Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Não possui arquivo digital / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:30:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os neutralizadores de vibrações têm sido, por muito tempo, usado no controle passivo de vibrações e radiação de ruído acústico de sistemas mecânicos. Distintos modelos de neutralizadores têm sido apresentados nas últimas décadas. O modelo MVII (massa e material viscoelástico do tipo II segundo Snowdon) é amplamente usado em muitas aplicações. Mas, experimentalmente, é observado que, na maioria de materiais viscoelásticos, este modelo, na região de transição, não representa seu comportamento real.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T16:01:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:06:08Z : No. of bitstreams: 1 192285.pdf: 101649091 bytes, checksum: b90362d343d41980bde2a0e107057422 (MD5) / Ruído de alta freqüência (acima de 2000 Hz) em sistemas de freios tem recebido grande atenção por parte da indústria automobilística. Este tipo de ruído, também conhecido como "squeal", é percebido pelos usuários como um problema no sistema de freios. Esta percepção afeta de modo substancial não só índices de qualidade e satisfação, mas principalmente os custos relacionados à garantia e assistência técnica. O ruído de alta freqüência em sistemas de freios é resultado do acoplamento de dois modos de vibração dos componentes do freio, tais como disco, pastilha e pinça. Entre as técnicas utilizadas para o controle deste tipo de ruído, o aumento do amortecimento modal tem-se mostrado uma solução eficiente. O método mais comumente utilizado para aumentar-se o amortecimento modal do sistema tem sido a utilização de materiais multicamadas, também conhecidos como "shims", colados na parte anterior das pastilhas de freio. A configuração destes "shims" consiste de um ou mais materiais viscoelásticos (polímeros) restringidos entre duas camadas metálicas, usualmente aço. Em algumas configurações, uma camada viscoelástica, geralmente borracha sintética, é aplicada sobre a face externa destas camadas metálicas, com o objetivo de melhorar ainda mais as características de amortecimento do sistema. Estas configurações, com material viscoelástico na face externa do "shim", tem-se mostrado útil no controle de ruído de alta freqüência em alguns casos, sendo, porém, aplicadas sem sucesso em outros. O objetivo principal desta pesquisa é investigar a influência de tais configurações no amortecimento modal introduzido pelos materiais multicamadas. Para isto, a compreensão do mecanismo de geração do ruído de alta freqüência torna-se necessária. Neste trabalho, primeiramente, o mecanismo de amortecimento de materiais viscoelásticos é descrito. Em materiais multicamadas, este mecanismo é dependente, além dos parâmetros geométricos da configuração, da presença ou não de uma camada metálica restringindo o material viscoelástico. As medições das propriedades dinâmicas dos materiais viscoelásticos utilizados nesta pesquisa são também apresentadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T04:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T19:04:18Z : No. of bitstreams: 1 189119.pdf: 8337375 bytes, checksum: 2082953f7fde5ed3150d2bb871ba9ce3 (MD5) / O compressor hermético, usado em sistemas de refrigeração domésticos, é o principal componente de um sistema de refrigeração, e consiste na principal fonte de níveis de ruídos e vibrações destes sistemas. Internamente, a energia vibratória é gerada por diversos mecanismos, entre eles, o motor elétrico de indução monofásico. Esta energia vibratória chega à carcaça do compressor por diversos meios, e na carcaça se dissipa em forma de calor e irradiação sonora. Um modelo de acoplamento magneto-mecânico unidirecional foi empregado na modelagem das vibrações mecânicas de origem magnética na máquina elétrica rotativa utilizada. Utilizando o software EFCAD, que utiliza o método de Elementos Finitos, aplicado às equações de Maxwell e às equações da elastodinâmica, e depois, através do método de análise modal experimental foi possível modelar e analisar o comportamento magneto-elástico do motor de indução monofásico utilizado no compressor em estudo. Assim, com um modelo eletromagnético por Elementos Finitos do motor elétrico, obteve-se o cálculo das correntes elétricas e, conseqüentemente, das forças de origem magnética. Em seguida, com

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-19T03:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271252.pdf: 4720608 bytes, checksum: a844354bdc2aba2cbb0faba7ad42694e (MD5) / A principal fonte de ruído e de vibrações em sistemas domésticos de refrigeração é o compressor. Um grande esforço da indústria e dos pesquisadores nesta área tem sido direcionado visando à atenuação dos níveis de vibração e, conseqüentemente, de ruído destes sistemas, nos quais o compressor continua sendo a principal fonte geradora de ruído e vibrações. Os compressores herméticos são geralmente constituídos de um conjunto interno, que contem um motor elétrico e um compressor alternativo de único pistão, ligado a carcaça através de uma suspensão de quatro molas, parcialmente mergulhadas em lamina de óleo lubrificante, e através do tuba de descarga. Pelos mecanismos básicos geradores de vibrações observa-se que os principais meios de propagação de energia vibratória são o tubo de descarga, as molas de suspensão e o gás que ocupa a cavidade. A carcaça e a irradiadora final do ruído. A abordagem fundamental deste trabalho e o fluxo de energia vibratória do conjunto moto-compressor para a carcaça através das molas de suspensão, utilizando-se o método dos elementos finitos através do software comercial MSC/PATRAN 9.0 e MSC/NASTRAN 70.5. As quantidades de energia total e por cada tipo de esforço que fluem através das molas foram calculadas, e os efeitos das alterações na geometria da carcaça na sua media espacial quadrática da velocidade foram analisados. As relações entre as excitações transversais e longitudinais nas molas com as medias espaciais da velocidade da carcaça também são apresentadas e analisadas. A carcaça foi modelada por elementos de placa quadrangulares, as molas por elementos de viga e o volume de óleo como uma matriz de massa acoplada a fronteira da carcaça. Experimentos foram conduzidos de modo a validar os modelos.

Made available in DSpace on 2015-10-06T13:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-24. Added 1 bitstream(s) on 2015-10-06T13:19:18Z : No. of bitstreams: 1 000849610.pdf: 1060639 bytes, checksum: f7f529a2c97b379eced359bb7ae14e34 (MD5) / Com avanços em tecnologia, e com a necessidade em buscar soluções para reduzir efeitos do aquecimento global, tornou captação de energia uma área de pesquisa popular. O particular interesse deste projeto é a extração de energia a partir de vibrações em ambientes no qual possui aplicação em ambientes hostis ou em áreas remotas. Este tipo de dispositivo possui a capacidade de alimentar sistemas microeletrônicos que utilizam pouca energia, por exemplo sensores de monitoramento da saúde estrutural, sensores sem fio, radio comunicação, etc. Neste trabalho, uma investigação é conduzida para determinar a quantidade de energia que pode ser extraída a partir de vibrações devido a passagem do trem. Um estudo é conduzido para investigar o design dos parâmetros ótimos para um extrator de energia submetido a vibrações induzidas por trens passando com diferentes velocidades. Dados de vibração de dois locais no Reino Unido é utilizado para este propósito. Uma expressão analítica aproximada para energia extraída por um extrator linear submetido a excitação periódica de tempo limitado é avaliado utilizando os componentes harmônicos das vibrações em um dormente. Os resultados são comparados com os obtidos através da análise numérica. Também, o comportamento de um extrator de energia linear submetido a vibrações induzidas por diversos trens passantes, é avaliado para trens com uma faixa de velocidade observado nos dados mensurados em Steventon / With advances in technology, and with the need to seek for solutions to reduce the effects of global warming, makes energy harvesting a popular research topic. The particular interest in this project is the harvesting of energy from ambient vibrations, which has applications in hostile environments or in remote areas. This type of device has the capacity feed microelectromechanical systems that use a low power, for example sensors for structural health monitoring, wireless sensors, radio communications, etc. In this work, an investigation is conducted to determine how much energy can be scavenged from vibrations due the passage of a train. A study is conducted to investigate the optimum parameters design of an energy harvester subject to vibrations induced by trains passing at different speeds. Vibration Data from two sites in the United Kingdom is used for this purpose. An approximate analytical expression for energy harvested from a linear harvester subject to a time-limited periodic excitation is evaluated using the harmonic components of the sleeper vibrations. The results are compared with those obtained through numerical analysis. Also, the behaviour of the linear energy harvester subject to vibrations induced by several passing trains is evaluated for ranges of speeds observed in measurement data sets at Steventon site

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:11Z : No. of bitstreams: 1 000852117.pdf: 6958279 bytes, checksum: be43f9317985dd4707d44e89bb9e0d2c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Novos materiais viscoelásticos tem sido desenvolvidos recentemente para ajudar a melhorar níveis de ruído e vibrações em estruturas mecânicas para aplicações em todo tipo de indústria como a aeronáutica, espacial, naval, civil, ferroviária e automobilística. O tratamento da camada viscoelástica aplicada a estruturas metálicas sólidas modifica duas propriedades principais que estão relacionadas com a distribuição de massa e o mecanismo de amortecimento. A outra propriedade controlando a dinâmica de um sistema mecânico é a rigidez, a qual sofre alterações com a apliacação do material viscoelástico. O modelo de sistema deste tipo é geralmente complexo, pois o material viscoelástico pode apresentar comportamento não linear, em contraste com as varias ferramentas disponíveis para a dinâmica linear. Neste trabalho, o comportamento dinâmico das vigas compostas são modelados através dos métodos de elementos espectrais e dos elementos finitos, utilizando diferentes tipos de elementos que serão então comparados com os resultados experimentais desenvolvidos em laboratório para várias vigas com diferentes materiais de camada viscoelástica. Após a obtenção dos dados gerados no laboratórios, os modelos de elementos espectrais e de elementos finitos são atualizados para ajudar a entender os efeitos nos amortecimentos para variar frequências naturais e do trade-off entre a atenuação e a massa adicionada a estrutura / New viscoelastic materials have recently been developed to help improve noise levels and vibrations in mechanical structures for applications in all kinds of industries such as aeronautics, space, naval, civil, railway and automobile. Treatment of the viscoelastic layer applied to solid metallic structures change two properties that are related to the mass distribution and the damping mechanism. The other dynamic property controlling system is a mechanical stiffiness which changes with the application of viscoelastic material. The system for this kind is usually complex because the viscoelastic material may have nonlinear behavior, in contrast to the various tools available for linear dynamics. In this work, the dynamic behavior of the composite beams are modeled by methods of spectral elements and the finite elements using different types of elements that are then compared with experimental results developed in the laboratory for various beams with different viscoelastic material layer. After obtaining the data generated in the laboratory models of spectral elements and finite elements are updated to help understand the effects on damping for various natural frequencies and the trade-off between the attenuation and the added mass structure

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:24:28Z : No. of bitstreams: 1 000859664.pdf: 6049739 bytes, checksum: cb41e6f436b277c94769bb46555828ed (MD5) / Este trabalho integrou duas técnicas de manutenção preditiva: Análise de vibrações e análise de lubrificantes para identificar e monitorar o desgaste severo na superfície do dentado. Engrenagens são as partes mais propensas a apresentar falhas em redutores, devido às suas características dinâmicas (cargas cíclicas aplicadas nos dentes). As principais falhas são de contato por fadiga conhecido como pitting e dados gerados pelo desgaste devido ao contato deslizante conhecido como scuffing. O aparecimento destes defeitos altera o perfil do dente que geralmente possui a forma de involuta, Desta maneira, o contato entre as engrenagens é afetado causando uma variação na razão de engrenamento (não uniforme), diminuição da eficiência, aumento dos efeitos dinâmicos que podem levar a uma grave falha no dente. Técnicas de processamento de sinais têm sido desenvolvidas para auxiliar na detecção de falhas em engrenagens em seus estágios iniciais. Como o comportamento dinâmico de um sistema mecânico altera devido à presença de um defeito, a resposta do sistema pode ser utilizada para detectar falhas nas suas fases iniciais. No entanto, para investigar e desenvolver tais técnicas é fundamental o entendimento físico do problema, que por ser feito utilizando um modelo analítico de um par engrenado. Desta forma simulações controladas podem ser obtidas auxiliando o desenvolvimento de novas técnicas de monitoramento. Neste trabalho, utiliza-se a técnica baseada na função densidade de probabilidade Beta juntamente com sinais de vibrações de pares engrenados, na localização da falha no dentado, bem como, o acompanhamento da evolução de tal falha. A utilização da técnica de lubrificantes mostrou ser muito eficiente para detecção de desgaste severo desde o início do experimento. Para este trabalho foi construída uma bancada experimental com o propósito de se verificar e... / This work investigates the use together of two techniques to detect faults in toothed gears. These techniques are based on the vibration monitoring and the oil lubricant analysis. Gears are the parts more likely to present faults in many mechanical systems due to its dynamic characteristics, such as the cyclic load applied to the meshing teeth. The main faults in gears are the so-called pitting and scuffing, where the tooth profile (involute) is heavily affected. Moreover, such change in the tooth profile lead to non-uniform angular speed ratio, decrease the efficiency of the system (gear pairs) and increase the dynamic effects which may lead to severe damages in the tooth. Hence, signal processing techniques have been developed to aid in the detection of gear faults at their early stages. It is already known that the dynamic behaviour of a mechanical system changes when its characteristics are affected, such as the presence of fault. As result, the response of such system can be used to detect a fault at its early stage. This is where the vibration monitoring is based on. However, in order to investigate and develop techniques based on the vibration analysis, the physical understanding of the system, in here a gear pair, is required. In this work a technique based on the beta probability density function is investigate to detect in which tooth of a meshing gear the fault is occurring, and also monitoring its evolution along time. Furthermore, the analysis of debris in the lubricant oil (tribology) is also used to reinforce the presence of a fault in the system. Although the later show that the lubricant analysis is quite efficient in detecting faults at its early stages, this technique does not pinpoint in which tooth the fault is occurring. In this case, the beta function complements the lubricant analysis being one of the objectives of this work. A special test rig has been designed and ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-16Bitstream added on 2014-06-13T18:42:28Z : No. of bitstreams: 1 000756845.pdf: 3120979 bytes, checksum: bd877dd4f0537506f099ca595789201f (MD5) / No Brasil os números de acidentes no trabalho apresentaram uma redução de aproximadamente 7% entre os anos de 2008 e 2010, contudo, ainda são altos. Segundo Anuário Estatístico de Acidentes do Trabalho do Ministério do Trabalho e Emprego (2011) os números de acidentes de trabalho em 2006 foram 512.232, em 2007, 653.090, em 2008 755 mil, em 2009 733 mil e em 2010 um total de 701 mil, representando uma queda de aproximadamente 7 % no período. O presente trabalho teve por objetivo estudar os principais agentes geradores de lesões presentes na atividade dos operadores de roçadora transversal motorizada, que pode gerar sobrecargas físicas e mentais a estes operários. Os dados coletados a partir da percepção de uma amostra de quarenta e cinco trabalhadores na operação com este equipamento, que é cada vez mais utilizado nas operações de limpeza no meio rural e urbano, mostram riscos ao trabalhador em relação ao equipamento – calor, ruído e vibração –,às condições ambientais – trabalho a céu aberto – e à ergonomia – dores musculares. O trabalho em tela foi realizado na Rodovia Comandante João Ribeiro de Barros, em trecho de aproximadamente 100 quilômetros de extensão, entre os municípios de Bauru e Marília, na região oeste do Estado de São Paulo. Com relação aos resultados encontrados, o ruído ultrapassa 115 dB(A), vibração 4,0 m/s2 e estresse térmico de 29,9 0C. As avaliações ergonômicas também demonstraram que a atividade causa lesão aos trabalhadores. Diante disso, verificou-se a necessidade de serem propostas melhorias no equipamento e nas condições de trabalho.Para solucionar os altos níveis de ruído foi proposta a instalação de um silencioso na descarga dos gases gerados na combustão, fazendo com que o nível de ruído produzido pelo equipamento fosse reduzido, sendo assim, o protótipo aqui proposto reduziria... / In Brazil the numbers of accidents at work showed a reduction of about 7% between 2008 and 2010, still is high. According to Statistical Yearbook of industrial accidents of the Ministry of labor and employment (2011) the number of occupational accidents in 2006 were 512,232, in 2007, 653,090, 755 thousand were 2008, 2009 was seven hundred and thirty-three thousand and 2010 a total of seven hundred and one thousand, representing a decrease of approximately 7% over the period. The present work aimed to study the main generators of agents present in the lesions of motorized cross brush cutter operators that can generate physical and mental overloads to these workers. The data collected from the perception of a sample of 45 workers in operation with this equipment that is increasingly used in cleaning operations in urban and rural areas, show risks to workers in relation to equipment: heat, noise and vibration, in relation to environmental conditions: open-air and ergonomic work: muscle aches. The work was carried out in the screen Commander João Ribeiro de Barros Highway, approximately one hundred kilometers, between the municipalities of Bauru and Marília, in the Western region of the State of São Paulo in Brazil. With respect to results, the noise exceeds 115 dB (A) vibration and 4.0 m/s2. The ergonomic evaluations also demonstrated that the activity cause injury to employees. Given that, the need to propose improvements in the equipment and working conditions. To address the high levels of noise was proposed to install a silencer on the discharge of gases generated in combustion, thus causing the noise level produced by the equipment should be reduced, therefore the prototype proposed here would reduce the noise at approximately 107 dB (A). The vibration issue, for being an agent more complex,...

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-20. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:33Z : No. of bitstreams: 1 000837487.pdf: 765617 bytes, checksum: c8a3f542958d69b1f4e0c325b1ee9b7b (MD5) / Neste trabalho são apresentados dois métodos de identificação de modelos em espaço de estados. O primeiro, o Algoritmo de Realização de Autosistemas, (ERA), identifica matrizes de estado através da resposta do sistema ao impulso. Já o segundo, o método ERA/OKID, também estima as matrizes de estado do sistema, com uma vantagem que não se limita a resposta do sistema ao impulso, mas qualquer sinal pode ser usado como sinal de entrada. Os dois métodos foram aplicados na identificação experimental de uma viga de alumínio engastada. O sinal de entrada foi aplicado na viga através de um atuador PZT (Lead-Zirconate-Titanate) e a resposta foi medida através de um sensor PVDF (Polyvinilidene-Fluoride). Com as matrizes de estado identificadas, projetou-se um controlador para a realimentação de estados. O controle Regulador Linear Quadrático (LQR), foi utilizado pela simplicidade da formulação e fácil implementação. Para realimentar os estados não mensurados, foi projetado um observador de estados. O controle aplicado à estrutura foi capaz de atenuar as vibrações quando a mesma foi submetida a diferentes tipos de perturbações externas / This work presents two methods of system identification of models in state space. The first method, uses Eigensystem Realization Algorithm, (ERA), for identifying the state space matrices via impulse response of the system. The second method, ERA/OKID, also identifies state space matrices, however, in this method, the input data are not limited to the impulsive response, and any signal can be used as input signal. It can be a significant advantage for practical situations. Both methods were applied for experimental identification of a cantilever aluminium beam. The input excitation in beam used white noise through a (Lead-Zirconate-Titanate) PZT actuator and the beam response was measured using a PVDF (Polyvinilidene-Fluoride) sensor. The controller was designed for state feedback using the state space matrices obtained previously. The Linear Quadratic Regulator, (LQR), was used for simplicity of design and easy implementation. A state observer was also used to feedback the unmeasured states. The controller was effective to minimize the vibrations of the structure when it was subjected to an external disturbance

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-10. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:29Z : No. of bitstreams: 1 000836632.pdf: 3686157 bytes, checksum: e12d555e3dea58b96acbc5bb43db87fd (MD5) / Estruturas flexíveis do tipo treliça estão presente em grande parte das aplicações industriais e possuem uma grande importância no dia a dia das pessoas, seja em uma simples antena de telecomunicações, ou em equipamentos mais sofisticados e com maior precisão, como por exemplo os satélites em órbita no espaço. Este trabalho apresenta o projeto e a construção de uma estrutura flexível inteligente além da realização do controle desta estrutura através do projeto e implementação de um controlador integral de força. O problema do projeto do controlador é resolvido através do método do lugar das raízes (root locus), utilizando um modelo identificado experimentalmente através do método de identificação de sistemas ERA/OKID. Atuadores de pilha de PZT's (Titanato Zirconato de Chumbo) do tipo stack são acoplados na estrutura juntamente com sensores de força, formando um elemento ativo responsável pelo controle de vibração da estrutura. O problema do posicionamento ótimo dos sensores e atuadores é resolvido através da técnica da energia modal de deformação (Fraction Energy Deformation Modal, FEDM). O modelo matemático utilizado para o cálculo do posicionamento dos sensores e atuadores foi feito através do método dos elementos finitos. São apresentados resultados analíticos e experimentais do problema de posicionamento dos sensores e atuadores e do problema do controle ativo. Os resultados mostram que um par de elementos ativos em conjunto com o controlador integral foram suficientes para resolver o problema de vibrações em estruturas flexíveis do tipo treliça, aumentando de forma considerável o seu amortecimento e, consequentemente, atenuando as vibrações da estrutura / Flexible structures, for instance, trusses, are present in many industrial applications and have a great importance in the daily lives of people, either in a single telecommunications antenna, or either in more sophisticated and accurate devices, such as satellites orbiting in space. This work presents the design and the construction of a smart flexible structure. The control design of this structure was obtained through the implementation of an integral force controller. The controller design problem is solved by the root locus method, using a model identified experimentally by the system identification ERA / OKID method. Stack PZT (lead zirconate titanate) actuators were coupled in the structure with force sensors in order to obtain the active element responsible for vibration control of the structure. The problem of optimal sensors and actuators placement was solved using (Fraction Modal Deformation Energy technique, (FEDM)). The mathematical model used to calculate the placement of sensors and actuators was done by the finite element method. Analytical and experimental results for the problem of placement of sensors and actuators and the problem of active control are presented. The results showed that a pair of active elements in conjunction with the integral controller can be used to solve the problem of vibrations in flexible structures of truss type, considerably increasing their damping and hence attenuating the vibrations in the structure