Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T01:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LucianoJoseda_M.pdf: 4123648 bytes, checksum: 8230dacb74058918f80eb46ac227e7d6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo desta dissertação é investigar o grau de segurança da rede elétrica do Estado de São Paulo em relação ao risco da ocorrência de colapso de tensão. São considerados no estudo um número significativo de casos base (N-0) e casos com contingências simples (N-1). Métodos baseados no cálculo de curvas PV são utilizados para a avaliação das margens de estabilidade dos diferentes cenários de operação. No entanto, estes métodos não propiciam a identificação de barras ou áreas críticas do sistema do ponto de vista da estabilidade de tensão, as quais representam as melhores opções para a aplicação de medidas de reforço e/ou corretivas contra o problema de instabilidade. A técnica de análise modal é aplicada para a identificação de áreas críticas em relação à estabilidade de tensão, permitindo capturar as regiões da rede elétrica do Estado de São Paulo que requerem maior atenção. Utilizando a metodologia de análise modal foi ainda possível verificar a abrangência das contingências capturadas através do método da curva PV, possibilitando mensurar o impacto de cadacontingência como local, de área ou sistêmico. Os resultados desta pesquisa permitem concluir que a malha principal do Estado é redundante, não havendo a perda sistêmica da estabilidade de tensão para cenários de contingências simples / Abstract: This work investigates the security level of the transmission network of the State of São Paulo with respect to the occurrence of voltage collapse. A number of credible scenarios including base cases (N-0) and single contingency (N-1) cases are considered. PV curve methods are employed for evaluating the voltage stability margin for the selected set of operative scenarios. However, these methods do not provide the identification of critical buses or areas from the perspective of voltage stability, which represent the best options for the application of reinforcement/corrective measures against the instability problem. The modal analysis technique is applied for the identification of critical areas with respect to voltage instability, allowing the selection of the areas of the grid that request special attention. The modal analysis method also provide the means of quantifying the impact area of the contingencies captured through the PV curve method, providing a way of separating a set of credible contingencies into three groups as far as their impact: branch-wide contingencies, area-wide contingencies and system-wide contingencies. The results of this research leads to the conclusion that the main transmission network of the State of São Paulo is redundant, since no cases occurred of systemic loss of voltage stability due to single contingencies / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Maria Campos dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:33:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_GuilhermeOrelli_M.pdf: 4245499 bytes, checksum: dbf4eaee15fa8956c837eb4d59464baf (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Atualmente, um importante aspecto da pesquisa em acústica musical consiste em relacionar propriedades físicas mensuráveis de um instrumento musical e a avaliação subjetiva de sua qualidade sonora ou tonal. Tem sido necessário, portanto, o desenvolvimento de métodos analíticos e numéricos para previsão do comportamento vibroacústico do instrumento, possibilitando a determinação de parâmetros objetivos que possam ser usados para controlar a sua qualidade tonal. Dessa forma, o presente trabalho realiza análises modais acústica, estrutural e vibroacústica (acoplamento entre fluido e estrutura), calculadas pelo método de elementos finitos (MEF), com o objetivo de determinar o comportamento dinâmico da caixa de ressonância da viola em termos de frequências naturais e as correspondentes formas dos modos. Primeiramente, é apresentado um modelo simplificado, que despreza as estruturas internas de reforço, mas adota as dimensões principais de uma viola real. Depois o mesmo modelo foi expandido, sendo acrescentados os reforços internos, porém com dimensões ainda aproximadas. Por fim, o terceiro modelo foi elaborado em relação às dimensões de uma viola real e seus respectivos reforços internos. Com isso, também foram realizados procedimentos experimentais a fim de verificar as capacidades e limitações do método computacional empregado. Finalmente, os resultados obtidos pelos métodos numéricos e experimentais são comparados e discutidos / Abstract: An important aspect of musical acoustics research is to identify the relationship of measurable physical properties of a musical instrument with the subjective evaluation of their sound quality or tone. Therefore, for musical instruments including resonance box, it is important to develop analytical or numerical methods to predict accurately its vibroacoustic behavior. These methods will enable the determination of key parameters that can be used to control the tone and sound quality. This work uses theoretical modal analysis with finite element method (FEM) to determine the dynamic behavior of a Brazilian guitar resonance box in terms of natural frequency and mode shapes. At first, is presented a simplified model that neglects the internal structures of reinforcement (struts, ribs, brackets, etc.), but adopts the main dimensions of a real Brazilian guitar. Then the same model was expanded with the addition of the internal reinforcements, but with approximate dimensions yet. Finally, the third model was designed regarding the dimensions of a real Brazilian guitar and their internal reinforcements. Experimental procedures were also performed to verify the capabilities and limitations of the computational method employed. The results obtained by numerical and experimental methods are compared and discussed / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

O projeto de estruturas e máquinas deve considerar as restrições impostas pelas condições de contorno. Tais condições podem ser de natureza dinâmica, limitando assim as faixas de frequência às quais a estrutura ou máquina pode operar. Dentre as diferentes ferramentas disponíveis para trabalhar com restrições dinâmicas, a otimização de forma se mostra como uma interessante alternativa para afastar as frequências naturais das faixas problemáticas. Um modelo de elementos finitos de malha de 4x5 elementos é correlacionado com os resultados de uma análise modal experimental, e a otimização é realizada utilizando-se o software Nastran. Após usinar a placa com a espessura otimizada, boa concordância é atingida entre os resultados experimentais e os previstos numericamente. Apesar dos bons resultados, obter a placa com 4x5 elementos, cada qual com sua espessura, foi difícil por conta das dimensões envolvidas. É mais apropriado fabricar uma superfície contínua na placa com uma geometria conhecida. Para isso, modelos com malhas mais finas são necessários no procedimento de otimização, e tal quantidade de variáveis nem sempre converge a uma solução. De fato, um modelo com 48x60 elementos para a placa estudada não convergiu a uma solução para as mesmas frequências desejadas. A contribuição principal deste trabalho é mostrar que uma interpolação (linear ou cúbica) dos resultados de uma otimização de forma de malha grossa leva à solução do problema de otimização de uma malha mais refinada. Em outras palavras, é possível obter uma geometria de superfície contínua que otimiza frequências naturais em placas a partir de modelos de elementos finitos de malha mais grossa, sendo assim desnecessários modelos de malhas muito refinadas e altos custos computacionais. / The design of structures and machines must consider the restrictions imposed by the boundary conditions. Such conditions can be of dynamic nature, thus limiting the frequency ranges that the structure/machine can operate. Among the different design tools available for dealing with dynamics restrictions, shape optimization is an interesting way of deviating natural frequencies from problematic ranges. In this work, one presents the shape optimization of a cantilever plate aiming at desired natural frequencies. A 4x5 elements grid finite element model is correlated to results from experimental modal analysis, and the optimization is done with help of Nastran software. After machining the plate with optimized thickness, good agreement is achieved between experimental and numerically predicted results. Despite successful results, machining the plate in 4x5 discrete elements with individual (stepped) thickness showed to be cumbersome. It is more appropriated to machine a smooth surface on the plate with known geometry. For that, finer grid element models are necessary in the optimization procedure, and such amount of design variables not always converge to a solution. In fact, a model with 48x60 elements for the plate in study did not converge to a solution for the same target frequencies. The main contribution of this work is showing that an interpolation (linear or cubic) of the coarser grid shape optimization results leads to the solution of a finer grid optimization problem. In other words, it is possible to obtain the smooth surface geometry that optimizes natural frequencies in plates from coarser grid finite element models, thus not requiring fine grid models and high computational costs.

[pt] O método híbrido dos elementos finitos, proposto por Pian com base no potencial de Hellinger-Reissner, estabeleceu um novo paradigma entre as formulações de discretização numérica de um problema de elasticidade. Uma proposta feita por Przemieniecki – para a análise generalizada de vibração livre de elementos de treliça e de viga – foi incorporada por Dumont aos métodos híbridos dos elementos finitos e de contorno e generalizada ainda mais para a análise de problemas dependentes do tempo em termos de um procedimento de superposição modal avançado, que se baseia na resolução de um problema não linear de autovalores e que permite levar em conta de maneira adequada condições iniciais gerais de contorno, assim como ações de domínio. O presente trabalho apresenta as principais características do desenvolvimento feito por Dumont para aplicação específica a estruturas aporticadas e investiga diversos exemplos disponíveis na literatura de dinâmica estrutural clássica para mostrar que muitos resultados apresentados são bastante imprecisos pela falta de um cuidadoso estudo de convergência. / [en] The hybrid finite element method, proposed by Pian on the basis of the Hellinger-Reissner potential, has proved itself a conceptual breakthrough among the discretization formulations. A proposition made by Przemieniecki – for the generalized free vibration analysis of truss and beam elements – was incorporated into the hybrid finite/boundary element method developed by Dumont and extended to the analysis of time-dependent problems by making use of an advanced mode superposition procedure that is based on a nonlinear eigenvalue analysis and adequately takes into account general initial conditions as well as general body actions. This work presents all the features of the formulation as applied to frame structures and assesses several examples available in the technical literature to show that remarkable improvements may be achieved – and actually should be taken into account – with the proposed formulation when compared to the classical structural dynamics.

This thesis deals with determination of effect of wing flexibility on load distribution. FSI analysis using modal superposition was used for determination of effect of wing flexibility. Analysis was verified by analytic calculation. Differences of load distribution, between rigid and flexible wing, was determined for the selected flight regimes. Change of the bending moment was up to 3,9 %. Thesis shows importance of including effect of wing flexibility for sailplane design.

The aim of this thesis is examination and verification of numeric model for solving acoustics and vibration problems. Specifically, we are speaking about cast iron plate machined from gearbox. Main objectives of this work is set of experimental and numerical analysis at this simplified part with follow-up numerical model, where same analyses examining not only structure, but especially acoustic space around were performed. Due to this we were able to compare data between experimental and numerical analyses and to be able to prove or disprove functionality and limitation of numerical model.

Damping and natural frequency of a vibrating body or a system is not easy to estimate during the design phase of~project. If the body is submerged in water, estimating becomes even more complicated. This~work focuses on experimental determination of the liquid influence on an oscillating body. The~presented modal analysis was executed on two bodies when being surrounded by air, but~also when gradually and fully submerged in water using two reservoirs with different dimensions. The collected data was analyzed with a suggested hybrid method, which determined the damping ratio and the natural frequency. Added mass was calculated employing the Ansys software. Part of the presented work focuses on the selection of a suitable time window for the Fourier transform.

The level of noise and vibration of gearboxes is one of the most important parameters for today´s customers. This thesis deals with mathematical acoustic behavior modelling and its contribution to the gearbox design using finite element method. The process is presented at three computations models. Two of those were validated with experimental measurement. Acoustic analysis were performed with software FFT ACTRAN.

Immersion of the body into the fluid creates additional effects which must be considered when designing the machines. Additional effects from the fluid influence the dynamic properties of the body. In this work the decrease of the natural frequency and the increase of the damping ratio during the gradual immersion of the body into the fluid are investigated. Diploma thesis is based on an experiment, which is performed on a series of flat strip steel components of various widths. The first three bending and first three torsion shapes of the free-hanging body are examined. Emphasis is placed on the influence of part width. In the next phase of the experiment, the influence of the proximity of the solid wall to the dynamic properties of the cantilever beam is examined. Further, the determination of the added density from the fluid is performed by modal analysis using the ANSYS software.

This thesis deals with the design of the protective frame protecting occupants in rollover (ROPS). The creation of the calculation model, in order to perform a stress-strain analysis of the frame under the conditions of the homologation test. Execution modal analysis with the inclusion of the mass of the auxiliary device. A motion for a protective frame is designed so that it can be subjected to destructive test according to standards ČSN EN ISO 3471. The strength and modal analysis was carried out using the finite element method (FEM). The diploma thesis was conducted in cooperation with the company, the Tatra Truck a.s.