Orientador: Hans Ingo Weber / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T10:44:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dana_SeyyedSaid_D.pdf: 4280927 bytes, checksum: 1aed39855bb1a9175c3e2fc69949016b (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo em uma bancada de ensaio de um rotor com eixo vertical as causas da variação dos autovalores e autovetores complexos sobre o comportamento dinamico do sistema. Desta forma pode-se fazer uma estimativa das velocidades críticas e uma avaliação do e.stado vibratório do sistema submetido ao efeito. giroscópico. Analisa-se a questão dos autovetores à direita e à esquerda e procede-se a uma determinação experimental dos mesmos. Todos estes procedimentos são acompanhados do correspondente estudo analítico que permite avaliar a influência sobre os resultados de uma eventual variação dos parametros. Assim o rotor parado é modelado por elementos finitos de um rotor não amortecido e com ele são feitas previsões dos autovalores do sistema rotativo, isto é, quais as velocidades críticas do sistema. Discute-se também o tema de "forward e backward whirl" / Abstract: Not informed. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Milton Dias Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T21:55:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souto_Carlosd'Andrade_M.pdf: 5337190 bytes, checksum: e7576a9b0bb3c21fbb725927229f991a (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A aplicação dos conceitos da análise modal em máquinas rotativas apresenta grandes dificuldades de ordem prática devido às características dinâmicas, construtivas e operacionais específicas deste tipo de sistema. A formulação tradicional de análise modal, normalmente aplicada a estruturas estacionárias, não leva em conta uma importante característica das máquinas rotativas que é a existência de modos de precessão direta e retrógrada. Este trabalho analisa as particularidades da análise modal de máquinas rotativas e apresenta a formulação da análise modal complexa. Esta ferramenta de modelagem e análise de estruturas girantes baseia-se na utilização das coordenadas complexas para descrever o comportamento dinâmico do rotor. Através da decomposição de cada modo do sistema em dois sub-modos, um direto e um retrógrado, consegue-se identificar, com clareza, a forma da órbita e a direção com que cada estação do rotor descreve o seu movimento de precessão em tomo da linha que une os mancais (posição não deformada do eixo). Outra importante ferramenta tratada neste trabalho é a Função de Resposta em Freqüência direcional (dFRF). Estas funções relacionam as componentes diretas e retrógradas dos sinais de excitação e resposta e permitem separar os modos de precessão diretas e retrógradas em diferentes dFRFs. Desenvolvem-se as expressões dos estimadores das dFRFs para o caso de excitações unidirecional, bidirecional estacionária e bidirecional rotativa. Os conceitos apresentados durante o trabalho são aplicados para rotores rígidos e flexíveis, apoiados sobre mancais isotrópicos e anisotrópicos. Um programa de elementos finitos, baseado na formulação complexa, foi desenvolvido para analisar rotores flexíveis / Abstract: The application of modal analysis procedures on rotating machinery is not an easy task due to the specific dynamic behavior and operational conditions of these systems. The regular formulation of modal analysis ignores an important characteristic of rotating systems: the presence of the forward an backward modes. This work deals with the special features of nodal analysis of rotating systems and presents the formulation of complex modal analysis. This powerful tool for modeling gyroscopic structures is based on the application of the complex coordinates to describe the dynamic behavior of rotors. The directivity of modes is taken into account by splitting each mode into two sub-modes, one forward and one backward. This procedure allows to easily identify the orbit shape and directivity that each station of the rotor describes during its whirl motion about the line connecting the bearings. Another important tool presented in this work is the directional Frequency Response Functions (dFRF). These functions relate the forward and backward components of the excitations and responses and allow the separation of the whirl modes in different dFRF. It is developed the dFRF estimations for systems excited by unidirectional, stationary bidirectional and rotating bidirectional excitations. All these concepts are applied on rigid and flexible rotors, supported by isotropic and anisotropic bearings. A finite element code, based on the complex fonnulation, was developed to analyze the flexible rotors / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Cavalca Lucchesi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T07:13:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EspiritoSanto_IvanLimado_M.pdf: 5636025 bytes, checksum: fadb46cc6830dbfe5935a420f7880d82 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho, é desenvolvida uma análise não linear de um rotor Laval com uma fonte de potência não ideal passando através da velocidade crítica sob efeitos de atrito seco de Coulomb e restituição cúbica. Verificaram-se as mudanças na resposta do sistema através da integração direta da equação de movimento, no caso de fortes não linearidades, e através do método da média, no caso de fracas não linearidades. Vários aspectos importantes no projeto de máquinas rotativas são verificados com estudo do comportamento não linear do rotor Laval, tais como o torque mínimo necessário para passagem pela velocidade crítica, a amplitude de vibração durante a passagem e a estabilidade da rotação em regime permanente. A rigidez cúbica afeta a freqüência natural do sistema, fazendo com que o valor desta varie em função da amplitude de oscilação. A forma inclinada da curva de ressonância faz com que, para uma determinada rotação, existam duas amplitudes de vibração possíveis, uma correspondente à aceleração e outra à desaceleração do rotor. O estudo teórico de estabilidade dos pontos da curva de ressonância, através do método da média, mostrou-se satisfatório na previsão da rotação em regime permanente / Abstract: In this work a nonlinear analysis of a simple Laval rotor with a non ideal power source crossing its resonance under a Coulomb dry friction action and cubic restoring force is done. Dynamical changes on the system response are observed through numerical integration in the case of strong nonlinearity and through average method in the case of weak nonlinearity. Some important constitutive request appear from the studies of the behavior. Two important aspects take place: the minimal torque requested for the passage across the critical speed and the amplitude of vibration, both of them are quite dependent on the interaction between the system and the power source. The Coulomb dry friction come from the contact between the rotor and a auxiliar device for reduction of oscillation during the passage through the critical speed. This device is made of cylindric rolles that also leads to a cubic restoring force. Otherwise, without such device the rotor runs free of any kind of dry friction and in this case the shaft is made of material that responds better with the cubic low instead of linear one / Mestrado / Dinamica de Rotores / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini, Gregory Bregion Daniel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_AntonioCarlosSanchesGrijotaPiragibe_M.pdf: 5320137 bytes, checksum: 6c4d8edd95179d0d202cdd190a3b7792 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a análise dinâmica de sistemas rotativos sujeitos a diferentes tipos de elementos instabilizadores. Os elementos abordados neste estudo são os mancais lubrificados, os selos de fluxo mecânicos e o amortecimento interno do eixo, cujas interações dinâmicas, em condições operacionais pode conduzir o sistema à instabilidade. Os mancais segmentados foram também incluídos no estudo, cujo comportamento é considerado inerentemente estável. O eixo foi modelado por meio do método dos elementos finitos, pela sua robustez, facilidade de implementação e resolução das equações envolvidas. Desse modo, os elementos instabilizadores analisados foram modelados de forma a permitirem sua adição no modelo do eixo, por meio de coeficientes dinâmicos equivalentes. Os mancais segmentados permitem duas modelagens para os seus coeficientes: a reduzida e a completa, com a última exibindo explicitamente os graus de liberdade do segmento, sendo necessárias modificações no modelo de elementos finitos para adiciona-los. A avaliação do limiar de estabilidade foi realizada por meio do método do decremento logarítmico, obtido através da solução do problema de autovalor da equação de movimento do rotor. Analisaram-se, separadamente, os efeitos da adição de diferentes mancais, selos e níveis de amortecimento interno, para visualizar a influência de cada componente na dinâmica de um mesmo eixo. As análises envolvendo o mancal segmentado incluíram ambos os modelos de coeficientes (reduzido e completo). Em seguida, foram combinados, em um mesmo eixo, diferentes tipos de mancais, selos e amortecimentos internos, em diversas análises para determinar as interações existentes entre os componentes envolvidos. A partir destes resultados, procurou-se, em todas as análises, observar os efeitos na rigidez do sistema, no nível de amortecimento e a variação do limiar de estabilidade / Abstract: The work¿s goal is to analyze the dynamics of rotating systems, considering different kinds of instabilizing elements or factors. The factors accounted in this thesis are the hydrodynamic bearings, flow seals, and internal damping of the shaft, whose dynamic interactions occurring during the system¿s operation may cause instable behavior. Besides, the tilting-pad journal bearing were studied, which behavior is considered to be inherently stable. The shaft was modeled through the finite element method, due to its robustness, ease to implement and solution of the involved equations. Hence, the instabilizing elements were modeled in order to allow their addition in the shaft¿s model, through equivalent dynamic coefficients. The tilting-pad journal bearings allow two different coefficient models: reduced and full, with the last one explicitly exhibiting the degrees of freedom of the pads, being necessary modifications to the finite elements model to contain them. The evaluation of the stability threshold was performed through the logarithmic decrement method, obtained from the solution of the eigenvalue problem of the equation of motion of the system. The effects of the addition of different bearings, seals and levels of internal damping were analyzed separately in order to visualize the influence of each component on the dynamic of the same shaft. The models with tilting-pad bearing were analyzed twice, with each one considering a different coefficients model (reduced and full). Finally, different kinds of bearings, seals and internal damping were combined in the same shaft, allowing the definition of the interactions between the involved components. From this work, the effects in the system¿s stiffness, damping level and changes in the stability threshold were observed in all analyses / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Carlos D'Andrade Souto / Resumo: A evolução das unidades geradoras hidráulicas é constante, sempre visando a redução de custos, mantendo ou melhorando os fatores de desempenho já alcançados. Em consequência disso têm-se em geral máquinas menores, com velocidade de rotação mais elevada e maiores solicitações mecânicas, além de estruturas com massa otimizada e consequentemente mais flexíveis. Nesse contexto, conhecer o comportamento dinâmico dos rotores das turbinas hidráulicas e ter a capacidade de simulá-los com precisão passa a ser fundamental. No presente estudo é desenvolvido um modelo em escala representativo de uma linha de eixo rotativo de turbina hidráulica de grande porte com o objetivo de avaliar o seu comportamento dinâmico, permitindo que os resultados teóricos possam ser comparados com resultados experimentais, este último não faz parte do escopo do presente trabalho. Em uma primeira etapa as dimensões do modelo em escala são determinadas por uma análise dimensional, que permite elaborar os desenhos tanto do rotor quanto de seus suportes. Os parâmetros de rigidez dos suportes são então determinados por meio de análise estrutural estática em elementos finitos (EF). Esses parâmetros são utilizados então na análise dinâmica do rotor, também em EF, permitindo obter o diagrama de Campbell (frequências naturais e seus respectivos modos em função da rotação do eixo) e a resposta harmônica ao desbalanceamento. Diferentes valores de amortecimento e desbalanceamento são assumidos nessa análise, e suas influências no comportamento dinâmico do rotor são avaliadas e discutidas. Também são avaliados os efeitos da estrutura base que suporta os mancais (fundação) na dinâmica da máquina rotativa como um todo. Por fim uma bancada experimental foi construída, sendo que a análise experimental fica como proposta para trabalhos futuros / Abstract: The evolution of hydro power units is constant, always aiming to reduce costs while maintaining or improving performance already achieved. Consequently the sizes of the components have being reduced, while rotational speed and mechanical stresses have being increased. Also, supporting structures have being optimized in weight, becoming more flexible. In this context, it is crucial to know the dynamic behavior of the rotors of hydro power units and to have the ability to simulate them accurately. In this study a representative model of a large hydro power rotor is developed in order to evaluate its dynamic behavior, allowing the comparison between theoretical results with experimental results, the latter is not part of scope of this work. In a first stage the scale model geometry is determined by a dimensional analysis, which allows elaborate the designs of the scaled rotor and its supports. The supports stiffness parameters are then determined by static structural finite element analysis (FEA). These parameters are used in rotor dynamic analysis, also in FEA, enabling the construction of Campbell diagram (natural frequencies and their respective modes shaft rotation function) and the harmonic response to unbalance. Different values of damping and unbalance are assumed in these analyses, and their influence on the rotor dynamic behavior are evaluated and discussed. The effects of the base structure supporting the bearings (also known as foundation) on the dynamics of the rotating machine as a whole are also evaluated. Finally an experimental bench was built, however the experimental analysis is proposed for future work / Mestre

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