O desenvolvimento da modelagem da estrutura de sustentação de um grupo gerador, tema desta pesquisa, sob condições de contorno definidas como carregamentos e freqüência de operação do conjunto a ser protegido, envolvem a determinação de um sistema de isoladores específico para este fim. O trabalho é desenvolvido não só para compreensão do fenômeno físico, mas também para se adquirir sensibilidade quanto aos fatores que influenciam o projeto em sistemas similares. Os principais objetivos do trabalho são: o desenvolvimento dimensional de uma estrutura metálica, robusta e eficiente, que sirva de sustentação a um grupo gerador, o desenvolvimento computacional de um sistema ótimo de isoladores de vibração para o conjunto formado pelo grupo gerador e a estrutura de sustentação, e a avaliação da estrutura de sustentação numa aplicação offshore, considerando a análise modal e a análise de tensões da estrutura, quando sujeita a carregamentos estáticos e dinâmicos. A metodologia do trabalho envolve o projeto de uma estrutura de sustentação sujeita ao carregamento provocado por máquinas teoricamente rígidas, entregando-se ao final as seções transversais dos membros principais da estrutura; seguidamente se apresenta um modelo onde a massa distribuída do conjunto, formado pelo gerador e pela estrutura de sustentação, é concentrado como um corpo rígido sobre um sistema de isoladores, a partir do qual se seleciona um sistema ótimo de isoladores em função da minimização da máxima freqüência natural do conjunto; e finalmente a análise modal e de tensões garante a adequação estrutural do projeto. Como resultados deste desenvolvimento, são obtidas as seções transversais dos membros longitudinais e transversais da estrutura, evitando uma excessiva deflexão, a definição de uma combinação de isoladores de vibração que possibilitem à estrutura de sustentação operar de forma segura, e a possibilidade de aplicação da estrutura de sustentação sob carregamentos offshore. / The modeling of the supporting structure of a power generator, subject of this research, under predefined boundary conditions relative to loadings and frequency of operation of the set to be protected, involves getting a specific system of isolators for this end. This work is developed not only for understanding the physical phenomenon, but also to acquire sensitivity of the factors that influences similar designs. The main objectives of the work are: the dimensional development of a metallic, robust and efficient structure, that serves as support to a power generator, the computational development of an optimal system of vibration isolators for the set constituted by the power generator and the supporting, and the evaluation of the structure in an offshore application, considering the modal analysis and the stress analysis of the structure, for static and dynamic loadings. The methodology of the work includes the design of a supporting structure under loadings originated by rigid machines, in order to obtain the cross sections of the main structural members; next the complete set is concentrated as a rigid body over a isolators system, from which it is selected an optimal system of isolators minimizing the maximum natural frequency of the set; and finally the modal analysis and the stress evaluation guarantees the structural capability of the design. Some results of this development includes the development of cross sections relative to the longitudinal and transversal members of the structure preventing an extreme deflection, the definition of a combination of vibration isolators for safe operation of the set, and the possibility for application of the supporting structure for offshore loadings.

Materiais hiperelásticos há muito vem sendo utilizados para construir mecanismos complexos baseados nas suas excelentes características mecânicas e de vedação. O maior problema na sua utilização é determinar suas propriedades mecânicas. Uma conseqüência disso é que a maioria dos projetos envolvendo elastômeros usam métodos empíricos desenvolvidos com anos de testes laboratoriais. Este fato somado ao crescente nível de exigência por componentes modernos e eficientes requerem uma melhor compreensão das suas propriedades mecânicas. Com um conhecimento específico é possível desenvolver modelos numéricos que facilitem a faze de projetos, tornando-as mais fáceis e rápidas. Baseado nesta linha de raciocínio, a presente dissertação apresenta três diferentes estudos: O primeiro, objetivando simplificar o modelo numérico de materiais elastoméricos, desenvolveu um estudo experimental e numérico de um corpo de prova do composto NBR sob tração. Variando alguns parâmetros, tais quais, a deformação inicial e a frequencia de excitação, foram obtidos resultados que demonstraram a sua influência no sistema. Um segundo estudo objetivou discutir a importância dos ensaios experimentais na determinação das constantes constitutivas de materiais elastoméricos. Assim, fazendo mão de um software comercial, diversas curvas foram geradas e suas constantes constitutivas calculadas para o modelo de Yeoh. O terceiro estudo objetivou reproduzir numericamente um ensaio experimental dinâmico. Ao excitar um corpo de prova com uma função harmônica, uma curva de histerese foi gerada e em seguida um modelo numérico equivalente foi gerado a fim de reproduzir os resultados encontrados experimentalmente. / Hyperelastic materials have been used for long time to build certain kinds of components applied in simple or complex systems. Their sealing, damping, etc. characteristics allows their application on this purpose. The biggest problem in using this kind of material is to determine its mechanical properties. A consequence of this problem is that the majority of the projects involving elastomers use empirical methods, known with years of experience or with laboratorial tests. This fact added to the raising level of requirement of modern and efficient projects requires a better comprehension and characterization of their mechanical properties. Having this characterization is possible to develop numerical models that can make the faze of project faster and easier. With these concepts on mind, this study consists on three distinct developments: A first study, aiming simplify the element finite model of elastomeric components, it was carried out an experimental an numercial study of a piece of a NBR rubber under traction. Some parameters as inicial deformation and load frequencies were changed. With that, their results were compared with the objetive of determine the influence of this vaiables on the dampinf of the system. A second study aimed to discuss the importance of the laboratorial tests on the determination of the constitutive constants of elastomeric materials. This way, using a comercial software, several curves were generated and their constants were calculated to the Yeoh’s constitutive model. The third study aimed to reproduce on a numerical implementation, a laboratorial dynamic test. Loading harmonically a work piece on traction, a hysteresis curve were generated. Then a numerical model were created trying to reproduce this results.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-09-11T13:20:06Z No. of bitstreams: 1 2014_CarlosAlonsoPachecoHuacho.pdf: 6519731 bytes, checksum: 8c37f312d9133b998c37e2512b50c1b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-09-18T14:28:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_CarlosAlonsoPachecoHuacho.pdf: 6519731 bytes, checksum: 8c37f312d9133b998c37e2512b50c1b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T14:28:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_CarlosAlonsoPachecoHuacho.pdf: 6519731 bytes, checksum: 8c37f312d9133b998c37e2512b50c1b9 (MD5) / O controle de vibrações induzidas em pontes sob o efeito de cargas dinâmicas é um objeto de estudo de engenheiros e cientistas. Neste trabalho são estudadas as vibrações induzidas por cargas móveis em pontes, assim para descrever as vigas considera-se a teoria linear e não linear de Euler-Bernoulli levando-se em consideração a inércia rotacional das vigas e a teoria linear da viga de Timoshenko. Para descrever os deslocamentos transversais das vigas é considerada uma expansão com cinco graus de liberdade que satisfaz as condições de contorno e, posteriormente é aplicado o método de Galerkin para obter sistemas lineares e não lineares de equações diferenciais ordinárias (EDOs) de equilíbrio dinâmico que posteriormente são resolvidos pelo método de Runge-Kutta. O controle de vibrações é realizado através da aplicação de um absorsor linear acoplado à viga. Os resultados mostram a importância da interação veículo-ponte e a posição do absorsor no controle de vibrações da ponte. A representação gráfica dos resultados é feita através de recursos computacionais que permitem uma visualização em termos adimensionais das características do sistema, assim como, a comparação com outros resultados fornecidos na literatura. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Control of induced vibration on bridges under the effect of dynamic loads has been studied by engineers and scientists. In this work the control of induced vibrations due to moving loads on bridges is studied, to model the beam the linear and non-linear Euler-Bernoulli beam theory is applied considering the effects of rotator inertia as well as the Timoshenko linear beam theory. To describe the transversal displacements of the beam an expansion with five degrees of freedom that satisfied the boundary conditions is considered and, the Galerkin method is used to obtain a set of ordinary differential equations of dynamic equilibrium which are, in turn, then solved by the Runge-Kutta. The vibration control is performed by applying a linear absorber coupled to the beam. The results show the importance of vehicle-bridge interaction and the position of absorber to control the vibrations of the beams. The graphical representation of the results is made by computational capabilities that allow a view in dimensionless terms the characteristics of the system, as well as comparison with other results given in the literature.

Materiais hiperelásticos há muito vem sendo utilizados para construir mecanismos complexos baseados nas suas excelentes características mecânicas e de vedação. O maior problema na sua utilização é determinar suas propriedades mecânicas. Uma conseqüência disso é que a maioria dos projetos envolvendo elastômeros usam métodos empíricos desenvolvidos com anos de testes laboratoriais. Este fato somado ao crescente nível de exigência por componentes modernos e eficientes requerem uma melhor compreensão das suas propriedades mecânicas. Com um conhecimento específico é possível desenvolver modelos numéricos que facilitem a faze de projetos, tornando-as mais fáceis e rápidas. Baseado nesta linha de raciocínio, a presente dissertação apresenta três diferentes estudos: O primeiro, objetivando simplificar o modelo numérico de materiais elastoméricos, desenvolveu um estudo experimental e numérico de um corpo de prova do composto NBR sob tração. Variando alguns parâmetros, tais quais, a deformação inicial e a frequencia de excitação, foram obtidos resultados que demonstraram a sua influência no sistema. Um segundo estudo objetivou discutir a importância dos ensaios experimentais na determinação das constantes constitutivas de materiais elastoméricos. Assim, fazendo mão de um software comercial, diversas curvas foram geradas e suas constantes constitutivas calculadas para o modelo de Yeoh. O terceiro estudo objetivou reproduzir numericamente um ensaio experimental dinâmico. Ao excitar um corpo de prova com uma função harmônica, uma curva de histerese foi gerada e em seguida um modelo numérico equivalente foi gerado a fim de reproduzir os resultados encontrados experimentalmente. / Hyperelastic materials have been used for long time to build certain kinds of components applied in simple or complex systems. Their sealing, damping, etc. characteristics allows their application on this purpose. The biggest problem in using this kind of material is to determine its mechanical properties. A consequence of this problem is that the majority of the projects involving elastomers use empirical methods, known with years of experience or with laboratorial tests. This fact added to the raising level of requirement of modern and efficient projects requires a better comprehension and characterization of their mechanical properties. Having this characterization is possible to develop numerical models that can make the faze of project faster and easier. With these concepts on mind, this study consists on three distinct developments: A first study, aiming simplify the element finite model of elastomeric components, it was carried out an experimental an numercial study of a piece of a NBR rubber under traction. Some parameters as inicial deformation and load frequencies were changed. With that, their results were compared with the objetive of determine the influence of this vaiables on the dampinf of the system. A second study aimed to discuss the importance of the laboratorial tests on the determination of the constitutive constants of elastomeric materials. This way, using a comercial software, several curves were generated and their constants were calculated to the Yeoh’s constitutive model. The third study aimed to reproduce on a numerical implementation, a laboratorial dynamic test. Loading harmonically a work piece on traction, a hysteresis curve were generated. Then a numerical model were created trying to reproduce this results.

O desenvolvimento da modelagem da estrutura de sustentação de um grupo gerador, tema desta pesquisa, sob condições de contorno definidas como carregamentos e freqüência de operação do conjunto a ser protegido, envolvem a determinação de um sistema de isoladores específico para este fim. O trabalho é desenvolvido não só para compreensão do fenômeno físico, mas também para se adquirir sensibilidade quanto aos fatores que influenciam o projeto em sistemas similares. Os principais objetivos do trabalho são: o desenvolvimento dimensional de uma estrutura metálica, robusta e eficiente, que sirva de sustentação a um grupo gerador, o desenvolvimento computacional de um sistema ótimo de isoladores de vibração para o conjunto formado pelo grupo gerador e a estrutura de sustentação, e a avaliação da estrutura de sustentação numa aplicação offshore, considerando a análise modal e a análise de tensões da estrutura, quando sujeita a carregamentos estáticos e dinâmicos. A metodologia do trabalho envolve o projeto de uma estrutura de sustentação sujeita ao carregamento provocado por máquinas teoricamente rígidas, entregando-se ao final as seções transversais dos membros principais da estrutura; seguidamente se apresenta um modelo onde a massa distribuída do conjunto, formado pelo gerador e pela estrutura de sustentação, é concentrado como um corpo rígido sobre um sistema de isoladores, a partir do qual se seleciona um sistema ótimo de isoladores em função da minimização da máxima freqüência natural do conjunto; e finalmente a análise modal e de tensões garante a adequação estrutural do projeto. Como resultados deste desenvolvimento, são obtidas as seções transversais dos membros longitudinais e transversais da estrutura, evitando uma excessiva deflexão, a definição de uma combinação de isoladores de vibração que possibilitem à estrutura de sustentação operar de forma segura, e a possibilidade de aplicação da estrutura de sustentação sob carregamentos offshore. / The modeling of the supporting structure of a power generator, subject of this research, under predefined boundary conditions relative to loadings and frequency of operation of the set to be protected, involves getting a specific system of isolators for this end. This work is developed not only for understanding the physical phenomenon, but also to acquire sensitivity of the factors that influences similar designs. The main objectives of the work are: the dimensional development of a metallic, robust and efficient structure, that serves as support to a power generator, the computational development of an optimal system of vibration isolators for the set constituted by the power generator and the supporting, and the evaluation of the structure in an offshore application, considering the modal analysis and the stress analysis of the structure, for static and dynamic loadings. The methodology of the work includes the design of a supporting structure under loadings originated by rigid machines, in order to obtain the cross sections of the main structural members; next the complete set is concentrated as a rigid body over a isolators system, from which it is selected an optimal system of isolators minimizing the maximum natural frequency of the set; and finally the modal analysis and the stress evaluation guarantees the structural capability of the design. Some results of this development includes the development of cross sections relative to the longitudinal and transversal members of the structure preventing an extreme deflection, the definition of a combination of vibration isolators for safe operation of the set, and the possibility for application of the supporting structure for offshore loadings.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-10-04T17:40:46Z No. of bitstreams: 1 REINALDO JACQUES JOSPIN M.pdf: 9080552 bytes, checksum: ee7a4368b2546aab84b21537fff2770e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-04T17:40:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 REINALDO JACQUES JOSPIN M.pdf: 9080552 bytes, checksum: ee7a4368b2546aab84b21537fff2770e (MD5) Previous issue date: 1978-10 / Neste trabalho desenvolve- se uma análise dinâmica 1inear baseada na Teoria de LOVE e FLÜGGE para cascas finas axissimétricas submetidas a cargas arbitrárias incluindo efeitos de temperatura. As equações gerais de equilíbrio e as correspondentes condições de contorno são obtidas a partir do Princípio dos Trabalhos Virtuais. Na determinação de soluções aproximada aplica- se o Método dos Elementos Finitos utilizando um elemento curvo com 3 nós e 4 graus de liberdade por nó. A resposta dinâmica linear é obtida pelo Método da Superposição Modal supondo um amortecimento viscoso por meio de percentagens do amortecimento crítico. A teoria é utilizada em algumas aplicações numéricas os resultados são comparados aos apresentados por outros autores. Apresenta-se também o Programa Automático desenvolvido em FORTRAN- I V.

Neste trabalho o comportamento estático e dinâmico (transiente) de cascas laminadas anisótropas, dotadas ou não de enrijecedores excêntricos, é investigado usando o método dos elementos finitos. São empregados elementos tridimensionais degenerados de cascas em conjunção com uma formulação Lagrangeana Total, resultando assim um modelo numérico que permite o tratamento de problemas com grandes deslocamentos e rotações, e pequenas deformações. São considerados os casos de material elástico linear e elasto-plástico com ou sem endurecimento. O modelo elasto-plástico baseia-se nos preceitos da teoria da plasticidade associada e numa extensão do critério de Huber-Mises para materiais anisótropos. Os procedimentos utilizados são feitos, particularmente, apropriados para a análise de cascas constituidas por lâminas de materiais compostos, podendo a estrutura apresentar geometria e esquemas de laminação arbitrários. No caso da análise estática, as equações não lineares de equilíbrio são resolvidas utilizando-se o método de Newton-Raphson ou o método de controle por deslocamentos generalizados. No caso da análise dinâmica, as referidas equações são discretizadas no tempo através do método de Newmark e o sistema de equações algébricas resultante é resolvido usando o método de Newton-Raphson. / In this work the static and dynamic (transient) behavior o anisotropic laminated shells, with eccentric stiffeners or not, is investigated using the finite element method. The model employs three-dimensional degenerated elements of shells and is based on a Total Lagrangian formulation that allows the treatment of large displacements and rotations with small strains. The material is considered linear elastic or elastoplastic with strain hardening or not. The elastoplastic analysis is based on the concepts of the associated plasticity theory and uses an extension of the Huber-Mises criterium or anisotropic materials. The procedures are particularly appropriate for the analysis o laminated shells o composite materiais with arbitrary geometry and lamination schemes. For the static analysis the nonlinear equi1ibrium equations are solved by Newton-Raphson method or, alternatively, by the called generalized displacement control method. In the case o dynamic analysis, those equations are discretized in t-he time by Newmark method and the resultant set o algebraic equations are solved by Newton - Raphson method.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF). / Os avanços da engenharia estrutural têm propiciado estruturas com grandes vãos e com dimensões cada vez mais esbeltas, contudo, estas se tornam mais suscetíveis a fenômenos que até então não lhes eram comuns. É o que ocorre com casos de vibrações excessivas em estruturas de concreto armado para determinados tipos de utilização. Frente a necessidade de atender satisfatoriamente o bom desempenho das estruturas em suas situações de serviço, busca-se entender a influência das diversas decisões de projeto nos parâmetros dinâmicos da estrutura e na resposta desta frente a seus carregamentos corriqueiros e às particularidades do concreto armado. Dentre as tipologias estruturais mais utilizadas em pavimentos de edifícios de concreto armado (lajes apoiadas sobre vigas, lajes apoiadas sobre pilares com e sem capitéis e lajes nervuradas), estudar-se-á quais são mais suscetíveis a vibrações e quais decisões de projeto mais afetam os parâmetros dinâmicos dentro de uma mesma tipologia. Características do concreto armado como fissuração, fluência, armaduras não constantes nas seções, resistência e módulo de elasticidades variáveis no tempo são de consideração fundamental em análises estáticas e podem influir na análise dinâmica. Essa consideração frequentemente se dá em pavimentos por meio de ferramentas computacionais baseadas na analogia de grelha, portanto, esse tipo de modelagem computacional será aplicado no estudo dos parâmetros dinâmicos tanto para viabilizar a modelagem de pavimentos reais, quanto para utilizar este grande volume de dados oriundos da análise estática no momento da verificação dinâmica. Com base no estudo destes parâmetros, almeja-se concluir se as vibrações excessivas podem ser o fator limitante de dimensionamento de pavimentos de concreto armado em comparação com deformações estáticas e esforços, e quais as melhores alternativas o projetista dispõe durante a etapa de concepção estrutural para evitar esse tipo de problema. / The advances in structural engineering have been providing structures with large spans with increasingly slender dimensions, however, these become more susceptible to phenomena that until now were not common to them. This occurs in cases of excessive vibration in reinforced concrete structures for certain types of use. In view of the need to satisfactorily provide the good performance of the structures in their service situations, it is sought to understand the influence of the various design decisions on the dynamic parameters of the structure and in its response when submitted to frequent loadings while considering the particularities of the reinforced concrete. Among the structural typologies most used in reinforced concrete floors (slabs supported by beams, flat slabs with and without capitals and waffle slabs), a study will happen regarding which ones are most susceptible to vibrations and which design decisions most affect the dynamic parameters within the same typology. Characteristics of reinforced concrete such as cracking, creep, non-constant reinforcement in the sections, time-varying resistance and modulus of elasticity are fundamental considerations in static analysis. This consideration is often used in floors through the usage of computational tools based on grillage analysis, so this type of computational modeling will be applied in the study of the dynamic parameters in order to make feasible the modeling of real pavements as well as to use this large volume of data originated in the static analysis, during the dynamic verification. Based on the study of these parameters, it is desired to conclude if excessive vibrations may be the limiting factor of dimensioning in comparison to static deformation and stress, and which are the designer’s alternatives during the structural conception to avoid this kind of problem.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Engenharia Civil). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008