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Comportamento dinâmico não-linear de um sistema mecânico com vibrações associadas a uma transição brusca na rigidez /

Moraes, Fernando de Haro. January 2012 (has links)
Orientador: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Coorientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Edson Antonio Capello Sousa / Resumo: Nas aplicações em engenharia existem várias situações onde é necessário o uso de vibrações em certas partes de um sistema mecânico, criadas a partir de transição brusca de um parâmetro do sistema, como por exemplo, em máquinas perfuratrizes de solo na exploração de petróleo onde a condição de impacto na interação-rolha facilita a penetração no solo. Os sistemas mecânicos submetidos a esse forma de excitação são chamados em geral de mecanismos tipo Vibro-Impacto. Nesta dissertação, faz-se a análise da dinâmica de um sistema mecânico Vibro-Impacto de dois graus de liberdade composto por dois blocos de massas diferentes acoplados por uma rigidez (mola) de dois estágios. Dois modelos não-lineares foram utilizados para representar o sistema estudado: o primeiro é excitado de maneira ideal, sob a forma de uma força harmônica e o segundo, de maneira não-ideal sob a forma de um rotor desbalanceado acionado por um motor elétrico de corrente contínua. A dinâmica do sistema é modelada considerando duas situações distintas: sem a condição de impacto e com a condição de impacto, de acordo com a relação entre o deslocamento e a folga no sistema. Foram analisados os resultados das simulações numéricas através dos históricos no tempo, retratos de fase, diagramas de bifurcações, mapas de Poincaré e espectros de frequencias. Observaram-se as velocidades de avanço do sistema, as taxas de transferência de energia, e as forças durante as transições bruscas da rigidez (condição tipo impacto) entre as massas, determinando-se as faixas dos parâmetros com comportamentos periódicos e caóticos assim como a ocorrência do Efeito Sommerfeld. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que o mecanismo tipo Vibro-Impacto analisado possui maior velocidade de avanço e maior força em determinada frequencia de excitação onde o movimento apresenta-se no regime caótico / Abstract: In engineering aplications there are several situations in which it is necessary to use vibrations in certain elements of a mechanical system, created with an abrupt transition from one system parameter, such as soil drilling machines in oil exploration where the impact condition on the drill-rock interaction enhances penetration into soil. Mechanical systems subjected to this form of excitation are called in general mechanisms of vibro-impact type. This dissertation makes the analysis of the dynamics of a the dynamics of a Vibro-Impact mechanical system of two degrees of freedom comprised of two blocks with different masses coupled by a two-stage stiffness (spring). Two nonlinear models are used to represent the studied system: the first uses an ideal excitation in the form of a harmonic force, and the second uses a non-ideal excitation in the form of a unbalanced rotor driven by a direct current electric motor. The dynamics of the system is modeled by considering two different situations: without impact and with impact, according to the relationship between the displacement and the gap in the system. The results of numerical simulations were analyzed with the time histories, phase portraits, bifurcation diagram, Poincaré map and spectra of frequencies. Velocities of the system, the rate of energy transfer, and forces during abrupt transitions in stiffneess (impact type condition) between the masses were observed, determining the ranges of parameters with periodic and chaotic behavior as well as the occurrence of the Sommerfeld effect. From the results it was possible to conclude that the analysed Vibro-Impact mechanism has a larger progress velocity and larger forces in a given excitation frequency where the movement presents itself in the chaotic regime / Mestre
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Efeitos da vibração de corpo todo na qualidade de vida e na mobilidade funcional de indivíduos com doença de Parkinson /

Raquel, Doralice Fernanda da Silva. January 2015 (has links)
Orientador: Flávia Roberta Faganello Navega / Banca: Nise Ribeiro Marques / Banca: Cristiane Rodrigues Pedroni / Resumo: A doença de Parkinson é uma doença neurodegenerativa na qual os indivíduos apresentam distúrbios progressivos que comprometem seu desempenho físico. A vibração de corpo todo tem sido usada em pacientes com doença de Parkinson com resultados promissores, porém ainda não conclusivos. O presente estudo teve como objetivo comparar o efeito de uma única sessão de vibração de corpo todo no desempenho físico de indivíduos com doença de Parkinson. Onze indivíduos (cinco homens e seis mulheres) com diagnóstico de doença de Parkinson foram avaliados antes e após única sessão em plataforma vibratória por meio da Short Physical Performance Battery nos domínios: equilíbrio, marcha, força dos membros inferiores. Os dados foram comparados utilizando o Anova One Way para medidas repetidas e post hoc de Bonferroni (p<0,05). Os avaliados tinham idade 70,00±9,67 anos. Após única sessão de vibração de corpo todo os sujeitos apresentaram aumento no escore total dos testes, passando da classificação de baixo (6,75±2,18 - 4 a 6 pontos) para moderado desempenho físico (8,00±2,05 - 7 a 9 pontos). Conclui-se que a vibração foi capaz de melhorar o desempenho físico de indivíduos com Doença de Parkinson após única sessão de tratamento / Abstract: Not available / Mestre
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Procedimento para análise de falha de filamento de bulbo de lâmpadas para dar suporte as investigações de acidentes aeronáuticos.

Baltazar Agenor Bailona 26 September 2005 (has links)
O presente trabalho tem o objetivo de auxiliar os especialistas em análise de falhas de filamento das lâmpadas incandescentes de tungstênio, usada em painel de múltiplo alarme de aeronaves. Este estudo foi embasado em sete ensaios realizados em lâmpadas incandescentes modelo 327, em laboratórios. Foram realizados ensaios de envelhecimento do filamento das lâmpadas, Espectrometria da Energia Dispersiva de Raio - X, Alta tensão, Vibração, Impacto, Esterioscópico óptico e Microscópico Eletrônico de Varredura. Esses ensaios foram de extrema importância para dar base para responder qual (is) as lâmpadas estavam acesas ou apagadas após impacto. Descreve e ilustram lâmpadas elétricas quentes e frias, novas e envelhecidas, sujeitas a impactos controlados, que simulam o choque da aeronave. Todos os instrumentos utilizados foram calibrados antes da realização dos mesmos. Após análise realizadas nos filamentos, foram definidos padrões de lâmpadas em diversas condições para estabelecer qual (is) estavam (acesas ou apagadas) no circuito do sistema no momento do impacto.
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Desenvolvimento de testes acelerados de fadiga aplicados a atuadores eletrônicos de turbocompressores / Development of fatigue accelerated tests applied to turbocharger electronics actuators

Marques, Vinícius Abrão da Silva 01 April 2013 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The current market trend implies in products with high quality, reliability, durability, performance and low cost. Therefore, it is necessary to invest in tests which indicate before the component s life. Different vibration tests are involved in the conception phase: development, prequalification, qualification, endurance, certification and homologation. Accelerated vibration tests can provide results in a short time which are representative of real world, avoid over-design and under-design and obtaining identical failure in lab as in field. It is very important to know the vibration components which affect the product and obtain the excitation amplitudes values in each frequency to apply in shaker tests, reproducing the same failures modes due random and sinusoidal vibrations. The objective of this work is develop a procedure to generate a sine-onrandom profile to test electronic actuators of Variable Geometry Turbocharger in accelerated vibration shaker tests. It was used the Taylor Methods and Maximum Response Spectrum/Fatigue Damage Spectrum as parameters to compare the accelerated Power Spectrum Density based on field data with standard procedure defined by ISO 16750-3 (2003) to develop shaker tests to electronics components used in automotive applications. The results show the benefits of this method to compare different types of tests and it was possible to determine the best profile to test components in a shorter time, submitted to both sine and random vibration. / As necessidades atuais do mercado e a alta competitividade vêm pressionando as empresas a investirem em inovação dos produtos com alta qualidade, baixo custo e garantindo a sua confiabilidade e durabilidade. É necessário então investir em metodologias de testes em laboratório que indiquem na etapa de desenvolvimento do produto, se o mesmo irá falhar ou não em campo quando exposto aos esforços da aplicação. Diferentes testes de vibração são aplicados para se testar a durabilidade do produto nas etapas de desenvolvimento, préqualificação, qualificação, certificação e homologação. Testes acelerados podem indicar o comportamento do produto quando exposto aos esforços naturais ao longo de sua vida, porém sendo necessária poucas horas de teste em laboratório, evitando os elevados gastos dos testes em campo. Para tanto é importante conhecer o espectro de vibração do produto para se definir o teste em excitadores eletrodinâmicos e reproduzir os mesmos modos de falha devido à vibrações. O objetivo deste trabalho é desenvolver um procedimento para definição de testes harmônicos e aleatórios aplicados a atuadores eletrônicos de turbocompressores de geometria variada em testes de vibração acelerados. Foi utilizado o Método de Taylor e os Espectros de Máxima Resposta e de Dano por Fadiga para comparar os sinais acelerados de vibração do atuador com o sinal estabelecido pela norma ISO 16750-3 (2003), a qual define testes de fadiga por vibração para componentes eletrônicos utilizados em aplicações automotivas. Os resultados mostram os benefícios da utilização deste método para comparar diferentes tipos de testes de vibração e ainda foi possível determinar o melhor sinal a ser utilizado para se testar atuadores em um curto tempo, submetidos à vibrações do tipo harmônica e aleatória. / Mestre em Engenharia Mecânica
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Modelagem de sistemas dinamicos atraves da sintese modal de componentes / System's dynamic modelling through of component modal synthesis

Araujo, Cleudmar Amaral de 20 March 1998 (has links)
Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:37:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_CleudmarAmaralde_D.pdf: 10285241 bytes, checksum: 75a97d74eaed141b8b86031582b7a8ba (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Uma das principais técnicas de modelagem mixta de sistemas complexos ou de grande porte é a técnica de síntese modal. Os vários métodos de síntese modal propostos são formulados sob dois pontos de vista distintos, ou seja, considerando-se o sistema sem amortecimento ou com amortecimento geral. Além disso, surgem inerentes dificuldades na aplicação da metodologia de síntese modal na análise experimental. Neste trabalho é proposto uma técnica de síntese modal generalizada aplicada em sistemas sem amortecimento ou com amortecimento geral. O método utiliza um superconjunto modal de flexibilidade residual, cuja principal aplicação é na síntese modal experimental. O método utiliza um processo de remontagem das subestruturas que otimiza as equações finais da síntese. Propõe-se, também, um novo procedimento, definido como critério de eliminação automática de modos (CEA), que define um índice de qualidade para os modos das subestruturas, indicando quais serão aqueles mais apropriados para serem mantidos nas bases modais. Todas as metodologias propostas no trabalho foram implementadas em um software denominado Programa STRUCT. O método foi testado através de quatro exemplos de simulação. Foi feita uma validação experimental através de uma estrutura construída em escala reduzida, que visa representar um modelo esquemático e simplificado de uma asa de avião com um tanque de combustível fixado em sua extremidade. Além disso, foi também construído o modelo de elementos finitos da estrutura, com a finalidade de ajustar os modelos analítico e experimental / Abstract: Modal Synthesis is one of the main techniques for the modelling of complex or large sized system's. Two approaches for modal synthesis might be formulated those which considers the behaviour of undamped system's and those where the effects of generalized damping is apprised. Further to those consideration comes the application of the modal synthesis techniques in experimental modal analysis. The present work proposes a generalized modal synthesis procedure for damped and undamped system's. The method uses a residual flexibility superset which is applied to the experimental modal analysis. A methodology for assembling adjacent substructures is also proposed which represents an important step towards the obtention of more accurate final results. Another important procedure introduced is that of automatic selection of modes to be kept in the modal base of the residual flexibility superset, defining a quality index for the modes of each substructure. AlI methodologies have been implemented in the form of the STRUCT software. Results of four numerical simulation and a practical application have been included to illustrate the performance of the methodologies. Finite element models have also been developed for the practical application (Combination of aircraft wing and fuel tank models) for performance comparison purposes / Doutorado / Mecanica dos Solidos / Doutor em Engenharia Mecânica
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Estudo do comportamento dinâmico de um veículo da categoria premium sob a técnica de multicorpos / Study of the dynamic behavior of a subcompact premium car under multibody technique

Melo, César Abrahão Pereira 06 February 2017 (has links)
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / INCT-EIE - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia De Estruturas Inteligentes em Engenharia / Os sistemas de suspensão automotivos são projetados para permitir que o condutor tenha controle total do veículo. Esses sistemas devem garantir com eficiência o isolamento de vibração para o interior do automóvel, a aderência entre os pneus e o solo e a estabilidade do veículo durante a execução de manobras que envolvam mudança de direção. Neste trabalho foi conduzida uma investigação experimental sobre o comportamento dinâmico de um veículo de passeio da categoria hatch compacto premium. Manobras específicas de handling e ride foram consideradas nos testes físicos, a fim de avaliar a resposta do sistema de direção e o conforto dos passageiros. Handling se refere ao modo como o veículo se comporta durante a execução de manobras de mudança de direção e ride se relaciona à forma como a suspensão do veículo responde as irregularidades de pista durante o ato de dirigir. O trabalho de pesquisa contempla a definição de uma metodologia aplicada ao desenvolvimento de um modelo completo de veículo, através do método de multicorpos. Na modelagem matemática, a maioria dos componentes de suspensão foram considerados como rígidos, visto que as deformações elásticas são suficientemente pequenas, podendo assim serem consideradas desprezíveis. No entanto, é considerada a presença de alguns elementos flexíveis, em particular a barra estabilizadora e o eixo de torção, que se revelam essenciais na tentativa de construção de um modelo capaz de reproduzir adequadamente os efeitos não lineares. Nesse sentido, a barra estabilizadora foi representada como um corpo flexível, com o objetivo de incluir a sua não linearidade geométrica no modelo. Já a modelagem do eixo de torção foi baseada em uma técnica de cossimulação que utiliza um solver de multicorpos e um solver externo de elementos finitos para análise não linear. Simulações do comportamento dinâmico foram realizadas a fim de verificar a abrangência do modelo e correlação com os dados experimentais. O estudo de ride é apresentado enfatizando a métrica necessária para quantificar o conforto do veículo, de acordo com a norma ISO 2631-1. Os dados coletados experimentalmente foram processados no domínio da frequência e do tempo utilizando o software LMS Test.Lab. O processo de construção e simulação do modelo virtual foi realizado utilizando o software LMS Virtual.Lab Motion para a simulação de multicorpos e o LMS Samcef MECANO para a simulação de elementos finitos. / Automotive suspension systems are designed to allow the driver full control of the vehicle. These systems must efficiently ensure the vibration insulation of the car cabin, the tire grip on the road and the vehicle’s stability during turning maneuvers. In this study, an experimental investigation of the dynamic behavior of a subcompact premium car was conducted. Typical ride and handling maneuvers were considered in the physical tests in order to evaluate the steering response and passengers comfort. Vehicle handling refers to the way that the vehicle performs during turning maneuvers, and ride to how the vehicle suspension responds to the track irregularities during the act of driving. This work describes the methodology used for the development of a full vehicle model through the multibody method. In mathematical modeling, the majority of vehicle suspension components were included in the model as rigid bodies, due to the fact the elastic deformations are sufficiently small and hence negligible. However, there is the presence of some flexible elements, in particular the stabilizer bar and the twist beam, which are essential in the attempt to build a model capable of properly reproducing the nonlinear effects. Accordingly, the stabilizer bar was represented as a flexible body, in order to include geometric non-linearity into the model. The modeling of the twist beam was based on a co-simulation technique that uses a multibody solver and an external nonlinear solver for finite element method analysis. Dynamic behavior simulations were performed to verify the scope of the model and correlated with the experimental data. The ride comfort study was carried out emphasizing the required metric to quantify the vehicle comfort according to ISO 2631-1. The data collected were processed and analyzed in frequency and time domain using the LMS Test.Lab software. The building and simulation of the virtual model was performed using the LMS Virtual.Lab Motion software for the multibody simulation and LMS Samcef MECANO software for the finite element simulation. / Dissertação (Mestrado)
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Analise de tensões em peneiras vibratorias atraves de modelagem numerica utilizando o metodo dos elementos finitos e experimentalmente por extensometria / Stress analysis in vibrating screens by numerical simulation through finite element method and experimentally by strain gagemeasurements

Iizuka, Eduardo Kenji 23 February 2006 (has links)
Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:26:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iizuka_EduardoKenji_M.pdf: 15704991 bytes, checksum: d25013321bbe7f7be9760b4235125e16 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O trabalho apresenta os resultados obtidos na simulação numérica e medição extensométrica de peneiras vibratórias de alta capacidade. Para o estudo numérico utilizou-se o software MSC.FEA 2005 que é uma integração dos softwares MSC.Patran e MSC.Nastran, obtendo-se resultados de tensão de von Mises apresentados na forma de gráficos e tabelas. Nas medições experimentais foram empregados extensômetros do tipo roseta 45° que possibilitaram a determinação das tensões principais e consequentemente a tensão de von Mises dos pontos instrumentados. Os valores de tensão de von Mises numéricos e experimentais formam comparados resultando em uma diferença média satisfatória de 8,4% considerando-se a complexidade do equipamento analisado. Os resultados deste trabalho são importantes para os futuros projetos de peneiras vibratórias de alta capacidade, visando garantir a integridade física do equipamento / Abstract: The work presents the results of numerical simulation and strain gage measurements for high capacity vibrating screens. MSC.FEA 2005 software that is an integration of the MSC.Patran and MSC.Nastran softwares was used to get the numerical results of von Mises stress, which is presented in charts and tables formo Strain gages type rosette 45° were used on experimental measurements and allowed the determination of principal stress hence von Mises stress, in the analyzed points. Numerical and experimental values of stress were compared and resulted into an 8.4% mean difference, which is a satisfactory result considering the complexity of the equipment. The results presented in this work create an important base to future designs of high capacity vibrating screens, aiming at the physical integrity of the equipment / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Analise numerica e experimental do indice de vibro-impacto em alavancas de transmissão mecanica / Numerical and experimental vibro-impact level analysis in mechanical gearshift levers

Mariano, Silvio Luiz 25 February 2005 (has links)
Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:11:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariano_SilvioLuiz_M.pdf: 10538477 bytes, checksum: b5e594a3783a5571c8face1a74dae202 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho apresenta a análise numérica e experimental do índice de vibro-impacto em alavancas de transmissão mecânica. Foram desenvolvidos modelos de alavanca que consideram não-linearidades na estrutura. Métodos para quantificação do vibro-impacto foram obtidos na literatura e implementados para o levantamento de curvas, as quais indicam a variação do índice de Vibro-impacto com relação à variação dos parâmetros dos modelos desenvolvidos. A técnica da Transformada de Hilbert também foi implementada para levantamento das forças não-lineares atuantes nos modelos. Foram utilizadas três bancadas para identificação das forças não-lineares atuantes e validação da técnica salientada, que utiliza sinais de força, deslocamento, velocidade e aceleração. As curvas de rigidez não-Hnear foram identificadas coerentemente, as quais tiveram validação pelo levantamento da rigidez das mesmas bancadas por medições estáticas. Dois modelos numéricos de alavanca, utilizando massas concentradas, foram estudados. Nestes identificaram-se curvas de força não-Hnear e levantaram-se curvas de sensibilidade do índice de Vibro-impacto à variação dos parâmetros dos modelos. Mostrou-se que a técnica da Transformada de Hilbert pode ser utilizada para a identificação de sistemas não-lineares e que o estudo de sensibilidade em modelos de vibro-impacto pode ser obtido sem muita dificuldade / Abstract: This work presents a study about a numerical and experimental vibro-impact level analisys in mechanical gearshift levers. It was developed gearshift lever models which consider nonlinearities in the structure. Methods to vibro-impact quantification were obtained in the available literature and were implemented to obtain curves which show the vibro-impact level change with the modification of the parameters of the developed models. Hubert Transform techniques were also implemented to obtain nonlinear forces implemented on the models. To verify the efficiency of these techniques, three test rigs with nonlinearities were developed and the nonlinear forces were identified. The techniques need the displacement, velocity and acceleration signals to calculate the forces. The nonlinear forces curves were identified and validated with the static forces measured. Two models of gearshift levers were developed, using lumped masses. In these models the nonlinear forces curves and the sensibility to the vibro-impact level with modifications in the model parameters were obtained. It was showed that the Hubert Transform techniques are reliable to identify nonlinear systems and that the sensibility study in vibro-impact can be obtained easily / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Identificação de danos estruturais utilizando dados no domínio do tempo provenientes de ensaios de vibração / Structural damage identification using time domain data from vibration tests

Luciano dos Santos Rangel 17 February 2014 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O presente trabalho aborda o problema de identificação de danos em uma estrutura a partir de sua resposta impulsiva. No modelo adotado, a integridade estrutural é continuamente descrita por um parâmetro de coesão. Sendo assim, o Modelo de Elementos Finitos (MEF) é utilizado para discretizar tanto o campo de deslocamentos, quanto o campo de coesão. O problema de identificação de danos é, então, definido como um problema de otimização, cujo objetivo é minimizar, em relação a um vetor de parâmetros nodais de coesão, um funcional definido a partir da diferença entre a resposta impulsiva experimental e a correspondente resposta prevista por um MEF da estrutura. A identificação de danos estruturais baseadas no domínio do tempo apresenta como vantagens a aplicabilidade em sistemas lineares e/ou com elevados níveis de amortecimento, além de apresentar uma elevada sensibilidade à presença de pequenos danos. Estudos numéricos foram realizados considerando-se um modelo de viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada. Para a determinação do posicionamento ótimo do sensor de deslocamento e do número de pontos da resposta impulsiva, a serem utilizados no processo de identificação de danos, foi considerado o Projeto Ótimo de Experimentos. A posição do sensor e o número de pontos foram determinados segundo o critério D-ótimo. Outros critérios complementares foram também analisados. Uma análise da sensibilidade foi realizada com o intuito de identificar as regiões da estrutura onde a resposta é mais sensível à presença de um dano em um estágio inicial. Para a resolução do problema inverso de identificação de danos foram considerados os métodos de otimização Evolução Diferencial e Levenberg-Marquardt. Simulações numéricas, considerando-se dados corrompidos com ruído aditivo, foram realizadas com o intuito de avaliar a potencialidade da metodologia de identificação de danos, assim como a influência da posição do sensor e do número de dados considerados no processo de identificação. Com os resultados obtidos, percebe-se que o Projeto Ótimo de Experimentos é de fundamental importância para a identificação de danos. / The present work deals with the damage identification problem in mechanical structures from their impulse response. In the adopted model, the structural integrity is continually described by a cohesion parameter and the finite element model (FEM) is used to spatially discretize both the displacement and cohesion fields. The damage identification problem is then posed as an optimization one, whose objective is to minimize, with respect to the vector of nodal cohesion parameters, a functional based on the difference between the experimentally obtained impulse response and the corresponding one predicted by an FEM of the structure. The damage identification problem built on the time domain presents some advantages, as the applicability in linear systems with high levels of damping an/or closed spaced modes, and in nonlinear systems. Besides, the time domain approaches present high sensitivities to the presence of small damages. Numerical studies were carried out considering a simply supported Euler-Bernoulli beam. Optimal experiment design techniques were considered with the aim at determining the optimal position of the displacement sensor and also the number of points of the impulse response to be considered in the identification process. The Differential Evolution optimization method and the Levenberg-Marquardt method were considered to solve the inverse problem of damage identification. Numerical analysis were carried out in order to assess the influence, on the identification results, of noise in the synthetic experimental data, of the sensor position, and of the number of points retained in the impulse response. The presented results shown the potentiality of the proposed damage identification approach and also the importance of the optimal experiment design for the quality of the identification. al importance for the identification of damage.
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Identificação de danos estruturais utilizando dados no domínio do tempo provenientes de ensaios de vibração / Structural damage identification using time domain data from vibration tests

Luciano dos Santos Rangel 17 February 2014 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O presente trabalho aborda o problema de identificação de danos em uma estrutura a partir de sua resposta impulsiva. No modelo adotado, a integridade estrutural é continuamente descrita por um parâmetro de coesão. Sendo assim, o Modelo de Elementos Finitos (MEF) é utilizado para discretizar tanto o campo de deslocamentos, quanto o campo de coesão. O problema de identificação de danos é, então, definido como um problema de otimização, cujo objetivo é minimizar, em relação a um vetor de parâmetros nodais de coesão, um funcional definido a partir da diferença entre a resposta impulsiva experimental e a correspondente resposta prevista por um MEF da estrutura. A identificação de danos estruturais baseadas no domínio do tempo apresenta como vantagens a aplicabilidade em sistemas lineares e/ou com elevados níveis de amortecimento, além de apresentar uma elevada sensibilidade à presença de pequenos danos. Estudos numéricos foram realizados considerando-se um modelo de viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada. Para a determinação do posicionamento ótimo do sensor de deslocamento e do número de pontos da resposta impulsiva, a serem utilizados no processo de identificação de danos, foi considerado o Projeto Ótimo de Experimentos. A posição do sensor e o número de pontos foram determinados segundo o critério D-ótimo. Outros critérios complementares foram também analisados. Uma análise da sensibilidade foi realizada com o intuito de identificar as regiões da estrutura onde a resposta é mais sensível à presença de um dano em um estágio inicial. Para a resolução do problema inverso de identificação de danos foram considerados os métodos de otimização Evolução Diferencial e Levenberg-Marquardt. Simulações numéricas, considerando-se dados corrompidos com ruído aditivo, foram realizadas com o intuito de avaliar a potencialidade da metodologia de identificação de danos, assim como a influência da posição do sensor e do número de dados considerados no processo de identificação. Com os resultados obtidos, percebe-se que o Projeto Ótimo de Experimentos é de fundamental importância para a identificação de danos. / The present work deals with the damage identification problem in mechanical structures from their impulse response. In the adopted model, the structural integrity is continually described by a cohesion parameter and the finite element model (FEM) is used to spatially discretize both the displacement and cohesion fields. The damage identification problem is then posed as an optimization one, whose objective is to minimize, with respect to the vector of nodal cohesion parameters, a functional based on the difference between the experimentally obtained impulse response and the corresponding one predicted by an FEM of the structure. The damage identification problem built on the time domain presents some advantages, as the applicability in linear systems with high levels of damping an/or closed spaced modes, and in nonlinear systems. Besides, the time domain approaches present high sensitivities to the presence of small damages. Numerical studies were carried out considering a simply supported Euler-Bernoulli beam. Optimal experiment design techniques were considered with the aim at determining the optimal position of the displacement sensor and also the number of points of the impulse response to be considered in the identification process. The Differential Evolution optimization method and the Levenberg-Marquardt method were considered to solve the inverse problem of damage identification. Numerical analysis were carried out in order to assess the influence, on the identification results, of noise in the synthetic experimental data, of the sensor position, and of the number of points retained in the impulse response. The presented results shown the potentiality of the proposed damage identification approach and also the importance of the optimal experiment design for the quality of the identification. al importance for the identification of damage.

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