[pt] Os objetivos deste trabalho são três: O primeiro é fazer uma revisão sucinta da teoria de sistemas lineares e de estimação de parâmetros que é usada nos problemas de estruturas mecânicas; o segundo consiste no estudo do algoritmo ERA (Eigensystem Realization Algorithm) que fornece uma realização mínima, usando os sinais de entrada (forças, momentos, impulsos) e saída (acelerações); e o terceiro objetivo é desenvolver algumas aplicações tanto numéricas quanto experimentais. Assim, é realizado um estudo dos sistemas dinâmicos determinísticos e estocásticos para fornecer alguns conhecimentos básicos. Da mesma forma, são apresentados características e propriedades dos estimadores Bayesianos,de máxima verossimilhança e de quadrados mínimos. Com esta base, o algoritmo ERA e o algoritmo alternativo chamado ERA/OKID (Observer Kalman Filter Identication) são descritos. Como o uso de um observador faz com que o problema tenha uma estrutura estatística, o que permite ao estimador trabalhar com ruído, foi estudado o comportamento de ERA e ERA/OKID aplicados numa treliça bidimensional afetada por diferentes níveis de ruído. A última parte deste trabalho corresponde as aplicações, que estão divididas em parte experimental e parte numérica: Na parte experimental, foram gerados dois conjuntos de dados a partir de dois experimentos. Em cada um deles, uma treliça tridimensional foi excitada por uma força randômica e foram medidas as acelerações em dois pontos da estrutura. Com um dos conjuntos de dados, identificou-se um modelo de espaço de estado de ordem mínima, usando ERA e ERA/OKID. Compararam-se os sinais de saída gerados pelo modelo identificado e pela estrutura real para cada um dos sinais de entrada. A idéia é obter um modelo de espaço de estado de ordem mínima sem ter que fazer uma modelagem matemática previa. Na parte numérica é feita uma aplicação do algoritmo RSS (Remote Sensor System) usando um sistema de massas, molas e amortecedores. Este algoritmo, proposto em [42] é famoso porque foi usado para identificar se ocorria algum dano na estação espacial MIR depois de cada processo de acoplamento. No processo de identicação do algoritmo RSS, foram usados ERA e ERA/OKID. / [en] The aims of this work are three: First, to make a brief review of linear system and estimation theory used in mechanical structure problems. Second, to study an algorithm called ERA (Eigensystem Realization Algorithm) that provides a minimal realization using the input (forces, moments, impulses) and output signals (accelerations). Third, to develop some numerical and experimental applications. To achieve these goals, a study of deterministic and stochastic linear systems is performed in order to provide some basic insights. In the same way, characteristics and properties of the Bayesian, maximum likelihood and least square estimators are presented. With this background, the original ERA and an alternative algorithm called ERA/OKID (Observer Kalman Filter Identification) are described. Since the use of an observer gives a system a statistical framework that allows the estimators to deal with noise, the behavior of ERA and ERA/OKID when applied to a bidimensional truss a®ected by di®erent levels of noise is studied . The last part of this work is concerned with the applications. That consist of an experimental and a numerical part: In the first part, two sets of data are generated by performing two experiments. In each one, a tridimensional truss was excited by a randomic force and the accelerations of two points of the structure were measured. With one set of data, it is found a state space model of minimal order using ERA and ERA/OKID. Comparisons are made between the output signals generated by the identified model and the real truss for each input signal. The goal is to achieve a state space model of minimal order without performing any mathematical model process. In the second part, it is performed an application of the RSS (Remote Sensor System) algorithm using a damped mass-spring system. This algorithm, proposed in [42] is famous because it was used to identify whether the MIR space station was damaged after a docking process. In the identification stage of the RSS algorithm, ERA and ERA/OKID is used. / [es] Los objetivos de este trabajo son tres: El primero es hacer una revisión sucinta de la teoría de sistemas lineales y de estimación de parámetros que se utiliza en los problemas de extructuras mecánicas; el segundo consiste en el estudio del algoritmo ERA (Eigensysten Realization Algorithm) que obtiene una realización mínima, usando señales de entrada (fuerzas, momentos, impulsos) y salida (aceleraciones); y el tercer objetivo es dearrollar algunas aplicaciones tanto numéricas como experimentales. Se realiza un estudio de los sistemas dinámicos determinísticos y estocásticos para discutir algunos conocimentos básicos. De la misma forma, son presentados características y propriedades de los estimadores Bayesianos,de máxima verosimilitud y de mínimos cuadrados. Con esta base, se describen los algoritmos ERA y el algoritmo alternativo llamado ERA/OKID (Observer Kalman Filter Identication). Como el uso de un observador hace con que el problema tenga una extructura estadística, que permite al estimador trabajar con ruido, se estudio el comportamento de ERA y ERA/OKID aplicados en una celosía bidimensional afectada por diferentes nívelesde ruido. La última parte de este trabajo corresponde a las aplicaciones, que están divididas en parte experimental y parte numérica: En la parte experimental, fueron generados dos conjuntos de datos a partir de dos experimentos. En cada un deles, se aplicó una fuerza randómica a una celosía tridimensional y posteriormente se midieron las aceleraciones en dos puntos de la extructura. Con uno de los conjuntos de datos, se identificó un modelo de espacio de estado de orden mínima, usando ERA y ERA/OKID. Se compararon los señales de salida generados por el modelo identificado y por la extructura real para cada uno de los señales de entrada. La idea es obtener un modelo de espacio de estado de orden mínima sin tener que hacer una modelaje matemática previa. En la parte numérica se aplica el algoritmo RS (Remote Sensor System) usando un sistema de masas, molas y amortecedores. Este algoritmo, proposto en [42] es famoso porque fue utilizado para identificar si ocurría algun daño en la estación espacial MIR después de cada proceso de acoplamiento. En el proceso de identicación del algoritmo RS, fueron usados ERA y ERA/OKID.

[pt] Nas últimas décadas, perfis pultrudados de polímeros reforçados com fibra (PRF) vêm despertando grande interesse na indústria civil devido a sua alta relação entre resistência e peso e sua aplicabilidade em ambientes agressivos. Apesar de apresentar grande resistência às intempéries, a degradação dos PRF foi notada após anos de exposição em campo. A utilização de ensaios não destrutivos (END) se mostra como uma boa alternativa para avaliar a integridade deste material, havendo especial interesse para controle de qualidade de baixo custo em campo. Dessa forma, este trabalho utilizou ensaios de vibração livre com duas técnicas de excitação por impulso para detectar danos em polímeros reforçados com fibra de vidro envelhecidos em câmaras com elevada temperatura, umidade e salinidade. Através da avaliação das frequências naturais e amortecimentos, foi observado o impacto das condições ambientais na integridade do material, resultado corroborado pela variação das propriedades elásticas obtidas através da resposta dinâmica acústica. / [en] In the last decades, pultruded profiles of fiber-reinforced polymers (FRP) have been attracting great interest in the civil industry due to their high strength-to-weight ratio and their applicability in aggressive environments. Despite showing great resistance to weathering, the degradation of FRP was noticed after years of exposure in the field. The use of non-destructive techniques (NDT) has been shown to be a good alternative to evaluate the integrity of this material, with special interest for low-cost quality control in the field. Thus, this work used free vibration tests with two impulse excitation techniques to detect damage in glass fiber reinforced polymers aged in chambers with high temperature, humidity and salinity. Through the evaluation of natural frequencies and damping, the impact of environmental conditions on the integrity of the material was observed, a result corroborated by the variation of elastic properties obtained through the acoustic dynamic response.

[pt] Uma técnica bem conhecida para resolver problemas dependentes do tempo é a formulação, desses problemas, no domínio da frequência por meio da transformada de Laplace ou Fourier, com as consequêntes expressões apropriadas desses resultados utilizando inversões numéricas. Embora de fácil implementação, tais inversões numéricas, são computacionalmente dispendiosas quando resultados mais exatos são desejados e suscetíveis a instabilidades num´ericas. Para problemas de tipo difusão, o algoritmo de Gaver-Stehfest parece ser satisfatório. Problemas gerais de dinâmica demandam algoritmos mais robustos, usualmente baseados em expansões em séries de Fourier tal como foi proposto inicialmente por Dubner e Abate. Algoritmos de outros tipos já são implementados em softwares matemáticos tais como Matlab e Mathematica. A livraria de Fortran possui um algoritmo proposto por Crump e aperfei¸coado por de Hoog e colegas. Mais recentemente, foi proposto resolver problemas transientes de potencial e elasticidade pelo uso de uma técnica avançada de superposição modal que é aplicado a modelos de elementos finitos e elementos de contorno baseados em equilíbrio. O método começa com a formulação no domínio da frequência a qual leva a uma matriz de rigidez efetiva, simétrica-complexa (quando amortecimento viscoso é considerado), expressa como uma série de potências de frequência com matrizes generalizadas de rigidez, amortecimento e massa. Após a solução do problema de autovalor não linear associado, obtém-se uma solução modal avançada do problema, a qual permite uma rápida solução no domínio do tempo obtendo as expressões imediatamente de qualquer resultado de interesse. O objetivo deste trabalho é comparar o desempenho computacional da técnica de superposição modal avançada com as técnicas baseadas em transformadas inversas numéricas de Laplace como aplicações a problemas generais de grande porte. A bibliografia relevante é revista e as principais diferenças conceituais desses métodos são brevemente tratados. Todos os algoritmos são implementados em Fortran com o intuito de garantir uma base comum de comparação. Alguns resultados iniciais são mostrados, conclusões mais definitivas so poderão ser obtidas após uma grande série de simulações numéricas. / [en] An established technique to solve time-dependent problems is the formulation of a complete frequency-domain analysis via Laplace or Fourier transforms, with subsequent ad hoc expression of results by numerical inversion. Although usually easy to implement, such a transform inversion is computationally intensive, if accurate results are desired, and liable to numerical instabilities. For diffusion-type problems, the Gaver-Stehfest algorithm seems well suited. General dynamics problems demand more robust algorithms usually based on Fourier series expansions, as firstly proposed by Dubner and Abate. Algorithms of either kind are already implemented in mathematical languages such as Matlab and Mathematica. The Fortran library has a Fourier-series algorithm proposed by Crump and improved by de Hoog et al. More recently, it has been proposed to solve transient problems of potential and elasticity by using an advanced mode superposition technique that applies to equilibrium-based finite element and boundary element models. One starts with a frequency-domain formulation that leads to a complex-symmetric (if viscous damping is included), effective stiffness matrix expressed as a frequency power series with generalized stiffness, dumping and mass matrices. After solution of the associated complex-symmetric, non-linear eigenvalue problem, one arrives at an advanced modal solution of the problem, which leads to the straightforward solution in the time domain and the immediate expression of any results of interest. Aim of the present research work is to compare the computational efficiency of the proposed advanced modal analysis with the techniques based on numerical inverse transforms, as applied to general, large scale problems. The relevant literature is reviewed and the main conceptual differences of the investigated methods are briefly outlined. All algorithms are implemented in Fortran so as to assure a common basis of comparison. Some initial results are displayed, as more definitive conclusions can only be expected after a large series of numerical simulations.

[pt] O Bambu é classificado como Bambusoideae ou como Bambusaceae que pode ser encontrado em abundância especialmente em regiões tropicais e subtropicais. Estudos mostraram que a relação resistência à tração e peso específico do bambu é 2.73 vezes maior que do aço com a vantagem de ter um baixo consumo de energia e baixo custo em sua produção, além de ser um material renovável e ecológico. O bambu é utilizado nas construções civis por séculos, especialmente em regiões sujeitas aos abalos sísmicos. Essas construções, como as obras construídas na América Latina e Taj Mahal, na Índia, mostram que o bambu possui boa resistência às cargas sísmicas; mesmo com essas evidências, muitas vezes citadas na literatura cientifica disponível, não encontramos estudos sobre o comportamento dinâmico do bambu nas obras de engenharia. No Brasil, o bambu é encontrado com abundância em quase todo território nacional, são muito reduzidos os estudos sobre suas propriedades e metodologia para emprego; quanto às propriedades dinâmicas praticamente sem referências. / [en] The Bamboo is classidied as Bambusoideae or as Bambusaeceae that can be fond in abundance in tropical and sub-tropical contries. Studies had shown that the relation tensile stregth and specific weight of the bamboo is 2.73 greater that of the steel with the advantage to have a low consumption of energy and low cost in its production, besides being a renewable and ecological material. The bamboo is used in the civil constructions per centuries, especially in earthquake regions. These constructions, as constructed in America Latina and Taj Mahal, in India, show that the bamboo possess good resistance to seismic loads; exactly with this fact many times cited in available scientific literature do not find studies on the dynamic behavior of the bamboo. In Brazil, the bamboo is found with abundance in almost all domestic territory, very is reduced the studies on its properties and methodology for job; how much to the dynamic properties practically without Reference.

[pt] Análise modal consiste na caracterização de um sistema através dos seus parâmetros modais. Quando a principal excitação é causada pelo ambiente em que o sistema está inserido, essa caracterização é definida como análise modal operacional (OMA). Nestes casos, os forçamentos não são conhecidos (mensuráveis) e apenas as respostas são monitoradas. Por terem natureza aleatória, esses sinais precisam ser incorporados ao modelo numérico através de processos estocásticos. O principal objetivo desta dissertação consiste em descrever as técnicas de identificação em OMA. Para isso, duas vertentes foram criadas, uma teórica e outra experimental. Na parte teórica, as hipóteses necessárias para a identificação de um sistema por OMA são apresentadas. Uma análise dos erros causados por sinais ruidosos também é feita, permitindo que a sensibilidade dos métodos seja avaliada. Além de contemplar os principais métodos de identificação, dois novos métodos são propostos. Ambos foram desenvolvidos a partir da Decomposição Ortogonal Própria (POD) e combinam uma eficiência computacional com a possibilidade de quantificar as incertezas dos parâmetros. Na vertente experimental, o objetivo é ilustrar e validar a identificação de estruturas. Para isso, três diferentes bancadas foram criadas: um prédio de dois andares, uma pá eólica e uma ponte suspensa. Após a construção, essas estruturas foram devidamente instrumentadas por diferentes sensores. Um sistema de aquisição dados foi montado através de hardwares comerciais e analisados através de uma interfase gráfica desenvolvida especialmente para OMA pelo Laboratório de Vibrações. / [en] Modal analysis consists in the characterization of a system through its modal parameters. When the main excitation source is the system s environment, this characterization is defined as operational modal analysis (OMA). On those cases, the forces are unknown (not measured) and only the responses are monitored. Because of there random nature, those signals are incorporated into the numerical model as stochastic processes. The main goal of this dissertation is to describe the identification techniques in OMA. Therefore, two different approaches were created: a theoretical one and an experimental one. In the theoretical part, the required hypotheses for system s identification with OMA are presented. An analysis of the errors caused by noisy signals are also performed, allowing the method s sensibility to be evaluated. Besides the standard identification methods, two new ones are proposed. They both has been developed as extension of the Proper Orthogonal Decomposition (POD) and combine an efficient computational process with the possibility of quantify the parameters uncertainties. In the experimental approach, the goal is to illustrate and validate the identification of structures. Therefore, three different test bench were created: a two floor building, a wind turbine blade and a cable-stayed bridge. After their construction, those structures were proper instrumented with different sensors. A data acquisition system were built using commercial hardwares and analyzed through a graphic interface specially made for OMA and developed in the vibration laboratory.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-30Bitstream added on 2014-06-13T19:55:34Z : No. of bitstreams: 1 freitas_tc_me_ilha.pdf: 1484818 bytes, checksum: 9f0ca1d5825d93918e44fc9b31aae513 (MD5) / Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) / Este trabalho apresenta o estudo, a implementação e a aplicação de duas técnicas de identificação de parâmetros modais utilizando apenas as respostas da estrutura, denominadas: Identificação Estocástica de Subespaço (IES) e Decomposição no Domínio da Freqüência (DDF). A IES é baseada na Decomposição em Valores Singulares (DVS) da projeção ortogonal do espaço das linhas das saídas futuras no espaço das linhas das saídas passadas. Uma vez realizada a DVS da projeção ortogonal é possível obter o modelo de espaço de estado da estrutura e os parâmetros modais são estimados diretamente através da decomposição em autovalores e autovetores da matriz dinâmica. A DDF é baseada na DVS da matriz de densidade espectral de potência de saída nas linhas de freqüências correspondentes a região em torno de um modo. O primeiro vetor singular obtido para cada linha de freqüência contém as respectivas informações daquele modo e os correspondentes valores singulares levam a função densidade espectral de um sistema equivalente de um grau de liberdade (1GL), permitindo a obtenção dos parâmetros do respectivo modo. Os métodos são avaliados utilizando dados simulados e experimentais. Os resultados mostram que as técnicas implementadas são capazes de estimar os parâmetros modais de estruturas utilizando apenas as respostas. / This work presents the study, implementation and application of the two techniques for the modal parameters identification using only response data: Stochastic Subspace Identification (SSI) and Frequency Domain Decomposition (FDD). The SSI is based on Singular Value Decomposition (SVD) of the orthogonal projection of the future output row space in the past output row space. After the completion of the SVD of the orthogonal projection, is possible to get the state space model of the structure and the modal parameters are estimated directly through the eigenvalues and eigenvectors decomposition of the dynamic matrix. The FDD is based on the SVD of the output power spectral density matrix in the frequencies lines around a mode. The first singular vector obtained for each frequency line contains the respective information about this mode and the corresponding spectral density function leads to an equivalent system of one degree of freedom (1 DOF), allowing the calculation of the parameters of the mode. The methods are evaluated using simulated and experimental data. The results show that the techniques implemented are capable to estimate the modal parameters of structures using only response data.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-22Bitstream added on 2014-06-13T19:14:29Z : No. of bitstreams: 1 jardim_mf_me_ilha.pdf: 2211660 bytes, checksum: 2278321e3f739e77b4a47c1e179ff125 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Em muitos problemas do nosso cotidiano ocorre acoplamento entre a resposta acústica no interior de uma cavidade e a excitação estrutural em um de seus contornos flexíveis, bem como a resposta estrutural nestes contornos também está relacionada à fonte acústica da cavidade. Interior de automóveis, cabine de caminhões e fuselagem de aviões são apenas alguns exemplos práticos destes tipos de sistemas. Acoplamento implica que o comportamento dos sistemas acústico e estrutural não são independentes um do outro, e ambos devem ser considerados como um único sistema global. O propósito deste trabalho é avaliar a técnica de matrizes compactas na solução de problema de acoplamento vibroacústico em cavidades de geometria regular e irregular. Preliminarmente, a análise do acoplamento vibro-acústico é baseado no método dos elementos finitos e o conjunto de equações não simétricas que modela o movimento é discutida. A aproximação vibro-acústica por matrizes compactas é feita utilizando conceitos de impedância e mobilidade. No modelo de matrizes compactas, o acoplamento é obtido através da avaliação dos modos acústicos e estruturais desacoplados da cavidade e da estrutura flexível, respectivamente. Simulações numéricas utilizando o método dos elementos finitos e a técnica de matrizes compactas são apresentadas para modelos vibro-acústicos de geometria regular e irregular. Testes experimentais são realizados em uma cavidade irregular feita de PVC e aço. A metodologia de análise dos resultados é baseada nas FRF(s) definidas pelas relações entre a resposta em pressão acústica da cavidade e a força estrutural e entre a resposta em velocidade e a força estrutural aplicada sobre a superfície flexível. A comparação dos modelos numéricos e experimentais mostra o potencial da técnica de matrizes compactas. / In many systems of day-life occurs the coupling between the acoustical response in a cavity and a structural excitation on a flexible boundary, whereas the structural response in this same boundary is also related to acoustical excitation source. Car interiors, cabs of trucks and aircraft fuselage are a just a few practical examples of this sort of systems. Coupling implies that the acoustical and structural system behavior is not independent from each other, and therefore they must be considered as a global system behavior. The aim of this work is to evaluate a compact matrix formulation to solve vibro-acoustic problems in regular and irregular shape cavity. Preliminary, the vibro-acoustic coupling analysis is based on finite element method and the set of non-symmetric equation that represents the movement is discussed. The compact matrix formulation approaches have been done using impedance and mobility concepts. In compact matrix model, the coupling is obtained by evaluating the uncoupled acoustic modes and structural modes of the cavity and flexible structure, respectively. Numerical simulation using the finite element method and the compact matrix formulation are shown for regular and irregular shape cavity model. Experimental tests are evaluated in an irregular rigid cavity made of PVC and steel. The results analysis methodology is based on FRF(s) defined by the relationship between the pressure acoustic response in the cavity and structural force and between the velocity response and structural force applied on the flexible boundary. The comparison of numerical and experimental models shows the potential of the compact matrix formulation.

[pt] O método híbrido dos elementos finitos, proposto por Pian com base no potencial de Hellinger-Reissner, estabeleceu um novo paradigma entre as formulações de discretização numérica de um problema de elasticidade. Uma proposta feita por Przemieniecki – para a análise generalizada de vibração livre de elementos de treliça e de viga – foi incorporada por Dumont aos métodos híbridos dos elementos finitos e de contorno e generalizada ainda mais para a análise de problemas dependentes do tempo em termos de um procedimento de superposição modal avançado, que se baseia na resolução de um problema não linear de autovalores e que permite levar em conta de maneira adequada condições iniciais gerais de contorno, assim como ações de domínio. O presente trabalho apresenta as principais características do desenvolvimento feito por Dumont para aplicação específica a estruturas aporticadas e investiga diversos exemplos disponíveis na literatura de dinâmica estrutural clássica para mostrar que muitos resultados apresentados são bastante imprecisos pela falta de um cuidadoso estudo de convergência. / [en] The hybrid finite element method, proposed by Pian on the basis of the Hellinger-Reissner potential, has proved itself a conceptual breakthrough among the discretization formulations. A proposition made by Przemieniecki – for the generalized free vibration analysis of truss and beam elements – was incorporated into the hybrid finite/boundary element method developed by Dumont and extended to the analysis of time-dependent problems by making use of an advanced mode superposition procedure that is based on a nonlinear eigenvalue analysis and adequately takes into account general initial conditions as well as general body actions. This work presents all the features of the formulation as applied to frame structures and assesses several examples available in the technical literature to show that remarkable improvements may be achieved – and actually should be taken into account – with the proposed formulation when compared to the classical structural dynamics.

[pt] Neste trabalho a Análise de Vibrações é tratada no contexto da formulação fraca. Um sistema contínuo é formulado abstratamente em um espaço de Hilbert e uma base de projeção é escolhida para a dinâmica. Um esquema de convergência para a aproximação é garantido à medida em que se aumenta o número de funções da base usada para representar a resposta do problema. Esta é a idéia por traz de métodos como o Método dos Elementos Finitos e o Método dos Modos Supostos, que derivam do Método de Galerkin. Esta estratégia é diferente do que comumente é ensinado nos cursos de vibrações, onde um sistema massa-mola é analisado, e sistemas discretos formados por massas, molas e amortecedores são discutidos. Nestes casos não se sabe qual é o erro cometido na análise numérica. A Análise de Vibrações é muito usada na manutenção preditiva de máquinas rotativas. Alguns fenômenos observados nesses equipamentos motivaram o desenvolvimento de um modelo numérico que pudesse reproduzir tais fenômenos para melhor entendê-los. Um sistema rotor-mancal é modelado e sua resposta dinâmica comparada qualitativamente com a resposta dinâmica captada através de acelerômetros fixados nos mancais de um exaustor da Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST). Durante o trabalho diversos programas foram desenvolvidos através da plataforma MATLAB. / [en] Vibration Analysis is treated in the context of weak formulation. A continuous system is formulated in the Hilbert space and one base is selected to project the dynamics. An approximation scheme is guaranteed by increasing the number of functions in the base used to represent the response. This is the idea behind methods like the Finite Element Method and Assumed Modes Method, which derive from Galerkin Method. This strategy is different from what is commonly taught in vibration courses, where a mass-spring system is analyzed and discrete systems composed by masses, springs and dashpots are discussed. In those cases the error of the numerical analysis is not known. Vibration Analysis is very used in predictive maintenance of rotating machines. Some phenomenons observed in those machines motivated the development of a numerical model that could reproduce such phenomenons to better understand them. A rotor-bearing system is modelled and its dynamic response is qualitative compared to the dynamic response captured by accelerometers fixed on the bearings of a blower of the steel company Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST). During this work several programs were developed using MATLAB software.

[pt] Neste trabalho um modelo dinâmico para um rotor vertical em balanço, considerando o fenômeno de contato com a sua guarda, é analisado. A conjunto é modelado como um sistema eixo-rotor-estator com contato. A análise do contato é particularmente complexa pela não linearidade nas equações de movimento. O impacto com o estator é levado em conta através do modelo de contato tipo Kelvin-Vôigt, e, as equações de movimento, do rotor, são deduzidas através da formulação Lagrangeana; estas equações podem capturar os fenômenos devido à vibração lateral, como: precessão direta, precessão retrograda, rolamento e escorregamento. Pela existência de diferentes parâmetros combinados e devido à não linearidade da equação de movimento, a resposta dinâmica não é simples de ser obtida apriori. Portanto, métodos numéricos são empregados para a solução, especificamente emprega-se o método de Runge-Kutta Fehlberg de passo variável. Os resultados da simulação mostram que para certas condições, o rotor pode mudar de orbita devido aos impactos com o estator, podendo chegar a realizar precessão retrograda. Este tipo de fenômeno é considerado como o mais violento e perigoso nas maquinas rotativas. Com o fim de estudar a dinâmica lateral do sistema, um rotor vertical em balanço com guarda anular é investigado. A passagem dela através de sua velocidade critica, quando conduzida por um motor elétrico, é analisada (e também quando o sistema opera em velocidades constantes). Além disso, neste trabalho, os resultados experimentais obtidos da bancada de experimentação são usados para estudar o fenômeno da precessão. / [en] In this work a dynamic model for the overhung rotor, considering the contact phenomenon between the rotor and the stator is analyzed. It is modeled as a shaft-rotor- stator system with contact. The analysis of contact is particularly complex, due to the high nonlinearity of motion equations. Impact with the stator is accounted by a consistent contact model, as Kelvin-Vôigt model, and, rotor`s motion equation is encountered employing Lagrangean`s method; this equations are capable of capturing the phenomenon due to lateral vibration, as: forward whirl, backward whirl, rolling or sliding along the stator. Due to the combined parameters and the effect of nonlinearity in motion equations, the dynamical response is not simple or easily predictable. Numerical simulation is the preferred method of analysis, exactly is used the Runge-Kutta Fehlberg method with variable step. Simulation results show that under certain conditions, a rotor changes its orbit due the impacts with the stator and after that, it executes backward whirl motion. It is a kind of phenomenon, which is considered as the most violent and dangerous in rotating machines. To this end, the analysis of a vertical overhung shaft-disc system with annular guard is investigated. The passing through its critical speed is analyzed when driven by an electric motor (also when the system operates under a constant rotational velocity). In addition, in this work the results obtained with an experimental test rig are used to investigate the whirl phenomenon.