento. Os elementos anteriores levam à proposição de orientações para avaliação da influência das propriedades geométricas e inerciais no comportamento do casco em balanço. / The scope of this work is the verification of hydrodynamic properties of two dimensional rolling sections. Analytical models of a single degree-of-freedom movement are adopted. The added inertia and damping are estimated by free decay tests. Numerical simulations with the obtained experimental parameters as well as empirical literature results are compared to the data tests in order to verify the adequacy of the procedures. With the chosen method of analysis, the influence of the hydrodynamic parameters are verified. The following parameters are considered: the beam draft ratio, vertical position of center of gravity, moment inertia, bilge shape and the addition or not of bilge keels. The initial angle of roll is also considered as well as the transport of the energy accumulated before the decay by the wave generated by the movement of the model. These elements lead to the proposition of orientations for the verification of the influence of geometric and inertial properties in the behave of rolling two-dimensional sections.

Devido à necessidade de caracterizar as armadilhas magneto-ópticas (AMO), as quais fornecem amostras densas de átomos frios, e de extrema importância o conhecimento dos valores das constantes mecânicas k e &#946 inerentes ao movimento harmônico super amortecido dos átomos nestas armadilhas. Neste trabalho, obtivemos estas constantes usando a técnica que aplica uma oscilação forçada aos átomos aprisionados através de um pequeno campo magnético oscilante adicional de forma a não perturbar o aprisionamento. Fizemos um estudo destas constantes como função de alguns parâmetros inerentes ao aprisionamento, como por exemplo: intensidade dos feixes laser, gradiente de campo magnético e dessintonia. A manipulação de átomos aprisionados, obtida através da observação de diversas estruturas espaciais dos mesmos, mostra um certo controle sobre estes átomos e a obtenção de valores para a temperatura dos átomos nestas estruturas, permite uma maior compreensão do mecanismo de aprisionamento. Nos detivemos então, na medida da temperatura dos átomos aprisionados em estrutura espacial do tipo anel além de propor um modelo teórico simples capaz de justificar os resultados obtidos. / In order to have precise characterization of magneto-optical traps (MOT), which are used to obtain a dense sample of cold atoms, it is important to measure the mechanical constants k and &#946 of the over-damped harmonic motion that rule the motion of the atoms inside the MOT. In this work, we obtain these constants by applying a small additional a.c. magnetic field that does not perturb the trap d.c. field but forces the trapped atoms to oscillate. We studied the variation of the constants by changing laser intensities, trapping field gradient and detuning. The manipulation of trapped atoms and the observation of several kinds of spatial structures allow one to have a better comprehension of the trapping mechanism. We measured the temperature of the atoms in the ring type structure and a simple theoretical model that explains the results is proposed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2018. / Uma das fontes mais comuns de vibração em cabos condutores de transmissão de energia elétrica é a excitação eólica. Como o vento é constante, ele pode levar à fadiga do cabo, diminuindo assim o seu tempo de vida. Geralmente, linhas de transmissões aéreas são projetadas com grande rigor quanto às cargas estáticas. No entanto, para cargas dinâmicas - como incidências de vento - o mesmo rigor não é aplicado. Isso pode levar à falha dos condutores, causando enormes prejuízos econômicos e sociais. Uma das formas de aumentar o tempo de vida é diminuir as vibrações do cabo através de dispositivos chamados de Absorvedores Dinâmicos de Vibração - ADV. O objetivo desse trabalho é investigar o posicionamento de um ADV sob um critério baseado na energia total de vibração do cabo, dando suporte para a redução de amplitudes de vibração em linhas de transmissão existentes, evitando a paralização do fornecimento de energia elétrica para determinadas regiões. Primeiramente, apresenta-se um modelo que descreve o comportamento dinâmico do cabo e, realiza-se uma avaliação de suas frequências e modos naturais de vibração. Os resultados numéricos obtidos nessas etapas foram compatíveis com aqueles analíticos. Em seguida, utilizando elementos finitos, o comportamento do cabo é simulado sem forçamento externo, com forçamento e sem ADV e com forçamento e ADV acoplado. O desempenho do ADV é avaliado através da energia total do sistema e os melhores posicionamentos para o ADV são estabelecidos e comparados com o posicionamento sugerido pela CIGRÉ. Os resultados das simulações mostraram que o posicionamento do ADV de acordo com o método proposto ficaram próximos dos valores calculados pela norma para todas as frequências avaliadas. / One of the most usual types of vibration in overhead lines of electrical energy transmission is the aeolian excitations. As the wind is constant, it can lead to cable fatigue, and so decreasing its lifetime. Generally, overhead lines are designed with great accuracy regarding static loads. However, for dynamic loads - as wind incidences - the same accuracy is not applied. This can lead to conductors fail, causing huge economic and social damages. One way to increase the lifetime is decreasing the cable vibrations through mechanisms called Dynamic Vibration Absorbers - DVA. The aim of this work is investigating the performance of a DVA under a criterion based in the total energy of vibration on the cable, to serve as support for the reduction of the vibration amplitudes in the existing overhead lines, avoiding the blackout in some regions. Firstly, it is presented a model which describes the dynamic behavior of the cable and, it is evaluated the natural frequencies and modes. The numerical results obtained was consistent with the analytical ones. Then, using finite element methods - FEM - the cable is simulated without loading, with loading and without DVA and with loading and DVA coupled. The DVA performance is evaluated through the total energy of the system and the better positioning for the DVA are established and compared with the positioning suggested by CIGRÉ. The results of simulations showed the DVA positioning according to the proposed method was close to the CIGRE curves for all the evaluated frequencies.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:31:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Janice_Costa_da_Silva.pdf: 1517975 bytes, checksum: c3393750f9cefea56774dadfb01ef50c (MD5) Previous issue date: 2011-12-20 / This study aimed to analyze the agricultural activities that occur in the areas surrounding the Iguassu National Park, in the band corresponding to the municipality of São Miguel do Iguaçu. The central focus of the discussion is based on the need for regularization of the use of the natural environment, considered important for environmental conservation. The Iguazu National Park is a conservation of protected areas, where the activities have to comply with its management plan, particularly in the range called the buffer zone (or transition environment) that must have a radius of ten (10) km surrounding the park. That management plan does not allow cultivation of transgenic crops in its buffer zone causing much discussion among the owners. This impediment is discussed and justified by the farmers who criticize the application of these laws. They, in their discussions, they ask that the law is changed, or rather it is licensed for a minimum planting of transgenic crops, which means changing the rules of protection of areas around the National Park. This information subsidize this research, which seeks to facilitate a greater awareness on how to use and exploitation of natural resources, especially close to the environmental reserve, considering the current agricultural techniques that hinder environmental sustainability. At the end of the study it was found that environmental changes, considered more significant in the study area are related to human behavior and economic activities. / Este estudo teve como objetivo principal analisar as atividades agrícolas que ocorrem nas áreas do entorno do Parque Nacional do Iguaçu, na faixa correspondente ao município de São Miguel do Iguaçu. O foco central da reflexão está pautado na necessidade de regularizações do uso do meio natural, consideradas importantes, para a conservação ambiental. O Parque Nacional do Iguaçu é uma unidade de conservação de proteção integral, onde as atividades desenvolvidas têm de respeitar seu plano de manejo, particularmente na faixa denominada de zona de amortecimento (entorno ou de transição) que deve ter um raio de 10 (dez) quilômetros circundante ao Parque. O referido plano de manejo não prevê a possibilidade de cultivo de transgênicos em sua zona de amortecimento o que causa muita discussão entre os proprietários. Esse impedimento é debatido e justificado pelos agricultores que fazem críticas sobre a aplicação dessas leis. Os mesmos, nas suas discussões, solicitam que a lei seja alterada, ou melhor, que seja licenciada uma distância mínima para o plantio de transgênicos, o que significa alterar as normas de proteção das áreas do entorno do Parque Nacional. Essas informações subsidiam esta pesquisa, que procura viabilizar uma maior conscientização quanto à forma de uso e exploração dos recursos naturais, particularmente, próximo à reserva ambiental, considerando as técnicas agrícolas atuais que dificultam a sustentabilidade ambiental. Ao final do estudo foi possível identificar que as alterações ambientais, consideradas mais significativas da área de estudo, estão relacionadas ao comportamento humano e as atividades econômicas.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:42:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Janice_Costa_da_Silva.pdf: 1517975 bytes, checksum: c3393750f9cefea56774dadfb01ef50c (MD5) Previous issue date: 2011-12-20 / This study aimed to analyze the agricultural activities that occur in the areas surrounding the Iguassu National Park, in the band corresponding to the municipality of São Miguel do Iguaçu. The central focus of the discussion is based on the need for regularization of the use of the natural environment, considered important for environmental conservation. The Iguazu National Park is a conservation of protected areas, where the activities have to comply with its management plan, particularly in the range called the buffer zone (or transition environment) that must have a radius of ten (10) km surrounding the park. That management plan does not allow cultivation of transgenic crops in its buffer zone causing much discussion among the owners. This impediment is discussed and justified by the farmers who criticize the application of these laws. They, in their discussions, they ask that the law is changed, or rather it is licensed for a minimum planting of transgenic crops, which means changing the rules of protection of areas around the National Park. This information subsidize this research, which seeks to facilitate a greater awareness on how to use and exploitation of natural resources, especially close to the environmental reserve, considering the current agricultural techniques that hinder environmental sustainability. At the end of the study it was found that environmental changes, considered more significant in the study area are related to human behavior and economic activities. / Este estudo teve como objetivo principal analisar as atividades agrícolas que ocorrem nas áreas do entorno do Parque Nacional do Iguaçu, na faixa correspondente ao município de São Miguel do Iguaçu. O foco central da reflexão está pautado na necessidade de regularizações do uso do meio natural, consideradas importantes, para a conservação ambiental. O Parque Nacional do Iguaçu é uma unidade de conservação de proteção integral, onde as atividades desenvolvidas têm de respeitar seu plano de manejo, particularmente na faixa denominada de zona de amortecimento (entorno ou de transição) que deve ter um raio de 10 (dez) quilômetros circundante ao Parque. O referido plano de manejo não prevê a possibilidade de cultivo de transgênicos em sua zona de amortecimento o que causa muita discussão entre os proprietários. Esse impedimento é debatido e justificado pelos agricultores que fazem críticas sobre a aplicação dessas leis. Os mesmos, nas suas discussões, solicitam que a lei seja alterada, ou melhor, que seja licenciada uma distância mínima para o plantio de transgênicos, o que significa alterar as normas de proteção das áreas do entorno do Parque Nacional. Essas informações subsidiam esta pesquisa, que procura viabilizar uma maior conscientização quanto à forma de uso e exploração dos recursos naturais, particularmente, próximo à reserva ambiental, considerando as técnicas agrícolas atuais que dificultam a sustentabilidade ambiental. Ao final do estudo foi possível identificar que as alterações ambientais, consideradas mais significativas da área de estudo, estão relacionadas ao comportamento humano e as atividades econômicas.

Alguns métodos aproximados são sugeridos na literatura relacionada para encontrar a resposta de sistemas com amortecimento não-proporcional. Muitas vezes procura-se estabelecer um critério para aproximar o amortecimento não-proporcional por um modelo de amortecimento proporcional. Neste trabalho foram utilizadas simulações de modelos dinâmicos com três graus de liberdade, com amortecimento não proporcional, a fim de analisar os valores obtidos para as freqüências naturais, estimados a partir dos autovalores resultantes desses modelos. Os cálculos das freqüências naturais e dos amortecimentos modais foram feitos admitindo-se a validade das relações entre estes parâmetros e os autovalores do problema como são bem conhecidas no caso do amortecimento proporcional. Observa-se que, para o caso de amortecimento não-proporcional, este procedimento pode levar a erros significativos na avaliação destes parâmetros. Nos problemas simulados é possível quantificar os erros nas avaliações das freqüências naturais, sendo significativos para fatores de amortecimentos altos. Observa-se que para os fatores de amortecimento não é possível quantificar estes erros, sendo que seus valores são apenas aproximações baseadas na teoria de amortecimento proporcional. Este trabalho apresenta dados que possibilitam uma discussão sobre as diferenças encontradas entre os valores das freqüências naturais e os valores estimados pelas expressões clássicas do amortecimento proporcional. / Some approximate methods are suggested in the related literature to find the output of mechanical systems with non-proportional damping. Often they try to establish a criterion that approximates the non-proportional damping to proportional damping model. In this work, stimulations of dynamics models of three degree of freedom with non-proportional damping were used to examine the values of natural frequencies, estimated from the eigenvalues obtained by these models. The calculations of natural frequencies and modal damping ratio were performed assuming the validity of the relationship between these parameters and the well known eigenvalues of the problem in the proportional damping case. In the simulated problems is possible to quantify the errors in the evaluations of the natural frequencies and this errors are significant for the case where the damping factors are high. It is observed that for the damping factors it is not possible to quantify these errors, and their magnitudes are only approximations based on the theory of proportional damping. This work presents data which enables a discussion about the differences between the magnitude of natural frequencies and the magnitude estimated by the classic equations of proportional damping.

O crescimento da demanda de energia e das interligações entre os Sistemas Elétricos de Potência, assim como a necessidade de prestação de melhores serviços exigem que as técnicas de análise destes sejam cada vez mais rápidas e refinadas. Dentre estas técnicas, as análises de estabilidade transitória através de métodos energéticos são estudadas e o desenvolvimento de técnicas computacionais que permitam a análise em tempo real da estabilidade transitória é o principal objetivo deste trabalho. Os métodos energéticos são métodos diretos adequados à aplicações em tempo real, pois obtém informações a respeito da estabilidade diretamente das equações diferenciais do sistema, sem a necessidade do conhecimento das soluções das equações diferenciais. A aplicação de métodos energéticos aos estudos de estabilidade transitória evoluiu significativamente nos últimos anos. Esta evolução culminou com o desenvolvimento do método BCU. Este método está fundamentado no conceito de ponto de equilíbrio de controle e portanto, garante apenas a existência ou a estabilidade do primeiro \"swing\". Embora este seja um método eficiente, existe uma grande quantidade de casos que são estáveis no primeiro \"swing\", mas o sistema perde a estabilidade em \"swings\" subseqüentes. Para resolver este problema, desenvolveu-se uma técnica de estimativa do parâmetro amortecimento para o caso de uma máquina versus barramento infinito. Estima-se o amortecimento necessário que a máquina deverá possuir tal que a estabilidade nos \"swings\" subseqüentes seja garantida. Esta metodologia é utilizada em conjunto com o BCU garantindo a satisfação da condição de transversalidade exigida no desenvolvimento teórico deste método. Maiores investigações serão necessárias para estimar os amortecimentos em sistemas multimáquinas. / The increase of load demand and interconnection between power systems as well as the necessity of offering better customer services require fast and refined techniques to analyze these systems. In particular, the transient stability analysis is studied and the development of computational techniques suitable to real-time transient stability analysis is the main aim of this work. The energetic methods are direct methods suitable to real-time applications because they obtain qualitative information about the system without the knowledge of the differential equation solutions. The application of energetic methods to the transient stability analysis developed significantly in the last years. This evolution culminated with the development of the BCU method. This method is based on the concept of controlling equilibrium point, therefore it only guarantees the existence of the first swing. In spite of the efficiency of this method, there exists a high number of cases where the BCU predicts stability to the first swing but the system becomes unstable or loses synchronism in future swings. In order to solve this problem, a methodology to estimate the damping coefficient was developed to the machine versus infinite bus case. The damping coefficient that must be applied to the machine to guarantee the stability in future swings is estimated. This methodology is used together with the BCU method guaranteeing the satisfying of the transversality condition required by the BCU theory. Further investigations must be carried out to extend the methodology to multimachine systems.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010