Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-20Bitstream added on 2014-06-13T18:07:42Z : No. of bitstreams: 1 barbosa_rs_me_guara.pdf: 1181057 bytes, checksum: c5662c02692da1fa2b849f6b72ca3b48 (MD5) / Neste trabalho, uma revisão teórica é feita com o intuito de fornecer embasamento teórico ao projeto para estudar a viabilidade de implementar uma melhoria que é substituir o material do cubo do rotor de um aço carbono fundido (ASTM A 216 Gr.WCC) por uma liga de alumínio fundida (A 201.0), sendo analisadas todas as vantagens e desvantagens desta modificação. Foi utilizado o método dos elementos finitos para o cálculo do cubo do rotor de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan. Projeto, cálculo e execução rigorosos são necessários para a concepção deste componente. Para isso, é desenvolvido um estudo de caso que contempla, passo a passo, a metodologia utilizada. Uma análise estrutural do cubo do rotor de uma turbina hidráulica tipo Kaplan é utilizada no estudo de caso / In this work, a theoretical review is done in order to provide theoretical basis for the project to study the viability of implementing an improvement that would replace the material of the rotor hub of a cast carbon steel (ASTM A 216 Gr.WCC) by a cast aluminum alloy (A 201.0), and analyzed the advantages and disadvantages of this modification. It's necessary using the Finite Element Method for calculating the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine. Design, calculation and execution are crucial to the design of this component. For this, it is developed a case study that includes step by step, the methodology used. The analysis of the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine be used in the case study

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Leonardo Kyo Kabayama / Resumo: Neste trabalho, uma revisão teórica é feita com o intuito de fornecer embasamento teórico ao projeto para estudar a viabilidade de implementar uma melhoria que é substituir o material do cubo do rotor de um aço carbono fundido (ASTM A 216 Gr.WCC) por uma liga de alumínio fundida (A 201.0), sendo analisadas todas as vantagens e desvantagens desta modificação. Foi utilizado o método dos elementos finitos para o cálculo do cubo do rotor de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan. Projeto, cálculo e execução rigorosos são necessários para a concepção deste componente. Para isso, é desenvolvido um estudo de caso que contempla, passo a passo, a metodologia utilizada. Uma análise estrutural do cubo do rotor de uma turbina hidráulica tipo Kaplan é utilizada no estudo de caso / Abstract: In this work, a theoretical review is done in order to provide theoretical basis for the project to study the viability of implementing an improvement that would replace the material of the rotor hub of a cast carbon steel (ASTM A 216 Gr.WCC) by a cast aluminum alloy (A 201.0), and analyzed the advantages and disadvantages of this modification. It's necessary using the Finite Element Method for calculating the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine. Design, calculation and execution are crucial to the design of this component. For this, it is developed a case study that includes step by step, the methodology used. The analysis of the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine be used in the case study / Mestre

Orientador: Fernando de Azevedo Silva o / Banca: Erick Siqueira Guidi / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: A investigação do fenômeno da fadiga em elementos de máquinas é um tema de suma importância na Engenharia Mecânica, pois a maioria das falhas estruturais nestes elementos ocorre devido a esse evento, ou seja, por causa de cargas que variam no tempo e não devido a esforços estáticos. Por isso, o uso do Método dos Elementos Finitos através da simulação computacional para avaliar o campo de tensões e a vida em fadiga do rotor, é o principal objetivo do trabalho. Estas análises em peças complexas responsáveis pela geração da maior parte da energia elétrica de todo o país é a grande motivação para o progresso deste estudo. É importante salientar que um dos principais interesses no desenvolvimento do projeto mecânico estrutural de um componente é a determinação de sua durabilidade ou vida útil, que é alcançada através do estudo da fadiga. Este trabalho expõe a modelagem e simulação numérica, utilizando o programa Ansys, do rotor de um hidrogerador (Usina de Foz do Areia) que apresentou algumas trincas. O surgimento de defeitos em rotores de usinas hidrelétricas com menos de 30 anos não é comum, e por isso é necessária uma análise que represente a condição mais próxima da realidade. Os resultados obtidos, como tensões e deformações, ficaram abaixo do limite admissível para análise estática e por isso não houve falhas desta natureza. Por outro lado, a avaliação de fadiga permitiu deduzir que as trincas desenvolvidas ocorreram devido a este fenômeno, pois o número de ciclos obtidos pela variação dos carregamentos entre a partida e parada de máquina foi extremamente baixo, cerca de três no mês. Por isso, fez-se necessário apresentar possíveis meios para acabar com o problema, como por exemplo, um aumento no raio da solda na região crítica de surgimento das trincas. Este estudo proporcionou ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The investigation of the fatigue phenomenon in machine elements is a theme of great importance in Mechanical Engineering, for the most of structural failures that may happen in these elements is due to this event, namely because to loads that vary in time and not due of static forces. There for, the use of Finite Elements Method through computational simulation to evaluate the stresses and fatigue life of rotor, it is the main objective of this study. These analyzes in complex parts responsible for generating most of the electricity throughout the country is a great motivation for the progress of this study. It is important to point out that one of the main interests in structural mechanical design development of a component is the determination of its durability or useful life, which is achieved through the study of fatigue. This work presents a modeling and numerical simulation, using the software Ansys, of hydro generator rotor (Foz do Areia plant) which showed some cracks. The appearance of faults in rotor of hydroelectric plants with less than thirty years is not common, and it is therefore necessary analysis that simulates closer to reality condition. The results of this analysis, as stresses and strains, were below the admissible limit for static analysis and therefore there was no failure of this nature. Still, the evaluation of fatigue allowed deduce that developed cracks occurred due this phenomenon, because the number of cycles obtained by variation of machine start/stop loads was extremely low, about three in the month. Hence, it was necessary to present possible ways to end the problem, for example, an increase in radius in the critical weld region appearance of cracks. This study provided to characterize the exposed computer problem, through numerical simulation, which has made possible the representation ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-05-24T18:14:58Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5299836 bytes, checksum: 2701dbf5c59053f49a6b8e1ed8185376 (MD5) / Approved for entry into archive by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-05-24T18:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5299836 bytes, checksum: 2701dbf5c59053f49a6b8e1ed8185376 (MD5) / Approved for entry into archive by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-05-24T18:15:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5299836 bytes, checksum: 2701dbf5c59053f49a6b8e1ed8185376 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-24T18:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5299836 bytes, checksum: 2701dbf5c59053f49a6b8e1ed8185376 (MD5) Previous issue date: 2017-04 / As principais características que os tornam uma escolha vantajosa estão diretamente relacionadas aos materiais viscoelásticos utilizados na construção desses sistemas auxiliares. Esta tese de doutorado versa sobre a modelagem de neutralizadores dinâmicos aplicados ao problema de vibrações torcionais em rotores, cujo resultado final é definir os parâmetros do material viscoelástico e geométricos do neutralizador, ou seja, nesta abordagem, o material é definido posteriormente, a partir da resposta do sistema físico, obtida através dos métodos de análise modal ou elementos finitos. Dessa forma, pode-se selecionar ou, eventualmente, sintetizar o elastômero que melhor se adapte ao problema em tela. Logo, é essa a característica que diferencia o modelo proposto nessa pesquisa de outros modelos já conhecidos, nos quais os parâmetros do sistema auxiliar são determinados a partir de um material pré-selecionado. O comportamento dinâmico do material viscoelástico linear foi descrito através do modelo fracionário de quatro parâmetros e para validar os resultados dessa modelagem foi utilizada uma bancada de rotodinâmica, a qual permitiu avaliar o neutralizador em movimento sob o efeito de vibração torcional. A introdução do forçamento de torção se deu por meio de um sistema de excitação angular controlado remotamente. A solução para aplicar esse tipo excitação supera, dessa forma, algumas das dificuldades da análise torcional com o sistema girando. Os resultados comprovam a eficácia do modelo fracionário proposto e evidenciam o potencial do neutralizador viscoelástico para o controle de vibrações torcionais em rotores. / The main characteristics that make them an advantageous choice are directly related to the viscoelastic materials used in the construction of these auxiliary systems. This doctoral thesis deals with the modeling of dynamic neutralizers applied to the prob- lem of torsional vibrations in rotors, the final result of which is to define the viscoelastic and geometric parameters of the neutralizer, that is, in this approach, the material is defined later, from the Response of the physical system, obtained through modal analysis methods or finite elements. In this way, one can select or, eventually, synthesize the elastomer that best suits the onscreen problem. Therefore, this is the characteristic that differentiates the model proposed in this research from other already known models, in which the parameters of the auxiliary system are determined from a pre-selected material. The dynamic behavior of the linear viscoelastic material was described through the fractional model of four parameters and to validate the results of this modeling, a rotodynamic workbench was used, which allowed to evaluate the neutralizer in motion under the effect of torsional vibration. The introduction of torsional forcing was done by means of a remotely controlled angular excitation system. The solution to apply this excitation type overcomes, therefore, some of the difficulties of the torsional analysis with the spinning system. The results prove the effectiveness of the proposed fractional model and show the potential of the viscoelastic neutralizer for the control of torsional vibrations in rotors.

Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini, Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T09:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramalho_DeniseAlves_D.pdf: 3277236 bytes, checksum: d90e15781524b19a49afda1e9c94e31d (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nas últimas três décadas houve um desenvolvimento notável em métodos e tópicos de pesquisa a respeito da análise da dinâmica de máquinas rotativas. Um dos tópicos que têm atraído a atenção de pesquisadores é a interação de máquinas rotativas com suas estruturas de suporte. Sabe-se que a dinâmica da estrutura pode exercer um importante papel na resposta do rotor. Mas há um tópico que ainda não recebeu a atenção que deveria. As estruturas de suporte do rotor estão colocadas sobre uma fundação e esta fundação interage com suas vizinhanças e com o solo. A questão da influência da fundação e do solo na resposta do rotor ainda não foi completamente estudada. Tentativas anteriores de descrever o comportamento do sistema rotor-fundação-solo são limitadas a modelos muito simples de solo. O objetivo deste trabalho é estudar a influência do solo no comportamento de máquinas rotativas. Isto foi feito através de um modelo rotor-mancais-fundação-solo. Obtém-se a resposta desbalanceada de um rotor Laval bidimensional, desprezando-se o efeito giroscópico. Variou-se o tipo de solo, considerando um semi-espaço e um solo do tipo camada sobre base rígida, sendo este último um solo com um aumento repentino de rigidez a uma determinada profundidade. Em cada um destes solos, houve uma variação do amortecimento interno. Além disso, para o solo do tipo camada sobre base rígida, houve uma variação da espessura dessa camada. Estes solos são caracterizados pela densidade, coeficiente de Poisson e módulo de cisalhamento, e são considerados viscoelásticos. Os modelos destes solos, utilizados neste trabalho, são modelos numéricos e foram obtidos utilizando o método dos elementos de contorno / Abstract: In the last three decades there has been a notable development of methods and research topics regarding the analysis of the dynamics of rotating machines. One topic that has attracted researcher's attention is the interaction of rotor - foundation interaction. It is well known that the dynamics of the structure play an important hole in the rotor response. However, one topic has still not received the attention it should have. The rotor support structure was placed on a foundation, and the foundation interacted with its neighbourwood and with the soil. The issue of the influence of both the foundation and the soil on the rotor response has not yet been completely studied. Previous attempts to describe the behaviour of the system rotor-foundationsoil were limited to very simple models of the soil. The objective of this work is to study the influence of the soil on the behaviour of rotating machines. This study was carried out by using a rotor-bearing-foundation-soil model. An unbalanced response of a bidimentional Laval rotor isobtained. The gyroscopic effect was neglected. The type of soil was varied, considering a halfspace and a stratified soil. The last soil had a sadden increase in the stiffness at a certain depth. In each one of these soils there has been a variation in the internal damping. Moreover, the thickness of the stratified soil has varied. These soils are caracterized by the density, Poisson's cofficient and shear modulus, and they are considered visco-elastic. In this work, the soil models are numerical and they were obtained by using the boundary element method / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini, Luiz Otávio Saraiva Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T15:03:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_RicardoUgliara_M.pdf: 2835811 bytes, checksum: c8cae753b116c3893246e25fb64fdf4c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Máquinas rotativas apresentam um vasto campo de aplicação como aeronaves, fábricas, laboratórios e usinas de energia. Estas aplicações contêm eixos girando a altas velocidades que devem ter alto nível de confiabilidade. Assim, a análise do comportamento dinâmico destas bombas e turbinas é necessária para estabelecer padrões de funcionamento do equipamento. Ultimamente, com projetos feitos com auxílio de computador, modelos de elementos finitos de eixos incluindo mancais, discos, selos e acoplamentos têm sido desenvolvidos. Através destes modelos, o comportamento das máquinas pode ser previsto, permitindo projetos otimizados baseados nos cálculos de velocidades críticas e simulações de instabilidades do filme de óleo. Estas informações fornecem a base para o desenvolvimento de controladores para reduzir vibrações durante a partida de máquinas, assim como aceleração ou desaceleração através das velocidades críticas, ou ainda para controlar instabilidades do filme de óleo. Uma das técnicas aplicadas na identificação de parâmetros de máquinas e estruturas é a análise modal, a qual consiste em aplicar uma força de perturbação no sistema e, então, medir sua resposta. Entretanto, há uma dificuldade que traz limitações à excitação de sistemas com eixos rotativos, quando utilizando martelos de impacto ou shakers, uma vez que, devido ao atrito, forças tangenciais e ruídos indesejados podem ser aplicados ao sistema. Portanto, o estudo de uma técnica de excitação externa sem contato se torna de grande interesse. Neste sentido, o presente trabalho trata do estudo e desenvolvimento de um modelo em elementos finitos de máquinas rotativas integrado ao modelo de um atuador magnético como fonte de excitação externa, focando na resposta do modelo e sua interação com o atuador. Também é apresentada uma comparação entre simulações numéricas e testes práticos obtidos de uma bancada experimental / Abstract: Rotating machines have a wide range of application such as airplanes, factories, laboratories and power plants. These applications contain shafts rotating at high speeds that must have high trust levels. Thus, the dynamic behavior analysis of these pumps and turbines is required to establish operational patterns of the equipment. Lately, with computer aid design, shafts finite element models including bearings, discs, seals and couplings have been developed. Through these models the machines behavior can be predicted, allowing optimized design based on the critical speeds calculus and oil instabilities simulations. These informations provide the basis for controller development in order to reduce vibrations during the machines start-up and acceleration or deceleration through the critical speeds, or even to control oil instabilities. One of the technique es applied in parameters identification of machines and structures is the modalanalysis, which con sists of applying a perturbation force into the system and then to measure its response. However, there is a difficulty that brings limitations to the excitation of systems with rotating shafts when using impact hammers or shakers, due to friction, undesired tangential forces and noise that can be applied to the system. Therefore, the study of a non-contact technique of external excitation becomes of high interest. In this sense, the present work deals with the study and development of a finite element model for rotating machines using a magnetic actuator as source of external excitation, focusing on the model response and its interaction with the actuator. It is also presented a comparison between the numerical simulations and practical tests obtained from a rotor test rig / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ilmar Ferreira Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T17:10:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeixeiraNeto_Alessandro_M.pdf: 6145701 bytes, checksum: 0baf2adc94ed23aec9d0287de7e9070e (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A determinação das curvas características de torque de acionamento e cálculo dos esforços máximos exercidos sobre os mancais hidrodinâmicos são etapas imprescindíveis não só no projeto da bomba injetora mas também no estudo de cada uma de suas aplicações em motores de combustão Diesel. O objetivo deste trabalho é o estudo da viabilidade da modelagem matemática do eixo de acionamento da bomba injetora. Assim, definida uma aplicação da bomba injetora e seus parâmetros operacionais (rotação do motor e níveis de pressão internos da bomba), um modelo matemático é desenvolvido com o intuito de óbter-se o comportamento dinâmico do eixo de acionamento da mesma. O Método dos Elementos Finitos é empregado para a modelagem do eixo de acionamento representando-o por um rotor flexível. Os esforços que agem sobre o eixo devido a cada um dos mecanismos que estão vinculados ao mesmo (engrenagem de acionamento, mancais hidrodinâmicos, bomba de palhetas, engrenagem do regulado.r e carne) são estudados extensivamente de forma que o modelo reproduza fielmente os carregamentos dinâmicos efetivos da bomba injetora. Um modelo matemático para os esforços do carne, em função do tempo, é desenvolvido a partir do perfil do carne e de uma função obtida experimentalmente para a pressão do cilíndro distribuidor. Modelos linearizados são empregados na caracterização dos esforços dos mancais hidrodinâmicos. Entretanto, no apêndice do trabalho é desenvolvido um modelo matemático, empregando-se o Método dos Elementos Finitos, para a distribuição da pressão na superfície do mancal hidrodinâmico. As etapas de cálculo para a determinação do problema não-linear da configuração de equilíbrio do sistema rotor /mancal são descritas. Os resultados do modelo matemático são comparados àqueles obtidos nos ensaios experimentais ratificando a viabilidade de simulação, via computador, como metodologia alternativa para o comportamento dinâmico do eixo de acionamento da bomba injetora / Abstract: The establishment of the driving torque characteristic curves and the computation of the maximum strains exerted over the journal bearings are fundamental stages to a fuel injection pump design and also to any application study of it in Diesel combustion engines. The objective of this work is the feasibility study of a fuel injection pump driving shaft mathematical modelling. So, once defined a fuel injection pump application and its operating parameters (engine rotation and pressure levels inside the pump), a mathematical model is developed with the purpose of geting its driving shaft dynamic behavior. The finite element method is applied to the driving shaft modelling representing it as a fiexible shaft. The strains that act over the shaft due to each one of the mechanisms that are attached to it (driving gear, journal bearings, rotary vane pump, guide gear and cam) are extensively studied in a way that the model reproduces the fuel injection pump actual dynamic loads. A mathematical model of the cam strains are developed employing the cam shape and an experimental function that describes the piston pressure. Linearized models are employed to establish the journal bearings strains. A mathematical model employing the finite element method is developed in the appendix to describe the pressure distribution over the journal bearing surface. The computation stages to solve the nonlinear problem of the shaft / journal bearing balance configuration are described. The results of the mathematical model are compared to those obtained experimentaly ratifying its feasibility as an alternative methodology to the fuel injection pump driving shaft behavior study / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ilmar Ferreira Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saracho_CristinaMinioli_M.pdf: 59003578 bytes, checksum: 37d1798dde2cd4a3842a2c432895153f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta a formulação das equações de movimento de palhetas flexíveis, acopladas a máquinas rotativas. Estas equações são discretizadas de acordo com o Método dos Elementos Finitos, utilizando uma abordadem tridimensional. Inicialmente, o programa, desenvolvido em linguagem MATLAB, foi utilizado para estudar a variação das freqüências naturais de palhetas de formas geométricas simples em função da velocidade de rotação da máquina. Em uma segunda etapa, este programa foi aplicado na análise dinâmica das palhetas de um compressor industrial. O modelo numérico desenvolvido para a palheta foi ajustado, posteriormente, a partir de medidas experimentais das freqüências da palheta, realizadas em três condições diferentes: livre-livre, montada no compressor e engastada em uma estrutura montada no laboratório. A partir das simulações numéricas e dos diagramas de Campbell das diversas palhetas, as velocidades críticas do compressor são estimadas. Estas velocidades críticas são avaliadas em duas condições distintas: nas condições normais de operação da máquina e durante sua curva de velocidade de partida / Abstract: The development of the equations of motion for flexible blades coupled to rotating machines is presented in this work. These equations are discretized using the Finite Element Method, with a three-dimensional approach. It was firstly developed a computer program using the MATLAB language in order to study the natural frequencies variation in blades with simple geometric shapes, as a function of the angular velocity. Afterwards, this computer program was employed to perform the dynamic analysis of blades of a industrial compressor. The blade numerical model was updated with experimental measurements of its natural frequencies for three different conditions : free-free, mounted on the compressor and clamped in a structure. From numerical simulations and Campbell diagrams of the blades, the critical speeds of the compressor are estimated in two different conditions : normal operation and during its start-up velocity curve / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jacon_FabioT.Peggau_M.pdf: 9652430 bytes, checksum: bfb75d1ec9a62b5c1a2e8d95c3793346 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Em se tratando do procedimento de projeto e simulação de rotores em geral, tem-se que as aproximações e hipóteses inerentes aos modelos matemáticos aplicáveis a tais tipos de máquinas abrem margem a respostas numéricas distintas das obtidas em medições experimentais. A teoria de ajustes de modelos tem por objetivo minimizar tal margem de erro através de técnicas que, a partir de dados experimentais medidos em uma máquina ou estrutura, e seu respectivo modelo matemático, possam ajustar tal modelo de forma que este seja o mais confiável e representativo possível do sistema real. O presente trabalho propõe o uso desta teoria em conjunto com métodos de otimização irrestrita visando obter uma metodologia de projeto que viabilize a calibração de modelos matemáticos. Para isso, foi utilizado como objeto de estudo deste trabalho um rotor com um disco centrado simétrico em fundação rígida e biapoiado em mancais hidrodinâmicos cilíndricos. Experimentalmente, foram monitorados os deslocamentos do eixo, das caixas dos mancais e as forças dinâmicas atuantes nos mancais. No modelo matemático, baseado no modelo do rotor por elementos finitos e no modelo dos mancais por solução da equação de Reynolds por diferenças finitas, os parâmetros monitorados no rotor real podem ser obtidos numericamente. Com tais respostas, definem-se então vetores de erro que servem como parâmetros a serem minimizados dentro de um método direto de ajuste, feito através da otimização de parâmetros que influenciam diretamente na resposta do sistema, como os coeficientes de rigidez e amortecimento dos mancais. Como conclusão, foi possível verificar a validade do procedimento proposto, uma vez que o método foi capaz de calibrar o modelo matemático e então, a partir deste, obter respostas confiáveis do sistema fisico . O trabalho ainda apresenta uma significativa contribuição para a área de projeto de máquinas rotativas, visto que a metodologia é relativamente simples e suficientemente robusta para ajuste e validação em laboratórios de modelos computacionais de mancais em máquinas rotativas / Abstract: Generally, when talking about the design procedure and simulation of rotors, the approaches and inherent hypotheses to the applicable mathematical models to such types of machines bring numerical responses different from that obtained in experimental mensurements. The models updating theory has for objective to minimize such kind of errors through techniques that, starting from experimental data measured in machines or structures, and comparing with the respective mathematical models, can fit the model so that it is more reliable and representative of the real system. The present work proposes the use of this theory applying unrestricted optimization methods to obtain a design methodology that makes possible the calibration of mathematical models. For that, a rotor with a centered disk in rigid foundation and supported by two hydrodynamic cylindrical bearings, was used as object of study of this work. The displacements of the shaft were monitored, as well the bearing housings displacements and the dynamic forces acting in the bearings. In the math_matical model, based on the fmite element model ofthe rotor and in the Reynolds equation solution for finite differences to the bearings, the parameters monitored in the real rotor can be obtained numerically. There are defined error vectors based on the answers that represent the parameters to be minimized inside a direct updating method, through parameters optimization that durectly influence in the system response, as the stiffness and damping coefficients of the bearings. As conclusion, it is possible to verify the validity of the proposed procedure, once the method was capable to calibrate the mathematical model and then, to obtain more reliable results of the physical system. The work still presents a significant contribution for the design area of rotating machines, because the methodology is relatively simple and sufficiently robust for ftting and validation of computational rotors and bearings models in laboratories / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Ilmar Ferreira Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T20:39:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saracho_CristinaMinioli_D.pdf: 78159949 bytes, checksum: babecad5306ba25ff6b491b849ba16ea (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Os objetivos deste trabalho são o desenvolvimento, a solução, a análise e a validação experimental das equações de movimento de um conjunto formado por um rotor rígido acoplado a palhetas flexíveis. As palhetas flexíveis são modeladas como vigas girantes, sendo que tanto aproximações lineares quanto não-lineares são utilizadas para descrever a sua deformação, o que leva a diferentes tipos de modelos matemáticos desta viga. As equações globais do conjunto são obtidas usando a metodologia de sistemas de múltiplos corpos híbridos (rígidos + flexíveis), sendo que as equações resultantes são variantes no tempo e lineares ou não-lineares dependendo do modelo matemático da viga girante. As equações lineares periodicamente variantes no tempo são apresentadas e resolvidas matematicamente via análise modal em sistemas periodicamente variantes no tempo. A influência dos efeitos de coriolis, giroscópico, rigidez rotacional e enrijecimento centrífugo no comportamento das freqüências do sistema é investigada. Outra característica deste sistema é o aparecimento de vibrações paramétricas, que nada mais são que as freqüências naturais do sistema variante no tempo, e podem ser observadas tanto teoricamente quando experimentalmente, com o auxílio de uma bancada de testes. As equações não-lineares são resolvidas numericamente e as limitações dos modelos lineares e não lineares são apontadas. Os resultados experimentais também deixam claro que somente com uma aproximação não-linear para as deformações da viga girante consegue-se descrever corretamente o comportamento do sistema rotor-palhetas e o efeito de enrijecimento centrífugo / Abstract: In this wok, the development, solution, analysis and experimental validation of the equations of motion of a system, a rigid rotor attached to flexible blades, is presented. The flexible blades are modeled as rotating beams, and both linear and nonlinear approaches are used to describe the beam deformation. These linear and non-linear approaches result in three different mathematical models of the rotating beam. The global equations of this assembly are obtained using the methodology of hybrid systems (rigid + flexible bodies). The resulting equations are time-varying linear or time-varying nonlinear, depending on the mathematical model of the rotating beam. Periodic time-varying linear equations are presented and analyzed mathematically using modal analysis in periodic time-varying systems. The influence of the rotational stiffness, coriolis effects, gyroscopic and centrifugal stiffening on the behavior of the rotor-blade frequencies is also investigated. Another characteristic of this system is the appearance of parametric vibrations, which are no other than the natural frequencies of the time-varying system. These parametric vibrations can be observed both theoretically and experimentally, with the aid of a test rig. The nonlinear equations are numerically solved and the limitations of the linear and nonlinear models are highlighted. The experimental results clearly shows that at least a second order nonlinear approach must be employed in order to describe correctly the behavior of the rotor-blade system and the effect of centrifugal stiffening / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica