Orientador: Oscar A. Braunbeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-07-31T16:44:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantosNeto_CarlosRodriguesdos_M.pdf: 4689208 bytes, checksum: 90916d6b49b02af6d18684678f349735 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Analisando as condições do mercado nacional de tratores, verifica-se que o pequeno e médio produtor encontra-seem situação desfavorável, ao que se refere a escolha de uma máquina que satisfaça suas necessidades,uma vez que os preços das categoriasinferioressão muito próximos as categoriaslogo acima, fazendo o produtor optar por uma máquinamaior do que suas reais necessidades.Com um mercado cada vez mais competitivoe a falta de uma máquina que desempenhe as necessidadesdos pequenos e médios dos produtores foi desenvolvidopelos formandos de Engenharia MecânicaAutomobilísticada Faculdade de EngenhariaIndustrial (FEl) como trabalho de formatura, um protótipo de uma máquina agrícola, tendo como principal característicaa possibilidade de utilização de até três implementossimultaneamente, sendoum frontal,um centrale um traseiro. A partir da possibilidadede utilizaçãode até três implementos,determinou-seas cargas sobre o eixo de tração em função do implementoutilizado e a sua posição de engate. Determinou-se também as cargas sobre o eixo de tração para os três implementos utilizados simultaneamente e na condição de dois implementos combinadosemtodas as posiçõespossíveis.Atravésdo modelomatemáticodescrito por Gee Clought e as cargas sobre os eixo de tração, determinou-se o deslizamento dos pneus da máquina para cada operação executada possibilitando reconhecer qual a melhorposiçãode engate paraum único implementoe a melhor posição de engate para utilizaçãosimultâneade dois ou três implementos. o estudo da ergonomia e da dinâmica do chassi foram feitas através de uma análisemodal, pois a forma diferenciadado chassida máquina requerum conhecimento do comportamentodinâmico estrutural.As freqüênciasde interessenesta análise estão na faixa de Oà 10 fiz, pois em se tratando de tratores, é nesta faixa que ocorrem as condiçõesmais críticas,tanto com relação a ergonomiaquanto com relação a dinâmica do chassi. Foram também estudadas questões econômicas ligadas aos custos fixos e operacionais,comparativamenteentre um trator convencionale o aqui proposto. A análise de desempenho do trator indicou a posição frontal como o melhor ponto de ancoragem do implemento, e posição traseira como condição mais desfavorável, ficando então a ancoragem frontal destinada às operações pesadas e a ancoragem traseira utilizada apenas quando se estiver trabalhando com três ou dois implementossimultaneamente. A análise dos modos de vibração do trator não possibilita quantificar as oscilações,mas efetuar comparaçõesentre as configuraçõesmodais.Destaforma podese verificar qual é o modo mais crítico, e se eua freqüência esta peno de alguma freqüênciade oscilaçãoindesejável.Neste caso, tem-se o 60modo, comoo maiscritico, pois agemsobre o chassios três enômenossimultaneamente. Os custos analisadoscomparam o trator multitarefacom o trator convencional, sem levar em consideraçãoo fato da possibilidadeda utilizaçãode atétrês implementos simultaneamente, e a versatilidade que a concepção estrutural do chassi pode proporcionar em termos de custo de produção. Tendo os dois tratores preços iniciais muito próximos os custos fixos ficam basicamenteos mesmos,e os custosoperacionais não apresentamgrandes diferençaspara utilizaçãocomum único implemento / Abstract: Analyzing the conditions of the national market of tractors, it is verified that smalland medium farmersmeet unfavorableconditionfor the choice of a machinethat satisfiestheir needs, sincethe prices of the lower categoriesare cIoseto the prices of the categoriesimmediatelyabove. It makesfarmersto chooselargermachinesthan required for theirneeds. A more competitemarketand the lack of adequatetractors for smalland medium fanners took a group of students at the FEl Universityto propouse a new tractor concept. They built a prototype tractor able to carry three implements simultaneousat the rear, front and centralposition. The dynamic load at the traction wheels was determinedfor the three different locations of the implements,as well as for combinationsfor simultaneousoperations. Wheel slippage was determined using equations proposed by Gee-Clougth.The best locationfor individualimplementsor for combinationsof implementswas determined on the basis of wheelslipage. The study of the ergonomicsand the dynamicsof the chassiswere done through a modal analysis, because the differentiatedforro of chassisof the machinerequests a knowledge of the structural dynamic behavior. The frequencies of interest in this analysisare in the range of Oto 10Hz, wherethe most riticalconditionsare, becausein if beingabout tractors, it is in this strip that you/theyhappenthe most criticalconditions so much with relationship the ergonomics as with relationship the dynamics of the chassis. Besides the two previous analysis,the fixed and operationalcosts, were studied comparativelybetweenthe conventionaland proposed tractoTS. The analysis of acting of the tractor indicated about better point of one implement the frontal of the machine, and the behavior of back anchorage as unfavorablecondition,keep doing the front anchoragedestinedto heavy operationsand the back anchorage just used when it wiIl work with three or two implements simultaneous. lhe modal analysis of the tractor no make possible knows the quantity oscilation,but makepossiblecomparethe vibrationalmodes, then, wecan check who is the critical mode and which frequecy to be this mode. lhe sixth vibrational mode showed to be the critical, because two dynamicsfenomeno act simultaniouly in the chassi. lhe analyzed costs related the "multitarefa"with the conventional tractors, without taking in considerationthe possibilityin use three implementstogether, and the versatility that the strustural conception of the chassis can provides in terms of productions cost. 80th tractors are basicallythe same one, and the operacional cost doesn't present great difIerenceswhenuse onlyone implement / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador : Paulo R. G. Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T18:24:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Verges_AfonsoSantos_D.pdf: 3891256 bytes, checksum: 75175f48df80da40d5b68c937e525146 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Esta é uma contribuição ao problema de correção da dispersão que ocorre na região de deformação plástica da curva de tensão-deformação obtida no teste com a barra de pressão Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) ou, teste de compressão com altas taxas de deformação. Utilizam-se funções harmônicas para solução da barra livre assimétrica e, neste caso, a barra livre é considerada como uma região limitada da barra infinita percorrida por pulsos de compressão e tração deslocando-se em sentidos opostos. A ocorrência destes pulsos no tempo é tal que as tensões normais e deslocamentos radiais são nulos nas extremidades da barra. Desta forma, o trabalho das tensões cisalhantes nestas seções é nulo, permitindo satisfazer todas as condições de contorno da barra livre. O emprego desta solução permite a identificação dos pulsos de deformação nas interfaces entre o corpo de prova e as barras do SHPB. A solução analítica da barra livre, através de funções harmônicas, é confirmada pela solução numérica utilizando o método de elementos finitos. O procedimento de obtenção da curva de tensão-deformação envolve duas etapas. Na primeira etapa, para obter o deslocamento devido ao pulso refletido, utiliza-se o vetor dos tempos defasado de uma constante. Esta constante é ajustada por tentativa, sendo considerada adequada quando o deslocamento inicial devido ao pulso refletido é nulo. Isto equivale ao instante em que o pulso incidente atinge a interface entre o corpo de prova e a primeira barra. Na segunda etapa, que consiste na obtenção da tensão no corpo de prova, o vetor dos tempos também é ajustado por tentativa. O ajuste é considerado adequado quando ocorre a convergência entre as regiões elásticas da curva de tensão-deformação deste teste e a curva de tensão deformação do teste quase estático. Com este procedimento, é obtida uma curva de tensão-deformação sem oscilações para um corpo de prova de cobre / Abstract: This is a contribution to the problem of correction of dispersion that occurs in the stress-strain curve obtained in tests with the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB), or high strain rate compression testo Harmonic functions are used as solutions ofthe free bar. In this case, the free bar is considered as a limited section ofthe infinite bar, canning compression and tensile pulses moving in the opposite directions. The OCCUlTence of these pulses is such that the tensile stress and radial displacements are null in the extremities ofthe bar. This way, the work done by shear stresses in these sections is null, satisfying alI the ftee bar boundary conditions. With this solution it is possible to identify the strain pulses at bars-specimen interfuces in the SHPB test this analytical solution is confined by the finite element method. The procedure to obtain the stress-strain curve involves two stages. In the first stage, the displacement due to the reflected pulse is obtained. The time is shifted by a constant. This constant is adjusted, to the appropriate condition that the initial displacement corresponds to a null displacement. This condition represents the instant that the incident pulse reaches the bar-specimen interfuce. In the second stage, the specimen stress is obtained. The time is also shifted by a constant. The appropriate condition is reached when the elastic area of the stress-strain curve converges to the stress-strain curve ofthe quasi-static test With the free bar solution and the procedure to obtain the stress-strain-curve described above, the stress-strain curve of a copper specimen is obtained. The stress-strain curve presents a plastic area virtually free of dispersion / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The main objective of this work is to analyze the behavior of guyed towers of different heights, subject to the following solicitations: wind loads, dead weight, and prestress of the stays. The study was done in order to better understand the influence of some static and dynamic parameters in these structures. Guyed towers are structures that are utilized in several applications, such as, for instance, transmission towers. Besides determining the best quantity, disposition, and inclination angle of the stays for these systems, it was verified the influence of different methods used to calculate wind loads in the following results: Von Mises stresses, forces on the stays, and the resulting displacement. The methods used were the ones mentioned in the Brazilian Standards NBR6123/1988, and in order to calculate the wind loads acting on the tower, algorithms in MATLAB® were implemented. The tower masts were designed using the admissible stress method. For the three-dimensional models in finite elements and their analysis, were elaborated APDLs (ANSYS Parametric Design Language) the structural systems, in such away to optimize the time spent on the modeling and to reduce possible source of uncertainty. The results analysis consists in evaluating the sensitivity of the design variables in terms of: Von Mises stresses, forces on the stays, and resulting displacements. Also, modal analyses were done to verify the influence of the support conditions on the base of the mast on the natural frequencies of the structure. The obtained results showed that the inclination angle of the stays with respect to the mast can be reduced, propitiating an area reduction occupied by the tower. It was also observed, that the resulting displacements of these structures are more sensitive to the studied parameters than the stresses and the forces on the stays. The studies done and the obtained results show a better understanding of the structural and the dynamic behaviors of this type of structure. / Este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento de torres estaiadas de diferentes alturas. Estas estão sujeitas as solicitações de vento, peso próprio e pré-tensão nos estais. Foi feito um estudo com a finalidade de conhecer a influência de determinados parâmetros na resposta estática e dinâmica dessas estruturas. Torres estaiadas são estruturas utilizadas em diversas aplicações, como por exemplo, em torres de transmissão. Além, de determinar a quantidade, disposição e ângulo de inclinação ótimos dos estais para esses sistemas, verificouse ainda, a influência dos modelos de cálculo das solicitações de vento, sugeridos pela NBR 6123/1988, nas tensões de Von Mises, esforços nos estais e deslocamentos resultantes nas estruturas. Os mastros das torres foram dimensionados utilizando o método das tensões admissíveis. As solicitações advindas da atuação do vento nas torres foram obtidas através de algoritmos implementados em MATLAB®, utilizando os vários modelos de cálculo apresentados na norma brasileira. Para modelagem tridimensional em elementos finitos e realização das análises, foram elaboradas rotinas em linguagem APDLs (ANSYS Parametric Design Language) para os sistemas estruturais, de maneira a parametrizar os modelos e otimizar o tempo gasto na modelagem. Foi realizada uma análise para avaliar a sensibilidade de determinadas variáveis de projeto tais como, quantidade, posicionamento e ângulo de inclinação dos estais, em termos de tensões de Von Mises, esforços nos estais e deslocamentos resultantes. Ademais, foram realizadas análises modais para verificar a influência das condições de contorno da base do mastro sobre as freqüências naturais da estrutura. Os resultados obtidos mostraram que o ângulo de inclinação dos estais com relação ao mastro pode ser reduzido, propiciando uma redução da área ocupada pela torre. Observouse também, que os deslocamentos resultantes dessas estruturas são mais sensíveis aos parâmetros estudados do que as tensões e os esforços nos estais. Os estudos realizados e os resultados obtidos levam a uma melhor compreensão do comportamento estrutural e dinâmico desse tipo de estrutura. / Mestre em Engenharia Mecânica

Esse trabalho compara análises modais, obtidas por dois métodos distintos, de propriedades de imagens de chamas de um forno industrial. Visto que a combustão de gases e líquidos é caracterizada pelo tipo de injeção de combustível, pela formação aleatória de vórtices e pela distribuição de reagentes, o exato sinal de excitação do sistema é, na prática, muito pouco conhecido, cabendo aos métodos de análise a identificação dos parâmetros modais sem essa informação. Para vencer este obstáculo, na presente dissertação foram utilizados o método de Ibrahim no Domínio do Tempo (ITDM) e o método Eigensystem Realization Algorithm (ERA) associados à técnica do decremento aleatório (Random Decrement - RandomDec). A técnica RandomDec permite a obtenção de um sinal proporcional ao decaimento livre do sistema, a partir de uma excitação aleatória. Essa proporcionalidade permite que os métodos no domínio do tempo citados anteriormente sejam empregados na obtenção das características de vibração do sistema. O estudo da dinâmica de chamas com base em propriedades de suas imagens é tema muito pouco abordado na literatura; por esse motivo, inicialmente foi realizado, por meio de simulações numéricas em um sistema hipotético, um completo teste de sensibilidade de todos os métodos e da técnica a serem implementados no problema real do forno industrial. Posteriormente, os dados de chamas foram utilizados para obtenção dos modos de vibrar das propriedades de imagens. Os resultados mostram que a modelagem realizada pelo ERA para sistema SIMO (single input and multiple output) fornece modos de vibrar com amortecimentos mais condizentes com a dinâmica da chama e, assim, sugerem que, em princípio, está técnica poderia ser utilizada prontamente na identificação desse tipo de sistema, sem a necessidade da realização de qualquer outra análise modal para corroborar os resultados. Além disso, a identificação de um sistema complexo como o analisado, utilizando métodos de análise modal operacional, enseja a possibilidade de pesquisas visando obter sistemas de controle baseado em imagens para plantas com características semelhantes. / In this present study, two different modal analysis methods are applied to obtain and compare models for properties of flame images captured in an industrial furnace. Since combustion of gases and liquids is characterized by the type of fuel injection, random formation of vortices and distribution of reagents, the system excitation signal isn\'t precisely known in the reality, thus the analysis methods must identify the modal parameters without this information. To overcome this obstacle, Ibrahim Time Domain Method (ITDM) and Eigensystem Realization Algorithm (ERA) associated with the Random Decrement (RandomDec) technique were implemented in this thesis. The RandomDec technique give the means to obtain a signal which is proportional to the free decay of the system when it is randomly forced. This proportional signal allows the previously mentioned analysis methods to be used to identify vibration characteristics of the system. The study of flame dynamics based on its image characteristics is barely approached in the literature; for this reason, a complete sensitivity test of all the methods and techniques to be implemented in the real problem of industrial furnaces was initially performed through numerical simulations of a hypothetical system. Afterwards, flame data was used to obtain the vibration modes of image properties. The results lead to conclude that the SIMO (single input and multiple output) model obtained by ERA has vibration modes with more consistent damping regarding flame dynamics and suggest also that this technique could be readily used in the identification of this kind of system, without the need of any other modal analysis for results corroboration. Furthermore, the utilization of operational modal analysis methods to identify a complex system such as the analyzed one may instigate researches on image-based control systems of industrial plants with suchlike characteristics.

O método de Ibrahim no Domínio do Tempo (ITD) é considerado um dos métodos clássicos de identificação de parâmetros modais de estruturas. As maiores vantagens da sua aplicação residem na identificação de modos muito próximos com boa precisão, em uma faixa relativamente larga de freqüências, além do número reduzido de equipamentos requeridos para a realização de ensaios experimentais. Neste trabalho foi realizada uma aplicação do método ITD no processo de identificação das freqüências naturais, dos fatores de amortecimento e dos modos de vibrar de uma placa quadrada de alumínio, engastada em um dos lados e livre nos demais. Este modelo experimental apresenta alta densidade modal e a análise foi realizada em uma faixa de freqüências de 0 a 1600 Hz através de um ensaio de impacto. Para produzir um conjunto consistente de resultados é necessário utilizar um modelo sobredeterminado para o sistema em estudo. O resultado desta análise, porém, apresenta modos computacionais que devem ser eliminados. Para tanto, foram utilizados dois índices de confiança para qualificar os resultados, sendo estes o Fator de Confiança Modal (MCF) e a Colinearidade de Fase Modal Ponderada (MPCW). Os modos que apresentaram melhores índices de confiança são considerados o resultado final do processo de identificação. / The Ibrahim Time Domain (ITD) method is considered one of the classical modal parameter identification techniques. The greatest advantages of the ITD application consist of the precise identification of closely spaced modes within a wide range of frequencies and the small amount of equipment required to accomplish experimental testing. In this work, the ITD method was applied in the process of identification of natural frequencies, damping factors and mode shapes of a cantilever aluminium plate. High modal density was detected on the experimental model and the analysis was performed on a frequency range from 0 to 1600 Hz by means of impulse testing. However, an oversized model of the test structure must be used, so that a consistent set of results can be achieved. The results, nevertheless, present computational modes that must be removed from the model. Two confidence factors were used to qualify the results, namely the Modal Confidence Factor (MCF) and the Modal Phase Collinearity - Weighted (MPCW). The modes that presented higher confidence factor values were considered as the final result of the identification process.

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:08:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_ElsonLimade_M.pdf: 5441408 bytes, checksum: a2117bd817e2c8a2d88bf1324af63fd6 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho de mestrado são investigadas as limitações do método dos elementos finitos na análise dinâmica de painéis reforçados. O painel foi modelado usando diferentes tipos de malha, mostrando que, dependendo do tamanho do elemento (ou número de graus de liberdade) usado na modelagem, o modelo não representa de uma maneira adequada a estrutura real. Para validar o modelo experimentalmente, foi construído um painel reforçado de alumínio e, através de métodos experimentais, foi feita uma análise modal. Os limites da modelagem pelo método dos elementos finitos, no que diz respeito às médias freqüências foram testados e comparados com resultados experimentais. Com a finalidade de reduzir o custo computacional, foi realizada uma comparação entre o método de elementos finitos e o método de elementos espectrais. Devido às incertezas de alguns parâmetros de entrada dos modelos, foram consideradas variações estatísticas em alguns parâmetros usando o Método de Monte Carlo e o Método da Superfície de Resposta. Os resultados mostraram que a partir de uma certa freqüência o método dos elementos finitos torna-se inviável devido ao alto custo computacional e que em altas freqüências o modelo dinâmico é sensível a pequenas variações nos parâmetros de entrada / Abstract: In this master's thesis work, finite element method limitations are investigated in the dynamic analysis of reinforced panels. The panel was modelled using different meshes in order to show that, depending on the element length (or the number of degree of freedom) used in the model, the model does not properly stand for the real structure. In order to assess experimentally the model, an aluminum reinforced panel was built and, through experimental methods, a modal analysis was carried out. The finite element modelling limits were tested and compared to experimental results regarding mid-frequencies. A comparison between finite element and spectral element methods was carried out for computational cost reduction purposes. Due to uncertainties of some model input parameters, a statistical variation was performed using Monte Carlo and Surface Response methods. Results have shown that, at high frequencies the finite element method is not appropriete for dynamic analysis due to high computational costs in high frequency and it is highly sensitive to small variations ofthe input parameters / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Sistemas manipuladores flexíveis apresentam muitas vantagens sobre os sistemas tradicionais (manipuladores com braço rígido). No entanto, sua utilização em diversas áreas industriais não tem sido favorecida devido às dificuldades no controle destes manipuladores flexíveis. Esta tese apresenta um estudo teórico da modelagem e caracterização de um sistema manipulador com dois elos flexíveis. O produto desta modelagem, obtida através do Maple é usado para simular o sistema manipulador com dois elos flexíveis no software do MATLAB. Os resultados práticos são obtidos a partir da montagem experimental em conjunto com o software do dSPACE e do MATLAB, estes programas são utilizados para tratamento dos sinais coletados da planta. Após a obtenção dos resultados teóricos e experimentais é feita uma análise comparativa não paramétrica com o objetivo de verificar a precisão associada ao modelo não paramétrico obtido na teoria. A modelagem do sistema é baseada no método dos modos assumidos, obtendo-se os dois primeiros modos de vibração para os dois elos flexíveis utilizados no experimento.

Neste trabalho foi estudado o comportamento dinâmico de um painel de carbono/epoxi sujeito a vários níveis de cargas de cisalhamento. O estudo foi feito através da análise modal experimental do painel. Com o estudo de técnicas de medição de vibração, foram obtidas funções de resposta em frequência de boa qualidade. Com os dados das funções de resposta em frequência, os parâmetros modais foram calculados utilizando o software LMS Test.LabTM. As análises foram feitas considerando as variações das frequências naturais e dos modos de vibrar para vários níveis de carregamento. Foram feitos três experimentos principais. No primeiro o painel foi excitado em uma região afastada dos reforçadores. No segundo experimento o painel foi excitado próximo aos reforçadores. E no último experimento o painel foi dividido em seções delimitadas pelos reforçadores e cada uma foi analisada independentemente. Com a análise modal experimental para várias condições de carregamento foi possível observar a variação do comportamento dinâmico com o aumento da carga de cisalhamento. Frequências naturais e modos de vibrar pré e pós flambagem foram obtidos. Foi observada a perda de efetividade dos reforçadores com o aumento da carga de cisalhamento e também o campo de tração diagonal no painel.

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de elementos finitos mistos-híbridos de tensão bidimensionais e tridimensionais aplicados a análises estáticas e modais, considerando-se materiais isotrópicos elásticos lineares. Destaca-se a criação de um novo elemento misto-híbrido tridimensional de tensão para análise modal descrito como um hexaedro serendipiano composto por vinte nós. A formulação é baseada na aproximação simultânea e independente dos campos de tensão e deslocamento no volume de um elemento, bem como de deslocamento na fronteira do mesmo. Estas aproximações não satisfazem as equações de equilíbrio, deslocamento-deformação e constitutivas a priori. Polinômios de Legendre são utilizados para a composição das aproximações, formando uma base completa. A característica ortogonal destas funções promove a geração de sistemas altamente esparsos. Os modelos estruturais são discretizados por elementos quadrilaterais ou hexaédricos, sendo refinados quanto ao aumento do número de elementos (refinamento h) ou do grau das funções de aproximação (refinamento p). Testes estáticos e modais encontrados na literatura e em programas comerciais de elementos finitos são implementados com elementos mistos-híbridos de tensão para a comprovação da acuracidade destes elementos.

Esse trabalho investiga o impacto do comportamento transitório e em regime permanente da carga sobre a estabilidade de tensão do sistema elétrico. Para isso, utiliza-se uma modelagem detalhada da rede elétrica, capaz de representar os principais eventos inerentes aos fenômenos de instabilidade e colapso de tensão. A simulação numérica do sistema algébrico-diferencial resultante é realizada utilizando-se o solver DASSLC. Ao final desse trabalho, faz-se uma análise da resposta dos diferentes modelos de carga sobre a estabilidade de tensão do sistema de 14 barras do IEEE. / This work investigates the impact of transient and steady state load behavior on power systems voltage stability. In order to do this, a detailed electric power system model is used to reproduce the main aspects of voltage instability and collapse phenomena. The numerical solution of the resulting non-linear differential-algebraic equations is carried out by using the DASSLC solver. An analysis of different load models behaviour for some voltage instability situations is presented for IEEE 14 bus system.