Orientadores: Niederauer Mastelari, Carlos Alberto Cimini Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AguiarRibeiro_AndreLuizde_M.pdf: 1696181 bytes, checksum: 0e5d5c8b94f2e38b7abbbc10c62ab120 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A utilização de materiais compósitos na indústria tem crescido cada vez mais e se firmou como uma tendência para os próximos anos. Seja nos ramos automotivo, náutico, aeroespacial ou de defesa, as aplicações são as mais diversas, tendo em comum o usufruto da excelente relação de resistência por peso oferecida por este tipo de material. Em certos ramos, entretanto, como o aeroespacial, a utilização de materiais compósitos requer atenção especial, por ser característico destes materiais a ocorrência de tipos de falha próprios como delaminações, rupturas de fibra e de matriz, descolamentos, perfuração parcial ou total, alguns dos quais não observáveis a olho nu. O presente trabalho se debruça sobre esta problemática, visando o desenvolvimento de um método de apoio a técnicas de monitoramento de integridade estrutural por meio da localização de impactos com uso de sensores piezelétricos, implantado em peças sobretudo da indústria aeroespacial, permita catalogar regiões que hajam sofrido impactos importantes e possam apresentar falhas. Para conduzir o presente trabalho, foi feita uma revisão bibliográfica de técnicas de localização de impactos ou falhas em placas presentes no estado da arte, com análise e proposta de um método que se preste a este mesmo propósito inclusive para placas anisotrópicas. Foi estudado e desenvolvido um método a base de funções de erro, associando através de uma função pertinente cada ponto do domínio da placa a um valor de erro tanto menor quanto sua distância ao ponto de impacto real. O local de impacto estará associado ao ponto de menor erro. O método proposto, que já havia sido testado em simulações e experimentalmente em placas isotrópicas, forneceu resultados promissores também em placas anisotrópicas, apresentando estimativas com erro médio inferior a 2,0 cm / Abstract: The use of composite materials in industry has been increasing and establishing itself as a tendency for the next years. Be it in automotive, nautical, aerospace or defense, applications are many, all of which have in common taking advantage of the excellent relationship amongst resistance and weight offered by this kind of material. In certain areas, however, such as in aerospace, use of composite materials demands special attention, due to being characteristic of these materials the occurrence of certain proper types of damage such as delamination, fiber or matrix ruptures, debondings or partial or total perforation, some of which aren't even observable to naked eye. The present works focus in these problematics, aiming to develop a structural health monitoring supportive method via impact localization with low cost piezoelectric sensors that, embedded in parts primarily from the aerospace industry, allows to catalogue regions that have suffered significant impact and may have been damaged. In order to conduct the present work, a bibliographic revision was made of current state-of-the-art impact and damage localization techniques, with analysis and proposal of an innovative method for the same purpose. With that in mind, an error function method was studied and developed that associates through a pertinent function to each point in the plate an error value that is as small as its distance to real point of impact. This way, the point of impact will be related to the point of smaller error. The proposed method, which has already been tested in simulations and isotropic plates, presented interesting results also in anisotropic plates, with average estimative errors of less than 2.0 cm / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Maria Campos dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraz_FabioGuilherme_M.pdf: 9315977 bytes, checksum: 2c619b06df862551ab474095f22421cc (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho explora o uso de métodos de Síntese Modal dos Componentes (SMC), a Teoria da Perturbação por Mínimo Rank (MRPT) e o Algoritmo de Realização de vetores de Ritz (RRA) como uma ferramenta para a detecção de danos estruturais. A SMC consiste em modelar separadamente componentes individuais de uma estrutura e então acoplá-Ios num sistema único. Os métodos de SMC podem ser generalizados para se permitir o uso de outros vetores, tais como os vetores de Ritz em substituição aos modos normais. Os vetores de Ritz são obtidos a partir de relações de recorrência, e representam uma ótima base de vetores como alternativa aos modos naturais de vibrar dos componentes. O MRPT é um método de detecção de danos baseado em modelo, que usa o fato de que um dano discreto pode ser manifestado num modelo de elementos finitos (MEF) como uma pequena perturbação no rank das matrizes que compõe as propriedades da estrutura. O RRA converte as matrizes em tempo discreto identificadas pelo algoritmo ERA para o tempo contínuo, a partir das quais pode-se extrair os vetores de Ritz experimentais usados para se complementar a matriz de forças dinâmicas residuais na formulação do MRPT. Através do modelo sem danos sintetizado, e do modelo medido com danos, o MRPT com RRA é usado para se detectar a localização do dano e sua extensão, ou no mínimo o componente que contém o dano. Diferentes considerações de modelagem subestruturada são exploradas na detecção de danos usando exemplos numéricos. Em particular um MEF de vigas da estação espacial internacional é implementado e os efeitos de danos localizados em diferentes componentes são investigados / Abstract: This work explores the use of Component Mode Synthesis methods (CMS), Minimum Rank Perturbation Theory (MRPT), and Ritz Realization AIgorithm (RRA) as a structural damage detection tooI. The CMS consists in to modeling individual components of a structure separately and then to couple them to form an assembled system. CMS methods can be generalized to allow the use of other vectors, like Ritz vectors, rather than normal modes. The Ritz vectors are obtained from recurrence relations, and represent a suitable basis vectors as an alternative to component vibration modes. MRPT is a model-based damage detection method, which utilizes the fact that discrete damage is manifested in a structural finite element model (FEM) as a low rank perturbation to the structural property matrices. RRA converts the discrete time system matrices identified by Eigensystem Realization AIgorithm (ERA) to continuous time system matrices, from which one can extract the experimental Ritz vectors used to complement the matrix of dynamic residual forces in the MRPT formulation. With the coupled healthy model and the measured damaged model, the MRPT with RRA is used to detect the damage location and his extent, or at least the component that contains the damage. Different substructure modeling assumptions on damage detectability are explored using numerical examples. In particular a beam FEM of the international space station structure is implemented and the effects of different localized component damages are investigated. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Robson Pederiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T09:02:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sanches_FabioDalmazzo_D.pdf: 3111854 bytes, checksum: 7a85cd92fff24bc0ca9170821fb61025 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho aborda a identificação simultânea do desbalanceamento e empeno de eixo em rotores a partir do modelo matemático tanto do rotor como das falhas estudadas. Esses dois fenômenos são síncronos à rotação do rotor e, por isso, difíceis de serem separados um do outro. A partir do modelo do rotor representado na forma de espaço de estados, é possível aplicar a definição de matrizes de correlações de modo a gerar um algoritmo que correlaciona os parâmetros de falhas com as respostas do sistema, possibilitando que as falhas sejam identificadas tanto em magnitude como em localização. O estimador é baseado na equação matricial de Lyapunov. Como o número de respostas medidas é inferior ao total de graus de liberdade do rotor, um sistema auxiliar (filtro) é necessário para gerar correlações adicionais que possibilitem a identificação das falhas em estudo. Transformações de coordenadas através da matriz de observabilidade são necessárias para descrever o sistema através das poucas respostas medidas do rotor. Como um modelo matemático confiável é essencial para o sucesso da identificação, grandezas desconhecidas tais como: parâmetros de mancal, rigidez angular do acoplamento e amortecimento do sistema foram identificados através de otimização pelo método Evolução Diferencial, comparando-se as FRF's medidas e simuladas. Técnicas de redução de ordem do modelo ajustado do rotor foram empregadas de modo a reduzir o esforço computacional na determinação da matriz de observabilidade, possibilitando o uso de um filtro de ordem reduzida. Os estudos ocorrem de forma numérica e experimental para dois tipos de rotores: Laval e dois discos. Simulações mostram como o empeno de eixo altera a dinâmica dos rotores quando comparadas com as respostas ao desbalanceamento puro. Na presença do empeno, várias configurações de desbalanceamento foram simuladas e posteriormente introduzidas nas bancadas experimentais. O algoritmo de identificação se mostrou robusto na caracterização dessas duas falhas e o método contribui com o estado da arte na área de detecção de falhas / Abstract: This work is about simultaneous unbalance and shaft bow identification in rotor using the mathematical model of both the rotor and the studied failures. These two phenomena are synchronous with the rotation of the rotor, causing difficulties in separating them from each other. From the rotor model represented in state space form, it is possible to use the definition of correlation matrix in order to generate an algorithm that correlates the fault parameters with the system responses, enabling the faults to be identified in amplitude and phase. The estimator comes form the Lyapunov matrix equation. As the number of measured available responses are lower than total number of rotor degrees of freedom, an auxiliary system (filter) is required to generate additional correlations that enable the studied faults identification. Coordinate transformations though the observability matrix are necessary to describe the system by means of some few measured outputs. As a reliable mathematical model is essential for the success of the identification process, unknown parameters such as: bearing coefficients, coupling angular stiffness and damping systems were identified using the Differential Evolution optimization technique in which the experimental and simulated FRF's were compared and adjusted. Model order reduction techniques were used on the updated rotor model to reduce computational costs in determining the observability matrix, which allows the usage of a lower filter order. The studies were performed numerically and experimentally for two different test rigs: Laval rotor and two disc rotor. Simulations show the shaft bow changes the dynamic behavior of the rotor when compared to the pure unbalanced rotor responses. In the presence of bow, various unbalance configurations were simulated and thereafter introduced in the test rigs. The identification algorithm showed robustness in identifying these two faults and this method contributes with the state of the art in the field of faults identification / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Cimini Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T23:32:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_RobertoSilvade_M.pdf: 4039070 bytes, checksum: 5f3fa81abaa6c19d365c550dd4b59dbd (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho, foi desenvolver uma metodologia para identificar impacto em placas laminadas de materiais compósitos, a fim de reduzir o tempo de inspeção e assim otimizar o intervalo de inspeção para uma determinada estrutura, já que muitas vezes é necessário interromper a sua operação. Uma compreensão abrangente dos efeitos de interação estrutura, sensores piezelétricos e objetos utilizados para aplicar cargas de impacto foi essencial. Este trabalho efetua uma análise numérica a partir dos tempos que conduziram ondas de deformação para alcançar os sensores e os seus efeitos sobre a exatidão dos resultados, obtidos pelo algoritmo desenvolvido, bem como a exatidão da metodologia aplicada. Sensores piezelétricos fabricados pela International APC e um sistema de aquisição de dados da National Instruments foram utilizados para obter respostas de ondas de tensão geradas por cargas de impacto. Uma identificação simples e robusta do impacto em tempo real com base na triangulação foi implementada. O uso de recursos computacionais através da plataforma Labview, juntamente com um algoritmo implementado no código computacional, forneceu resultados promissores, após testes realizados em configurações de placas experimentais monitoradas com redes de sensores piezelétricos. A metodologia proposta foi validada para placas de material isotrópico (aço) e anisotrópico (carbono/epóxi) apresentando bons resultados. A interface foi desenvolvida para ser aplicada a materiais com diferentes índices de anisotropia, onde se pode ajustar os valores de velocidade das ondas em diferentes direções. Observou-se que o erro máximo medido foi de 0,028 m. O código computacional apresentou-se robusto para identificar o local do impacto em qualquer ponto da placa em tempo real. Foi possível também comprovar para as diferentes massas de impacto que um procedimento simples de triangulação combinado com as características de velocidade de propagação das ondas proporciona um meio de localizar impactos / Abstract: The main objective of this work was to develop a methodology for identifying impact in laminated plates of composite materials in order to reduce inspection time and thus reduce the inspection interval for a given structure, since it is often necessary to stop its operation. A comprehensive understanding of the interaction effects of structure, piezoelectric sensors and objects used to apply impact loads was essential. This work demonstrates the numerical analysis of time leading waves of deformation to reach the sensors and their effect on not only the accuracy of the results obtained by the algorithm but also the accuracy of the methodology applied. In this work, piezoelectric sensors manufactured by International APC and data acquisition system of National Instruments were used. A simple and robust real-time impact identification based on triangulation was implemented. The use of computational resources within Labview platform along with a computer code implemented algorithm provided promising results after testing experimental settings for plates monitored with of piezoelectric sensors. The proposed methodology was validated for isotropic (steel) and anisotropic (carbon/epoxy) plate materials with fairly good results. The interface was designed to be applied to materials with different degrees of anisotropy, adjusting the values of wave velocity in different directions for composite materials. It was observed that the maximum error was 0.028 m. The computer code was robust enough to identify the impact location at any point of the plate in real time. It was also possible to demonstrate for different impact masses that a simple triangulation procedure combined with the characteristics of wave propagation provides a methodology for locating impacts / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Vicente Lopes Júnior / Banca: Paulo Carlos Kaminski / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Resumo: A tecnologia de materiais inteligentes se tornou uma área de crescente interesse para o desenvolvimento de estruturas que podem incorporar atuadores e sensores capazes de detectar falhas. Extensivas investigações têm sido focadas na tecnologia que integra materiais inteligentes no monitoramento das condições de sistemas. Vários estudos têm sido realizados na área de identificação de sistemas mecânicos e há uma tendência de introduzir otimização em projetos de monitoramento de sinais que permitirá automatização do processo e caracterização de falhas para sistemas complexos. O problema de identificação de variáveis ou detecção de falhas em sistemas mecânicos é uma classe de problemas inversos e, portanto, não apresenta uma solução única. O problema inverso consiste em determinar as causas baseando-se na observação dos efeitos. Nos problemas inversos os parâmetros de falha (comprimento de trinca e/ou localização) podem ser calculados no domínio da freqüência ou do tempo. A metodologia proposta neste trabalho utiliza dados no domínio da freqüência, e utiliza, em uma primeira etapa, o método da impedância elétrica para se determinar a localização das falhas. Numa segunda etapa é realizada a quantificação da intensidade de falhas, usando algoritmos genéticos. Algoritmos genéticos (AG) são processos de otimização baseados nos princípios de evolução natural. Um AG simula um processo de adaptação em uma população inicial de indivíduos através de operadores genéticos artificiais em cada geração. Em condições de otimização, cada indivíduo da população é codificado em um cromossomo, que representa uma solução genérica para o problema, enquanto a adaptação individual é avaliada por uma função de aptidão. / Abstract: Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of structures that are able to incorporate actuator and sensor capabilities for fault detection. Extensive investigations have been focused on integrating smart material technology into health monitoring systems. Several studies have been accomplished in the area of identification of mechanical systems and there is a tendency of introducing optimization in projects of signals monitoring, which would allow automation in the process and characterization of faults, even for complex systems. The problem of variables identification or damage detection in mechanical systems is a class of inverse problem and, therefore, it doesn't present a unique solution. The inverse problem consists in determining the causes based on some observation of their effects. In inverse problems the damaged parameters (crack length and/or location) can be calculated in frequency or time domain. The proposal methodology is based on frequency domain, and it uses, in a first stage, the method of electric impedance to determine the location of the faults. Later on takes place the quantification of the fault intensities, in a second stage, by using genetic algorithms. Genetic algorithms (GA) are optimization processes based on principles of natural evolution. A GA simulates an adaptation process taking an initial population of individuals and applying artificial genetic operators in each generation. In optimization conditions, each individual of the population is coded in a string or chromosomes, which represents a trial solution for a certain problem, while the individual adaptation is evaluated through a fitness function. / Mestre

CAPES; CNPq / Este trabalho apresenta uma proposta de metodologia para detecção e classificação de falhas em motores de indução trifásicos ligados diretamente à rede elétrica. O método proposto é baseado na análise dos sinais de corrente do estator, com e sem a presença de falhas nos rolamentos, estator e rotor. Um dos efeitos desses tipos de falhas é o aparecimento de componentes de frequência específicas, relacionados à velocidade de rotação da máquina. Os sinais foram analisados usando a decomposição wavelet-packet, que permite a avaliação dos sinais em bandas de frequência de tamanhos variáveis. A partir dessa decomposição, aplicaram-se medidas de previsibilidade, como entropia relativa, potência de previsão e variância de erro normalizada, obtida com a análise de componentes previsíveis. Com essas medidas, foi possível verificar quais componentes da decomposição são mais previsíveis. Neste trabalho, a variância de erro normalizada e a potência de previsão foram utilizadas como entradas para três topologias de redes neurais artificiais classificadoras: perceptron multicamadas, redes de funções de base radial e mapas auto-organizáveis de Kohonen. Foram testados seis diferentes vetores de entrada para as redes neurais, utilizando medidas de previsibilidade e número de elementos dos vetores variados. Os ensaios foram realizados considerando amostras de sinal de diferentes motores, com vários tipos de falha, operando sob diversos regimes de torque e condições de desequilíbrio de tensão. Primeiramente, os sinais foram classificados em dois padrões: com e sem a presença de falhas. Posteriormente, detectou-se o tipo de falha presente nos sinais: rolamento, estator ou rotor. Por último, as amostras foram classificadas dentro do subgrupo de falha em que estavam presentes. / This work presents a methodology for diagnosis and classification of faults in three-phase induction motors connected directly to the power grid. The proposed method is based on the analysis of the stator current signals, with and without the presence of faults in the bearings, stator and rotor. These faults cause the presence of specific frequency components that are related to the machine rotational speed. The signals were analyzed using wavelet-packet decomposition, which allows a multiresolution evaluation of the signals. Using this decomposition, we estimated some predictability measures, such as relative entropy, predictive power and normalized error variance, obtained with the predictability component analysis. With this measures, we verified which were the most predictable components. In this work, normalized error variance and the predictive power were used as inputs to three topologies of artificial neural networks used as classifiers: multilayer perceptron, radial basis function and Kohonen self-organizing maps. We tested six different input vectors to the artificial neural networks, in which we vary the predictability measures and the number of elements of the vectors. The studies were performed considering samples of signals from different motors, with various kinds of faults, working under several load conditions and with voltage unbalance. The signals were firstly classified in two patterns: with and without the presence of faults. After, we detected the kind of fault was present in the signal: bearing, stator or rotor fault. Last, the samples were classified inside the subgroup in which they were.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-27Bitstream added on 2014-06-13T19:14:29Z : No. of bitstreams: 1 watanabe_l_me_ilha.pdf: 2840433 bytes, checksum: dfba204f1b82da88aa2da2eca31e1d20 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Nos últimos anos, tem havido um grande interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas, pois se preocupam cada vez mais com a segurança, havendo assim, a necessidade de supervisão e monitoramento dos sistemas para que as falhas sejam evitadas ou sanadas o mais rápido possível. Determinados parâmetros em sistemas reais como massa, rigidez e amortecimento, podem variar devido ao aparecimento de falhas ou ao próprio desgaste natural dos componentes. Um aparecimento de trincas pode provocar perdas econômicas ou até conduzir a situações perigosas com paradas abruptas das máquinas e/ou equipamentos. Através do auxílio de modelos teóricos bem definidos, métodos de identificação de parâmetros, observadores de estado e auxílio à decisão foi possível desenvolver uma metodologia para detecção e localização de trincas em estruturas reticuladas, dando ênfase às tridimensionais. Foi possível detectar e localizar a trinca já no seu início e acompanhar sua propagação para uma possível parada programada. Foi utilizada a metodologia dos observadores de estado, que pode reconstruir os estados não medidos ou os valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Foi construída uma estrutura reticulada no Laboratório para validação da metodologia desenvolvida e os resultados foram bastante satisfatórios / In recent years there has been a great interest of industry in developing new techniques for detection and location of faults, because they worry more about security, so there is the need for supervision and monitoring systems so that failures are avoided or remedied as soon as possible. Certain parameters in real systems such as mass, stiffness and damping can vary due to some failures to own or wear and tear of components. An appearance of cracks can cause economic loss or even lead to dangerous situations with abrupt stopping of machines and/or equipment. Through the aid of well-defined theoretical models, methods of parameter identification, state observers and aid the decision was possible to develop a methodology for detecting and locating cracks in frame structures, emphasizing the three-dimensional. It was possible to detect and locate the crack already in its early stages and monitor its spread to a possible shutdown. Methodology was applied for observer status, which can reconstruct the unmeasured states or values from points of difficult access in the system. A reticulated structure was built at the Laboratory for validation of the methodology and the results were very satisfactory

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-26Bitstream added on 2014-06-13T18:55:43Z : No. of bitstreams: 1 koroishi_eh_me_ilha.pdf: 5293945 bytes, checksum: 3c008483c34efd2ba7e9df9a28dc4000 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho desenvolveu-se uma metodologia de detecção e localização de falhas via observadores de estado projetados via LQR (Regulador Linear Quadrático) e LMIs (Desigualdades Matriciais Lineares) em sistema rotativo considerando-se suas fundações e excitações desconhecidas. A necessidade de desenvolver novas técnicas de prevenção de falhas vem da preocupação das indústrias com o bom funcionamento de seus equipamentos a fim de evitar paradas repentinas no processo produtivo. A metodologia dos observadores de estado consiste em utilizar sua capacidade de estimar estados não medidos. Assim, projeta-se um banco de observadores de estado, sendo que cada um é robusto a um determinado parâmetro sujeito a falha. Quanto à identificação de forças de excitação, durante os últimos anos, vários métodos têm sido propostos, embora nenhum deles possa ser considerado como sendo universalmente adequado a todas as situações. Neste trabalho foram utilizadas metodologias utilizando funções ortogonais de Fourier, Legendre e Chebyshev para a identificação das excitações desconhecidas. Para verificar a validade da metodologia desenvolvida tanto para a identificação de forças como detecção e localização de falhas foram simulados dois sistemas mecânicos: sistema massa-mola-amortecedor de 4 gdl (graus de liberdade) e sistema rotativo considerando-se suas fundações. Por fim, foi realizada a comprovação experimental, utilizando para isto um sistema rotativo pertencente ao laboratório de vibrações mecânicas do Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia, Campus de Ilha Solteira / In this work a methodology for faults detection and location in rotative system considering its foundation and unknown inputs was developed using state observers designed by LQR (Linear Quadratic Regulator) and LMIs (Linear Matrix Inequalities). The necessity of design new techniques of faults prevention proceeds from concerns of industries with the good worked of its equipments in order to avoid suddenly stopped in the productive process. The methodology of state observers consists to use its capacity to esteem the states not measured. So, it projects a bank of state observes, being that everyone is robust a parameter subject a fault. As at excitation forces identification, during last years, many methods have been proposed, however no one of them can be considered as universally adequate for every situation, being that in this work the methodologies using orthogonal functions of Fourier, Legendre and Chebyshev were used for unknown inputs identification. To validate the methodology two mechanicals systems were simulated: system mass-spring-damper of 4 dof (degree of freedom) and rotative system considering its foundations. At the end, the experimental proof was realized, using for this a rotative system in the mechanical vibrations laboratory at Ilha Solteira’s Mechanical Engineering Department

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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-19Bitstream added on 2014-06-13T18:55:45Z : No. of bitstreams: 1 zacarias_at_me_ilha.pdf: 587117 bytes, checksum: 4a907603292d52ff41cf7df3b7718be5 (MD5) / Hoje em dia um dos fatores de interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas é a preocupação com a segurança de seus sistemas, tendo-se a necessidade de supervisão e monitoramento de modo que as falhas sejam detectadas e corrigidas o mais rápido possível. Verifica-se na prática que determinados parâmetros dos sistemas podem variar durante o processo, devido a características específicas ou o desgaste natural de seus componentes. Sabe-se também que, mesmo nos sistemas bem projetados, a ocorrência de trincas em alguns componentes pode provocar perdas econômicas ou conduzir a situações perigosas. Os observadores de estado podem reconstruir os estados não medidos do sistema, desde que os mesmos sejam observáveis, tornando possível, desta forma, estimar as medidas nos pontos de difícil acesso. A técnica dos observadores de estado consiste em desenvolver um modelo para o sistema em análise e comparar a estimativa da saída com a saída medida, a diferença entre os dois sinais presentes resulta em um resíduo que é utilizado para análise. Neste trabalho foi montado um banco de observadores associado a um modelo de trinca de modo a acompanhar o progresso da mesma. Os resultados obtidos através de simulações computacionais em uma placa engastada discretizada pela técnica dos elementos finitos e as análises experimentais realizadas foram bastante satisfatórios, validando a metodologia desenvolvida. / Nowadays a main factor of interest in industries in the development of new techniques for detection and localization of faults is the concern with the security of its systems. There is the need of supervising and monitoring the machines to detect and correct the fault as soon as possible. In practice it is verified that some determined parameters of the systems can vary during the process, due to the specific characteristics or the natural wearing of its components. It is known that even in well-designed systems the occurrence of cracks in some components can induce economic losses or lead to dangerous situations. The state observers methodology can reconstruct the unmeasured states of the system, since they are observable, becoming possible in this way to estimate the measures at points of difficult access. The technique of state observers consists of developing a model for the system under analysis and to compare the estimated with the measured exit, and the difference between these two signals results in a residue that is used for analysis. In this work was set up a bank of observers associated to a model of crack in order to follow its progress. The results obtained through computational simulations in a cantilever plate discretized by using the finite elements technique and the accomplished experimental analysis were sufficiently satisfactory, validating the developed methodology.