Orientador: José Manoel Baltazar / Co-orientador: Átila Madureira Bueno / Banca: Paulo José Amaral Serni / Banca: Andre Luiz Andreoli / Resumo: O estudo de técnicas de controle de vibração tem grande importância em diversas áreas da Engenharia, tais como Aeroespacial, Automobilística, Mecânica, Robótica, etc. Um dos principais problemas observados nesses sistemas referem-se as oscilações mecânicas oriundas dos movimentos, ocasionando as vibrações nas estruturas flexíveis. Os sistemas de controle de veículos espaciais, satélites artificiais, manipuladores robóticos, guindastes rotativos, vigas engastadas, entre outros, mesmo se considerados rígidos, apresentam comportamento não-linear. Analisar essas situações expostas visa, dentro das diversas áreas, proporcionar maior margem de segurança e estabilidade do equipamento, da carga e dos usuários. Diante desse contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver modelos matemáticos para sistemas rotacionais em estruturas flexíveis e aplicar um Observador de Estados para estimar as variáveis de estado, que permite diminuir a quantidade de sensores, e projetar controladores para atenuar vibrações, com base na resposta experimental, na avaliação, verificação e validação do modelo desenvolvido para controlar vibrações em estruturas flexíveis. A metodologia utilizada baseia-se em desenvolver modelos matemáticos do sistema de controle de vibração para o sistema Rotary Flexible Link da Quanser, que consiste de uma haste metálica flexível acoplada a um servomecanismo que permite o movimento rotacional no plano horizontal. Para a obtenção das equações de movimento, considerou-se o método de Euler-Lagrange. Os resultados foram o desenvolvimento e validação experimental dos modelos matemáticos para controlar a vibração da viga flexível, e com a utilização do Observador de Estados permitiu demonstrar uma ótima estimativa das variáveis de estado, além de eliminar a utilização do tacômetro e do strain gage. / Abstract: The study of vibration control techniques has great importance in several areas of Engineering, such as Aerospace, Automotive, Mechanics, Robotics, etc. One of the main problems observed in these systems refers to the mechanical oscillations originating from the movements, causing the vibrations in the flexible structures. Space vehicle control systems, artificial satellites, robotic manipulators, rotary cranes, clamped beams, among others, even if considered rigid, exhibit non-linear behavior. Analyzing these exposed situations aims, within the several areas, to provide greater margin of safety and stability of the equipment, the load and the users. Given this context, this work aims to develop mathematical models for rotational systems in flexible structures and to apply a State Observer to estimate the state variables, which allows to reduce the number of sensors, and design controllers to attenuate vibrations, based on the response Experimental, in the evaluation, verification and validation of the model developed to control vibrations in flexible structures. The methodology used is based on developing mathematical models of the vibration control system for the Rotary Flexible Link system of Quanser, which consists of a flexible metal beam coupled to a servomechanism that allows rotational movement in the horizontal plane. In order to obtain the equations of motion, the Euler-Lagrange method was considered. The results were the development and experimental validation of the mathematical models to control the vibration of the flexible beam, and with the use of the State Observer, it was possible to demonstrate a good estimation of the state variables, besides eliminating the use of the tachometer and the strain gage. / Mestre

Orientador: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: João Eduardo Guarnetti dos Santos / Resumo: O projeto de pesquisa visou o melhor entendimento sobre a dinâmica de dois sistemas de um grau de liberdade: o primeiro é composto por uma estrutura de rigidez negativa, identificado no texto como NSS, o segundo é composto por uma estrutura de rigidez negativa amortecida, identificado no texto como DNSS. Neste trabalho os sistemas foram aplicados para absorver a vibração de um assento veicular buscando melhorar o conforto do condutor. Apresentou-se as equações usadas nas análises teóricas. Gerou-se resultados de análises estáticas, gráficos de força por deslocamento e energia potencial elástica por deslocamento, e de análises dinâmicas, curvas de resposta em frequência, plano de fase e histórico do deslocamento, para entender como os parâmetros influenciam nas respostas dos sistemas. Para as análises dinâmicas aplicou-se uma excitação de base do tipo senoidal e utilizou-se o método de Runge-Kutta de quarta e quinta ordem para a integração numérica das equações de movimento dos sistemas. Comparou-se as respostas, em regime permanente, dos sistemas com NSS e com DNSS com o sistema massa mola amortecedor, muito conhecido na literatura. Nas frequências naturais de cada sistema, chegou-se a reduzir o valor RMS do deslocamento da massa em 60,7 % com NSS e 70,5 % com DNSS quando comparados com o sistema massa mola amortecedor. / Abstract: The research project aimed at the understanding of the dynamics of two single-degree-of-freedom systems: the first is made of a negative stiffness structure, NSS, the second is made of a damped negative stiffness, DNSS. In this work the systems were applied to absorb the vehicle seat vibration seeking to improve the driver's comfort. It was presented the equations used in the theoretical analysis. Results of static analysis, force by displacement and elastic potential energy by displacement, and of dynamics analysis, frequency response curves, phase portrait and displacement history, were generated to understand how the parameters influence the systems responses. For the dynamics analysis, a sinusoidal base excitation was applied and the fourth and fifth order Runge-Kutta method was used for the system motion equations numerical integration. The responses were compared, in stationary state, of the NSS and DNSS systems with the mass damping spring system, well known in the literature. In the natural frequencies of each system, it was possible to reduce the RMS value of the mass displacement by 60.7% with NSS and 70.5% with DNSS when compared to the mass damping spring system. / Mestre

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:39:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 110681.pdf: 3346375 bytes, checksum: fc3a57b99fc1ccb4efb76a2b3cecf5c8 (MD5) Previous issue date: 1997 / Este trabalho surge de dois fatos que simultâneos: A ruptura de um cabo pára-raios de alumínio com alma de aço (CAA)) das linhas de transmissão aéreas de 500 [kV], que ligam a usina de ITAIPU a subestação de FURNAS; e a disponibilidade de uma teoria modal para o projeto ótimo de um sistema de neutralizadores viscoelásticos, desenvolvida na UFSC por Espíndola, J.J., Silva, H.P. e Bavastri, C.A. São feitas medições exaustivas das vibrações eólicas no cabo pára-raios, principalmente entre as esferas de sinalização onde a energia vibrante fica confinada, desenvolvendo grandes amplitudes. Um modelo numérico desta "estrutura" é montado, e os neutralizadores viscoelásticos são projetados por técnicas de otimização não linear. São comparados os resultados numéricos, para corroborar a eficiência do sistema de neutralizadores. Como os neutralizadores viscoelásticos induzem grande amortecimento à linha, as conseqüências práticas serão: a) Possibilidade de maior tensão de tração no cabo, com redução da flecha, e da altura das torres. b) Maior confiabilidade da linha, frente as excitaçoes eólicas.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T22:55:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:44:59Z : No. of bitstreams: 1 138155.pdf: 19404501 bytes, checksum: 2b04f90297b50c38f5d80fdf5694a3aa (MD5)

Orientadores : Janito Vaqueiro Ferreira, Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T00:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_AlexPereirado_M.pdf: 5812743 bytes, checksum: c681e9a8fe088369f73265d0c999123b (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho apresenta uma investigação numérica e experimental de uma alavanca de transmissão mecânica considerando a presença de não-linearidades na estrutura. Na investigação experimental foram obtidas as curvas de resposta em freqüência não-lineares de primeira ordem da alavanca. As curvas experimentais foram obtidas com controle da amplitude da componente harmônica fundamental do sinal da força de excitação, usando a técnica de varredura em freqüência e o método de continuação arc-length. O programa de controle experimental foi validado primeiramente com simulações numéricas de modelos simplificados da alavanca de transmissão que consideravam efeitos não-lineares de atrito e folga. Os efeitos não-lineares, modelados por juntas, foram quantificados por funções descritivas que as linearizavam para definir funções de transferência que relacionaram as componentes fundamentais da entrada e da saída. Para que estes modelos simplificados se aproximassem cada vez mais do sistema físico, vários parâmetros do modelo foram determinados experimentalmente, inclusive os parâmetros do modelo de atrito empregado. Com os modelos simplificados da alavanca foram também obtidas as curvas simuladas de resposta em freqüência não-lineares de primeira ordem. Essas investigações mostraram a complexidade de modelar uma estrutura com características não-lineares e a necessidade de modelos mais completos. Já a investigação experimental demonstrou a potencialidade da aplicação do método de continuação arc-length no controle experimental aplicado à obtenção de curvas de resposta em freqüência não-lineares / Abstract: This work presents a numeric and experimental investigation of a gearshift lever of mechanical transmission considering the presence of nonlinearity in the structure. In the experimental investigation the first order nonlinear frequency response curves of the lever were obtained. The experimental curves were obtained by controlling the fundamental harmonic amplitude component of the excitation force signal, using the frequency sweeping technique and the arc-Iength continuation method. The program of experimental control was firstly validated with numeric simulations of simplified models of the gearshift lever, which considered nonlinear effects of friction and gap. The nonlinear effects, modeled by joints, were quantified by describing functions which linearized the joints to define transfer functions that related the fundamental components of the input and output. To make these simplified models more closely to the physical system, several parameters of the model were experimentally determined, including the parameters of the friction model adopted. With the simplified models of the lever the simulated curves of first order nonlinear frequency response were also obtained. These investigations showed the complexity of modeling a structure with nonlinear characteristics and the need of more complete models. The experimental investigation demonstrated the potentiality of the arc-Iength continuation method applied in the experimental control to obtain nonlinear frequency response curves / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho aborda a determinação das constantes elásticas de materiais compósitos estruturais de uso aeronáutico por meio de ensaios de vibração. O primeiro corresponde ao ensaio de vibração livre amortecida de vigas (ASTM E-756) que forneceu as freqüências naturais e os fatores de amortecimento por meio de seus gráficos da função de resposta no tempo. Foram calculados os módulos dinâmicos para um compósito de fibras de carbono/resina epóxi, em corpos-de-prova obtidos por meio de diferentes ângulos de corte no mesmo, e para compósitos de fibras de carbono/resina epóxi, obtidos com tecido tipo plano, com frações em volume de fibras de carbono de 53% e 57%. Compósitos híbridos metal/reforço/resina, do tipo ARALL, CARALL, e GLARE também foram analisados pelo método de vibração livre de vigas. No segundo método, as constantes elásticas foram obtidas pelo ensaio de vibração livre para placas. Nesse caso, uma placa de compósito alumínio/ fibra de carbono/ resina epóxi (CARALL) foi avaliada pelo método de vibração livre, onde as freqüências naturais para os seis primeiros modos de vibração foram obtidas. As freqüências numéricas para esta placa com dimensões de área (2-D) e sem restrições de movimento foram modeladas pelo método dos elementos finitos, utilizando o aplicativo computacional ANSYS 7.0. De posse das freqüências experimentais e numéricas foi implementado um processo de otimização em linguagem própria contida em sub-rotina do ANSYS. A otimização resultou em quatro constantes elásticas (E1, E2, G12 e n12). O mesmo procedimento foi utilizado para uma placa de compósito de fibras de carbono/epóxi, com reforço tipo plano. Os resultados obtidos de testes de vibração foram também comparados com valores obtidos por meio de micromecânica de compósitos.

Neutralizadores dinâmicos de vibração são dispositivos do tipo massa, mola e amortecedor que são comumente aplicados como sistemas passivos de controle de ruído e vibrações em aeronaves turbo hélice. Os mesmos são fixados na fuselagem da aeronave e ao vibrarem em sua frequência natural geram uma força de reação que tende a neutralizar o deslocamento da fuselagem no ponto de fixação. Através da escolha dos valores de massa, rigidez e amortecimento dos neutralizadores dinâmicos de vibração, a frequência natural dos mesmos é ajustada de modo a coincidir com a frequência de passagem de pá da hélice ou suas harmônicas, frequências estas onde estão concentrados os maiores níveis de energia. A modelagem de neutralizadores dinâmicos de vibração aplicados em uma fuselagem pode ser feita incluindo os neutralizadores explicitamente em um modelo de elementos finitos da fuselagem. Entretanto, tal abordagem exige a solução deste modelo a cada nova configuração de neutralizadores dinâmicos de vibração, o que é computacionalmente custoso e inviabiliza a avaliação de uma quantidade elevada de configurações. Para contornar tal problema, no presente trabalho uma técnica baseada em matrizes receptância é aplicada para modelar a inclusão de neutralizadores dinâmicos de vibração em uma fuselagem. Para aumentar a confiabilidade dos resultados de modelagem de neutralizadores dinâmicos de vibração aplicados em uma fuselagem, um modelo aleatório não paramétrico é apresentado para incluir o efeito de incertezas presentes nas dimensões da fuselagem nas análises. A solução de tal modelo tem um custo computacional reduzido quando comparada a modelos paramétricos clássicos, como por exemplo o Método de Monte Carlo. A combinação deste modelo aleatório não paramétrico com a técnica baseada em matrizes de receptância anteriormente citada é discutida neste trabalho, permitindo a avaliação da variação do desempenho dos neutralizadores dinâmicos de vibração para diferentes amostras de uma fuselagem com incertezas em suas dimensões.

O principal propósito desse trabalho é a apresentação de uma metodologia para a análise teórica de conforto de aviões relativo a vibrações durante o período de taxiamento. Excitações advindas de irregularidade de pista, de desbalanceamento de rodas e de irregularidade de diâmetro de pneu ("flat spot") foram avaliadas. O avião foi modelado considerando-se a sua flexibilidade estrutural, a fim de que os modos de vibração fossem considerados na análise, uma vez que as ressonâncias podem amplificar a resposta às excitações, mudando substancialmente as conclusões sobre o nível de conforto. Os trens de pouso do avião foram modelados como mecanismos multicorpos com o uso do software Adams . A norma ANSI S3.18-1979, que define limites para exposição a vibrações transmitidas de superfícies sólidas para o corpo humano, foi usada como referência. A validação da metodologia foi realizada comparando-se os resultados obtidos pelo modelo teórico com os resultados de um ensaio de vibração dedicado do mesmo avião modelado. A posição do piloto foi usada como referência para a realização da análise de conforto. Focou-se na excitação gerada pelo "flat spot" dos pneus, pois, durante os ensaios, esta foi responsável pelos maiores níveis de vibração que poderiam comprometer o conforto, segundo a opinião subjetiva dos pilotos.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-29Bitstream added on 2014-06-13T20:37:42Z : No. of bitstreams: 1 moraes_fh_me_bauru.pdf: 1982546 bytes, checksum: 15b6a38acd8095d65ad09905b4776428 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / 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 / 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

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-23. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:32:34Z : No. of bitstreams: 1 000856734.pdf: 347610 bytes, checksum: a736872df907610d399f973bd0583b0e (MD5) / 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