Orientador: Paulo J. Paupitz Gonçalves / Co-orientador: Edson A. Capello Sousa / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Fabricio César Lobato de Almeida / Resumo: Novos materiais viscoelásticos tem sido desenvolvidos recentemente para ajudar a melhorar níveis de ruído e vibrações em estruturas mecânicas para aplicações em todo tipo de indústria como a aeronáutica, espacial, naval, civil, ferroviária e automobilística. O tratamento da camada viscoelástica aplicada a estruturas metálicas sólidas modifica duas propriedades principais que estão relacionadas com a distribuição de massa e o mecanismo de amortecimento. A outra propriedade controlando a dinâmica de um sistema mecânico é a rigidez, a qual sofre alterações com a apliacação do material viscoelástico. O modelo de sistema deste tipo é geralmente complexo, pois o material viscoelástico pode apresentar comportamento não linear, em contraste com as varias ferramentas disponíveis para a dinâmica linear. Neste trabalho, o comportamento dinâmico das vigas compostas são modelados através dos métodos de elementos espectrais e dos elementos finitos, utilizando diferentes tipos de elementos que serão então comparados com os resultados experimentais desenvolvidos em laboratório para várias vigas com diferentes materiais de camada viscoelástica. Após a obtenção dos dados gerados no laboratórios, os modelos de elementos espectrais e de elementos finitos são atualizados para ajudar a entender os efeitos nos amortecimentos para variar frequências naturais e do trade-off entre a atenuação e a massa adicionada a estrutura / Abstract: New viscoelastic materials have recently been developed to help improve noise levels and vibrations in mechanical structures for applications in all kinds of industries such as aeronautics, space, naval, civil, railway and automobile. Treatment of the viscoelastic layer applied to solid metallic structures change two properties that are related to the mass distribution and the damping mechanism. The other dynamic property controlling system is a mechanical stiffiness which changes with the application of viscoelastic material. The system for this kind is usually complex because the viscoelastic material may have nonlinear behavior, in contrast to the various tools available for linear dynamics. In this work, the dynamic behavior of the composite beams are modeled by methods of spectral elements and the finite elements using different types of elements that are then compared with experimental results developed in the laboratory for various beams with different viscoelastic material layer. After obtaining the data generated in the laboratory models of spectral elements and finite elements are updated to help understand the effects on damping for various natural frequencies and the trade-off between the attenuation and the added mass structure / Mestre

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:11Z : No. of bitstreams: 1 000852117.pdf: 6958279 bytes, checksum: be43f9317985dd4707d44e89bb9e0d2c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Novos materiais viscoelásticos tem sido desenvolvidos recentemente para ajudar a melhorar níveis de ruído e vibrações em estruturas mecânicas para aplicações em todo tipo de indústria como a aeronáutica, espacial, naval, civil, ferroviária e automobilística. O tratamento da camada viscoelástica aplicada a estruturas metálicas sólidas modifica duas propriedades principais que estão relacionadas com a distribuição de massa e o mecanismo de amortecimento. A outra propriedade controlando a dinâmica de um sistema mecânico é a rigidez, a qual sofre alterações com a apliacação do material viscoelástico. O modelo de sistema deste tipo é geralmente complexo, pois o material viscoelástico pode apresentar comportamento não linear, em contraste com as varias ferramentas disponíveis para a dinâmica linear. Neste trabalho, o comportamento dinâmico das vigas compostas são modelados através dos métodos de elementos espectrais e dos elementos finitos, utilizando diferentes tipos de elementos que serão então comparados com os resultados experimentais desenvolvidos em laboratório para várias vigas com diferentes materiais de camada viscoelástica. Após a obtenção dos dados gerados no laboratórios, os modelos de elementos espectrais e de elementos finitos são atualizados para ajudar a entender os efeitos nos amortecimentos para variar frequências naturais e do trade-off entre a atenuação e a massa adicionada a estrutura / New viscoelastic materials have recently been developed to help improve noise levels and vibrations in mechanical structures for applications in all kinds of industries such as aeronautics, space, naval, civil, railway and automobile. Treatment of the viscoelastic layer applied to solid metallic structures change two properties that are related to the mass distribution and the damping mechanism. The other dynamic property controlling system is a mechanical stiffiness which changes with the application of viscoelastic material. The system for this kind is usually complex because the viscoelastic material may have nonlinear behavior, in contrast to the various tools available for linear dynamics. In this work, the dynamic behavior of the composite beams are modeled by methods of spectral elements and the finite elements using different types of elements that are then compared with experimental results developed in the laboratory for various beams with different viscoelastic material layer. After obtaining the data generated in the laboratory models of spectral elements and finite elements are updated to help understand the effects on damping for various natural frequencies and the trade-off between the attenuation and the added mass structure

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-07Bitstream added on 2015-03-03T12:07:27Z : No. of bitstreams: 1 000806172.pdf: 4645769 bytes, checksum: 9129fa4052af8602297bde5957cacb87 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Recentemente o interesse e a pesquisa sobre a colheita de energia têm aumentado substancialmente. Muitos pesquisadores têm concentrado seus esforços em encontrar a melhor configuração para estes sistemas e para otimizar sua potência de saída. No processo de colheita de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do ambiente por meio de um transdutor, por exemplo, um fino filme piezocerâmico. Essa fonte de vibração é, por exemplo, uma barra sofrendo alguma força mecânica capaz de gerar certa vibração na estrutura, como pontes onde passam veículos, um trem, ou até mesmo pessoas que podem causar vibrações na estrutura. Diferentes mecanismos de acoplamento eletromecânico têm sido desenvolvido para dispositivos de colheita de energia, existindo um interesse particular na utilização de modelos que transformam essas vibrações mecânicas em corrente elétrica utilizando um elemento piezoelétrico. Estruturas aporticadas, como por exemplo, uma ponte onde passam veículos ou ferrovias podem conter ressonâncias internas entre seus modos de vibrar, quando por exemplo, a estrutura vibra verticalmente e horizontalmente. Uma ressonância interna de 2:1 pode ser apresentada na estrutura entre esses dois modos de vibração, assim sendo possível a verificação de um fenômeno chamado saturação modal e o fenômeno de troca de energia de vibração entre os modos. Essa energia é transferida do modo vertical para o horizontal. Logo, é possível utilizar a colheita de energia elétrica a partir da energia de vibração horizontal. Tendo a colheita de energia como a ideia principal, este trabalho propõe o estudo de um modelo dinâmico não-linear acoplado a um material piezoelétrico não-linear com uma excitação externa de forma harmônica. Como as vibrações são facilmente econtradas no meio ambiente e podem ser facilmente provocadas por excitações... / Recently, the interest and the research about the energy harvesting has increased substantially. Many researchers have concentrated their efforts to manage the best configuration to those systems and to optimize its output power. In the energy harvesting process, the electric energy is provided by converting mechanical energy from an environment vibrating source through a tranducer, for example, a thin film piezoceramic. This vibrating source is, for example, a beam suffering some mechanical force able to generate certain vibration in the structure, like bridges where vehicles travel, a train, or even people which cause vibrations in the structure. Different mechanisms of electromechanical coupling have been developed to energy harvesting devices, and a particular interest has been depicted to the use of models which transform those mechanical vibrations in electrical current using a piezoelectric element. Portal frames, structures like a bridge where vehicles travel or railways, may contain internal resonances between its vibrating models, those are vertical vibrating and horizontal vibrating. An internal resonance 2:1 can be presented in structures between these two vibrating modes, thus it's possible t verifying a phenomenon called saturation mode and the vibrating energy exchange phenomenon between the modes. This energy is transferred from the vertical mode to the horizontal mode. Soon, it is possible to compute the energy haversting from the horizontal vibrating energy. Considering the energy harvesting as the main idea, this work purpose study of a nonliner dynamic model coupled to a nonlinear piezoelectric material with an external excitation. Vibrations are easily found in the environment and can be easily caused by external excitations, the importance o this project is to analyze the quantity of analyze the quantity of the harvested energy from the dynamic model

Orientador: Edméa Cássia Baptista / Co-orientador: Leonardo Nepomuceno / Banca: Edilaine Martins Soler / Banca: Claudionor Francisco do Nascimento / Resumo: O problema de Fluxo de Potência Ótimo determina a melhor condição de operação de um sistema elétrico de potência. Há diferentes classes de problemas de Fluxo de Potência Ótimo de acordo com os tipos de funções a serem otimizadas, e os conjuntos de controles e de restrições utilizados. Dentre elas, dá-se destaque ao problema de Fluxo de Potência Ótimo com Restrição de Segurança, o qual é uma importante ferramenta para os Operadores dos Sistemas de Transmissão, tanto para o planejamento operacional, quanto para a precificação da energia. Seu objetivo é minimizar os custos operacionais de geração de energia levando em consideração as restrições decorrentes da operação do sistema sob um conjunto de contingências. Ele é formulado como um problema de otimização não linear, não-convexo de grande porte, com variáveis contínuas e discretas. Neste trabalho investiga-se este problema em relação à sua formulação, dificuldades computacionais e método de solução. Para um tratamento do problema mais próximo à realidade adotam-se alguns controles como variáveis discretas, ou seja, os taps dos transformadores. Estes são tratados através de um método que penaliza a função objetivo quando as variáveis discretas assumem valores não discretos. Desta forma, o problema não linear discreto é transformado em um problema contínuo e o método Primal-Dual Barreira Logarítmica é utilizado em sua resolução. Testes computacionais são apresentados com o problema de Fluxo de Potência Ótimo com Restrição de Se... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Optimum Power Flow problem determines the best operating condition of an electric power system. There are different classes of Optimal Power Flow problems according to the types of functions to be optimized, and the sets of controls and constraints used. Among them the problem of Optimal Power Flow with Security Constraint is highlighted, which is an important tool for the Transmission System operators, both for operational planning and for energy pricing. Its objective is to minimize the operational costs of power generation taking into account the constraints arising from the operation of the system under a set of contingencies. It is formulated as a nonlinear, nonconvex large optimization problem, of consinuous and discrete variables. In this work, the problem in relation to its formulation, computational difficulties and solution method is investigated. For a treatment of the problem closest to the reality, some controls such as discrete variables, i.e. the taps of the trasformers, are used. These are treated by a method that penalizes the objective function when the discrete variables assume non-discrete values. Thus, the discrete nonlinear problem is transformed into a continuous problem and the Primal-Dual Logarithmic Barrier method is used in its resolution. Computational tests are performed with the optimal power flow problem with security constraint associated with the test system of IEEE 14 bars in three test stages. The obtained results and the realized comparisons prove the efficiency of the chosen resolution method / Mestre

Orientador: José Manoel Baltazar / Banca: Reyolando Manoel Lopes Rebello da Fonseca Brasil / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Resumo: Recentemente o interesse e a pesquisa sobre a colheita de energia têm aumentado substancialmente. Muitos pesquisadores têm concentrado seus esforços em encontrar a melhor configuração para estes sistemas e para otimizar sua potência de saída. No processo de colheita de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do ambiente por meio de um transdutor, por exemplo, um fino filme piezocerâmico. Essa fonte de vibração é, por exemplo, uma barra sofrendo alguma força mecânica capaz de gerar certa vibração na estrutura, como pontes onde passam veículos, um trem, ou até mesmo pessoas que podem causar vibrações na estrutura. Diferentes mecanismos de acoplamento eletromecânico têm sido desenvolvido para dispositivos de colheita de energia, existindo um interesse particular na utilização de modelos que transformam essas vibrações mecânicas em corrente elétrica utilizando um elemento piezoelétrico. Estruturas aporticadas, como por exemplo, uma ponte onde passam veículos ou ferrovias podem conter ressonâncias internas entre seus modos de vibrar, quando por exemplo, a estrutura vibra verticalmente e horizontalmente. Uma ressonância interna de 2:1 pode ser apresentada na estrutura entre esses dois modos de vibração, assim sendo possível a verificação de um fenômeno chamado saturação modal e o fenômeno de troca de energia de vibração entre os modos. Essa energia é transferida do modo vertical para o horizontal. Logo, é possível utilizar a colheita de energia elétrica a partir da energia de vibração horizontal. Tendo a colheita de energia como a ideia principal, este trabalho propõe o estudo de um modelo dinâmico não-linear acoplado a um material piezoelétrico não-linear com uma excitação externa de forma harmônica. Como as vibrações são facilmente econtradas no meio ambiente e podem ser facilmente provocadas por excitações... / Abstract: Recently, the interest and the research about the energy harvesting has increased substantially. Many researchers have concentrated their efforts to manage the best configuration to those systems and to optimize its output power. In the energy harvesting process, the electric energy is provided by converting mechanical energy from an environment vibrating source through a tranducer, for example, a thin film piezoceramic. This vibrating source is, for example, a beam suffering some mechanical force able to generate certain vibration in the structure, like bridges where vehicles travel, a train, or even people which cause vibrations in the structure. Different mechanisms of electromechanical coupling have been developed to energy harvesting devices, and a particular interest has been depicted to the use of models which transform those mechanical vibrations in electrical current using a piezoelectric element. Portal frames, structures like a bridge where vehicles travel or railways, may contain internal resonances between its vibrating models, those are vertical vibrating and horizontal vibrating. An internal resonance 2:1 can be presented in structures between these two vibrating modes, thus it's possible t verifying a phenomenon called saturation mode and the vibrating energy exchange phenomenon between the modes. This energy is transferred from the vertical mode to the horizontal mode. Soon, it is possible to compute the energy haversting from the horizontal vibrating energy. Considering the energy harvesting as the main idea, this work purpose study of a nonliner dynamic model coupled to a nonlinear piezoelectric material with an external excitation. Vibrations are easily found in the environment and can be easily caused by external excitations, the importance o this project is to analyze the quantity of analyze the quantity of the harvested energy from the dynamic model / Mestre

Orientador: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: Andre Luiz Andreoli / Resumo: Quatro configurações de circuito elétrico são estudadas como opções de ligação em dispositivos eletromecânicos: puramente resistivo, RL em série, RLC em série e RLC em série com indutância de variação não linear. Respostas em frequência, diagramas de bifurcação, históricos no tempo, planos de fase, mapas de Poincaré e espectros de frequência são utilizados nas análises. Os três circuitos lineares explorados na dissertação revelam algumas diferenças em termos da transmissibilidade de deslocamento. O sistema com circuito puramente resistivo tem as mesmas características de um sistema puramente mecânico e viscosamente amortecido, mas a resistência elétrica e o fator de amortecimento viscoso se relacionam de forma inversamente proporcional. As respostas dos circuitos RL e RLC, ambos em série, apresentam aspectos mais comportados. A principal diferença entre os sistemas com circuitos RL e RLC em série está principalmente na transmissibilidade para baixas frequências. Embora com uma pequena diferença, a transmissibilidade do sistema com circuito RLC é menor do que a do sistema com circuito RL, para baixas frequências. Para o sistema não linear, nas respostas em frequência e diagramas de bifurcação percebem-se regiões de resposta desordenada para valores baixos de resistência elétrica em determinadas faixas de frequência. Com a análise das respostas, notam-se as presenças dos comportamentos dinâmicos periódico, quasi-periódico e caótico. Para valores baixos de resistência elétrica, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Four configurations of electrical circuit are studied as options of electromechanical devices: purely resistive, RL in series, RLC in series e RLC in series with nonlinear inductance. Frequency responses, bifurcation diagrams, time series, phase plane, Poincaré maps and frequency spectrum are used in analysis. The three linear circuits explored in this dissertation reveal some differences in terms of displacement transmissibility. The system with purely resistive circuit has the same characteristics of a purely viscous damped, but the electrical resistance and the damping factor are inversely proportional. Responses of circuits RL and RLC, both in series, present behaving aspects. The main difference between the systems with RL and RLC circuits is related to the transmissibility for low frequencies. Although with a small difference, the transmissibility of RLC circuit system is smaller than the RL circuit system, for low frequencies. For the nonlinear system, it is possible to perceive disordered response regions for small values of electrical resistance on certain frequency bands. After response analisys, it is noted the presence of periodic, quasi-periodic and chaotic behaviors. For small values of electrical resistance, the choice of capacitance value is very important to determine the type of the dynamic behavior. Small differences of the capacitance values mean significant changes in the system dynamics. It is not rare that even inside the tolerance of electrical compone... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre