Orientador: Hans Ingo Weber / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T19:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BritoJunior_GeraldoCarvalho_M.pdf: 39029128 bytes, checksum: 98700968edab665ec7a129400e43c840 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho é dividido em duas partes, uma teórica e outra experimental. Na primeira parte é apresentado um procedimento, estabelecido com base em um estudo analítico da Equação de Reynolds, para determinar os coeficientes de rigidez e de amortecimento do filme lubrificante de mancais de guia de grandes hidrogeradores. Ele é aplicado aos mancais de guia superiores das unidades geradoras da Usina Hidrelétrica de Itaipu e os coeficientes resultantes são comparados àqueles obtidos com o uso de um programa que emprega o Método das Diferenças Finitas para solucionar a Equação de Reynolds. A parte experimental é baseada na análise de diversas falhas ocorridas em hidrogeradores, nos resultados de alguns ensaios especiais e no monitoramento das temperaturas dos mancais e da oscilação do eixo das dezoito unidades geradoras de Itaipu, desenvolvido ao longo de um período de cinco de anos. Ela mostra que os modelos matemáticos de hidrogeradores, utilizados para prever o comportamento dinâmico destas máquinas na fase de projeto ou como um ferramenta de manutenção preditiva na fase de operação, precisam incluir os efeitos das forças de rigidez e de amortecimento do filme lubrificante dos mancais de guia. Finalmente, são analisadas as conseqüências de diversos fenômenos que ocorrem em hidrogeradores, tais como deformação dos mancais, variações sazonais nas folgas dos mancais e outros, nos coeficientes dinâmicos do filme lubrificante / Abstract: This work is divided in two parts, one theoretical and other experimental. In the first part is presented a procedure, established from an analytical study of the Reynolds equation, to determine the oil film stiffness and damping coefficients of large hydro units guide bearings. It is applied to the upper guide bearings of the Itaipu Power Plant generating units and the resulting coefficients are compared to those achieved using a program which employs the Finite Difference Method to solve the Reynolds equation. The experimental part is based on an analysis of several failures occurred in hydrogenerators, on the results of some special tests and on the monitoring of bearings temperatures and shaft vibration of the eighteen Itaipu generating units, made on a period of five years. It shows that the mathematical models of hydrogenerators, used to preview their dynamic behavior at the design phase or as a predictive maintenance tool at the operation phase, must include the effects of the guide bearings oil film stiffness and damping forces. Finally, are analyzed the consequences of several phenomenons which occurs in those machines, such as bearing deformations, seasonal changes in bearings clearances and others, in the oil film dynamic coefficients / Mestrado / Mecanica dos Corpos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T04:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RafaelBittencourt_M.pdf: 2098484 bytes, checksum: e3c06e9d3444778c194664385fd94c5a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Desde os primeiros estudos numéricos sobre lubrificação em mancais hidrodinâmicos até a atualidade, existiram relativamente poucos trabalhos abordando o problema através do método dos volumes finitos. Na verdade, a maioria dos estudos, na área de lubrificação, utiliza a equação de Reynolds e o método das diferenças finitas para estabelecer o campo de pressão gerado no filme de óleo, mesmo sendo este tipo de abordagem inviável em certos casos, pois para geometrias mais complexas, ou com certas condições dinâmicas do sistema, a qualidade da discretização e a consistência dos resultados gerados pela equação de Reynolds se mostram insuficientes. Sendo assim, este trabalho trata da análise do campo de pressão em um filme gerado através do efeito hidrodinâmico em um mancal radial cilíndrico plano. Para tanto, o fluido de lubrificação é colocado em condição isotérmica e em regime de escoamento laminar. Para avaliar o campo de pressão é desenvolvido um algoritmo que determina a solução através do método dos volumes finitos para a equação simplificada de Reynolds em um domínio com duas dimensões, e segue com as seguintes etapas: construção da malha, integração das equações dentro dos volumes, definição das equações discretizadas, estabelecimento de condições iniciais e de contorno e avaliação do campo de pressão no domínio de cálculo. Outro ponto analisado é a influência de ranhuras nos mancais, as quais trazem novos elementos para o comportamento do mancal, tais como a redução da pressão no filme de óleo e a maior retenção do fluido entre o eixo e o mancal. Ao final, é possível concluir que a grande importância desta abordagem está na similaridade do método dos volumes finitos com a tradicional representação diferencial do escoamento em volumes de controle, tornando mais claros os conceitos físicos envolvidos, outro ponto abordado é a comparação com o método das diferenças finitas e a solução analítica de Ocvirk, com esses resultados é possível avaliar as principais características e vantagens de cada método. Com respeito ao campo de pressão, também é possível chegar aos valores das forças de sustentação do eixo e ainda avaliar os coeficientes de rigidez do mancal, que são fundamentais no estudo da dinâmica de máquinas rotativas. / Abstract: Since the first studies on hydrodynamic journal bearings using numerical methods until today, there has been relatively few studies addressing the problem through the Finite Volume Method. Indeed, the majority of studies in the area of lubrication use the equation of Reynolds and method of finite differences to establish the field of pressure generated in the oil film, even if this type of approach is not viable in certain cases, specially for complex geometries or for certain dynamic conditions of the system. Thus, this work deals with the analysis of the pressure distribution in a film generated by the hydrodynamic effect in a radial radial journal bearing. Wherefore, the fluid lubrication is placed in isotherm condition and laminar flow. To evaluate the pressure distribution an algorithm is developed to determine the solution through the Finite Volume Method for the simplified Reynolds equation in a field with two dimensions, and follows with the steps: construction of the mesh, integration of equations within the volumes, the definition of discrete equations, establishment of initial conditions and boundary conditions and finally the evaluation of pressure distribution in the calculation domain. Another point analyzed is the influence of grooves in the bearings, these grooves bring new elements for the performance of journal bearings, such as to reduce the pressure in the oil film and the greater retention of the fluid between rotor and bearing, this study is highlight also the behavior of the stiffness of the oil film in certain conditions of operation, and this dynamic parameter has high importance in studies of rotative machines response. At the end, it is possible to conclude that the great importance of this approach is the similarity of the Finite Volume Method with the traditional differential representation in studies with fluid mechanics, making clearer the physical concepts involved, another point raised is the comparison with the Ocvirk's analytical solution, allowing to evaluate the main characteristics and the results quality for this numerical method. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Izuka_JaimeHideo_M.pdf: 3067570 bytes, checksum: 82a84bf138484b1bf94c984320ee5486 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo do presente trabalho é a modelagem dinâmica e a simulação das cargas e dos deslocamentos correntes nos mancais de um compressor alternativo. O modelo de mancal, integrado à cinética do conjunto, permite avaliar de forma precisa a influência dos pequenos movimentos dos suportes hidrodinâmicos no comportamento global do compressor. Soluções numéricas do problema de lubrificação hidrodinâmica são pesquisadas com o uso dos métodos de diferenças finitas, volumes finitos e elementos finitos. Resultados das soluções analíticas de mancal curto e longo são comparados com as soluções dos modelos numéricos de mancal. Escolhe-se assim a implementação e uso do modelo de elementos finitos para a simulação dos mancais hidrodinâmicos utilizados no compressor. O método de Newton-Euler é utilizado para a obtenção das equações diferenciais que representam o modelo de movimento do sistema dinâmico do conjunto eixo/biela/pistão. A implementação da solução numérica de mancal hidrodinâmico integrada à cinética do sistema exige um grande esforço computacional, demandando a utilização de técnicas de processamento paralelo. Assim, apresenta-se e compara-se com a literatura, os resultados de simulação de cargas e órbitas de mancais, na operação de um compressor alternativo de refrigeração. / Abstract: The present works simulates the loads and displacements of the bearings of a reciprocating compressor. The bearing model, which is integrated to the kinetics of the system, allows a precise evaluation of the influence of small movements of the hydrodynamic supports into the global behavior of the compressor Numerical solutions of the problem of hydrodynamic lubrication are studied using the methods of finite differences, finite volumes and finite elements. Results of analytical solutions for short and long bearing are compared with the numerical models of bearings. The finite element model of hydrodynamic bearings is used in the simulation of the compressor. The Newton-Euler method is used to obtain the differential equations representing the model of motion of the crankshaft/conrod/piston dynamic system. Implementation of the integrated numerical solution for the hydrodynamic bearing and the kinetics of the system requires a large computational effort, demanding the use of parallel processing techniques. The results of simulation of orbits and bearing loads in the operation of an alternative refrigeration compressor is thus presented and compared with the literature. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Gabriel Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T06:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guilherme_KarendeLolo_D.pdf: 2419963 bytes, checksum: 554ac4d31b46ae66bd610d91ebaa931a (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo propor um modelo de dinâmica flexível dos componentes de um compressor alternativo monocilíndrico de refrigeração. Tal modelo representa um aperfeiçoamento da modelagem dinâmica utilizada, que supõe mancais rotativos fixos ou pinados. A modelagem dinâmica flexível do compressor é útil na analise dos esforços de natureza elástica e dissipativa que ocorrem nos mancais de sustentação do conjunto. Esses resultados podem também ser utilizados numa correta medição da energia dissipada pelos mancais. O modelo dinâmico utiliza um mecanismo biela-manivela, pistão e eixo, sujeitos ao carregamento da pressão que o fluido refrigerante exerce sobre o pistão no interior do cilindro. A modelagem incorpora efeitos giroscópicos e utiliza mancais flexíveis nos acoplamentos dos componentes, o que proporciona maior mobilidade ao modelo. O Método de Newton Euler é utilizado na analise das forças e momentos atuantes no sistema para a obtenção das equações diferenciais que representam o seu movimento. As equações dinâmicas, por sua vez, são resolvidas numericamente através do método de Runge-Kutta. Observou-se que a modelagem da oscilaãoo dos componentes rotativos no conjunto eixo-biela-manivela é capaz de produzir esforços diferenciados nos mancais do compressor quando comparado aos esforços de mancal presentes num modelo pinado / Abstract: The work consists in fiding a flexible dynamics model of a single cylinder, reciprocating refrigeration gas compressor. The model represents an improval to the current dynamic model of compressors, that use fixed or pinned rotation journal bearings. An efficient dynamic model of the compressor is useful in the analysis of elastic and dissipative loads that occur in the system¿s internal bearings. The results produced by the model can also be employed in the correct measurement of the energy dissipated at the bearings. The dynamic model consists of a rotor, cranckshaft, connecting rod and piston, all subject to the load from compression of the refrigerant fluid. The model incorporates gyroscopic effects and utilizes flexible bearing couplings, which yield greater mobilty to the moving mechanisms. The Newton-Euler method is used in the analysis of acting forces and torques, establishing the necessary differential equations that describe the movement of the system. A numerical solution of the dynamic equations is obtained through use of the Runge-Kutta method. Application of the model shows that oscillations of the rotating internal components of the compressor yield increased loads to the bearings, as compared to a pinned rotation model / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: José Maria Campos dos Santos / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_ThiagoAugustoBentodaSilva_M.pdf: 11218597 bytes, checksum: 9ad5907f28a4fff2ee79e0049c0e3460 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, foram feitas avaliações da utilização da transformada wavelet aplicada, principalmente, na identificação de falhas em rolamentos de esferas com contato angular. Como essa transformada pode ser comparada a transformada de Fourier, foi feito, primeiramente, um estudo comparativo entre a transformada wavelet contínua e a transformada de Fourier com sinais variantes no tempo. Posterior a essa avaliação, a transformada Wavelet discreta foi aplicada em diferentes métodos de identificação de presença de falhas em rolamentos como os métodos da porcentagem de energia, contagem de WZC (Wavelet Zero Crossing) e distancia euclidiana avaliados comparativamente entre sinais simulados de rolamento considerado bom e outro considerado ruim, para cada banda de freqüência. E, em seguida, a transformada wavelet contínua foi comparada através da avaliação dos resultados da identificação de origem de falhas pelo método do envelope, sendo utilizada como filtro em substituição ao filtro passa banda de Butterworth comumente utilizado. Os resultados mostraram que a transformada Wavelet consegue identificar a variação de freqüência em sinais variantes no tempo e a transformada de Fourier não. Os métodos que utilizaram a transformada wavelet discreta puderam fazer a identificação positiva da presença de falha em rolamentos, sendo que dois deles, método da energia e distancia euclidiana, apresentaram também robustez para identificação na presença de ruído branco nos sinais. Pela técnica do envelope, a transformada wavelet contínua, além de mostrar resultados equivalentes àqueles obtidos pela filtragem com filtro Butterworth, possibilitou identificações corretas de falhas em rolamentos em freqüências próximas à freqüência máxima de aquisição e também em janelas de inspeção com até 200 Hz de diferença entre a freqüência central da falha e da janela / Abstract: Hereby, the Wavelet transform was evaluated, mainly, being applied to angular contact ball bearings. As this transform can be comparable with the Fourier transform, a first comparative study was done using time variant signals in order to compare both transforms' performs. Afterwards, the discrete wavelet transform was applied on different fault presence identification methods as: WZC (Wavelet Zero Crossing) counting, energy percentage and Euclidian distance. On these cases, simulated bearing signals for good and bad condition were used. Furthermore, the continues wavelet transform was used as a substitute for the Butterworth filtering on the envelope method of fault origin identification. The results have shown that the wavelet transform can identify the frequency variation on time and the Fourier cannot. The method where the discrete wavelet transform was applied could successfully identify the fault presence on simulated signals, even when applied together with white noise. On the envelope method, the continuous wavelet transform had a equivalent performance as the Butterworth filtering and could also provide correct results even when the analyzed frequency was near the maximum acquisition frequency and also when the center frequency of the inspection window was up to 200 Hz higher, where the other filtering could not perform the same way / Mestrado / Dinâmica / Mestre em Engenharia Automobilistica

Notre recherche concerne les conditions d'acceptabilité de différents moyens de traiter la douleur dans les soins palliatifs, par les professionnels de santé et le grand public. Deux moyens sont étudiés : l’utilisation d’antalgiques, notamment de palier III ; la mise en œuvre d’une sédation. Notre recherche est basée sur la Théorie Fonctionnelle de la cognition de Norman Anderson (1981). Concernant l'étude portant sur l’utilisation des antalgiques : 192 participants ont jugé du degré d'acceptabilité de chacun des 56 scénarios proposés, résultant de la combinaison de quatre facteurs : « concertation du médecin avec l’équipe de soins », « demande de la personne à être soulagée de sa douleur », « niveau de douleur, exprimé grâce à l’échelle numérique de douleur », « décision du médecin en termes de prescription d’antalgique ». Pour l'étude portant sur la sédation : 192 personnes ont jugé du degré d'acceptabilité des 48 scénarios proposés. Ils sont le résultat de la combinaison des quatre facteurs suivants : « demande de la personne », « type de sédation », « espérance de vie », « concertation du médecin avec l’équipe de soins ». Pour l’étude portant sur l’utilisation des antalgiques, notamment de palier III, il ressort que seuls trois des facteurs manipulés ont joué un rôle dans l’acceptabilité de la décision du médecin. Il s’agit par ordre croissant des facteurs « niveau de douleur », « décision du médecin » et « concertation du médecin ». Le facteur le moins influent puisque n’ayant pas eu d’effet significatif est le facteur « demande de la personne ». L’analyse en clusters nous a également permis de discriminer 6 groupes de participants, ayant chacun leur propre politique de jugement. Concernant l’étude sur la sédation, nous retrouvons également que trois des quatre facteurs manipulés ont eu une influence sur le jugement d’acceptabilité. Par ordre croissant, il s’agit des facteurs « demande de la personne », « type de sédation » et « concertation du médecin ». Le facteur « espérance de vie » n’a pas eu d’effet significatif. L’analyse en clusters nous a permis de différencier 4 classes de participants, se regroupant selon leur politique de jugement. L'acceptabilité des différents moyens utilisés pour soulager la douleur en fin de vie est largement influencée par les facteurs intervenant dans les scénarios. / Our research concerns the conditions of acceptance of different ways to treat pain in palliative care by health professionals and laypeople. Two ways are studied: the use of analgesic, including strong opioids ; implementation of sedation. Our research is based on the Functional Theory of Cognition by Norman Anderson (1981). On the study on the use of analgesics : 192 participants rated the degree of acceptability of each of the 56 proposed scenarios, resulting from the combination of four factors: « decision-making process », « request of the person to be relieved of his pain », « pain level, expressed through digital pain scale », « decision of the physician in terms of painkiller prescription ». For the study of sedation : 192 people judged the acceptability of the 48 proposed scenarios. They are the result of four factors combination: « request for sedation », « type of sedation », « life expectancy », « decision-making process ». In the study on the use of painkillers, especially strong opioids, it appears that only three of the manipulated factors played a role in the acceptability of the doctor's decision. The result by ascending order of the factors is: « pain level », « decision » and « decision-making process ». The less influential factor, since having no significant effect, is the factor « request ». The analysis in clusters also allowed us to discriminate 6 groups of participants, each with their own political judgment. Regarding the study on sedation, we also find that three of the four manipulated factors had influenced the judgment of acceptability. In ascending order, these factors are « request », « type of sedation » and « decision-making process ». The « life expectancy » factor had no significant effect. The analysis in clusters enabled us to distinguish 4 classes of participants, coming together according to their political judgment. The acceptability of the various means used to relieve pain in later life is largely influenced by the factors involved in the scenarios.

The aim of the work presented in this thesis is to clarify one of the most fundamental aspects of fatigue damage in bearings steels through critical experiments, in particular whether damage in the form of cracks precedes hard “white-etching matter" formation, which is carbon supersaturated nanoscaled ferrite. Heat treatments have been designed to create four different crack types and distributions: scarce martensite plate cracks, fine grain boundary cracks, abundant martensite plate cracks, and surface cracks. Subsequent rolling contact fatigue experiments showed that the amount of hard white-etching matter is higher in pre-cracked samples compared to those without prior damage and that its formation mechanism is the frictional contact of disconnected surfaces within the bulk that elevate the temperature and localise deformation. These key experiments indicate that hard white-etching matter is the consequence, not the cause, of damage. Therefore, one way to avoid white-etching matter is by increasing the toughness of the material. The macroscopically homogenous distribution of microcracks proved also to be a useful rolling contact fatigue life enhancer due to damage deflection via crack branching and a powerful trap for diffusible hydrogen. Successful trapping was corroborated by the inability of hydrogen to cause crack propagation via embrittlement or accelerate white-etching matter generation during rolling contact fatigue. By also studying the behaviour of a nanostructured bainitic steel under rolling contact fatigue, it was found that its degradation mechanism is ductile void formation at bainitic ferrite/stress-induced martensite interfaces, followed by growth and coalescence into larger voids that lead to fracture along the direction of the softer phase as opposed to the conventional damage mechanism in 52100 steel of crack initiation at inclusions and propagation. Given the relevance of phase quantification in nanobainite and the possible surface artefacts introduced by preparation, alternative methods to X-ray diffraction such as magnetic measurements were also investigated. The lack of hard white-etching matter obtained in the carbide-free nanostructured bainite led to conclude that an alternative route to mitigate hard white-etching matter could be by eliminating pre-eutectoid carbides from the microstructure, therefore restricting their dissolution and ultimate carbon supersaturation of the mechanically deformed and homogenised nanoferrite.

Typical aero-engine assemblies have at least two nested rotors mounted within a flexible casing via squeeze-film damper (SFD) bearings. As a result, the flexible casing structures become highly sensitive to the vibration excitation arising from the High and Low pressure rotors. Lowering vibrations at the aircraft engine casing can reduce harmful effects on the aircraft engine. Inverse problem techniques provide a means toward solving the unbalance identification problem for a rotordynamic system supported by nonlinear SFD bearings, requiring prior knowledge of the structure and measurements of vibrations at the casing. This thesis presents two inverse solution techniques for the nonlinear rotordynamic inverse problem, which are focused on applications where the rotor is inaccessible under operating conditions, e.g. high pressure rotors. Numerical and experimental validations under hitherto unconsidered conditions have been conducted to test the robustness of each technique. The main contributions of this thesis are:• The development of a non-invasive inverse procedure for unbalance identification and balancing of a nonlinear SFD rotordynamic system. This method requires at least a linear connection to ensure a well-conditioned explicit relationship between the casing vibration and the rotor unbalance via frequency response functions. The method makes no simplifying assumptions made in previous research e.g. neglect of gyroscopic effects; assumption of structural isotropy; restriction to one SFD; circular centred orbits (CCOs) of the SFD. • The identification and validation of the inverse dynamic model of the nonlinear SFD element, based on recurrent neural networks (RNNs) that are trained to reproduce the Cartesian displacements of the journal relative to the bearing housing, when presented with given input time histories of the Cartesian SFD bearing forces.• The empirical validation of an entirely novel approach towards the solution of a nonlinear inverse rotor-bearing problem, one involving an identified empirical inverse SFD bearing model. This method is suitable for applications where there is no adequate linear connection between rotor and casing. Both inverse solutions are formulated using the Receptance Harmonic Balance Method (RHBM) as the underpinning theory. The first inverse solution uses the RHBM to generate the backwards operator, where a linear connection is required to guarantee an explicit inverse solution. A least-squares solution yields the equivalent unbalance distribution in prescribed planes of the rotor, which is consequently used to balance it. This method is successfully validated on distinct rotordynamic systems, using simulated data considering different practical scenarios of error sources, such as noisy data, model uncertainty and balancing errors. Focus is then shifted to the second inverse solution, which is experimentally-based. In contrast to the explicit inverse solution, the second alternative uses the inverse SFD model as an implicit inverse solution. Details of the SFD test rig and its set up for empirical identification are presented. The empirical RNN training process for the inverse function of an SFD is presented and validated as a part of a nonlinear inverse problem. Finally, it is proved that the RNN could thus serve as reliable virtual instrumentation for use within an inverse rotor-bearing problem.

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:25:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Radaelli_GustavoZarpelon_M.pdf: 6785468 bytes, checksum: 07019edf34b966c552330056d686bd33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os mancais possuem um papel expressivo dentre os componentes de um sistema rotativo, tendo o suporte de um elemento rotativo como sua principal função. Por trabalharem na interface entre elementos fixos e rotativos, os mancais constituem a origem de grande parcela das falhas ocorrentes em um sistema. Dentre estes, os mancais de rolamento de contato angular estão entre os mais utilizados, principalmente pela indústria automobilística. Apesar da ampla gama de aplicações, esses mancais usualmente estão sujeitos a falhas por fadiga de superfície, o que torna imprescindível um estudo aprofundado dos esforços e das velocidades aplicados às esferas e, consequentemente, às pistas interna e externa. A descrição dos esforços e das velocidades nas esferas é um desafio considerável, uma vez que as esferas estão sujeitas a uma lubrificação elastohidrodinâmica, que por sua vez, depende integralmente dos esforços e das velocidades das esferas para ser modelada, gerando assim um processo iterativo. O principal objetivo deste trabalho é analisar o rolamento de esferas de contato angular, com embasamento teórico na literatura clássica para, em seguida, iniciar o equacionamento do equilíbrio de forças nas esferas e no mancal, o qual por sua vez, resulta na força de contato associada à condição de lubrificação. Para tanto, um programa computacional para simulação numérica das análises cinemáticas e dinâmicas foi desenvolvido e seus resultados comparados com a literatura. Após realizar a validação inicial do modelo com a literatura, uma solução mais completa é proposta para reproduzir de uma forma mais detalhada o que se encontra em aplicações práticas. Os resultados encontrados pelas diversas simulações foram condizentes com os resultados encontrados na literatura clássica, atestando que o programa computacional desenvolvido é consistente / Abstract: The bearings are of great importance and its major function is to support a rotating element. Due to the mandatory role of these components in the interface between fixed and rotating elements, the bearings are the source of a great percentage of the possible faults on a system. The rolling bearings of angular contact are one of the most utilized, mainly by the automotive industry. In spite of the great applications field, these bearings are usually subject to damage by superficial fatigue, which makes of great significance the detailed study of the efforts and the velocities on the spheres and, consequently, on the external and internal railways. The description of the efforts and velocities acting on the spheres is a considerable challenge, once the spheres are subject to an elastohidrodynamic lubrication that fully depends on the efforts and velocities of the spheres, generating an iterative process. The main objective of this work is to analyze the rolling bearings of angular contact, under theoretical bases, in order to accomplish the forces balance for the balls and for the bearing, which in turn results in the contact forces associated to the lubrication condition. The analysis requires the development of a computational program to numerically simulate the kinematic and dynamic conditions and, then, some of the results can be compared with the literature. After the initial validation of the model with the literature, a more complete solution is proposed to make it closer to practical applications. Results obtained by several simulations are compatible with those found in theoretical bases, attesting that the computational program developed is consistent / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

<p>Predmet ove doktorske disertacije je analiza dinamičkog ponašanja<br />kotrljajnih ležaja primenom veštačkih neuronskih mreža. Na bazi<br />rezultata eksperimentalnog ispitivanja obučene su veštačke<br />neuronske mreže koje su sposobne da predvide amplitude brzine<br />vibracija ležaja. Vibracije koje ležaj generiše zavise od niza<br />uticajnih parametara koji se mogu podeliti na konstrukcione,<br />tehnološke i eksploatacione. Modeli dobijeni primenom veštačkih<br />neuronskih mreža određuju zavisnosti između uticajnih parametara i<br />amplituda brzine vibracija koje ležaj generiše. Validacija<br />neuronskih modela izvršena je na osnovu eksperimentalnih rezultata.<br />Analiziran je uticaj svakog parametra ležaja na amplitude brzine<br />vibracija u karakterističnim područjima frekvencija. U radu su<br />prikazani i rezultati međusobnog uticaja više parametara. Modelima<br />su dobijene preporučene vrednosti uticajnih parametara ležaja. Pri<br />analizi tehnoloških parametara uvedeni su: parametar ekvivalentne<br />površinske hrapavosti, parametar ekvivalentne valovitosti i<br />parametar ekvivalentnog odstupanja od kružnosti staza kotrljanja.<br />Novouvedeni parametri omogućavaju bolje razumevanje uticaja na<br />dinamičko ponašanje. U radu je pokazano da su neuronski modeli<br />sposobni da na osnovu parametara ležaja predvide klasu kvaliteta<br />ležaja.</p> / <p>The subject of this doctoral dissertation is the analysis of the dynamic<br />behavior of ball bearings using artificial neural networks. Based on the<br />results of the experimental test, artificial neural networks were trained to be<br />able to predict the amplitudes of the bearing vibration velocity. The vibrations<br />generated by the bearing depend on a number of influential parameters that<br />can be divided into construction, technological and exploitation. Models<br />obtained by applying artificial neural networks determined the dependences<br />between the influencing parameters and the amplitudes of the vibration<br />velocity generated by the bearing. Validation of neural models was<br />performed based on experimental results. The influence of each parameter<br />on the vibration velocity amplitudes in the characteristic frequency ranges<br />was analyzed. The paper also presents the results of the mutual influence of<br />several parameters. The models obtained the recommended values of the<br />influential bearing parameters. In the analysis of technological parameters,<br />the following parameters were introduced: the parameter of equivalent<br />surface roughness, the parameter of equivalent waviness and the parameter<br />of equivalent roundness error of raceways. The newly introduced parameters<br />provide a better understanding of the impact on dynamic behavior. The paper<br />shows that neural models are able to predict the bearing quality class based<br />on bearing parameters.</p>