Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-09-27T20:27:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ricardo de Sá Alencar e Moraes.pdf: 1559315 bytes, checksum: 7f33647e9a6f9a7216cbef8bc6ffa2bf (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-19T21:05:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ricardo de Sá Alencar e Moraes.pdf: 1559315 bytes, checksum: 7f33647e9a6f9a7216cbef8bc6ffa2bf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-19T21:05:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ricardo de Sá Alencar e Moraes.pdf: 1559315 bytes, checksum: 7f33647e9a6f9a7216cbef8bc6ffa2bf (MD5) Previous issue date: 2017-09-15 / Na solução de um problema de vibração veicular, vinda do eletro-ventilador, foi percebido que realizando o balanceamento estático em uma rotação próxima da velocidade de operação, a amplitude da vibração foi reduzida para um nível aceitável. Feito um mapeamento do nível de desbalanceamento estático, em bancada de teste, com a rotação variando de 1500 até 3400 rpm, com o uso do método de balanceamento pelo coeficiente de influencia, constatou-se que a fase do desbalanceamento variou linearmente com a velocidade e que a amplitude do desbalanceamento reduziu proporcionalmente ao aumento da velocidade. Em testes adicionais realizados no veículo aquecido, para verificar o efeito da temperatura, foi percebido que o comportamento da variação da fase do desbalanceamento não mudou, com relação aos testes de bancada, mas a amplitude do desbalanceamento passou a elevar com o aumento da velocidade. Após equacionar o comportamento do desbalanceamento em bancada e no veículo quente, foi proposta uma modificação do método de balanceamento pelo coeficiente de influencia, de forma a tornar possível balancear o eletro-ventilador em uma temperatura e velocidade diferentes da operacional, ajustando a posição e o valor da massa de balanceamento adicionada ao rotor, de forma a compensar a variação do desbalanceamento. O método modificação foi comparada ao padrão, e sua eficiência foi comprovada pela redução da vibração veicular para níveis toleráveis. / In the solution of a vehicle vibration problem, coming from the electro-fan, it was realized that by performing static balancing at a speed close to the operating speed, the vibration amplitude was reduced to an acceptable level. A mapping of the static unbalance level in a workbench by setting a variation from 1500 to 3400 rpm using the influence coefficient balancing method showed that the unbalance phase changes linearly with the speed and that the unbalance amplitute reduces in proportion to the increase of speed. In additional tests performed on the heated vehicle, to verify the effect of the temperature, it was noticed that the behavior of the unbalance phase variation did not change, with respect to the tests of bench, but the unbalance amplitude began to rise with the increase of speed. After equate the unbalance behavior on the bench and on the hot vehicle, a modification of the influence coefficient balancing method was proposed, in order to turn possible to balance the electro-fan at a different temperature and speed from the operational one, adjusting the position and the value of the balancing mass added to the rotor, compensating the unbalance variation. The modified method was compared to the standard, and its efficiency was proven by the reduction of vehicular vibration to tolerable levels.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Dynamic analyses of a flexible rotor supported by fluid film radial bearings on elastomeric suspension are performed using the Finite Element Method. The response to the unbalance and the stability behavior are obtained for different types of damping devices configuration and viscoelastic materials. The stiffness and damping coefficients of the hydrodynamic bearings are evaluated through the Short Bearing Theory. The properties of the elastomers, as a function of the frequency at a given temperature, are obtained from tests conducted in the Laboratory of Mechanical Systems of the School of Mechanical Engineering in the Federal University of Uberlândia. Dissipative elastomeric devices have strong influence on the dynamic behavior of the rotor. It is observed that with the suitable choice of the damper, the amplitude of the unbalance response may be reduced. The threshold speed of stability is increased with the use of elastomeric dampers for the most analyzed cases. / Análises dinâmicas de um rotor flexível apoiado por mancais radiais de filme fluido montados em uma suspensão elastomérica são realizadas utilizando o Método dos Elementos Finitos. A resposta ao desbalanceamento e o comportamento da estabilidade são obtidos para várias configurações de dispositivos amortecedores e para diferentes materiais viscoelásticos. Os coeficientes de rigidez e de amortecimento dos mancais hidrodinâmicos são obtidos através da Teoria de Mancais Curtos. As propriedades dos materiais viscoelásticos, determinadas em função da frequência a uma dada temperatura, são obtidas através de ensaios conduzidos no Laboratório de Sistemas Mecânicos da Faculadade de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia. Os dispositivos dissipativos elastoméricos possuem forte influência no comportamento dinâmico do rotor. Observa-se que, com a escolha adequada da configuração do amortecedor, a amplitude da resposta ao desbalanceamento pode ser reduzida. A velocidade limite de estabilidade é aumentada com o emprego dos amortecedores elastoméricos para a maioria dos casos analisados. / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-12T15:38:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-14T11:25:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-14T13:50:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2017-12-18T10:25:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 miazaki_m_me_ilha.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-18T10:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 miazaki_m_me_ilha.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de molas helicoidais de liga com memória de forma presentes em rotores flexíveis para a atenuação dos deslocamentos laterais decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. Num primeiro momento, o trabalho apresenta os principais modelos constitutivos de ligas com memória de forma (LMF), onde o princípio de funcionamento deste tipo de material é demonstrado por meio de simulações numéricas, e os resultados obtidos são confrontados com dados disponíveis na literatura. Discute-se também a questão da utilização de um modelo mais simplificado para representar o comportamento da liga para diferentes carregamentos termomecânicos. Dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando representar adequadamente o comportamento termomecânico da LMF durante as transformações de fase. O trabalho evolui para a construção do modelo matemático via elementos finitos de rotores flexíveis contendo molas helicoidais de LMF e por fim apresenta um conjunto de simulações numéricas para comprovar a eficiência e a potencialidade do procedimento teórico formulado. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / This work proposes shape memory alloy helical springs present in flexible rotors for the attenuation of lateral displacements mainly caused by unbalance forces. This work presents some constitutive models of shape memory alloys (SMA). The principle of operation of this type of material is demonstrated by numerical simulations and the results obtained are compared with data available in the literature. The present work investigates the use of a simplified model to represent the behavior of the SMA for different thermomechanical loads. Two thermomechanical models are numerically confronted in order to represent properly the thermomechanical behavior of the SMA during the phase transformations. Based on the finite element model of flexible rotors containing helical springs of SMA, the efficiency and the potentiality of the theoretical procedure are shown through numerical simulations. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented.

Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de molas helicoidais de liga com memória de forma presentes em rotores flexíveis para a atenuação dos deslocamentos laterais decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. Num primeiro momento, o trabalho apresenta os principais modelos constitutivos de ligas com memória de forma (LMF), onde o princípio de funcionamento deste tipo de material é demonstrado por meio de simulações numéricas, e os resultados obtidos são confrontados com dados disponíveis na literatura. Discute-se também a questão da utilização de um modelo mais simplificado para representar o comportamento da liga para diferentes carregamentos termomecânicos. Dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando representar adequadamente o comportamento termomecânico da LMF durante as transformações de fase. O trabalho evolui para a construção do modelo matemático via elementos finitos de rotores flexíveis contendo molas helicoidais de LMF e por fim apresenta um conjunto de simulações numéricas para comprovar a eficiência e a potencialidade do procedimento teórico formulado. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / Abstract: This work proposes shape memory alloy helical springs present in flexible rotors for the attenuation of lateral displacements mainly caused by unbalance forces. This work presents some constitutive models of shape memory alloys (SMA). The principle of operation of this type of material is demonstrated by numerical simulations and the results obtained are compared with data available in the literature. The present work investigates the use of a simplified model to represent the behavior of the SMA for different thermomechanical loads. Two thermomechanical models are numerically confronted in order to represent properly the thermomechanical behavior of the SMA during the phase transformations. Based on the finite element model of flexible rotors containing helical springs of SMA, the efficiency and the potentiality of the theoretical procedure are shown through numerical simulations. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented. / Mestre

Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Os sistemas rotativos estão frequentemente sujeitos a excitações externas e internas que provocam vibrações indesejáveis, colocando em risco a própria integridade estrutural do sistema e até mesmo a saúde dos usuários. No âmbito industrial, por exemplo, a atenuação das vibrações pode permitir aos sistemas rotativos, uma operação mais eficiente e segura, proporcionando manutenções periódicas menos frequentes evitando com isso gastos dispendiosos. Neste contexto, o controle de vibrações tem sido objeto de preocupação de inúmeros centros de pesquisa e a literatura especializada é rica em propostas de soluções para esta questão. Este trabalho apresenta uma proposta teórica de um controle semi-ativo de vibrações em rotores flexíveis usando fios de liga com memória de forma (LMF). O rotor em questão é apoiado sobre dois mancais e um deles é suspenso por fios de LMF, cuja finalidade é promover o amortecimento das vibrações laterais presentes no sistema rotativo decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. O controle proposto tem por objetivo possibilitar a passagem do rotor pelas velocidades críticas, com segurança. / Abstract: Rotational systems are often subjected to external and internal excitations which cause undesired vibrations and risk to the structural integrity of the system and the user's health. In the industrial eld, the vibration attenuation may allow rotating systems more e ciency and safety, making periodical maintenance less frequent and reducing costs. In this context, the vibration control has been a concern for many research centers and the specialized literature is rich in solution proposals for this subject. This study presents a theoretical proposal of a semi-active control of vibrations in exible rotors using shape memory alloy (SMA) wires. The rotor is supported by two bearings and one of them it is suspended by SMA wires to promote attenuation of the lateral vibration present in rotating machines due to disturbance forces, especially unbalancing forces. The proposed theory control has a goal to allow the rotor passing through critical speeds safely. / Mestre

Submitted by Renan Sanches Geronel (renansanches91@gmail.com) on 2018-10-09T17:02:12Z No. of bitstreams: 1 geronel_rs_me_ilha.pdf: 5620689 bytes, checksum: 950dc58c8b56a9f24a9a656722b4396d (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-10-09T19:55:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 geronel_rs_me_ilha.pdf: 5647462 bytes, checksum: dda190eff69aad90c5113e27f486d1b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T19:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 geronel_rs_me_ilha.pdf: 5647462 bytes, checksum: dda190eff69aad90c5113e27f486d1b0 (MD5) Previous issue date: 2018-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os sistemas rotativos estão frequentemente sujeitos a excitações externas e internas que provocam vibrações indesejáveis, colocando em risco a própria integridade estrutural do sistema e até mesmo a saúde dos usuários. No âmbito industrial, por exemplo, a atenuação das vibrações pode permitir aos sistemas rotativos, uma operação mais eficiente e segura, proporcionando manutenções periódicas menos frequentes evitando com isso gastos dispendiosos. Neste contexto, o controle de vibrações tem sido objeto de preocupação de inúmeros centros de pesquisa e a literatura especializada é rica em propostas de soluções para esta questão. Este trabalho apresenta uma proposta teórica de um controle semi-ativo de vibrações em rotores flexíveis usando fios de liga com memória de forma (LMF). O rotor em questão é apoiado sobre dois mancais e um deles é suspenso por fios de LMF, cuja finalidade é promover o amortecimento das vibrações laterais presentes no sistema rotativo decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. O controle proposto tem por objetivo possibilitar a passagem do rotor pelas velocidades críticas, com segurança. / Rotational systems are often subjected to external and internal excitations which cause undesired vibrations and risk to the structural integrity of the system and the user's health. In the industrial eld, the vibration attenuation may allow rotating systems more e ciency and safety, making periodical maintenance less frequent and reducing costs. In this context, the vibration control has been a concern for many research centers and the specialized literature is rich in solution proposals for this subject. This study presents a theoretical proposal of a semi-active control of vibrations in exible rotors using shape memory alloy (SMA) wires. The rotor is supported by two bearings and one of them it is suspended by SMA wires to promote attenuation of the lateral vibration present in rotating machines due to disturbance forces, especially unbalancing forces. The proposed theory control has a goal to allow the rotor passing through critical speeds safely. / CAPES - DS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with active vibration control of flexible rotors. Vibratory control behavior of a horizontal rotor containing two disks and suported by bearings on its extremities was studies numericaly and experimentaly. Numerical simulations was perfomaded using Finite Element Method (FEM). The target control was to atenuate the vibration of first 4 bending modes by using of a Linear Quadratic Regualdor. A modal method was required to reduce the model size and make the model controllable. A state observer estimated the modal state coordenates necessary to model method. The control forces were applied over the structure by piezeletric stack actuators. These actuators were orthogonally arranged in control plane locatted in one of bearings bearings of the rotor. The experimental identification of stiffness of active bearings compoments and MEF model ajust was carrifully conducted. The sucsses of metholody was intrically related to this work part, that has allowed the accured calculation of the contol force. Experiments were carried out in a rotor test rig. Optimal modal Controller performance has been tested to various operation conditions and differents excitation forces, like rotor at rest, steady state rotation and transiente rotation. Numerical and experimental results attest the sucsses of control strategy and shows the potentiality of stack piezelectric actuators in the active vibration control to rotordynamics field. / Este trabalho trata do controle ativo de vibração de rotores flexíveis. Um rotor horizontal de dois discos apoiado em dois mancais em suas extremidades foi estudo no que tange o aspecto de controle, tanto no âmbito numérico como experimental. As simulações numéricas foram feitas empregando-se o Método dos Elementos Finitos (MEF). Um controlador ótimo do tipo Regulador Quadrático Linear foi utilizado para atenuar as vibrações dos 4 primeiros modos de flexão do rotor. Empregou-se um método modal para reduzir o tamanho modelo e torná-lo então controlável. O uso de tal método gerou a necessidade de se estimar os estados modais através de um observador de estados. O tipo de atuador escolhido para aplicar a força de controle sobre a estrutura foi um atuador piezelétrico do tipo pilha (piezeletric stack actuator). Os atuadores foram dispostos ortogonalmente num plano de controle localizado num dos mancais do rotor. A determinação experimental da rigidez dos elementos que componham o mancal ativo, onde se localizava os atuadores, e o ajuste destes valores no MEF foi etapa conduzida cuidadosa. O sucesso da metodologia de controle se atribui em grande parte a esta etapa que permitiu um cálculo preciso da força de controle. As simulações foram feitas numa bancada experimental devidamente instrumentada para os testes. A performance do controlador modal ótimo foi testada para diversas condições de funcionamento do rotor em questão e diferentes fontes excitação. A saber: Rotor em repouso, rotor em regime de rotação permanente, rotor em regime de rotação transiente. Os resultados obtidos, tanto numéricos como experimentais, mostram o sucesso da metodologia empregada e as potencialidades do uso do tipo de atuador aqui empregado para o campo do controle ativo de vibração de rotores. / Doutor em Engenharia Mecânica