A identificação de esforços dinâmicos vem despertando um contínuo interesse da comunidade modal e de teste de vibrações principalmente nas duas últimas décadas. De forma semelhante como na maioria das técnicas de identificação modal, a identificação de forças, representa um problema inverso. Problemas inversos são conhecidos pelo fato de serem naturalmente mau condicionados numericamente, uma vez que os mesmos representam uma operação de deconvolução no tempo. Dentre os métodos utilizados na identificação de forças a partir de medidas de movimento, pode-se destacar a técnica da pseudo inversa no domínio da frequência. A técnica da pseudo inversa requer o conhecimento das medidas das respostas da estrutura usualmente acelerações assim como das funções repostas em frequência da estrutura (FRF). Este método requer a inversão das matrizes de FRF dos sistemas para todas as linhas espectrais na faixa de frequência de interesse. Este procedimento de inversão usualmente apresenta dificuldades numéricas em algumas frequências. Será levantado suas principais vantagens e desvantagens quando comparado com um método no domínio do tempo no caso da técnica da SWAT, para alguns tipos de formas de excitação comumente empregada sem testes modais de vibração. São apresentados resultados de simulações numéricas e resultados experimentais para uma estrutura simples. / The main goal of this dissertation is to takle a difficult problem in experimental modal analysis that is the indirect identification of input forces based on the knowledge of the structure\'s output response and dynamic characteristics, such as impulse responses and/or FRF. This represents an inverse problem in mechanics and usually offers great numerical difficulties in the process of identification of the input forces. There are methods for input force identification in the lime and in the frequency domains. In lhe time domain the SWAT method (Sum of lhe Weighet Accelerations Technique) is a method that is based on the principle of motion of the mass center. This technique alows the estimation of the resulting force acting on the structure and is primarily used with impact force signals. In the frequency domain the pseudo-inverse technique is known to give estimates of the resulting forces acting on the structure under investigation. In this work numerically simulated as well as experimental results are presented for both methods and their major advantages and disadvantages are discussed. The pseudo-inverse method is further employed in the identification of experimental transient and random multiple inputs.

A identificação de esforços dinâmicos vem despertando um contínuo interesse da comunidade modal e de teste de vibrações principalmente nas duas últimas décadas. De forma semelhante como na maioria das técnicas de identificação modal, a identificação de forças, representa um problema inverso. Problemas inversos são conhecidos pelo fato de serem naturalmente mau condicionados numericamente, uma vez que os mesmos representam uma operação de deconvolução no tempo. Dentre os métodos utilizados na identificação de forças a partir de medidas de movimento, pode-se destacar a técnica da pseudo inversa no domínio da frequência. A técnica da pseudo inversa requer o conhecimento das medidas das respostas da estrutura usualmente acelerações assim como das funções repostas em frequência da estrutura (FRF). Este método requer a inversão das matrizes de FRF dos sistemas para todas as linhas espectrais na faixa de frequência de interesse. Este procedimento de inversão usualmente apresenta dificuldades numéricas em algumas frequências. Será levantado suas principais vantagens e desvantagens quando comparado com um método no domínio do tempo no caso da técnica da SWAT, para alguns tipos de formas de excitação comumente empregada sem testes modais de vibração. São apresentados resultados de simulações numéricas e resultados experimentais para uma estrutura simples. / The main goal of this dissertation is to takle a difficult problem in experimental modal analysis that is the indirect identification of input forces based on the knowledge of the structure\'s output response and dynamic characteristics, such as impulse responses and/or FRF. This represents an inverse problem in mechanics and usually offers great numerical difficulties in the process of identification of the input forces. There are methods for input force identification in the lime and in the frequency domains. In lhe time domain the SWAT method (Sum of lhe Weighet Accelerations Technique) is a method that is based on the principle of motion of the mass center. This technique alows the estimation of the resulting force acting on the structure and is primarily used with impact force signals. In the frequency domain the pseudo-inverse technique is known to give estimates of the resulting forces acting on the structure under investigation. In this work numerically simulated as well as experimental results are presented for both methods and their major advantages and disadvantages are discussed. The pseudo-inverse method is further employed in the identification of experimental transient and random multiple inputs.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3072301 bytes, checksum: cfa4169565d19880f430b4e2c197f55c (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Oil wells may be as deep as 5000 m and consist of several types of casing. As these casings are cast in place, there is an annular space that needs to be filled to support the whole system and protect the metallic tubes against substances present in the environment of the well. This process is accomplished through cementing, by pumping a paste composed mainly of water, cement and additives. Various events such as variations in pressure and temperature, vibrations caused by explosive charges applied in the well and migration of undesirable substances in the interface casing/sheath of cement paste can impair the quality of the bond between the metallic coating and the sheath of cement paste.Specifically substances such as NaCl and oil can seep into this interface and interfere with the bond. This reflects in the operation of the well. This work aimed investigating the behavior of the condition of bond of the interface casing/sheath of cement paste, through modal tests. For this investigation modal tests were carried out on samples molded with metal pipes coated partially by a cylinder of cement paste and three contact conditions were simulated: no treatment on the surface of the pipes, treatment with NaCl and with oil. It was observed that the presence of these substances affects the modal parameters natural frequency and damping ratio and consequently affect the condition of bond, identified by the value of an elastic spring constant (K), inserted at the interface from a numerical model developed to investigate the phenomenon. It was also observed that the employed technique is sensitive to changes in adhesion at the interface metal tube / sheath of cement paste. / Poços de petróleo são constituídos de diversos tipos de revestimentos metálicos, podendo atingir profundidades de até 5000 m. À medida que são lançados esses revestimentos, surge um espaço anular que necessita ser preenchido para dar sustentação ao sistema completo e proteger o revestimento de substâncias inerentes ao ambiente do poço. Esse preenchimento é realizado por meio de processo de cimentação, com bombeamento de uma pasta composta essencialmente de água, cimento e aditivos, constituindo uma bainha ao redor do revestimento. Diversos acontecimentos como, variações de pressão e temperatura, vibrações provocadas por cargas explosivas aplicadas dentro do poço e migração de substâncias indesejáveis na interface revestimento metálico/bainha de pasta de cimento podem prejudicar a qualidade da ligação entre o revestimento metálico e a bainha de pasta de cimento. Especificamente, substâncias como cloreto de sódio (NaCl) e óleo podem se infiltrar nessa interface, interferir na aderência refletindo no funcionamento do poço. Desta forma este trabalho teve como objetivo principal investigar o comportamento da condição de aderência da interface revestimento metálico/bainha de pasta de cimento, através de testes modais. Para esta investigação foram aplicados testes modais em amostras moldadas com tubos metálicos revestidos parcialmente por uma pasta de cimento No experimento foram adotadas três condições de contato: sem substância na superfície nos tubos, com a substância NaCl na superfície dos tubos e com a substância óleo na superfície dos tubos. Foi observado que a presença dessas substâncias afetou os parâmetros modais freqüência natural e razão de amortecimento e, por conseqüência, afetou a condição de aderência. Esta última foi avaliada através do valor de constante elástica de mola (K), inserida na interface, nos modelos numéricos desenvolvidos para representar o fenômeno. Concluiu-se também que o uso desta técnica é viável para avaliação de aderência neste tipo de sistema.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 3354442 bytes, checksum: 532efa08cfa28b912005d769b2265b38 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Temporary grandstands are structures subjected to dynamic loading. This is mainly due to the type of use they are subjected. Vibration problems were detected in these structures and occurrences of accidents have been reported. In this sense, it is necessary to study and identify dynamic characteristics of grandstand components, in order to develop numerical models that can be used for a better understanding of issues linked to comfort and safety of these structures. The numerical model of this type of structure for vibration analysis enables the design to be analyzed with respect to natural frequencies and mode shapes of the structure, avoiding possible effects of resonance with the excitation due to the public. The objective is to develop and adjust numerical models of a temporary grandstand for the characterization of numerical-experimental behaviour in relation to natural frequencies. A temporary grandstand with a capacity of about 96 people was assembled in the laboratory. Previous studies of structural components are used and supplemented with tests and numerical modeling. Modal tests were performed to characterize the structure and calibrate the numerical models. Such models were developed with different degrees of refinement in order to obtain a comparison of the effect of simplifications while modeling the structure. The study provides knowledge about the development of more accurate numerical models of this type of structure, enabling diagnostic of dynamic behavior in use, with guidelines on the level of refinement that should be adopted to model this type of structure. / Estruturas de arquibancadas temporárias estão sujeitas a carregamentos dinâmicos. Isto se deve principalmente ao tipo de uso a que são submetidas. Problemas de vibração foram detectados nestas estruturas e ocorrência de acidentes vêm sendo registradas. Neste sentido, faz-se necessário estudo e identificação das características dinâmicas dos componentes que constituem as estruturas de arquibancadas temporárias, de forma a elaborar modelos numéricos que possam ser utilizados para melhor entendimento de aspectos associados ao conforto e segurança destas estruturas. O modelo numérico deste tipo de estrutura, para análise de vibração, possibilita a análise quanto às freqüências naturais e as formas modais da estrutura, evitando possíveis efeitos de ressonância com a excitação do público. O objetivo deste trabalho é desenvolver e ajustar modelos numéricos de arquibancada temporária com vista à caracterização do comportamento numérico-experimental no que se refere às freqüências naturais. Para tanto, uma arquibancada temporária em estrutura metálica com capacidade de aproximadamente 96 pessoas foi montada em laboratório. Estudos prévios com componentes da estrutura são aproveitados e complementados com a realização de novos testes e modelagens numéricas. Testes modais foram realizados para caracterização da estrutura e calibração de modelos numéricos. Tais modelos foram desenvolvidos com graus de refinamentos diferentes, de forma a se obter uma comparação do efeito de simplificações na modelagem da estrutura. O estudo possibilita aprofundar o conhecimento quanto ao desenvolvimento de modelos numéricos mais precisos deste tipo de estrutura, viabilizando diagnósticos do comportamento dinâmico em uso, com diretrizes quanto ao nível de refinamento que se deve adotar ao modelar este tipo de estrutura.