Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-10-04T22:03:38Z No. of bitstreams: 1 2018_LucianodePaulaRodrigues.pdf: 3728505 bytes, checksum: 08c93aaad671f0e9b77bcfe80b6ccbd7 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-10-09T20:40:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_LucianodePaulaRodrigues.pdf: 3728505 bytes, checksum: 08c93aaad671f0e9b77bcfe80b6ccbd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T20:40:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_LucianodePaulaRodrigues.pdf: 3728505 bytes, checksum: 08c93aaad671f0e9b77bcfe80b6ccbd7 (MD5) Previous issue date: 2018-10-09 / O presente trabalho utiliza técnicas MBS e MEF para avaliação de fadiga da bandeja inferior de uma suspensão independente do tipo Duplo “A”, visando a proposição de uma metodologia capaz de representar de maneira simplificada um perfil de pista experimental a partir de um sinal teórico, composto por parcelas senoidais. Para tanto, primeiro se realiza uma avaliação sobre o conjunto mola – amortecedor para obtenção da curva de amortecimento deste componente, com a utilização de uma bancada de testes desenvolvida para este fim. Em seguida, o sistema de suspensão é modelado em ambiente multicorpos, onde se desenvolve uma análise dinâmica do componente para aquisição do histórico de carregamento da estrutura. O método dos elementos finitos é empregado para modelagem da bandeja e análise de fadiga, para a qual é desenvolvido o Diagrama S-N utilizando-se do perfil de pista experimental e teórico. / This paper uses MBS and MEF techniques to evaluate fatigue life for the lower control arm of an independent Double “A” suspension, aiming the proposition of a methodology capable of representing, in a simplified way, an experimental road profile from a theoretical signal, composed of sinusoidal components. So, an evaluation of a shock absorber was carried out to obtain the damping curve of this component, using the test bench developed for this purpose. Then, the suspension system was modeled in a multibody environment, where a dynamic analysis was performed to acquire the load history of this structure. The Finite Element Method was used for modeling the lower control arm and to carry out the fatigue analysis. The S-N diagram was developed using the experimental and theoretical road profile.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335888.pdf: 7684107 bytes, checksum: bcde2c3b76a58baffd70c875ffae66af (MD5) Previous issue date: 2015 / No presente trabalho foi realizado um estudo do comportamento dinâmico de alguns amortecedores de partículas de elastômero (EPD) com movimento vertical. Estes amortecedores compõem-se de um recipiente rígido que contêm um grande número de partículas de elastômero. Os EPDs são aderidos rigidamente à estrutura que se deseja ser controlada. Mediante ensaios foram obtidas curvas da impedância em função da frequência e da aceleração, tanto diretamente na base do EPD quanto este inserido em um sistema de 1 grau de liberdade (GDL). Quando o EPD foi submetido a acelerações perto de 1 g, as partículas adotaram um estado de fluidização, e foi evidenciado um grande amortecimento do sistema, tal como descrito na literatura. Os mecanismos de dissipação de energia aqui são devido ao atrito e colisões inelásticas das partículas. Porém, foi descoberto que o material granular se comporta como um sólido para níveis menores de 1 g de aceleração. Assim, ele possui um conjunto de modos de vibração produzidos por ondas longitudinais estacionárias. Em consequência, em cada uma das suas frequências naturais o EPD pode funcionar como um neutralizador dinâmico. Foram aplicados amortecedores EPD sintonizados a uma viga em balanço e a uma placa de aço para controlar um dos seus modos de vibração. O resultado foi que o pico da curva de mobilidade em ambos os casos foi praticamente eliminado. Além disso, foi conseguida uma elevada atenuação na maioria das frequências naturais superiores. Este tipo de amortecedor foi também aplicado a uma unidade de piso de avião e o seu desempenho foi comparado com outras técnicas de controle de vibração. Os EPDs aparecem como uma técnica de controle de vibração eficiente e econômica para este tipo de estrutura.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2003 / Inclui bibliografias / Muitos trabalhadores estão trabalhando no desenvolvimento de técnicas de identificação de amortecedores estrutural. Geralmente essas técnicas são baseadas e testadas com simulações numéricas de modelos matemáticos e com a validação através de resultados e

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318583.pdf: 4041808 bytes, checksum: 6034936f7cfba2f74e24faa0b0fa61f1 (MD5) Previous issue date: 2013 / A fenomenologia complexa dos mecanismos de amortecimento dos materiais e das estruturas impede a obtenção de modelos precisos para a predição de amortecimento da maior parte das estruturas e sistemas práticos. Isso quer dizer que, ainda hoje e na maioria das vezes, a determinação do amortecimento precisa ser feita de forma experimental, sujeita a diversas formas de erro e incertezas. Dentre as inúmeras formas de determinação de amortecimento, muitas das técnicas estão relacionadas a processos de extração de parâmetros modais que recorrem a processos de ajuste de curvas para a obtenção dos parâmetros modais. Estruturas com diferentes graus de complexidade e diferentes graus de amortecimento requerem o uso de diferentes técnicas de extração de parâmetros modais para minimizar os erros. Neste trabalho, conjuntos de dados analíticos e de simulação numérica, obtidos sob condições controladas, são utilizados para determinar a precisão dos métodos de ajuste de curvas na determinação do amortecimento estrutural. O uso de dados simulados permite calcular o erro percentual de cada um dos métodos. Por fim, dados experimentais serão utilizados para corroborar os resultados obtidos a partir dos dados controlados. <br> / Abstract: The complex phenomenology of the damping mechanisms of materials and structures is a hindrance to getting accurate models for the prediction of damping for most of structures and practical systems. This means that still today, in several cases, determination of damping must be done experimentally, subject to various forms of error and uncertainty. Among the several forms of damping determination, many of the techniques are related to methods of modal parameters extraction which use curve fitting to obtain the modal parameters. Structures with different degrees of complexity and different degrees of damping require the use of different techniques of modal parameters estimation to minimize errors. In this work sets of analytical and simulated data are obtained under controlled conditions and used to determine the accuracy of curve fitting methods to estimate the structural damping. The use of simulated data enables to calculate the percentage error of each of the methods. Lastly, experimental data will be used to corroborate the results obtained from the controlled data.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:17:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344784.pdf: 10489976 bytes, checksum: 3dc8e084778a440139590a17ae8b9432 (MD5) Previous issue date: 2016 / O controle de vibrações utilizando materiais viscoelásticos, com camada simples ou restrita, para tratamentos de amortecimento em superfícies, é muito utilizado nas diversas áreas da engenharia. As propriedades dinâmicas desses materiais, representadas pelo módulo complexo, são dependentes da frequência e da temperatura. Uma das técnicas mais empregadas para a caracterização desta propriedade é o método da viga vibrante, padronizado pela ASTM E756. No emprego desta norma é necessário muitas vezes que o material seja avaliado em duas configurações de vigas, sendo que para materiais com camada restrita é necessário que a camada restritora seja retirada. Neste caso, o efeito do comportamento dinâmico exercido pelo adesivo (que une as camadas) na estrutura é anulado e, dependendo do material, tal efeito pode ser relevante. Técnicas de ajustes de modelos são promissoras para realizar a caracterização de tais materiais, porém, aquelas baseadas no método direto de resposta em frequência possuem custos computacionais altos. O método modal é uma alternativa eficiente, mas é ainda desafiador considerar a variação do módulo complexo com a frequência nas respostas dos modelos. Este trabalho tem por objetivo apresentar um procedimento de caracterização do módulo complexo de materiais de amortecimento, com camada simples ou restrita, através de técnicas de ajustes de modelos que utilizam o método modal para a simulação dos parâmetros modais de vigas. Para isto, o material será avaliado numa só configuração de viga e a análise será realizada num domínio que agrupa a frequência e temperatura numa só escala, chamada frequência reduzida, onde as propriedades viscoelásticas se tornam constantes para cada frequência reduzida. Este recurso se torna eficiente por aplicar o método modal e considerar as variações do módulo complexo nas simulações. O método experimental adotado foi o da viga vibrante, porém, com a amostra fixa na viga em sua configuração de aplicação. O modelo de derivadas fracionárias foi adotado para a descrição dos parâmetros modais no domínio da frequência reduzida e também do módulo complexo numa ampla faixa de frequência e temperatura. Para as simulações dos parâmetros modais foi desenvolvido um elemento finito de viga sanduíche com 8 graus de liberdade. Ao final da caracterização os parâmetros modais numéricos foram comparados com os experimentais e os resultados apresentaram boas concordâncias.<br> / Abstract : The vibration control using constrained viscoelastic material is a technique commonly used in some areas of engineering . The dynamic properties of this material are represented by the complex modulus which is frequency- and temperature-dependent. Usually, the characterization of these properties are done by the vibrating beam method, standardized by the ASTM E756. In some cases, this standard requires two beam setups to test the specimen and the removal of the constraining layer for materials that use it. In this case, the dynamic effect performed by the adhesive (which bonds the layers) on the structure is nullified and, depending on the material, this effect might become relevant. Numerical methods are a good alternative to be used in the characterization process, but those methods based on direct frequency response have high computational cost. The Modal Analysis is an efficient way to solve this problem but it is difficult to consider the frequency dependence on the model response. The objective of this research is to present a complex modulus characterization procedure of constrained viscoelastic materials through model updating techniques using the modal frequency response analysis to predict the beam sandwich modal parameters. The material will be evaluated using only one beam configuration and the analysis will be done in a domain that merges the frequency and temperature in only one scale, called reduced frequency. This strategy is efficient due to the use of modal frequency response analysis and to consider the complex modulus frequency- and temperature- dependent. The experimental method was the same as the vibrating beam method but with the sample glued on the beam in its original configuration. The fractional derivative model was used to describe the beam modal parameters in the reduced frequency domain and also the complex modulus in a large range of temperature and frequency. A finite element was formulated with eight degrees of freedom to be used on the simulations. At the end, the modal parameters obtained numerically showed a good agreement with the experimental ones.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-05T17:35:44Z No. of bitstreams: 1 2017_MansourHassanAlkmim.pdf: 6536659 bytes, checksum: a2b50e55330740bf1e8586b274d984c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-05T17:03:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MansourHassanAlkmim.pdf: 6536659 bytes, checksum: a2b50e55330740bf1e8586b274d984c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-05T17:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MansourHassanAlkmim.pdf: 6536659 bytes, checksum: a2b50e55330740bf1e8586b274d984c6 (MD5) Previous issue date: 2018-02-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Os sistemas passivos de dissipação de energia abrangem uma variedade de materiais e dispositivos para melhorar o amortecimento de estruturas. Entre os atuais sistemas de dissipação de energia passiva, o amortecedor de coluna de líquido sintonizado (TLCD), uma classe de controle passivo que utiliza líquido em um reservatório de forma “U”, tem sido amplamente pesquisado em diversas aplicações. O principal objetivo desta dissertação é desenvolver técnicas de análise numéricas e experimentais para um TLCD com aplicação em turbinas eólicas submetido a cargas de vento aleatório. A análise numérica está dividida em duas etapas. A primeira etapa considera o modelo determinístico da turbina e TLCD. Um algoritmo de otimização é utilizado para encontrar parâmetros ótimos do TLCD submetido a espectros de vento aleatório. Em seguida, um exemplo numérico com um modelo de turbina eólica simplificado é estudado para ilustrar a eficácia do TLCD e é mostrado que diferentes espectros de vento podem afetar significativamente os resultados de otimização, isto é, os parâmetros do TLCD. Os resultados no tempo e frequência da análise de vibração aleatória mostram uma redução satisfatória dos níveis de vibração de resposta. Na segunda etapa, considera-se o modelo não determinista com objetivo de quantificar incertezas nos parâmetros do TLCD e da estrutura. A função de resposta em frequência do sistema com TLCD é investigada considerando dois casos de incerteza de parâmetros. Para o primeiro caso, os resultados mostraram que a incerteza só é predominante perto da região de ressonância e antirressonância e pode interferir na condição ideal do TLCD. Para o segundo caso, as incertezas estão presentes em todas a faixa de frequência. Finalmente, uma análise experimental é realizada. A caracterização dos parâmetros modais do TLCD e da estrutura é realizada e os resultados numéricos e teóricos se mostram em boa concordância. Em seguida, A resposta do sistema acoplado é investigada. Os resultados mostram que o efeito da massa adicional é o predominante. Embora o efeito do TLCD tenha sido pequeno, ele apresenta uma redução de vibração próximo a sua frequência natural. / Passive energy dissipation systems encompass a range of materials and devices for enhancing damping. Among the current passive energy dissipation systems, tuned liquid column damper (TLCD), a class of passive control that utilizes liquid in a “U” shape reservoir to control structural vibration of the primary system, has been widely researched in a variety of applications. The main objective of this thesis is to develop numerical and experimental analysis techniques for a liquid column damper subjected to random wind loads with particular application in wind turbines. The numerical analysis in this thesis is divided in two stages. The first stage consider the deterministic model of the wind turbine and TLCD. An optimization approach is used to search for optimized parameters considering different wind spectrums. Then, a numerical example with a simplified wind turbine model is given to illustrate the efficacy of TLCD and it is shown that different wind spectra can significantly affect the optimization results, i.e. the TLCD parameters. Time and frequency domain results from the random vibration analysis are shown with satisfactory reduction of the response vibration levels. In the second stage, nondeterministic model is studied with goal to quantify uncertainties in the damper and structure parameters. The frequency response function is investigated considering two cases of parameter uncertainty. The results showed that, for the former, the uncertainty is only predominant near the resonance and anti-resonance region and can indeed interfere in the optimum condition of the absorber. For the latter, the uncertainties are presented in frequency range. Finally, an experimental characterization of the TLCD and structure is carried out. The characterization of the modal parameters of the TLCD and the structure is performed and the numerical and theoretical results that show good agreement. Then, the response of the coupled system is investigated. Results showed that the effect of added mass is predominant. While the effects of TLCD were minimal, it showed a vibration reduction which validated the correctly tuned TLCD near its natural frequency.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-01T17:02:33Z No. of bitstreams: 1 2016_WilsonEmilioDavidSánchez.pdf: 4528528 bytes, checksum: 58574bf9caab44c9095ac1d76b4e3104 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-28T17:34:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_WilsonEmilioDavidSánchez.pdf: 4528528 bytes, checksum: 58574bf9caab44c9095ac1d76b4e3104 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-28T17:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_WilsonEmilioDavidSánchez.pdf: 4528528 bytes, checksum: 58574bf9caab44c9095ac1d76b4e3104 (MD5) / No controle estrutural, os dispositivos passivos do tipo histeréticos são destacados devido ao seu baixo custo e alta ductilidade. Estes dispositivos dissipam a energia através de um mecanismo que é independente da taxa de frequência do carregamento, número de ciclos da carga ou variação da temperatura. Na presente pesquisa analisa-se numericamente, com apoio do programa MATLAB, dois procedimentos propostos pelo Izuru Takewaki, os quais consistem na determinação da localização ótima dos amortecedores do tipo histerético num edifício do tipo Shear building. Estes procedimentos são conhecidos como: (a) Problema inverso incremental para o reprojeto de sistema estrutural com um amortecimento arbitrário para a função de transferência objetivo e (b) Procedimento sistemático para encontrar a localização ótima de amortecedores, minimizando a soma das amplitudes da função de transferência. Os resultados obtidos mostraram que o método da localização ótima minimizando a soma das amplitudes da função de transferência foi eficiente ao apresentar uma redução entre 16% e 31% da amplitude da função de transferência para edifícios conformados entre dois e dez pavimentos respectivamente. / In structural control, passive hysteretic devices are highlighted due to their low cost and high ductility. These devices dissipate energy through a mechanism that is independent of charging rate frequency, number of charge cycles, or temperature variation. In this work a numerical analysis is done, with the support of MATLAB program over two procedures proposed by Izuru Takewaki, which consist in determining the optimal placement of the hysteretic dampers in a Shear building. These procedures are known as: (a) incremental inverse problem for redesign of structural system with an arbitrary damping system for target transfer functions and (b) systematic procedure to find the optimal damper placement to minimize the sum of amplitudes of the transfer functions. The results showed that the optimal placement method minimizing the sum of the amplitudes of the transfer function is efficient by showing a reduction between 16% and 31% of the amplitude of the transfer function for buildings conformed between two and ten floors respectively.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade do Gama, Programa de Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-04-17T13:38:01Z No. of bitstreams: 1 2013_PedroCunhadeLima.pdf: 2655665 bytes, checksum: a02621b9ddd885bca408ce99087f50d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-05-26T14:03:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_PedroCunhadeLima.pdf: 2655665 bytes, checksum: a02621b9ddd885bca408ce99087f50d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-26T14:03:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_PedroCunhadeLima.pdf: 2655665 bytes, checksum: a02621b9ddd885bca408ce99087f50d1 (MD5) / Este trabalho avaliou a obtenção e caracterização microestrutural e mecânica pelo Método de Excitação por Impluso baseado na norma ASTM E1876 para determinar o nível de amortecimento da liga Cu-14Al-4Ni. O material é requisitado, devido as suas propriedades peculiares, para fabricação de atuadores e elementos de máquinas e vem sendo selecionado, cada vez mais, em sistemas que necessitam de amortecimento estrutural. Uma das aplicações em andamento é a utilização da ligas com memória de forma em absorvedores dinâmicos de vibração para linhas de transmissão de energia elétrica. Existe a preocupação em substituir o cabo mensageiro deste dispositivo por materiais que exibem o comportamento ideal para a dissipação de energia gerada pela vibração eólica que pode levar ao rompimento dos cabos. Propriedades mecânicas como Módulo de Elasticidade, Módulo de Rigidez e Coeficiente de Poisson foram obtidos empiricamente através da caracterização meânica. O material foi obtido por fundição em um forno de indução eletromagnética e vertido num molde de grafite de alta densidade. Os ensaios realizados para a caracterização microestrutural foram de Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura com EDS, Fluorescência de Raio – X, Difratometria de Raio - X e Calorimetria Exploratória Diferencial. A caracterização mecânica foi realizada pelo Método de Excitação por Impulso a fim de obter a capacidade de amortecimento do material em relação a ligas CuAlBe, NiTi e da própria liga Cu-14Al-4Ni, laminada a quente e tratada termicamente. Quatorze ensaios foram realizados para quantificar e qualificar a capacidade de amortecimento da liga Cu-14Al-4Ni em relação a NiTi e a CuAlBe. O comparativo dos resultados dos ensaios da liga obtida e das ligas comerciais CuAlBe e NiTi mostrou que a liga Cu-14Al-4Ni possui um nível de amortecimento que é significativamente maior em relação as duas ligas comerciais. A liga Cu-14Al-4Ni apresentou a melhor relação entre a amplitude inicial de vibração em relação ao tempo. A liga obtida apresentou, também, maior fator de amortecimento e maior coeficiente de amortecimento. Esses resultados tendem a incentivar ainda mais o estudo e desenvolvimento dessa classe de materiais para aplicações que necessitam amortecimento estrutural, substituindo ligas a base de NiTi que têm custo mais elevado. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study evaluated the achievement and also the microstructural and mechanical characterization by Excitation Impluse Method based on the rule ASTM E1876 to determine the level of damping of the Cu-14Al-4Ni alloy. The material is required due to its unique properties for the manufacturing of actuators and machine elements and it has increasingly been selected in systems that need structural damping. One of the applications in progress is the use of shape memory alloys in dynamic vibration absorbers for transmission lines of electric power. There is concern in replacing the messenger cable of this device by materials that exhibit ideal behavior for the dissipation of energy generated by the wind vibration which tends to break the cables. Mechanical properties such as Elasticity Modulus, Stiffness Modulus and Poisson's Ratio were empirically obtained by mechanical characterization . The material was obtained by casting on an electromagnetic induction furnace and poured into a graphite mold with high density. The tests for the microstructural characterization were permofed through Optical Microscopy and Scanning Electron Microscopy with EDS, X-Ray Fluorescence, X-Ray diffraction and Differential Scanning Calorimetry. The mechanic characterization was perfomed by the impulse excitation method in order to obtain the damping capacity of the material in relation to CuAlBe alloy, NiTi alloy and Cu-14Al-4Ni alloy itself, which was hot rolled and termically annealed. Fourteen experiments were conducted to quantify and qualify the damping capacity of Cu-14Al-4Ni alloy compared to NiTi alloy and CuAlBe alloy. The comparison of the test results among the obtained alloy and the commercial alloys, NiTi and CuAlBe alloys, showed that the alloy Cu-14Al-4Ni has got a damping level significantly higher than the two commercial alloys. The Cu-14Al-4Ni alloy showed the best relation between the initial amplitude of vibration versus time. The obtained alloy also presented higher damping factor and higher damping coefficient. These results tend to encourage further study and development of this class of materials for applications that require structural damping, replacing NiTi-based alloys which have higher production cost.

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T19:55:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meirelles_PabloSiqueira_M.pdf: 2209585 bytes, checksum: b84ab0d0713d63101d8b5830a09d5824 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Este trabalho analisa as potencialidades e limitações de um método para a simulação de vibra,ões em estruturas. Com este propósito, foram efetuadas simulações em computador do comportamento Dinâmico de estruturas, lineares ou não, e aplicou-se o método proposto para determinar as excitações que, se aplicadas na estrutura provocariam respostas pré-determinadas na mesma. Estas experiências foram efetuadas para estruturas de 2 e 4 graus de liberdade simuladas mediante um integrador que utiliza o método de Newmark, nas quais foram introduzidas não linearidades do tipo atrito de Coulomb, amortecimento proporcional ao quadrado da diferença de velocidade entre suas extremidades (amortecimento quadrático) e rigidez proporcional ao quadrado da variação da distância entre as suas extremidades (rigidez quadrática). Para dar maior consistência aos resultados obtidos, foi montado um protótipo experimental simples, constituído por duas massas espaçadas por molas/amortecedores de borracha (não lineares), e no qual é possível alterar a influência das não-linearidades mudando o aperto de parafusos que fazem a ligação entre as duas peças. Neste protótipo foram efetuadas várias experiências com objetivo de mostrar a aplicabilidade do método na prática. As experiências efetuadas podem ser resumidas na obtenção dos sinais de excitação que conduzem a respostas semelhantes às obtidas no protótipo quando este é submetido a diversas solicitações (bati da, seqüência de batidas, balançando aleatoriamente) e com diversas intensidades. Também foram alteradas as características de não linearidade do protótipo mudando o aperto dos parafusos de regulagem ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: In this work, the possibilities and limitations of a method for the experimental simulation of vibrations on structures the laboratory are investigated. The method consists of determining the excitation forces that will make the structure vibrate in a predetermined way, which is usually the vibration measured "in situ" under normal or special operation conditions. Numerically simulated data are used to investigate the method The dynamic responses of linear and non-linear structures of 2 and 4 degrees of freedom are simulated. Different types of non-linear models are used, e. g. Coulomb damping, quadratic damping and quadratic stiffness ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:21:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340634.pdf: 2833625 bytes, checksum: b81bcc87921391a2db1521595ea8dae6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Metais com alta capacidade de amortecimento são materiais promissores para o controle passivo de vibrações, especialmente quando polímeros não podem ser aplicados. A metalurgia do pó pode levar ao desenvolvimento de materiais de alta capacidade de amortecimento inovadores através da possibilidade de acurado design microestrutural, o que pode permitir combinar diversos micromecanismos de amortecimento. Este trabalho avaliou com sucesso a influência de poros e partículas HBN sobre a vibração capacidade de amortecimento de ferro puro sinterizado. Para tal, as amostras foram produzidas com diferentes pressões de compactação, a fim de atingir diferentes teores de porosidade residual de, aproximadamente, 14, 18, 22 e 30%. Compósitos de matriz ferrosa contendo 2,5, 5,0, 7,5 e 10,0 %vol. de nitreto de boro hexagonal (hBN) disperso também foram produzidos. Ambos materiais, ferro puro e compósitos ferro-hBN, mostraram uma capacidade de amortecimento profundamente dependente da amplitude de vibração. Maiores amplitudes de deformação levam a uma maior capacidade de amortecimento, como resultado de maior nível de energia disponível para ativar seus mecanismos de amortecimento. Menores pressões de compactação levam a formação de poros maiores, mas a maioria das partículas de hBN, cisalhadas e partidas durante a compactação, são maiores, mais alongadas e com bordas mais agudas do que qualquer poro detectado. Ambos constituintes microestruturais levam à redução das propriedades mecânicas, mas o hBN promove uma fragilização maior como resultado da redução da continuidade da matriz do compósito gerado. Esta é uma consequência dos aglomerados hBN que são prensados e espalhados entre as partículas de ferro, impedindo a formação de contatos metal-metal e, consequentemente, impedindo a difusão e assim a densificação do compósito. A vantagem deste fato é a introdução de um novo micromecanismo de amortecimento: o atrito entre estas interfaces fracamente ligadas. Este comportamento, associado à capacidade intrínseca de amortecimento do hBN, leva a um crescimento exponencial da capacidade de amortecimento do compósito final, a medida que se aumenta o percentual deste sólido lamelar. A adição de 10% vol. de hBN leva a uma capacidade de amortecimento três vezes maior do que as amostras de ferro puro. No entanto, esta quantidade de hBN conduz também a uma tensão de falha durante os ensaios de tração de apenas 31 MPa, com alongamento máximo de apenas 0,4 %. Por outro lado, um aumento na percentagem e tamanho dos poros não conduz a um aumento representativo na capacidade de amortecimento do ferro sinterizado. Apesar de atuarem como concentradores de tensão, assim favorecendo mecanismos dependentes da amplitude de deformação na matriz adjacente, poros também reduzem o volume efetivo de material dissipando energia mecânica. A capacidade de amortecimento constante resultante pode ser explicada como uma redução simultânea de ambos os módulos de armazenamento e de perda.<br> / Abstract: High damping metals are promising materials for passive vibration control, especially when polymers cannot be applied. Powder metallurgy can lead to innovative high damping materials through precise microstructure designing, which may allow combine many different damping micromechanisms. This work successfully evaluated the influence of pores and hBN particles on the vibration damping capacity of sintered iron. To this end, samples were produced using different pressing loads in order to achieve different residual porosity of approximately, 14, 18, 22 and 30%. Iron matrix composites containing 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 % vol. of dispersed hexagonal boron nitride (hBN) particles were also produced. Both pure iron and iron-hBN composite samples showed a damping capacity deeply dependent of the strain amplitude. Higher strain amplitudes lead to higher damping capacity as a result of higher energy amounts available to activate their damping mechanisms. Lower compaction load leads to bigger pores, but the majority of the hBN particles, which are smeared, sheared and cracked during compaction are bigger, more elongated and with shaper edges than any detected pore. Both microstructural features lead to lower mechanical properties, but the hBN promotes a higher embrittlement as result of the reduction of matrix continuity. This is a consequence of the hBN agglomerates that are sheared in between the iron particles preventing the formation of metal-metal contacts, and consequently preventing diffusion and densification. The upside of this fact is the introduction of new damping micromechanism, the friction between this loosely bonded interfaces, i.e., particles can rub each other during cyclic loads dissipating mechanical energy. This behavior, associated with the hBN's intrinsic damping capacity lead to an exponential growth of the composite's final damping capacity by the introduction of this lamellar solid. The introduction of 10 % vol. of hBN leads to a damping capacity three times greater than the pure iron samples. However, this amount of hBN leads also to a failure tensile stress of only 31 MPa, with maximum elongation of only 0.4 %. On the other hand, a higher pore percentage do not lead to a representative increase in the damping capacity of sintered iron. Despite acting as stress concentrators, thus favoring amplitude-dependent mechanisms at the adjacent matrix, pores also reduce the effective volume dissipating mechanical energy. The resulting constant damping capacity can be explained as a simultaneous reduction of both storage and loss moduli.