Orientadores: Pablo Siqueira Meirelles, Douglas Eduardo Zampieri / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_AlexandreSchalch_D.pdf: 4157689 bytes, checksum: a667c356ec83b5bb7af3834db18db144 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a aplicação da técnica conhecida como Hardware-in-the-Loop (HIL), para a avaliação do comportamento dinâmico de dois sistemas mecânicos não-lineares e assim verificar o desempenho da técnica nestes casos. O primeiro estudo consiste na avaliação de um componente, no caso uma engrenagem bi-partida, sujeito a contatos dinâmicos e impactos os quais são difíceis de serem modelados matematicamente. O segundo caso estudado consiste na avaliação de um amortecedor de vibrações torcionais do tipo elastomérico utilizado em motores de combustão interna, o qual apresenta não-linearidades de material, cujas propriedades variam em função da temperatura da borracha. Bancadas de testes distintas foram elaboradas para a avaliação dos dois componentes, tendo como entrada sinais de torques ou deslocamentos angulares gerados em tempo real por um código desenvolvido em ambiente MATLAB/SIMULINK e compilados para a simulação dos componentes através de uma placa controladora dSPACE. Nos estudos de HIL da engrenagem bi-partida, compararam-se os sinais de deslocamento angular medidos em um motor Diesel e na bancada de testes. Como conclusão verificou-se que os sinais obtidos na bancada foram muito próximos aos observados no motor. Já no caso do amortecedor, foram medidas as amplitudes das vibrações no cubo e anel do damper. Os deslocamentos angulares do cubo e anel foram comparados às amplitudes reais medidas em um motor no dinamômetro e, ao término do trabalho, verificou-se que as amplitudes obtidas do ensaio de HIL apresentaram boa correlação com os valores medidos no motor, alcançando-se dessa forma os objetivos propostos para esse trabalho / Abstract: The objective of this work is to apply the technique known as Hardware-in-the-Loop (HIL), to assess the dynamic behavior of two non-linear mechanical systems and to verify the performance of the technique in these cases. The first study is the evaluation of a component, in this case a pre-tensioned gear, subjected to dynamic contacts and impacts which are difficult to be modeled mathematically. The second study is to evaluate an elastomeric torsional vibration damper (TVD) used in internal combustion engines, which has non-linear material properties that depend on the rubber temperature. Different test benches were developed for the evaluation of these two components, with the input signals of torques or angular displacements in real time, generated by a code developed in MATLAB / SIMULINK and compiled for the simulation of the components via dSPACE controller board. In the study of the pre-tensioned gear, we compared the signals of angular displacements in a Diesel engine with the test bench values. In conclusion it was found that the signals from the tests were very similar to those observed in the engine. In the case of the damper, were measured the amplitude of vibration at the hub and ring of the TVD. The angular displacements of the hub and ring were compared to actual measurements on an engine in the dynamometer. At the end of this work, it was found that the obtained amplitudes from the HIL test showed good correlation with the values measured in the engine, achieving that way the proposed goals of this work / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Milton Dias Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T02:04:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miyasato_HugoHeidy_D.pdf: 11029202 bytes, checksum: 6dc0ca80ebb19f846ccecdc9fe6870e3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O trem de potência é um sistema complexo, uma vez que envolve a interação entre componentes tais como o motor, a embreagem, a transmissão e as rodas. Diversos fenômenos de ruído, vibração e sua severidade (NVH) podem surgir durante o seu funcionamento (judder, clonk, shuffle, rattle, etc.). O squeal de embreagens é um fenômeno relativamente novo desse sistema e ele surge como um ruído de tom único, especialmente em situações de partida na fase de modulação da embreagem. Componentes tais como as molas cushion, membrana e de retrocesso foram modeladas a fim de permitir a criação de diferentes projetos e combinações em termos de posição e propriedades físicas. Um mecanismo de estabilização para a placa de pressão foi testado numericamente para servir como uma alternativa para o sistema quando não existem possibilidades de modificações nos seus parâmetros. Discos de embreagens reais contêm imperfeições devido à utilização, tolerâncias da manufatura, etc. Para levar esses fatos em consideração, um elemento rotativo de rigidez/amortecimento viscoso com atrito foi criado para representar as molas cushion e suportar distribuições arbitrárias ao longo do perímetro do disco, permitindo que cada elemento tenha suas próprias características. A suposição de amortecimento viscoso introduziu termos relacionados à velocidade de rotação do disco de embreagem na matriz de rigidez. Simulações com pequenos erros de posicionamento nas molas cushion geraram acoplamento entre a vibração axial da placa de pressão e seus deslocamentos angulares. A mola membrana foi modelada como uma alavanca, permitindo a introdução de medições. Isso foi importante para identificar regiões de rigidez negativa e positiva, explicando sua interação com uma curva de cushion real. As molas de retrocesso foram modeladas, resultando numa representação matricial na qual foi possível gerar termos de rigidez positiva fora da diagonal principal. Finalmente, o mecanismo de estabilização para o sistema consistiu de outro disco conectado à placa de pressão. Quando as propriedades do dispositivo foram ajustadas apropriadamente, ele foi efetivo em uma situação de veering. Nessa condição, as coordenadas de ambos os discos foram combinadas nas formas modais, causando movimentos de wobbling fora de fase que resultaram em dissipação de energia nos elementos de conexão / Abstract: The powertrain is a complex system, once that it involves the interaction between components such as the engine, the clutch, the transmission and the wheels. Several noise, vibration and harshness (NVH) phenomena may appear during its operation (judder, clonk, shuffle, rattle, etc.). Clutch squeal is a relatively new phenomenon of this system and it appears as a single tone noise, especially on a drive-off condition on the modulation phase of the clutch. Components such as the cushion, diaphragm and leaf springs were modelled to allow the creation of different designs and combinations in terms of position or physical properties. A stabilization device for the pressure plate was numerically tested to serve as an alternative to the system when there are no practical possibilities of modifications on its parameters. Real clutch discs contain imperfections due to usage, manufacturing tolerances, etc. To take these facts into consideration, a rotating stiffness/viscous damper element with friction was created to represent the cushion springs and support arbitrary distributions along the perimeter of the disc, allowing each element to have its own characteristics. The assumption of viscous damping introduced terms related to the clutch disc rotating speed on the stiffness matrix. Simulations with small position errors on the cushion spring generated coupling between the pressure plate axial vibration and its angular displacements. The diaphragm spring was modelled as a lever, allowing the introduction of measurements. It was important to identify regions of negative and positive stiffness, explaining its interaction with a real cushion curve. The leaf springs were modelled, which resulted on a matrix representation where it was possible to generate positive stiffness terms out of its main diagonal. Finally, the stabilization device for the system consisted of another disc connected to the pressure plate. When the device properties were properly adjusted, it was affective in a situation of veering. In this condition, the coordinates of both discs were combined on the mode shapes, causing out of phase wobbling motions, that resulted on energy dissipation on the connection elements / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Eder Lima de Albuquerque, Milton Dias Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_FabianoBianchini_M.pdf: 10144482 bytes, checksum: 8d3245138ba4b557b088eb46adeda69c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho são abordados dois métodos para identificar constantes elásticas em materiais compósitos de aplicações estruturais. São métodos que apresentam características não destrutivas, envolvem testes simples e não requerem grandes esforços computacionais. Podem ser aplicados a materiais anisotrópicos e, conseqüentemente,a materiais isotrópicos e ortotrópicos, o que os tomam ferramentas optativas de grande auxílio ao estudo dos materiais compósitos. No primeiro método, as freqüências naturais e os modos próprios adequados, obtidos da análise moda!, serão os dados de entrada para a solução de um sistema linear de equações oriundas da equação diferencial que representa a vibração transversal de placas finas anisotrópicas sob a condição de todos os bordos livres. As constantes elásticas desta equação são os parâmetros desconhecidos e estão associadas aos devidos modos próprios de vibrar. A verificação da precisão deste método é feita baseada em simulações numéricas realizadas em um software de Elementos Finitos, Ansys 7.0, e testado experimentalmente em uma placa isotrópica de aço. O segundo método trata-se de um problema de projeto ótimo cuja solução é feita através da combinação do método dos Elementos Finitos e um método de otimização, ambos executados em um único software comercial, Ansys 7.0. A análise moda! é requerida para obtenção somente das freqüências naturais, que são variáveis utilizadas na função objetivo. A verificação do método é feita em simulações numéricas e testada experimentalmentecom a mesma placa isotrópica de aço utilizada no método anterior. Para esta placa de aço, os resultados obtidos através dos dois métodos foram muitos satisfatórios. Entretanto, com relação à placa anisotrópica utilizada, os resultados obtidos pelo segundo método não foram satisfatórios / Abstract: In this work two methods are analyzed to identify elastic constants in composite materiais of structural application. They are methods that have nondestructive eharacteristie, comprised of simple tests and don't require high computational efforts. They can be employed to anisotropic materials as well as isotropic or ortotropic materials, making them useful alternative tools to composite materiais studies. In the first method, both natural frequencies and suitable mode shapes are input data for the solution of a linear system that come from differential equation that governs the transverse vibration of a free-free thin plate. Elastic constants of this equation are unknown parameters and are associated with vibration mode shape. Numerical simulations of Finite Element software, Ansys 7.0, and experimental modal analysis indicate the accuracy of this method. The second method refers to an optimum design problem and its solution is obtained by combining both Finite Elements and optimization methods in a single eommercial software, Ansys 7.O. The modal analysis is required to obtain only the natural frequencies that are the variables used in the objective function. The second method is verified using numerical simulations and tested experimentally with the same isotropic steel plate used in the first method. Results obtained for this steel plate from both methods were highly satisfactory. In relation to the anisotropic plate, results obtained ftom the second method weren't satisfactory / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Milton Dias Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:39:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simionatto_ViniciusGabrielSegala_M.pdf: 5623305 bytes, checksum: 1fa9e5b17f2a168dfa754ee947f53417 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O desenvolvimento de novas tecnologias na área automotiva e as restrições cada vez mais apertadas com relação a emissões culminaram em veículos cada vez mais leves, silenciosos e potentes. Por este motivo, os trens de potência atuais são cada vez mais susceptíveis a fenômenos de NVH. Além disso, pelo fato de os motores atuais emitirem menor nível de ruído, alguns destes fenômenos tornam-se mais perceptíveis. Neste contexto se encaixa o trabalho atual. Sabe-se que muitos problemas desta área são solucionados realizando alterações no disco de embreagem, e por isto, neste trabalho estuda-se a influência dos parâmetros de seu pré amortecedor nos fenômenos de shuffle e clunk. São feitas análises do trem de potência linearizado, por este ser um procedimento muito comum na área de desenvolvimento deste sistema. Após isso, analisa-se o mesmo sistema, através de simulações numéricas, porém considerando não linearidades no disco de embreagem e nos engrenamentos, onde foi considerado o impact damping. Identifica-se os pares engrenados que mais contribuem para o surgimento do fenômeno de clunk, e a influência dos parâmetros do pré-amortecedor sobre ambos os fenômenos / Abstract: The development of new technologies on automotive engineering and the toughening emissions laws led to the design of lighter, more silent and more powerful vehicles. For this reason, today's powertrains are more prone to NVH phenomena. Furthermore, the noticeability of those phenomena is increased since newer engines produce lower noise levels. This is the subject in which this work fits into. It is known that many of the NVH phenomena can be attenuated by performing changes on the parameters of the clutch disc, and because of it, the influence of the parameters of the clutch damper on shuffle and clonk is studied in this work. For being a widely used procedure on the development of drivelines, a inear analysis is performed on a linearized model of a powertrain. After that, using umerical integration methods, further analyses are performed on a nonlinear model of the driveline, considering that the clutch disc and the gear meshes are nonlinearities. The latter's energy loss is modeled used impact damping. The geared pairs that contribute most for the clunk phenomenon are identified, and finally the influence of the parameters of the clutch damper on both phenomena are stated / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica