A identificação de esforços dinâmicos vem despertando um contínuo interesse da comunidade modal e de teste de vibrações principalmente nas duas últimas décadas. De forma semelhante como na maioria das técnicas de identificação modal, a identificação de forças, representa um problema inverso. Problemas inversos são conhecidos pelo fato de serem naturalmente mau condicionados numericamente, uma vez que os mesmos representam uma operação de deconvolução no tempo. Dentre os métodos utilizados na identificação de forças a partir de medidas de movimento, pode-se destacar a técnica da pseudo inversa no domínio da frequência. A técnica da pseudo inversa requer o conhecimento das medidas das respostas da estrutura usualmente acelerações assim como das funções repostas em frequência da estrutura (FRF). Este método requer a inversão das matrizes de FRF dos sistemas para todas as linhas espectrais na faixa de frequência de interesse. Este procedimento de inversão usualmente apresenta dificuldades numéricas em algumas frequências. Será levantado suas principais vantagens e desvantagens quando comparado com um método no domínio do tempo no caso da técnica da SWAT, para alguns tipos de formas de excitação comumente empregada sem testes modais de vibração. São apresentados resultados de simulações numéricas e resultados experimentais para uma estrutura simples. / The main goal of this dissertation is to takle a difficult problem in experimental modal analysis that is the indirect identification of input forces based on the knowledge of the structure\'s output response and dynamic characteristics, such as impulse responses and/or FRF. This represents an inverse problem in mechanics and usually offers great numerical difficulties in the process of identification of the input forces. There are methods for input force identification in the lime and in the frequency domains. In lhe time domain the SWAT method (Sum of lhe Weighet Accelerations Technique) is a method that is based on the principle of motion of the mass center. This technique alows the estimation of the resulting force acting on the structure and is primarily used with impact force signals. In the frequency domain the pseudo-inverse technique is known to give estimates of the resulting forces acting on the structure under investigation. In this work numerically simulated as well as experimental results are presented for both methods and their major advantages and disadvantages are discussed. The pseudo-inverse method is further employed in the identification of experimental transient and random multiple inputs.

A identificação de esforços dinâmicos vem despertando um contínuo interesse da comunidade modal e de teste de vibrações principalmente nas duas últimas décadas. De forma semelhante como na maioria das técnicas de identificação modal, a identificação de forças, representa um problema inverso. Problemas inversos são conhecidos pelo fato de serem naturalmente mau condicionados numericamente, uma vez que os mesmos representam uma operação de deconvolução no tempo. Dentre os métodos utilizados na identificação de forças a partir de medidas de movimento, pode-se destacar a técnica da pseudo inversa no domínio da frequência. A técnica da pseudo inversa requer o conhecimento das medidas das respostas da estrutura usualmente acelerações assim como das funções repostas em frequência da estrutura (FRF). Este método requer a inversão das matrizes de FRF dos sistemas para todas as linhas espectrais na faixa de frequência de interesse. Este procedimento de inversão usualmente apresenta dificuldades numéricas em algumas frequências. Será levantado suas principais vantagens e desvantagens quando comparado com um método no domínio do tempo no caso da técnica da SWAT, para alguns tipos de formas de excitação comumente empregada sem testes modais de vibração. São apresentados resultados de simulações numéricas e resultados experimentais para uma estrutura simples. / The main goal of this dissertation is to takle a difficult problem in experimental modal analysis that is the indirect identification of input forces based on the knowledge of the structure\'s output response and dynamic characteristics, such as impulse responses and/or FRF. This represents an inverse problem in mechanics and usually offers great numerical difficulties in the process of identification of the input forces. There are methods for input force identification in the lime and in the frequency domains. In lhe time domain the SWAT method (Sum of lhe Weighet Accelerations Technique) is a method that is based on the principle of motion of the mass center. This technique alows the estimation of the resulting force acting on the structure and is primarily used with impact force signals. In the frequency domain the pseudo-inverse technique is known to give estimates of the resulting forces acting on the structure under investigation. In this work numerically simulated as well as experimental results are presented for both methods and their major advantages and disadvantages are discussed. The pseudo-inverse method is further employed in the identification of experimental transient and random multiple inputs.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-03Bitstream added on 2014-06-13T20:27:41Z : No. of bitstreams: 1 morais_ts_me_ilha.pdf: 1779620 bytes, checksum: b9fc2164652299690dfd01e30502deab (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho desenvolveram-se metodologias de diagnóstico de falhas utilizando observadores de estado do tipo Filtro de Kalman, nas quais, as entradas para os observadores são identificadas utilizando as funções ortogonais de Fourier, Legendre e Chebyshev. Um tipo de observador denominado Proporcional-Integral é apresentado para a identificação de entradas desconhecidas. Este observador consegue estimar, sob certas condições, as entradas e ou distúrbios presentes no sistema e essas entradas são utilizadas para a diagnose de falha utilizando um observador do tipo Filtro de Kalman. Também é apresentado o desenvolvimento de uma metodologia de identificação de parâmetros bem como das forças de excitação, através das funções ortogonais, utilizando somente a resposta. Apresentam-se resultados obtidos por meio de simulações computacionais e realizados experimentalmente numa bancada de teste pertencente ao laboratório de vibrações mecânicas do Departamento de Engenharia Mecânica de Ilha Solteira. / In this work a methodology for fault diagnosis of mechanical systems was developed by using Kalman Filter state observes, in which the input of the observers are identified by using Fourier, Legendre and Chebyshev orthogonal functions. A proportional-integral observer is presented to the unknown input identification. This observer is able to find the unknown inputs of the system and these inputs are used to fault detection purposes by using a Kalman Filter Observer. The methodology for the identification of system parameters and excitation forces by using only the response of the system, through orthogonal functions. The methodology developed is applied to a mechanical structure containing vibrating tables, in the Mechanical Vibrations Laboratory, at Unesp, Ilha Solteira.

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Valder Steffen Júnior / Resumo: Neste trabalho desenvolveram-se metodologias de diagnóstico de falhas utilizando observadores de estado do tipo Filtro de Kalman, nas quais, as entradas para os observadores são identificadas utilizando as funções ortogonais de Fourier, Legendre e Chebyshev. Um tipo de observador denominado Proporcional-Integral é apresentado para a identificação de entradas desconhecidas. Este observador consegue estimar, sob certas condições, as entradas e ou distúrbios presentes no sistema e essas entradas são utilizadas para a diagnose de falha utilizando um observador do tipo Filtro de Kalman. Também é apresentado o desenvolvimento de uma metodologia de identificação de parâmetros bem como das forças de excitação, através das funções ortogonais, utilizando somente a resposta. Apresentam-se resultados obtidos por meio de simulações computacionais e realizados experimentalmente numa bancada de teste pertencente ao laboratório de vibrações mecânicas do Departamento de Engenharia Mecânica de Ilha Solteira. / Abstract: In this work a methodology for fault diagnosis of mechanical systems was developed by using Kalman Filter state observes, in which the input of the observers are identified by using Fourier, Legendre and Chebyshev orthogonal functions. A proportional-integral observer is presented to the unknown input identification. This observer is able to find the unknown inputs of the system and these inputs are used to fault detection purposes by using a Kalman Filter Observer. The methodology for the identification of system parameters and excitation forces by using only the response of the system, through orthogonal functions. The methodology developed is applied to a mechanical structure containing vibrating tables, in the Mechanical Vibrations Laboratory, at Unesp, Ilha Solteira. / Mestre