Universidade Federal de Goiás - Goiânia / This work presents a contribution to the study and characterization of excitements forces applied in rotative machine, using neural netwoks starting from the measured vibration sign in the equipment. The developed methodology is used to classify the excitement among four states of operation conditions: normal operation, umbalance excitement force, asynchronous excitement force and magnetic excitement force. For the each excitement class it is possible to determine its application point and its amplitude and frequency characteristics. Applying a technique statistics data compress of the measured signs, it was possible to training with success neural networks with smaller number of neurons, consequently with smaller computational cost. The efficiency and robustness of the architectures proposals, of neural networks, they were appraised for different levels of data compress and of addictive noises using numeric simulation of a vibratory model of systems of three degrees of freedom. The methodology was validated in a experimental apparatus that represents rotative machine whit a flexible rotor. / Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo e caracterização de forças de excitações aplicadas em máquina rotativas, utilizando redes neurais a partir do sinal de vibração medido no equipamento. A metodologia desenvolvida é utilizada para classificar a excitação entre quatro estados de funcionamento da maquina: operação normal, excitação por força de desbalanceamento, excitação por forca assíncrona e excitação por força magnética. Uma vez encontrado o tipo de excitaçãp é possével determinar o seu ponto de aplicação e suas características de amplitude e freqüência. Aplicando uma técnica estatística de compactação dos sinais medidos, foi possível treinar com sucesso redes neurais com número de neurônios menores e consequentemente, com menor custo computacional. A eficiência e robustez das arquiteturas propostas, de redes neurais, foram avaliadas para diferentes níveis de compactação de dados e de ruídos aditivos utilizando simulação numérica de um modelo de sistemas vibratório de três graus de liberdade. A metodologia foi validada numa bancada experimental que representa uma máquina rotativa de rotor flexível. / Doutor em Engenharia Mecânica

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / INCT-EIE - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia De Estruturas Inteligentes em Engenharia / UFU - Universidade Federal de Uberlândia / Este trabalho apresenta uma investigação numérica e experimental sobre o comportamento dinâmico de um sistema rotativo submetido a uma excitação pela base. Na área de aplicações aeronáuticas, o motor de uma aeronave é considerado um típico rotor embarcado, no qual seu comportamento dinâmico é afetado pela excitação da base. O modelo matemático do rotor é obtido a partir das equações de Lagrange e do método de elementos finitos, considerando as energias de deformação e cinética do eixo e as energias cinéticas do disco e da massa desbalanceada. A base do sistema rotativo é considerada rígida. As equações de movimento do sistema são utilizadas para determinar as respostas de vibração do rotor a partir das excitações devido ao desbalanceamento e ao movimento da base. Na análise numérica foi investigada uma máquina rotativa composta por um eixo horizontal flexível contendo dois discos e apoiada em suas extremidades. As diferenças entre o comportamento de rotores de base fixa e em movimento foram exploradas. Uma máquina rotativa composta por um eixo horizontal flexível apoiada em suas extremidades e um disco rígido foi utilizada na validação experimental do modelo adotado. As respostas de vibração do modelo matemático construído e medidas experimentalmente foram comparadas. Diferentes análises foram realizadas nos domínios de tempo e da frequência, onde foram obtidos funções de resposta em frequência, órbitas, respostas ao desbalanceamento e o diagrama de Campbell. Os resultados obtidos representam adequadamente o comportamento do sistema. / In the present work, a numerical and experimental investigation regarding the dynamic behavior of a rotating machine subjected to a base excitation is presented. Regarding the aeronautical applications, the aircraft engine is considered a typical onboard rotor which has its dynamic behavior influenced by base excitations. The mathematical model of the rotor is derived from the Lagrange’s equation and the finite element method, which is obtained by considering the strain and kinetic energies of the shaft, and the kinetic energy of the discs and mass unbalance. In this case, the base of the rotor system is considered as being rigid. The resulting differential equations are used to provide information about the vibration responses of the rotor under base and unbalance excitations simultaneously. In the numerical analysis a rotating machine composed by a horizontal flexible shaft containing two rigid discs and supported by two ball bearings was investigated. The differences between the dynamic behavior of a fixed base and onboard rotors were explored. A rotating machine is composed by a horizontal flexible shaft, one rigid disc, and two self-aligning ball bearings was used in the experimental validation of the adopted model. The vibration responses of the mathematical model and the experimental results were compared. Different analyses were performed both in the time and frequency domains, as generated by the orbits, unbalance response, and Campbell diagram. The obtained results adequately represent the behavior of the system. / Dissertação (Mestrado)