Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-05-09T16:27:36Z No. of bitstreams: 1 2017_GledistonNepomucenoCostaJúnior_TERMO.pdf: 1942602 bytes, checksum: 33371bdcfc0233cefe10a18e9c540af6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-05-16T21:04:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_GledistonNepomucenoCostaJúnior_TERMO.pdf: 1942602 bytes, checksum: 33371bdcfc0233cefe10a18e9c540af6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T21:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_GledistonNepomucenoCostaJúnior_TERMO.pdf: 1942602 bytes, checksum: 33371bdcfc0233cefe10a18e9c540af6 (MD5) Previous issue date: 2017-05-16 / Com o crescente progresso científico e tecnológico, que proporcionou avanços no desenvolvimento de novos materiais e métodos de análise, estão sendo projetadas e construídas estruturas cada vez mais altas e esbeltas. Essas estruturas sob a ação de cargas dinâmicas, como terremotos e ventos, ficam sujeitas a vibrações excessivas não só do ponto de vista de segurança, mas também do conforto humano. Uma alternativa para combater essas vibrações excessivas nas estruturas de engenharia civil é o controle estrutural. Dentre os dispositivos existentes, destacam-se os amortecedores metálicos, como por exemplo: o Added Damping And Stiffness - ADAS e o Triangular Plate Added Damping And Stiffness - TADAS, amplamente utilizados na prática, que aumentam significativamente a capacidade de dissipação de energia das estruturas e podem ser facilmente substituídos sem grandes custos. No presente estudo foi realizada uma análise experimental de um dissipador metálico do tipo Triangular, para a obtenção dos parâmetros de Bouc-Wen. Posteriormente foi realizado um estudo numérico utilizando o software SAP 2000 em dois sistemas estruturais distintos submetidos a um sismo e equipado com três dissipadores metálicos, X Shape, Bottle Shape e Triangular. Com isso um estudo dinâmico comparando a eficiência dos três dissipadores foi realizado, mostrando que para o sistema estrutural I o melhor dissipador é o X Shape, e para o sistema estrutural II o melhor dissipador é o Bottle Shape. / The recent scientific and technological progress, made it possible the advances in the development of new materials and methods of analysis. Taller and more slender structures are being designed and built. These structures under the action of dynamic loads, such as earthquakes and winds, are subject to excessive vibrations not only from the point of view of safety, but also of human comfort. An alternative to combating these excessive vibrations in civil engineering structures is structural control. Among the existing devices, the metal dampers, such as the Added Damping And Stiffness (ADAS) and the Triangular Plate Added Damping And Stiffness (TADAS), widely used in practice, significantly increases the energy dissipation capacity of the structures, and can easily be replaced without great cost. In the present study, an experimental analysis of a triangular metal damper was carried out to obtain the Bouc-Wen parameters. Subsequently, a numerical study was carried out using SAP 2000 software in two different Structural Systems submitted to an earthquake and equipped with three metallic dampers, X Shape, Bottle Shape and Triangular. A dynamic study comparing the efficiency of the three dampers was carried out, showin that the best damper for the the Structural System I is the X Shape, and for Structural System II the best is the Bottle Shape.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-26T15:05:13Z No. of bitstreams: 1 2017_WescleyOliveiraVianaBarbosa.pdf: 2895493 bytes, checksum: 771a1e7aa2e09c63a5dabba06f723028 (MD5) / Rejected by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br), reason: Boa tarde, Por favor, adicione o título alternativo. on 2018-01-22T16:51:19Z (GMT) / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-01-22T19:21:02Z No. of bitstreams: 1 2017_WescleyOliveiraVianaBarbosa.pdf: 2895493 bytes, checksum: 771a1e7aa2e09c63a5dabba06f723028 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-22T18:48:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_WescleyOliveiraVianaBarbosa.pdf: 2895493 bytes, checksum: 771a1e7aa2e09c63a5dabba06f723028 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_WescleyOliveiraVianaBarbosa.pdf: 2895493 bytes, checksum: 771a1e7aa2e09c63a5dabba06f723028 (MD5) Previous issue date: 2018-03-22 / Os materiais piezelétricos pertencem a uma classe de materiais inteligentes (“smart materials”) que exibem acoplamento eletromecânico, convertendo energia mecânica em energia elétrica ou vice-versa. Essa possibilidade, aliada à facilidade de integrar esses materiais em variados tipos de estruturas, torna a sua aplicabilidade bastante interessante nas engenharias. Ao serem usados na conversão da energia mecânica em elétrica, esses materiais, além de outras aplicações, podem operar como colheitadores da energia presente nas vibrações mecânicas, processo denominado na literatura como “Power Harvesting” ou “Energy Harvesting”, atuando como geradores elétricos. Ao se explorar a possibilidade de converter eletricidade em esforço mecânico, tais materiais podem atuar como controladores de vibrações. É importante ressaltar que o comportamento caótico que pode ocorrer nas vibrações mecânicas, embora seja indesejado em diversas situações, pode ser bastante útil para se conferir flexibilidade ao sistema. Isso ocorre porque o comportamento caótico apresenta uma riqueza intrínseca devido à existência de um número infinito de órbitas periódicas instáveis (OPIs). Nesse contexto, a combinação do processo de colheita de energia com o controle do caos pode estabelecer sistemas autônomos onde a energia colhida pode ser empregada nas atuações para o controle das vibrações. Este trabalho propõe alcançar dois objetivos combinando colheita de energia e controle simultaneamente: reduzir vibrações mecânicas e obter comportamentos mais adequados para a geração de energia elétrica. Além disso, explora-se a possibilidade de alternar esses processos conforme a necessidade. Tanto as atuações de controle quanto a colheita de energia são obtidos através da utilização de materiais piezelétricos. A estrutura estudada consiste em uma viga piezomagnetoelástica biestável submetida a excitações de base. O sistema é investigado numericamente a partir de um modelo simplificado regido por equações diferenciais ordinárias. Os resultados mostram situações onde é possível realizar o controle do caos usando energia colhida para alimentar parcial ou completamente o controlador. / Piezoelectric materials belong to a class of "smart materials" that exhibit electromechanical coupling, converting mechanical energy into electrical energy or vice versa. This possibility, coupled with the ease of integrating these materials into various types of structures, makes their applicability quite interesting in engineering. When used in the conversion of mechanical energy to electrical energy, these materials, besides other applications, can operate as harvesters of the energy present in the mechanical vibrations, a process called in the literature as "Power Harvesting" or "Energy Harvesting", acting as electric generators. By exploring the possibility of converting electricity into mechanical effort, such materials can act as vibration controllers. It is important to emphasize that the chaotic behavior that can occur in mechanical vibrations, although it is unwanted in several situations, can be very useful to give flexibility to the system. This is possible because the chaotic behavior presents an intrinsic richness due to the existence of an infinite number of unstable periodic orbits (OPIs). In this context the combination of the energy harvesting process with the chaos control can establish autonomous systems where the energy harvested can be used in the actions to control the vibrations. This work aims to achieve two objectives combining energy harvest and control simultaneously: reduce mechanical vibrations and obtain behaviors more suitable for the generation of electric energy. In addition, it explores the possibility of alternating these processes as needed. Both control and energy harvesting performances are obtained through the use of piezoelectric materials. The structure studied consists of a bistable piezomagnetoelastic beam subjected to basic excitations. The system is investigated numerically from a simplified model governed by ordinary differential equations. The results show situations where it is possible to control chaos using harvested energy to partially or completely feed the controller.

O controle de vibrações em processos de usinagem tem se mostrado um método eficiente para o aumento da produtividade. Melhorias significativas podem ser obtidas em termos de qualidade das superfícies usinadas, vida de ferramentas e uma melhora nos parâmetros de corte. No entanto, informações sobre vibrações no processo de geração de engrenagens (hobbing) são escassas, o que indica uma necessidade de investigação específica sobre o assunto. A partir desse contexto, nota-se uma oportunidade de verificação da aplicabilidade dos princípios de análises de vibrações em processos de fresamento de topo para o hobbing a fim de obter condições que proporcionem estabilidade no processo. Este trabalho apresenta uma proposta de análise de vibrações do comportamento dinâmico de um processo de geração de engrenagens de dentes retos utilizando o método do martelo de impacto e acelerômetro para determinar a função resposta em frequência do sistema e uma análise do espectro de frequência da usinagem por meio de um microfone unidirecional para determinar os melhores parâmetros de corte. Foram avaliadas duas máquinas geradoras de engrenagens cilíndricas de dentes retos, (aqui chamadas de A e B) e avaliadas duas ferramentas de corte. A análise de vibração na máquina A possibilitou a identificação e uma oportunidade de melhoria no sistema de fixação da ferramenta proporcionando um aumento de peças produzidas, em torno de quatro vezes mais do que produzia anteriormente. Foi possível, portanto, identificar os limites de estabilidade das máquinas para o processo hobbing e, dessa forma, determinar os parâmetros limites de usinagem. Com a mudança de ferramenta e parâmetros de corte foi obtida uma redução no tempo total de fabricação de cada peça estimada em 14%. Foi elaborado um procedimento baseado nas características do processo hobbing, consolidando uma proposta de procedimento para análises e melhorias do processo.

Desde o final da década de 1980 até os dias atuais a utilização de materiais inteligentes em sistemas de controle de vibrações e em problemas de conversão de energia mecânica em energia elétrica tem sido amplamente investigada. Entre os materiais inteligentes destacamos os piezelétricos, apresentando acoplamento entre os domínios elétrico e mecânico. Em casos de controle passivo de vibrações utiliza-se o efeito piezelétrico direto e a energia de vibração é dissipada em um circuito elétrico passivo. Apesar de não utilizarem uma fonte externa de energia, a faixa de frequências onde o controlador passivo tem bom desempenho é limitada em relação aos controladores ativos. Em problemas de controle ativo de vibrações o efeito piezelétrico inverso é utilizado. Neste caso, uma tensão elétrica de controle é aplicada aos piezelétricos para a atenuação de vibrações. Os sistemas híbridos de controle (ativo-passivo) associam circuitos passivos e uma fonte de tensão elétrica. Nesse caso, os efeitos piezelétricos direto e inverso são utilizados simultaneamente. Espera-se que a parte ativa do sistema híbrido necessite de menor potência elétrica de atuação (se comparado com um controlador ativo) além do sistema híbrido proporcionar melhor resposta estrutural que o sistema passivo isoladamente. Entretanto, os controladores ativos e híbridos apresentam desvantagens relacionadas com complexidades de uma lei de controle, necessidade de equipamentos externos e podem exigir elevada potência de atuação. Os controladores semi-passivos surgiram como uma alternativa aos pontos negativos dos controladores passivos, ativos e híbridos. Uma técnica semi-passiva chamada SSD (synchronized switch damping) consiste no chaveamento do material piezelétrico entre a condição de circuito aberto e a condição de curto-circuito (SSDS) ou a uma indutância (SSDI), em momentos específicos da vibração da estrutura. Em geral, a conversão eletromecânica de energia é amplificada assim como o efeito shunt damping. Dessa forma, os circuitos semi-passivos, assim como os passivos, têm sido utilizados tanto como controladores de vibração quanto em problemas de coleta piezelétrica de energia. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de controladores piezelétricos passivos, semi-passivos, ativos e híbridos na atenuação de vibrações e também em problemas aeroelásticos. O modelo piezoaeroelástico é obtido com um modelo por elementos finitos (placa de Kirchhoff) eletromecanicamente acoplado que associado a um modelo aerodinâmico não-estacionário (método de malha de dipolos) resulta um modelo piezoaeroelástico. Casos de excitação harmônica de base, entrada impulsiva e também condição de flutter são estudados. / From the late 1980s until the present date, the use of smart materials as actuators in vibration control systems and as conversers of mechanical energy into electricity has been widely investigated. Among these smart materials, the piezoelectric ones stand out, presenting a coupling between the electrical and mechanical domain. In passive vibration control, the direct piezoelectric effect is used and vibration energy is dissipated (or harvested) in a passive circuit. Although no external power source is required, the frequency bandwidth in which passive controllers have good performance is limited when compared to active controllers. In active vibration control problems, the inverse piezoelectric effect is used. In this work, a voltage source is applied on the piezoceramic patches in order to attenuate vibration. Hybrid (active-passive) vibration controllers combine passive shunt circuits with the voltage source. In this case, the direct and inverse piezoelectric effects are used simultaneously. It is expected that the active part of the hybrid system will require less energy (when compared to an active controller) and a better structural response will be obtained than the purely passive system. Nevertheless, the active and hybrid controllers present disadvantages such as complexity of a control law, require external equipment and potentially require large amounts of energy. The semi-passive controllers are a recent alternative to the drawbacks of passive, active and hybrid controllers. A semi-passive technique called SSD (synchronized switch damping) consists of using an electronic switch that the piezoelectric element is briefly switched to an electrical shunt-circuit that can be a simple short-circuit (SSDS), or a small inductance (SSDI) at specific times in the structure\'s vibration cycle (Mohammadi, 2008). In general, the electromechanical energy conversion is enhanced as well as the shunt effect damping. Therefore, the switching techniques, as well as the passive circuits, have been used both in vibration control problems and in piezoelectric energy harvesting problems. The goal of this work is to assess the performance of passive, semi-passive, active and hybrid piezoelectric controllers to attenuate vibration in aeroelastic problems. The aeroelastic model is obtained by combining an electromechanically coupled finite element model (Kirchhoff\'s plate) with an unsteady aerodynamic models (the doublet-lattice method and Roger\'s model). The case studies are carried out on an elastic wing response to a base excitation, impulse force, and the flutter condition.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-08T14:55:26Z No. of bitstreams: 1 2016_LeonardoJoséGuimarãesRabelo.pdf: 16771182 bytes, checksum: 5d75bfb902df645a787f6ba19a7e4ed7 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-25T18:53:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LeonardoJoséGuimarãesRabelo.pdf: 16771182 bytes, checksum: 5d75bfb902df645a787f6ba19a7e4ed7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-25T18:53:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LeonardoJoséGuimarãesRabelo.pdf: 16771182 bytes, checksum: 5d75bfb902df645a787f6ba19a7e4ed7 (MD5) / Os carregamentos cíclicos oriundos das atividades rítmicas humanas podem causar vibrações excessivas nas estruturas que os recebem. As arquibancadas de estádios estão sujeitas a esses tipos de carregamentos e, às vezes, precisam ser adequadas para proporcionar um nível mínimo de conforto às pessoas que delas se utilizam. O presente trabalho apresenta propostas de atenuação das vibrações nas arquibancadas do Estádio Nacional de Brasília. O estudo é numérico, via Método dos Elementos Finitos, e objetiva a redução das acelerações da estrutura com o emprego de amortecedores de massa sintonizados (AMS) e amortecedores de massa sintonizados múltiplos (AMSM). Primeiramente é realizada uma análise em que a estrutura é submetida a diversos carregamentos dinâmicos que simulam as atividades do público nas arquibancadas. Para esta tarefa são utilizados distintos modelos de carga, variando a frequência dos saltos e a ocupação da torcida na estrutura. São calculadas as acelerações em quatro pontos distintos, que são escolhidos a partir dos maiores deslocamentos observados na análise modal. As vibrações são comparadas aos normativos e recomendações vigentes e então encontrada a situação mais crítica de carregamento. No geral a estrutura apresenta respostas aceitáveis em termos de vibrações, mostrando problemas em apenas um ponto. Para esse local é realizado um estudo de atenuação das acelerações, tendo como base o carregamento mais desfavorável. São examinadas diversas configurações de AMS e AMSM com o objetivo de encontrar o arranjo que apresente a redução de vibração a níveis aceitáveis, tendo como base a menor da massa dos amortecedores. Para o arranjo escolhido, realiza-se ainda a verificação da estrutura para as condições de carregamento menos desfavoráveis estudadas, com o intuito de se verificar a eficiência dos dispositivos de atenuação para as mais diversas situações de carga e, de fato, a inserção dos amortecedores reduz as acelerações a níveis aceitáveis em praticamente todos os casos, mostrando-se uma solução bastante eficiente. / The cyclic loading derived from human rhythmic activities can result in excessive vibrations in structures that receive them. The stands of stadiums are subject to these types of loads and, sometimes, must be adequate to provide a minimum level of comfort to the people who make use of them. This paper presents proposals to mitigate vibrations in the stands the Estádio Nacional de Brasilia. The study is numerical, conducted by the Finite Element Method, and aims to reduce the structure of the accelerations with the use of tuned mass dampers (TMD) and multiple tuned mass dampers (MTMD). First is done an analysis in which the structure is subjected to various dynamic loads that simulate the jumping crowds on the grandstands. For this task are used different load models, varying the frequency of the jumps and the crowd of occupation in the stands. Acceleration is calculated at four different points, which are chosen from the largest displacements in the observed modal analysis. The vibrations are compared to normative and current recommendations and then found the most critical situation of loading. Overall the structure has acceptable answers in terms of vibrations, showing problems at only one point. To this point a study of attenuation is performed, based on the most unfavorable loading. Various TMD and MTMD configurations are examined, in order to find the arrangement that present vibration reduction to acceptable levels, based on the lower mass damper. For the chosen arrangement, a structure check is performed for the less unfavorable loading conditions studied, in order to verify the effectiveness of mitigation devices for many different loads, and, in fact, the dampers reduces the acceleration to acceptable levels in almost all cases, being a very efficient solution.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-16T14:51:21Z No. of bitstreams: 1 2016_JorgeEliécerCampuzanoCarmona.pdf: 21555219 bytes, checksum: 9f5b680f6eb896419ae24a21e4ae811c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-27T20:04:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JorgeEliécerCampuzanoCarmona.pdf: 21555219 bytes, checksum: 9f5b680f6eb896419ae24a21e4ae811c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-27T20:04:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JorgeEliécerCampuzanoCarmona.pdf: 21555219 bytes, checksum: 9f5b680f6eb896419ae24a21e4ae811c (MD5) / Este trabalho propor uma metodologia de projeto de um sistema para controle de vibrações em pisos de concreto. Com esse objetivo foi projetado, a partir de um estudo paramétrico, um amortecedor de massa sintonizada (AMS) e encontrada a melhor localização dele. Uma vez construído o amortecedor projetado, foram realizados ensaios em vibração livre e forçado na plataforma. Como excitação foram consideradas cargas harmônicas, cargas geradas pelo pulo continuo no centro da laje e cargas induzidas ao caminhar aleatoriamente na superfície da laje e ao pular desde uma carteira escolar no centro da plataforma. Com os resultados verificou-se o desempenho do AMS na redução da resposta das acelerações da estrutura. Foi constatado que o AMS cumpre com sua função de reduzir as vibrações em pisos geradas pelas pessoas em atividades rítmicas. O AMS mostra-se como uma solução alternativa para estruturas esbeltas no qual problemas de vibrações excessivas representam uma preocupação do projetista. O sistema de controle construído de forma geral é simples na construção e na manutenção, além disso, tem um baixo custo de fabricação. / This paper proposes a methodology of a system for controlling vibrations in concrete floors. To this end was designed, from a parametric study, a tuned mass damper (TMD) and found the best location for it. Once built the damper tests were conducted in free and forced vibration on the platform. As excitement were considered harmonic loads, loads generated by the continuous leap in the center of the slab and induced by randomly walking on the surface of the slab and also jump from a school desk in the center of the platform loads. With the results TMD performance in reducing vibrations in floors generated by people in rhythmic activities was verified. The TMD is shown as an alternative solution for slender structures in which excessive vibration problems pose a concern designer engineer. The control system generally constructed is simple in construction and in maintenance, besides that, has low manufacturing cost.

Desde o final da década de 1980 até os dias atuais a utilização de materiais inteligentes em sistemas de controle de vibrações e em problemas de conversão de energia mecânica em energia elétrica tem sido amplamente investigada. Entre os materiais inteligentes destacamos os piezelétricos, apresentando acoplamento entre os domínios elétrico e mecânico. Em casos de controle passivo de vibrações utiliza-se o efeito piezelétrico direto e a energia de vibração é dissipada em um circuito elétrico passivo. Apesar de não utilizarem uma fonte externa de energia, a faixa de frequências onde o controlador passivo tem bom desempenho é limitada em relação aos controladores ativos. Em problemas de controle ativo de vibrações o efeito piezelétrico inverso é utilizado. Neste caso, uma tensão elétrica de controle é aplicada aos piezelétricos para a atenuação de vibrações. Os sistemas híbridos de controle (ativo-passivo) associam circuitos passivos e uma fonte de tensão elétrica. Nesse caso, os efeitos piezelétricos direto e inverso são utilizados simultaneamente. Espera-se que a parte ativa do sistema híbrido necessite de menor potência elétrica de atuação (se comparado com um controlador ativo) além do sistema híbrido proporcionar melhor resposta estrutural que o sistema passivo isoladamente. Entretanto, os controladores ativos e híbridos apresentam desvantagens relacionadas com complexidades de uma lei de controle, necessidade de equipamentos externos e podem exigir elevada potência de atuação. Os controladores semi-passivos surgiram como uma alternativa aos pontos negativos dos controladores passivos, ativos e híbridos. Uma técnica semi-passiva chamada SSD (synchronized switch damping) consiste no chaveamento do material piezelétrico entre a condição de circuito aberto e a condição de curto-circuito (SSDS) ou a uma indutância (SSDI), em momentos específicos da vibração da estrutura. Em geral, a conversão eletromecânica de energia é amplificada assim como o efeito shunt damping. Dessa forma, os circuitos semi-passivos, assim como os passivos, têm sido utilizados tanto como controladores de vibração quanto em problemas de coleta piezelétrica de energia. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de controladores piezelétricos passivos, semi-passivos, ativos e híbridos na atenuação de vibrações e também em problemas aeroelásticos. O modelo piezoaeroelástico é obtido com um modelo por elementos finitos (placa de Kirchhoff) eletromecanicamente acoplado que associado a um modelo aerodinâmico não-estacionário (método de malha de dipolos) resulta um modelo piezoaeroelástico. Casos de excitação harmônica de base, entrada impulsiva e também condição de flutter são estudados. / From the late 1980s until the present date, the use of smart materials as actuators in vibration control systems and as conversers of mechanical energy into electricity has been widely investigated. Among these smart materials, the piezoelectric ones stand out, presenting a coupling between the electrical and mechanical domain. In passive vibration control, the direct piezoelectric effect is used and vibration energy is dissipated (or harvested) in a passive circuit. Although no external power source is required, the frequency bandwidth in which passive controllers have good performance is limited when compared to active controllers. In active vibration control problems, the inverse piezoelectric effect is used. In this work, a voltage source is applied on the piezoceramic patches in order to attenuate vibration. Hybrid (active-passive) vibration controllers combine passive shunt circuits with the voltage source. In this case, the direct and inverse piezoelectric effects are used simultaneously. It is expected that the active part of the hybrid system will require less energy (when compared to an active controller) and a better structural response will be obtained than the purely passive system. Nevertheless, the active and hybrid controllers present disadvantages such as complexity of a control law, require external equipment and potentially require large amounts of energy. The semi-passive controllers are a recent alternative to the drawbacks of passive, active and hybrid controllers. A semi-passive technique called SSD (synchronized switch damping) consists of using an electronic switch that the piezoelectric element is briefly switched to an electrical shunt-circuit that can be a simple short-circuit (SSDS), or a small inductance (SSDI) at specific times in the structure\'s vibration cycle (Mohammadi, 2008). In general, the electromechanical energy conversion is enhanced as well as the shunt effect damping. Therefore, the switching techniques, as well as the passive circuits, have been used both in vibration control problems and in piezoelectric energy harvesting problems. The goal of this work is to assess the performance of passive, semi-passive, active and hybrid piezoelectric controllers to attenuate vibration in aeroelastic problems. The aeroelastic model is obtained by combining an electromechanically coupled finite element model (Kirchhoff\'s plate) with an unsteady aerodynamic models (the doublet-lattice method and Roger\'s model). The case studies are carried out on an elastic wing response to a base excitation, impulse force, and the flutter condition.

Atualmente, o conhecimento aprofundado e desenvolvimento das tecnologias disponíveis e suas aplicações torna-se tão importante quanto o desenvolvimento de novas tecnologias. O fresamento em cinco eixos é um processo que atende a vários setores de fabricação com fundamental importância para o domínio tecnológico nos setores industrial aeronáutico e de geração de energia elétrica. Os vários componentes, como componentes de turbina, em especial de rotores, estatores, impelidores e suas pás, encontram vantagens na manufatura por fresamento em cinco eixos. A utilização do fresamento em cinco eixos para a fabricação de componentes de turbinas a gás é caracterizada por uma série de fatores complicadores que estão relacionados com aspectos geométricos desses componentes, de seus materiais (propriedades físicas e mecânicas) e da própria cadeia do processo, que podem não somente tornar a aplicação do processo ruim como também inviável ou impossível. O objetivo principal deste trabalho é fornecer um conjunto de avaliações pertinentes à usinagem de componentes de paredes finas de titânio, além de apontar cuidados com alguns parâmetros e fenômenos intrínsecos dos processos de fresamento e agravados pelos processos de usinagem em cinco eixos de paredes finas.

Piezoelectric shunt damping is a well-known technique to damp mechanical vibrations of a structure. This technique consists in using a piezoelectric transducer to convert mechanical vibration energy into electrical energy, which is partially dissipated in an electrical circuit. Among the circuits proposed over the last decades for the efficient conversion of mechanical vibration energy into electric energy, the resonant circuit was the first one that achieved satisfactory results. Resonant shunts consist of a resistor (R) and a inductor (L) connected in series with a piezoelectric transducer, which already contains an intrinsic capacitance. The resonance frequency of this circuit is tuned to the vibration natural frequency of the mechanical structure, which results on the maximum energy conversion and maximum vibration damping. Unfortunately, this technique presents limitations in real aplications, because small variations in the structure, circuit components, and operational conditions can decouple the electrical and mechanical natural frequencies and radically reduce the performance. In order to damp mechanical vibrations in lightweight structures subject to variabilities, a new piezoelectric shunt damping technique with improved performance and robustness is presented in this work. This thesis describes an adaptive resonant piezoelectric vibration absorber enhanced by a synthetic negative capacitance. The resonant shunt circuit autonomously adapts its inductance value (L) by comparing the phase difference of the vibration velocity and the current flowing through the shunt circuit. Moreover, a synthetic negative capacitance is added to the shunt circuit to enhance the electromechanical coupling in the energy conversion and, as a consequence, improve the vibration damping. Validation of the proposed method is done by bonding the piezoelectric absorber on a metallic shell to attenuate vibrations. The circuitry is implemented using analog components.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-05-20T16:22:31Z No. of bitstreams: 1 2007_VailtonAlvesdeFaria.pdf: 1525849 bytes, checksum: e3f2990aee0cf1a1b6962b3d3a521573 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-24T15:52:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_VailtonAlvesdeFaria.pdf: 1525849 bytes, checksum: e3f2990aee0cf1a1b6962b3d3a521573 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T15:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_VailtonAlvesdeFaria.pdf: 1525849 bytes, checksum: e3f2990aee0cf1a1b6962b3d3a521573 (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise numérica da freqüência natural em estruturas compósitas híbridas com memória de forma (SMAHC – Shape Memory Alloy Hybrid Composite). O estudo é desenvolvido considerando-se diferentes combinações de matriz/reforço e para diferentes frações volumétricas de ligas com memória de forma (SMA – Shape Memory alloys). Para cada combinação de matriz/reforço e fração volumétrica de SMA analisa-se a influência da fração volumétrica de fios de SMA e de fibras de reforço na freqüência natural para diferentes condições de contorno de uma viga Euler-Bernoulli tipo SMAHC. Neste trabalho os filamentos de SMA são dispostos uniformemente no plano médio da viga, paralelamente ao seu plano neutro. Os principais resultados ilustram que para vigas compósitas com baixa fração volumétrica de reforço as SMA provocam um aumento de até 18,1% na freqüência natural, e para todos os casos analisados observou-se uma variação de até 34,6% na freqüência natural entre as fases martensita e austenita. Os resultados mostram que os compósitos híbridos com memória de forma têm grande potencial de aplicação no controle vibração. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a numerical analysis of the natural frequency in shape memory alloy hybrid composites (SMAHC). The analysis is developed for different combinations matrix/reinforcement and for different volumetric fractions of Shape Memory Alloys (SMA). For each combination matrix/reinforcement and SMA volumetric fraction the influence of the volumetric fraction of SMA and of reinforcement on the natural frequency of an SMAHC Euler-Bernoulli's beam is analyzed for different boundary conditions. In this work SMA filaments are arranged in the midplane, parallel to its neutral plane. The main results illustrate that for beams with small volumetric fraction of reinforcement the SMA filaments lead to an increase up to 18,1% in the natural frequency, and for all the analyzed cases occurred a variation up to 34,6% between the martensite and austenite phase.. The results show that shape memory hybrid composites have a high potential of application in the vibration control.