Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-07T15:57:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseSistemasControle.pdf: 6530012 bytes, checksum: 52b01446ca54a4d5a653adfd6c6a630b (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-17T13:15:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseSistemasControle.pdf: 6530012 bytes, checksum: 52b01446ca54a4d5a653adfd6c6a630b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-17T13:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseSistemasControle.pdf: 6530012 bytes, checksum: 52b01446ca54a4d5a653adfd6c6a630b (MD5) Previous issue date: 2009 / Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A / A aplicação das ligas com memória de forma (shape memory alloys – SMA) têm se mostrado como uma alternativa promissora no controle de vibração de máquinas e estruturas, devido principalmente aos fenômenos de memória de forma e pseudoelástico que elas apresentam. Do mesmo modo, tais ligas proporcionam grandes forças de recuperação e capacidade de amortecimento quando comparadas aos materiais tradicionais. Na literatura científica encontra-se um grande número de trabalhos que tratam da aplicação das SMA no controle de vibração em estruturas. Contudo, a aplicação desse tipo de material em máquinas rotativas ainda é um assunto pouco abordado. Nesse sentido, busca-se explorar numericamente o comportamento de atuadores baseados em ligas com memória de forma para o controle de vibração em máquinas rotativas. Na primeira análise deste trabalho um rotor tipo Jeffcott com luvas SMA em um dos mancais é utilizado. São empregadas diferentes espessuras de luvas nos estados martensítico e austenítico e as variações em termos de amplitude e frequência são então comparadas. Posteriormente, dois diferentes sistemas rotativos com dois discos e molas SMA aplicadas em um e dois mancais são estudados sob configurações variadas. As molas foram posicionadas externamente aos mancais e a temperatura de operação desses componentes é ajustada de acordo com a necessidade do controle de vibração. Além disso, foi utilizado um código computacional para a representação do comportamento termomecânico de molas SMA assim como um programa baseado no Método de Elementos Finitos (MEF) para a simulação do comportamento dinâmico dos rotores. Os resultados das análises numéricas demonstram que as SMA são eficientes no controle de vibração de sistemas rotativos devido obterem-se reduções significativas das amplitudes de deslocamento, modificações nas velocidades críticas, supressão de movimentos indesejáveis e controle das órbitas de precessão. / The application of shape memory alloys (SMA) has been showed as a promising alternative in the vibration control area mainly due to the shape memory and pseudoelastic phenomena which this alloys present. In addition, they show large recovery forces and damping capacity when compared to traditional materials. Despite a great number of papers dealing with SMA abilities applied to vibration control in structures, there are only a few reports about applications of SMA in rotordynamics. Hence, this work focuses basic aspects in the numerical application of SMA actuators for vibration control in rotating machines. In the first analysis of this work it is used a Jeffcott rotor with SMA sleeves placed into one of the bearings. It has been employed different sleeve thickness in the martensite and austenite states and the changes in terms of amplitude and frequency are compared. Furthermore, in the second analysis, two different rotating systems with two discs and SMA springs applied at one and both bearings are analyzed under different set-ups. The springs have been placed externally to bearings and the work temperature is set according to the requirement of vibration control. Moreover, it was used a computational code to represent the thermomechanical behavior of SMA springs as well as a numerical code based on Finite Element Method (FEM) to simulate the dynamic behavior of rotors. The results of the numerical analyses demonstrated the SMA are efficient in the vibration control of rotating systems due to accomplish great reductions in the displacement amplitudes, changes in the critical speeds, suppression of unwanted movements and control of precession orbit shape.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-08T16:47:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoPaineisConfeccionados.pdf: 5540289 bytes, checksum: 91b256fd33933c193c585493f97cacbd (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-18T14:15:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoPaineisConfeccionados.pdf: 5540289 bytes, checksum: 91b256fd33933c193c585493f97cacbd (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-18T14:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoPaineisConfeccionados.pdf: 5540289 bytes, checksum: 91b256fd33933c193c585493f97cacbd (MD5) Previous issue date: 2008 / Uma boa alternativa para o controle de ruído em ambientes fechados é a utilização de materiais de absorção sonora, onde parte da energia acústica é transformada em energia térmica através da viscosidade do ar, o que ocorre tanto em materiais porosos quanto fibrosos. A característica de absorção acústica de um material é determinada pelo coeficiente de absorção sonora que depende principalmente da freqüência, ângulo de incidência do som, densidade, espessura e estrutura interna do material. Da Amazônia, devido a sua sobrepujante biodiversidade, são retirados milhares de produtos e subprodutos naturais, alguns dos quais não são totalmente aproveitados. Dessa forma, muitos resíduos chegam a outros setores industriais, como é o caso da fibra de coco que é utilizada das mais diversas formas. Assim, o presente trabalho define e descreve um processo de fabricação de painéis acústicos, a partir da fibra de coco, com a determinação experimental dos principais parâmetros visando o controle acústico de recintos, além de desenvolver um modelo numérico para estabelecimento de parâmetros de controle de qualidade e custo, que auxiliem no desenvolvimento e na fabricação de novos painéis. Primeiramente, são coletadas as informações necessárias para iniciar o processo de desenvolvimento dos painéis de fibra de coco, seguindo uma metodologia de desenvolvimento de produto, baseada no “projeto informacional”. Em seguida, são descritas todas as etapas do processo de fabricação destes painéis, para posterior obtenção de suas principais propriedades físico-químicas, mecânicas e acústicas. Com as simulações numéricas, buscou-se analisar e predizer o comportamento de um painel de fibra de coco (além de um painel de espuma comercialmente disponível), e investigar a sua influência sobre os parâmetros acústicos de um auditório (tempo de reverberação, decaimento da pressão sonora e inteligibilidade). Com o desenvolvimento dos painéis pretende-se contribuir para a criação de novos setores na economia do estado, principalmente quando se considera o alto custo dos painéis comercializados no sul do país. Finalmente, outra vantagem significativa é a possibilidade da utilização destes painéis dentro do contexto das linhas arquitetônicas regionais, onde são realçados os materiais da própria região. / A reasonable alternative for noise control in enclosures is based on the use of sound absorption materials (porous and fibrous), which convert acoustic energy into heat, due to air viscosity. The material acoustic absorption characteristic is determined by its sound absorption coefficient, which depends mainly on frequency, sound incidence angle, density, thickness and internal structure of the material. From the Amazon, due to its enormous biodiversity, thousands of natural products and sub products are retrieved, some of which are not completely used. Thus, many residues reach other industrial sectors, such is the case of the coconut fiber, which can be used in many ways. Therefore, the present work defines and describes an acoustic panel manufacturing process, based on coconut fiber, including the experimental determination of important parameters for noise control in enclosures. Also, a numerical model is implemented to investigate cost and quality control parameters, in order to assist the development and manufacturing of new panels. First, the necessary information is collected to start the development process of coconut fiber panels, following an “informational project” methodology. Next, all the steps related to the panel manufacturing process are described, looking forward to obtaining its acoustical, mechanical and physical-chemical main properties. From the numerical simulations, one tries to analyze and predict the coconut fiber panel behavior (apart from a commercially available acoustical panel), and investigate its influence over the acoustical parameters of an auditorium (reverberation time, sound pressure decay, and intelligibility). With the development of the coconut fiber panels, one expects to contribute for the creation of new sectors on the local economy, mainly considering the elevated costs of the actual acoustical panels available in the market. Finally, another outstanding advantage of the coconut fiber panels proposed here is the possibility of its usage in the context of regional architecture, where emphasis is given on local materials.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T12:50:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoVibracoesEolicas.pdf: 3239444 bytes, checksum: 373f6051e1f209b0e5176fe28e1a0b38 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T01:19:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoVibracoesEolicas.pdf: 3239444 bytes, checksum: 373f6051e1f209b0e5176fe28e1a0b38 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T01:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoVibracoesEolicas.pdf: 3239444 bytes, checksum: 373f6051e1f209b0e5176fe28e1a0b38 (MD5) Previous issue date: 2008 / O crescente aumento da demanda de energia elétrica tem forçado o avanço tecnológico dos equipamentos responsáveis pelo transporte desta energia fazendo com que estes trabalhem sob tensões cada vez maiores, principalmente por razões econômicas. Mas este fato implica diretamente no incremento do diâmetro do condutor, o que acarreta elevação de seus custos, bem como das estruturas que devem suportá-lo. Para atender a esta necessidade sem aumentar o custo de projeto da linha de transmissão, surgiu a idéia de utilizar mais de um condutor por fase, montados paralelamente entre si a pequenas distâncias, o que é conseguido através da inserção de espaçadores montados a intervalos regulares ao longo dos vãos das linhas. Por outro lado, problemas mecânicos de ordem operacional das linhas podem ocorrer, como, por exemplo, a ruptura total ou parcial dos cabos e/ou espaçadores, proveniente de excitações dinâmicas devidas ao vento. Assim, este trabalho consiste no estudo do comportamento dinâmico de feixe de cabos de linhas aéreas de transmissão, através de um modelo de elementos finitos. O modelo reproduz o acoplamento dos cabos aos espaçadoresamortecedores da linha de transmissão e às estruturas de ancoragem, considerando o efeito de não-linearidade geométrica, decorrente dos grandes deslocamentos dos cabos, bem como a continuidade da linha, ou seja, os vãos adjacentes, que são representados por rigidez equivalente no modelo. O carregamento de vento é modelado através de um processo não deterministico a partir de suas propriedades estatísticas, tal que fica subdividido em duas partes: uma parte média, analisada de forma estática; e uma parte variável, analisada de forma dinâmica. Os resultados obtidos ao longo desse estudo mostram que a parcela variável do carregamento leva a uma resposta dinâmica do modelo que pode ser determinante no seu comportamento. Assim, o procedimento tradicional de assumir o carregamento do vento como uma excitação estática pode levar, em alguns casos a conseqüências desastrosas. / The increasing demand for electrical energy has stimulated the technological advance of the equipment associated to its transport, generating a situation in which one has to operate under ever increasing nominal voltages, mainly due to economical reasons. This fact has a direct implication on the diameter of the conductors, elevating their cost, as well as that of the supporting structures. In order to overcome this problem, without cost elevation of the electrical transmission line project, the idea is to use more than one conductor per phase, in a parallel assembly with small distances between cables, which can be achieved through the insertion of spacers at regular intervals between the supporting towers. However, operational mechanical problems may arise such as, for example, total or partial rupture of cables and/or spacers due to dynamical wind excitations. Thus, this work investigates the dynamical behavior of a bundle of cables of electrical transmission lines, using a finite element model, which reproduces the coupling between cables and the transmission lines’ spacers-dampers and the fixing structures, considering non-linear geometrical effects due to huge cable displacements, and line continuity, i.e., the adjacent vain, which is taken into account by the model as an equivalent stiffness. Wind load is modeled through a non-deterministic process, from its statistical properties, such that two parts are considered: an average load, statistically analyzed, and a variable load, analyzed as a transient. Results show that the variable load part conduces to a dynamic response of the model, which could represent a dominant behavior. Therefore, the traditional methodology of assuming wind load as a static excitation could lead, in some cases, to disastrous consequences.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:45:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamaras.pdf: 806240 bytes, checksum: 4493c6c4949f86f2e9392939973034e7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T12:16:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamaras.pdf: 806240 bytes, checksum: 4493c6c4949f86f2e9392939973034e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T12:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamaras.pdf: 806240 bytes, checksum: 4493c6c4949f86f2e9392939973034e7 (MD5) Previous issue date: 2006 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Projetar e construir câmaras reverberantes, em modelo reduzido, para a determinação da perda de transmissão de materiais usados para o controle de ruído nas áreas industriais e da construção civil foi o foco principal deste trabalho. Por outro lado, buscou-se estabelecer uma metodologia de análise e interpretação dos parâmetros acústicos a partir da teoria dos modelos em escala reduzida, de tal modo que se possa inferir a perda de transmissão dos materiais estudados. A necessidade desta construção ocorre devido aos estudos dos desempenhos acústicos dos materiais serem realizados em câmaras reverberantes (em escala real), disponíveis apenas em algumas regiões do Brasil, dificultando e encarecendo os testes de desempenho dos materiais para pesquisadores de outras regiões. Assim, de modo a se ter um custo baixo, foi realizada a construção das câmaras reverberantes, em escala reduzida de 1:6, sendo o objetivo principal o estudo da perda de transmissão de divisórias desenvolvidas com material regional, estabelecendo comparação entre os seus desempenhos, e ao mesmo tempo permitir a sua utilização em aulas práticas de acústica. Apesar das câmaras terem sido construídas em escala reduzida, o fator de escala (1:6) não foi considerado e as medições foram realizadas nas freqüências reais das bandas de oitava delimitadas entre 125 Hz e 8 kHz. As divisórias foram ensaiadas para a determinação dos parâmetros acústicos, tendo por base as normas ISO 140 e 354. Finalmente, a partir dos resultados encontrados, foi possível comprovar a eficiência dos materiais utilizados para a obtenção de divisórias que podem ser usadas para o isolamento de ruído em ambientes construídos e/ou enclausuramentos industriais. Além dos ensaios experimentais, foram realizados cálculos analíticos segundo as equações da Análise Estatística Energética (SEA) para efeito de comprovação e validação dos resultados. / To project and build reverberant chambers, in scaled model, for the determination of materials transmission loss used for noise control purposes was the objective of this research. Besides, the research seeks to establish a methodology of analysis and interpretation of the acoustic parameters starting from the theory of scaled models, in such way that one can infer the transmission loss of the studied materials. The necessity of this construction occurs due to the non availability of real scale reverberant chambers (only available in some regions of Brazil), making it difficult and raising the costs of material performance tests in other Brazilian regions. Therefore, reverberant chambers were constructed in a reduced scale of 1:6, in order to allow the transmission loss study of party walls, developed with regional materials, confronting their performances and, simultaneously, their use in academic activities. Despite the fact of the chambers have been constructed in reduced scale, the scale factor (1:6) was not considered, meaning that measurements had been carried through in the real octave bands between 125 Hz and 8 kHz. Party walls had been assayed for the determination of the acoustic parameters, based on ISO 140 and 354. Finally, from experimental results, it was possible to prove the efficiency of materials used in the construction of partitions, which could be used for noise isolation purposes in buildings and industrial enclosures. Apart from the experimental assays, analytical calculations had been fulfilled according to the formulation of Analysis Energy Statistics (SEA) in order to provide evidence and validation of the results.

Neste trabalho o autor programa e avalia algoritmos para análise e otimização de pressão sonora desenvolvidos para sistemas acoplados vibroacústicos, verificando o desempenho da análise da resposta e comparando a adequação dos algoritmos de Programação Quadrática Sequencial (SQP - Sequencial Quadratic Programming) e Genético na otimização da resposta. A otimização da resposta é implementada no programa acadêmico de elementos finitos Meflab, e utiliza para otimização a função fmincon disponível no programa comercial Matlab®. Igualmente a otimização da resposta é implementada através de um código desenvolvido de algoritmos genéticos. Para os casos acoplados estudados o algoritmo SQP mostra uma redução da pressão sonora inicial inferior ao algoritmo Genético, para casos desacoplados o método SQP consegue reduções maiores. Os resultados foram validados através de formulações analíticas disponíveis e comparados em alguns casos com soluções de programas comerciais. / In this work the author implements in a software and evaluates algorithms for analysis and optimization of the sound pressure developed for coupled vibroacoustic systems, checking the performance and response analysis comparing the suitability of the Sequencial Quadratic Programming (SQP) and Genetic algorithms in optimizing response. The optimization of the response is implemented in the academic program Meflab finite element, and uses optimization function fmincon available in the commercial program Matlab ®. Also the optimization of the response is implemented through a code developed genetic algorithms. For the coupled cases studied the SQP algorithm recduce less the inicial sunde pressure tha Genetic algorithm, for uncoupled cases SQP method has a bigger reduccion. The results were validated by analytical formulations available in some cases and compared with commercial software solutions.

Vasos de pressão e tubulações são equipamentos essenciais em industrias químicas, petroquímicas, refino de petróleo, entre outras. A operação segura deste tipo de equipamento é um fator determinante, visto que falhas podem variar desde grandes perdas financeiras até consequências catastróficas. Avaliação de descontinuidades encontradas em inspeções podem ser realizadas através de metodologias de fitness for service, as quais são baseadas na mecânica da fratura, que teve grande desenvolvimentos nos últimos 40 anos. Estas metodologias são consagradas como sendo seguras para garantir a integridade de equipamentos em operação. Este trabalho utilizará primeiramente a metodologia de “fitness for service” empregando o guia BS7910 para avaliar um caso de um bocal de oito polegadas de diâmetro unido a um casco de dezesseis polegadas de diâmetro com uma grande descontinuidade do tipo falta de penetração em sua solda. A metodologia de fitness for service será comparada com o resultado do teste experimental, o qual foi realizado através de um teste hidrostático destrutivo monitorado através do ensaio de emissão acústica. Por fim, será realizada uma análise não linear utilizando não linearidade física e geométrica através do método de elementos finitos. A comparação dos resultados numéricos, experimentais e os analíticos obtidos pela aplicação da BS7910 permitiram a obtenção de várias conclusões que são expostas neste trabalho. A metodologia de ajuste ao uso utilizando a BS7910 foi conservativa para o caso estudado. O modo de falha dominante utilizando a BS7910 foi o colapso plástico que foi coerente com o teste experimental. O ensaio de emissão acústica não teve correlação entre a energia acumulada dos sinais captados e a criticidade de descontinuidades entre um bocal e um tampo, o que salientou que para aplicações semelhantes os dados devem ser analisados cuidadosamente uma vez que regiões sujeitas a colapso plástico como no caso do bocal estudado podem emitir sinais de menor intensidade que descontinuidades onde existe a interação entre os modos de fratura e colapso plástico. A análise não linear utilizando não linearidades física e geometria teve o resultado 5,8% maior que a pressão de ruptura no teste experimental que foi de 14,7MPa, o que pode ser considerado um resultado com um bom grau de aproximação. / Pressure vessels and pipes are essential equipment in the chemical, petrochemical, petroleum refining, among others. The safety operation of this equipment is an important aspect, since failures can vary from large financial losses to catastrophic consequences. Evaluation discontinuity found in inspections can be perfomed by fitness for service methodology which is based on fracture mechanics, which had great developments in the last 40 years. These methodologies are known as being the best way to ensure the integrity of equipment while in operation. This work first uses the fitness for service methodology according BS7910 guide to evaluate lack of weld penetration in eight-inch nozzle attached to a shell with sixteen inches in diameter. The methodology of fitness for service was compared with the experimental test result, which was performed by a destructive hydrostatic test monitored by acoustic emission test. Finally, finite element method was performed using nonlinearity physical and geometric tecniques. The comparison of numerical, experimental and analytical results obtained by the application of BS7910 allowed us to obtain several conclusions that are exposed in this work. The methodology using the BS7910 was conservative for the case study. The dominant failure mode using the BS7910 was the collapse of plastic that was consistent with the experimental test. The acoustic emission technique had no correlation between the stored energy of the picked up signals and criticality of discontinuities between a nozzle and a head, which pointed out that for similar applications data must be analyzed carefully since in regions subjected to plastic collapse such as in the case studied nozzle can generate signals of lower intensity that discontinuities where there is an interaction between the modes of fracture and plastic collapse. The nonlinear analysis result using physics and geometry nonlinearities was 5.8% higher than the rupture pressure of the experimental test was 14.7 MPa, being considered a result with a good degree of accuracity.

A resposta impulso é utilizada como ferramenta padrão no estudo direto de sistemas concentrados, discretos e distribuídos de ordem arbitrária. Esta abordagem leva ao desenvolvimento de uma plataforma unificada para a obtenção de respostas dinâmicas. Em particular, as respostas forçadas dos sistemas são decompostas na soma de uma resposta permanente e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta permanente. A teoria desenvolve-se de maneira geral e direta para sistemas de nésima ordem, introduzindo-se a base dinâmica gerada pela resposta impulso na forma padrão e normalizada, sem utilizar-se a formulação de estado, através da qual reduz-se um sistema de ordem superior para um sistema de primeira ordem. Considerou-se sistemas de primeira ordem a fim de acompanhar-se os muitos resultados apresentados na literatura através da formulação de espaço de estado. Os métodos para o cálculo da resposta impulso foram classificados em espectrais, não espectrais e numéricos. A ênfase é dada aos métodos não espectrais, pois a resposta impulso admite uma fórmula fechada que requer o uso de três equações características do tipo algébrica, diferencial e em diferenças. Realizou-se simulações numéricas onde foram apresentados modelos vibratórios clássicos e não clássicos. Os sistemas considerados foram sistemas do tipo concentrado, discreto e distribuído. Os resultados da decomposição da resposta dinâmica de sistemas concentrados diante de cargas harmônicas e não harmônicas foram apresentados em detalhe. A decomposição para o caso discreto foi desenvolvida utilizando-se os esquemas de integração numérica de Adams-Basforth, Strömer e Numerov. Para sistemas distribuídos, foi considerado o modelo de Euler-Bernoulli com força axial, sujeito a entradas oscilatórias com amplitude triangular, pulso e harmônica. As soluções permanentes foram calculadas com o uso da função de Green espacial. A resposta impulso foi aproximada com o uso do método espectral. / The impulse response is employed as a standard tool for a direct study of concentrated, discrete and distributed systems of arbitrary order. This approach leads to the development o f a unified platform for obtaining dynamical responses. In particular, forced responses are decomposed into the sum of a permanent response and a free response induced by the initial values of the permanent solution. The theory is developed in a general manner for n-th order systems; being introduced the standard dynamical basis generated by the impulse response and the normalized one, without employing the state formulation, through which a higher-order system is reduced to a first-order system. In order to follow the many results found in the literature through the state space formulation, first-order systems were considered. The methods for computing the impulse response were classified into spectral, non spectral and numeric. Emphasis was given to non spectral methods, because the impulse response has a closed-form formula that requires the use of three characteristic equations of algebraic, differential and difference type. Numerical simulations were performed with classical and non classical vibrating models. The systems considered were concentrated, discrete and distributed. The decomposition results of the forced response of concentrated systems subject to harmonic and non harmonic loads were worked out in detail. The decomposition for the discrete case was developed by using the numerical integration schemes of Adams-Basforth, Strõmer and Numerov. For distributed systems was considered the Euler-Bernoulli model with an axial force subject to oscillating inputs with triangular, pulse and harmonic amplitude. The permanent solutions were computed with the spatial Green function. The impulse response was approximated with the spectral method.

A resposta impulso é utilizada como ferramenta padrão no estudo direto de sistemas concentrados, discretos e distribuídos de ordem arbitrária. Esta abordagem leva ao desenvolvimento de uma plataforma unificada para a obtenção de respostas dinâmicas. Em particular, as respostas forçadas dos sistemas são decompostas na soma de uma resposta permanente e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta permanente. A teoria desenvolve-se de maneira geral e direta para sistemas de nésima ordem, introduzindo-se a base dinâmica gerada pela resposta impulso na forma padrão e normalizada, sem utilizar-se a formulação de estado, através da qual reduz-se um sistema de ordem superior para um sistema de primeira ordem. Considerou-se sistemas de primeira ordem a fim de acompanhar-se os muitos resultados apresentados na literatura através da formulação de espaço de estado. Os métodos para o cálculo da resposta impulso foram classificados em espectrais, não espectrais e numéricos. A ênfase é dada aos métodos não espectrais, pois a resposta impulso admite uma fórmula fechada que requer o uso de três equações características do tipo algébrica, diferencial e em diferenças. Realizou-se simulações numéricas onde foram apresentados modelos vibratórios clássicos e não clássicos. Os sistemas considerados foram sistemas do tipo concentrado, discreto e distribuído. Os resultados da decomposição da resposta dinâmica de sistemas concentrados diante de cargas harmônicas e não harmônicas foram apresentados em detalhe. A decomposição para o caso discreto foi desenvolvida utilizando-se os esquemas de integração numérica de Adams-Basforth, Strömer e Numerov. Para sistemas distribuídos, foi considerado o modelo de Euler-Bernoulli com força axial, sujeito a entradas oscilatórias com amplitude triangular, pulso e harmônica. As soluções permanentes foram calculadas com o uso da função de Green espacial. A resposta impulso foi aproximada com o uso do método espectral. / The impulse response is employed as a standard tool for a direct study of concentrated, discrete and distributed systems of arbitrary order. This approach leads to the development o f a unified platform for obtaining dynamical responses. In particular, forced responses are decomposed into the sum of a permanent response and a free response induced by the initial values of the permanent solution. The theory is developed in a general manner for n-th order systems; being introduced the standard dynamical basis generated by the impulse response and the normalized one, without employing the state formulation, through which a higher-order system is reduced to a first-order system. In order to follow the many results found in the literature through the state space formulation, first-order systems were considered. The methods for computing the impulse response were classified into spectral, non spectral and numeric. Emphasis was given to non spectral methods, because the impulse response has a closed-form formula that requires the use of three characteristic equations of algebraic, differential and difference type. Numerical simulations were performed with classical and non classical vibrating models. The systems considered were concentrated, discrete and distributed. The decomposition results of the forced response of concentrated systems subject to harmonic and non harmonic loads were worked out in detail. The decomposition for the discrete case was developed by using the numerical integration schemes of Adams-Basforth, Strõmer and Numerov. For distributed systems was considered the Euler-Bernoulli model with an axial force subject to oscillating inputs with triangular, pulse and harmonic amplitude. The permanent solutions were computed with the spatial Green function. The impulse response was approximated with the spectral method.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-05Bitstream added on 2014-06-13T18:31:06Z : No. of bitstreams: 1 malpica_lgt_me_ilha.pdf: 964002 bytes, checksum: 9482c67364eb81b4816fbb74b725bdb5 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Em um motor de combustão interna todas as peças possuem uma vida útil prevista, sendo essa duração maior ou menor, de acordo com a função específica a elas atribuída. Cada uma das peças tem a sua vida pré-determinada que, em condições normais de funcionamento de todo o conjunto, atende as expectativas. Pela análise do óleo podem-se monitorar as condições destas peças. A técnica de análise de óleo é um tipo de manutenção preditiva. Ela pode ser feita coletando-se o óleo de um equipamento e analisando-o posteriormente ou analisando-o diretamente em sistemas “on line”. A análise dos óleos permite identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo da quantidade de partículas, tamanho, forma e composição, que forneceram informações precisas sobre as condições das superfícies em movimento sem a necessidade de se desmontar o conjunto a qual estas partes pertencem. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre peças em contato. De acordo com o estudo destas partículas pode-se relacionar as situações de desgastes do conjunto e atribuí-las a condições físicas e químicas. A análise dos óleos é feita por meio de técnicas laboratoriais que envolvem, reagentes, instrumentos e equipamentos. Assim, para se estudar a manutenção preditiva em motores de combustão interna, foi feito um estudo teórico sobre estes motores, sobre os lubrificantes, sobre os problemas e possíveis causas associados a falhas destes, sobre os tipos de manutenção preditivas aplicadas a estes e sobre trabalhos que tratam da manutenção preditiva em motores realizados por outros autores. Para auxiliar os estudos foi proposta a construção de duas bancadas de ensaios compostas de motores de quatro tempos, a gasolina, acoplados a um redutor de velocidades para fornecer carga aos mesmos... / In an internal combustion engine every pieces have a foreseen useful life. This duration is large or small according to the specific function to them attributed. Each piece has its own pre determined life that in normal operation conditions of the set attend to the expectations. By oil analysis one can monitor the pieces conditions. The oil analysis technique is a type of predictive maintenance. It can be done collecting the oil of an equipment and analyzing it latter on or analyzing it directly in systems “on line”. The oil analysis allows identifying the early symptoms of a component wear. The identification is done starting from the study of the particle quantity, size, forms and composition that supplies precise information about the moving superficial conditions without the need of disassembling the set which these parts belong to. Such solid particles are generated by dynamic friction among pieces in contact. According to the study of those particle one can relate the wear set situation and to attribute them to physical and chemical conditions. The oil analysis is done by means of laboratories techniques that involve reagent, instruments and equipments. So, to study the predictive maintenance in internal combustion engine it was done a theoretical study about those engine, about lubricants, about problems and possible causes related to fault of them, about the types of predictive maintenance associated to them and about papers that deal to predictive maintenance in internal combustion engine. To aid the studies it was proposed the construction of two test rig composed of gasoline four cycle internal combustion engine coupled to a reducer to supply load to them. In the first test rig it was used an internal combustion engine in advanced state of deterioration and on the second one it was used a new internal combustion engine. The results showed that even in advanced state ...(Complete abstract, click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-13Bitstream added on 2014-06-13T19:55:36Z : No. of bitstreams: 1 lago_df_me_ilha.pdf: 2600686 bytes, checksum: 82a754d34e90e3dd82ddaab84ab68958 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Todo sistema ou equipamento mecânico está sujeito a processos de deterioração. Esta deterioração leva ao aparecimento de defeitos que podem atrapalhar a continuidade e qualidade do serviço (produção). Uma quebra não prevista traduz-se por uma parada brusca, levando geralmente a grandes prejuízos e a perda de tempo de produção. Para evitar paradas inesperadas eficientemente e reduzir os custo de manutenção são utilizadas técnicas de manutenção preditiva. Entre todas as técnicas existentes, as mais importantes na manutenção de redutores são a análise de vibrações e a análise de partículas de desgaste. A determinação da severidade, modos e tipos de desgaste em máquinas pode ser feita pela identificação da morfologia, acabamento superficial, coloração, natureza, quantidade e tamanho das partículas encontradas em amostras de óleo ou graxas. Pela análise do sinal vibratório é possível tomar decisões de intervir ou não na operação da máquina, aumentando a disponibilidade e confiabilidade da mesma. A integração destas técnicas tem o potencial para revolucionar práticas industriais e proporcionar para as companhias um significante alívio econômico. Para estudo destas duas técnicas, neste trabalho foi construída uma bancada experimental com o propósito de se realizar a manutenção preditiva em um redutor de velocidades. O Sistema foi posto para funcionar até o limite de utilização. Foram utilizados lubrificantes recomendados pelo fabricante do redutor, lubrificantes com contaminação líquida em várias porcentagens e lubrificantes com contaminação sólida em duas porcentagens. Foram observadas que para baixas rotações a análise de partículas foi vantajosa em relação à análise de vibrações e que a contaminação por água, embora tenha ocasionado uma maior oxidação do sistema, proporcionou menor desgaste do que o lubrificante sem contaminação. / Every system or mechanical equipment is subject to deterioration processes. This deterioration takes to the apparition of defects that can disturb the continuity and quality of the service (production). One break not foreseen translates for an abrupt stop, usually taking to great damages and waste of time of production. For avoid unexpected stops efficiently and reduce the cost, predictive maintenance techniques are used. Among all the existent techniques, the most important in the maintenance of reducers are vibration analysis and wear particle analysis. The determination of the severity, wear modes and types in machines can be done through the identification of the morphology, surface finishing, coloration, nature, quantity and size of the particles found in oil samples or lubricating greases. Vibration Analysis is one of the oldest techniques in the maintenance. By vibration sign analysis it is possible to make decisions of intervening or not in the machine operation, improving its availability and reliability. The integration of these techniques has the potential to revolutionize industry practices and provide a significant industrial economic relief. For the study of these two techniques, in this work, an experimental bench was built with the purpose of doing the predictive maintenance in a reducer. The System was put to work until the limit. It was observed that for low rotations the wear particle analysis were advantageous in relation to the vibration analysis and for oil with water contamination, although causing a larger oxidation in the system, a smaller wear than the lubricant without contamination was provided.