As exigências atuais do mercado de manufatura mundial levam as corporações a buscarem novas soluções para os desafios emergentes. A redução do tempo de produção e o aumento de produtividade tornam-se, desta forma, requisitos essenciais para manter a empresa competitiva. Neste contexto, o processo de usinagem HSC apresenta um potencial considerável para aumento de produtividade, porém mostra-se limitado pelo surgimento de instabilidades dinâmicas, sobretudo pela presença de vibrações regenerativas. Diante dessa realidade, este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento dinâmico de diferentes conjuntos compostos por ferramenta, sistema de fixação e eixo-árvore, por meio de um método experimental, e aplicar os resultados para reduzir o tempo de usinagem do processo de fresamento a altas velocidades de corte de um componente típico da indústria aeronáutica. É analisado o processo de fresamento de ligas de alumínio 7075-T6 com duas fresas de metal duro de topo reto. As características dinâmicas dos sistemas são determinadas por testes de impacto e a estabilidade do processo é avaliada a partir da textura da superfície, da análise do sinal de áudio e de deslocamento do processo. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que as taxas de remoção de material do processo de fresamento de topo reto são limitadas pelas vibrações regenerativas. As rotações que permitem as maiores profundidades de corte axial variam de acordo com o engajamento radial e número de dentes da fresa. A redução de tempo do processo atingiu 74%, aumentando consideravelmente sua produtividade. Os resultados obtidos podem facilmente ser estendidos para o chão de fábrica de uma empresa da área de manufatura de componentes em alumínio, podendo constituir ganhos diretos para a sociedade.

Este trabalho tem por objetivo principal informatizar as atividades do cálculo do Nível de Ruído Efetivo Percebido ("EPNL"- Effective Perceived Noise Level) do ruído externo de avião. Essa ée uma ferramenta importante que passa a estar disponível no CTA/IFI/CAvC. A metodologia utilizada está totalmente baseada nos itens 4 e 9 e respectivos sub-itens do Anexo 16, Volume I da Organização de Aviação Civil Internacional (OACI ). Os resultados obtidos são satisfatórios, concordando em menos de 0,7 % com os resultados obtidos por firma estrangeira de consultoria em ruído aeronáutico.

Nas configurações de aeronaves que possuem sistemas propulsivos com hélices "pusher", o motor e a estrutura de fixação do mesmo encontram-se à frente da hélice. A presença desses componentes provocará o aparecimento de perturbações no escoamento incidente sobre o plano da hélice. Além de diminuir o rendimento do grupo motopropulsor, essas perturbações podem afetar, de alguma maneira, as características da estabilidade em "whirl-flutter" do sistema dinâmico formado pelo conjunto motor-hélice. Neste trabalho objetivamos o desenvolvimento e implementação computacional de uma formulação teória qu incluisse um campo de velocidades perturbadas nas equações de movimento do conjunto motor-hélice. Adotando a teoria aerodinâmica de faixas para o cálculo dos esforços aerodinâmicos produzidos pela hélica, chegamos a um sistema de equações diferenciais lineares periódicos. Utilizando a teoria de Floquet-Liapunov para o estudo da estabilidade de sistemas lineares desse tipo, pudemos quantificar o efeito das perturbaçoes sobre as fronteiras em "whirl-flutter" de um sistema propulsivo com hélices "pusher".

O presente trabalho trata do estudo de vibrações e estabilidade de vigas uniformes, utilizando-se a teoria de Timoshenko, que considera os efeitos secundários associados à inércia de rotação das seções tranversais e à deformação de cisalhamento. As equaçoes para os movimentos amortecidp e não-amortecido são deduzidas, levando-se também em conta o carregamento tranversal distribuído e a solicitação axial. São realizados estudos, buscando identificar os efeitos da inércia de rotação, da deformação de cisalhamento e da solicitação axial sobre as frequências naturais. A teoria de Timoshenko é então aplicada ao problema de cálculo de cargas críticas de colunas solicitadas por forças constante-direcionais e seguidoras, objetivando a caracterização da influência da inércia de rotação e da deformação de cisalhamento sobre os valores das cargas e frequências e dos modos naturais para vigas em seis casos de vinculação, além de tabelas que contém os oito primeiros coeficientes de frequência, obtidos a partir da resolução numérica das equações de frequências. Apresenta-se também um estudo qualitativo do comportamento das vigas de Timoshenko, fundamentado na teoria das vibrações acopladas de Abbas e Thomas.

O controle de vibrações em processos de usinagem tem se mostrado um método eficiente para o aumento da produtividade. Melhorias significativas podem ser obtidas em termos de qualidade das superfícies usinadas, vida de ferramentas e uma melhora nos parâmetros de corte. No entanto, informações sobre vibrações no processo de geração de engrenagens (hobbing) são escassas, o que indica uma necessidade de investigação específica sobre o assunto. A partir desse contexto, nota-se uma oportunidade de verificação da aplicabilidade dos princípios de análises de vibrações em processos de fresamento de topo para o hobbing a fim de obter condições que proporcionem estabilidade no processo. Este trabalho apresenta uma proposta de análise de vibrações do comportamento dinâmico de um processo de geração de engrenagens de dentes retos utilizando o método do martelo de impacto e acelerômetro para determinar a função resposta em frequência do sistema e uma análise do espectro de frequência da usinagem por meio de um microfone unidirecional para determinar os melhores parâmetros de corte. Foram avaliadas duas máquinas geradoras de engrenagens cilíndricas de dentes retos, (aqui chamadas de A e B) e avaliadas duas ferramentas de corte. A análise de vibração na máquina A possibilitou a identificação e uma oportunidade de melhoria no sistema de fixação da ferramenta proporcionando um aumento de peças produzidas, em torno de quatro vezes mais do que produzia anteriormente. Foi possível, portanto, identificar os limites de estabilidade das máquinas para o processo hobbing e, dessa forma, determinar os parâmetros limites de usinagem. Com a mudança de ferramenta e parâmetros de corte foi obtida uma redução no tempo total de fabricação de cada peça estimada em 14%. Foi elaborado um procedimento baseado nas características do processo hobbing, consolidando uma proposta de procedimento para análises e melhorias do processo.

O objetivo deste trabalho é estudar as interações dinâmicas entre um rebolo de CBN vitrificado e a peças de baixa rigidez estrutural na retificação de alta velocidade utilizando materiais difíceis de retificar (DTG). Este problema é característico da retificação de válvulas de motores à combustão interna. O banco de testes utilizado foi uma retificadora cilíndrica de altas velocidades de corte junto com um sistema de vibração composto por excitador eletrodinâmico e amplificador. A máquina foi equipada com sensores de emissão acústica, aceleração, potência e proximidade. Além disso, foram utilizados dois sistemas para a aquisição dos sinais, sendo um computador para a aquisição da emissão acústica, rotação do rebolo e potência consumida e o outro para a aquisição dos sinais de aceleração e geração do sinal para o excitador eletrodinâmico. Experimentos foram realizados no intuito de observar a influência das vibrações no desgaste do rebolo. A influência da força tangencial por grão abrasivo foi investigada como uma importante variável de controle na determinação da relação G. As medições dos sinais de emissão acústica, potência e vibração ajudaram na identificação da relação entre as interações dinâmicas (produzidas pela excitação forçada aleatória) e o desgaste da ferramenta. O fenômeno do chatter regenerativo (vibração auto-excitada) foi observado utilizando o método do mapa acústico. Os resultados indicam que existe um valor limite de velocidade de vibração acima do qual ocorre uma mudança do mecanismo predominante de desgaste do rebolo. Outro importante fenômeno observado é a mudança de característica do rebolo quando ocorre excitação forçada no processo, fazendo com que o rebolo atue como uma ferramenta de maior grão abrasivo. / The aim of this work is to study the wheel/workpiece dynamic interactions in high speed grinding using vitrified CBN wheel and low stiffness workpieces made of difficult-to-grind (DTG) materials. This problem is typical in the grinding of engine valve heads. The test bench used is a high speed grinding machine with an excitation system composed of an electrodynamic exciter (shaker) and an amplifier. The machine was equipped with acoustic emission, acceleration, power and proximity sensors. Two different systems were used to perform the acquisition of these signals, with one computer being utilized to acquire the acoustic emission, power and rotary signals and another in charge of acquiring the acceleration signal as well as generating the excitation signal to the shaker. Experiments were carried out to observe the influence of vibrations in the wheel wear. The influence of tangential force per abrasive grain was investigated as an important control variable for the determination of G ratio. The measurements of acoustic emission, power and vibration signals helped in identifying the correlation between the dynamic interactions (produced by forced random excitation) and the wheel wear. The wheel regenerative chatter phenomenon was observed by using the wheel mapping technique. The results indicate the existence of a vibration velocity limit value above which there is a change in the major wear mechanism of the wheel. Another important observed phenomenon, when the process is dynamically excited, is the modification of the chip formation mechanism which makes the wheel to work as a rougher toll.

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: João Antonio Pereira / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: Ricardo Mikio Doi / Resumo: Nesta dissertação é discutido o desenvolvimento e a implementação de uma técnica de medida de deslocamentos utilizando uma única câmera digital, cujo foco principal é a medição de movimento e vibrações estruturais. A proposta é uma técnica de medição de não contato que tem como base a variação da posição dos pixels de um alvo ou conjunto de alvos (pontos de medições) na sequência de imagens do vídeo utilizado para capturar o movimento do alvo ou conjunto de alvos na cena. Os conceitos e o embasamento teórico são apresentados, envolvendo uma discussão de como se dá a formação e obtenção de imagens digitais, a definição e obtenção dos parâmetros intrínsecos da câmera, bem como as técnicas de processamento de imagens utilizadas para a identificação do alvo na cena. A identificação dos alvos é feita a partir da utilização de várias ferramentas de análise e processamento de imagens, dentre elas, separação de cores, detecção de bordas, thresholding, erosão e dilatação. O movimento do alvo na sequência de imagens é rastreado em termos de pixels e posteriormente é feita a conversão para unidade de medida utilizando a relação unidade de medida/pixel obtida através de um processo de calibração. A avaliação e validação da proposta foram feitas através de testes experimentais, envolvendo tanto medidas estáticas como dinâmicas. Numa etapa final, a técnica foi utilizada para a análise de vibração de um prédio em escala reduzida, mais especificamente, a análise modal com base apenas na resposta da estrutura. Os resultados e análises realizadas mostraram que a metodologia implementada com base na utilização de uma única câmera se mostrou como uma proposta com alto potencial de aplicação como ferramenta de medição de não-contato, relativamente simples e efetiva / Abstract: In this work is discussed the development and implementation of a technique for measuring of displacements using a single digital camera, whose main focus is the measurement of structural motion and vibrations. The proposal is a non-contact measurement technique, which is based on the variation of the position of the pixels of the target measuring points in the sequence of images of a video used to capture the movement of the target points in the scene. The concepts and theoretical background are presented, involving a discussion concerning to the formation and obtaining of digital images, definition and obtaining of intrinsic parameters of the camera, as well as the image processing techniques used to identify the measuring target points in the scene. The identification of the targets is made from the use of different analysis and image processing tools such as, color separation, edge detection, thresholdding, erosion and dilation used in a complementary way. The movement of the target points in the sequence of image is tracked in terms of pixels and then they are converted in measurement unit using the ratio measurement unit/pixel obtained by a calibration process. The evaluation and validation of the proposal were made through experimental tests, involving both static and dynamic measurements. At a final stage, the technique was used to vibration analyze of a reduced scale building structure, more specifically, the output-only modal analysis of the structure. The results and analyzes showed that the methodology implemented based on the use of a unique camera provided to be a proposal with high application potential as a non-contact measurement tool, relatively simple and effective / Mestre

Orientador: João Eduardo Guarnetti dos Santos / Banca: Andre Luiz Andreoli / Banca: Ricardo Carvalho Tosin / Resumo: O futuro do fornecimento de alimentação para uma população global crescente, requerem a necessidade da expansão da agroindústria. Esse crescimento da demanda por produtos agrícolas é reflete na mecanização intensiva do setor agrícola. Nesse contexto, o objetivo do trabalho é avaliar a vibração ocupacional no assento do operador de oito tratores agrícolas com o motor funcionando em marcha lenta e em rotação de trabalho e verificar se estão dentro dos limites estabelecidos pelos critérios da EU-OSHA (Agência Europeia para a Segurança e Saúde no Trabalho) e pela sua diretiva 44/EC, publicada em 22 de junho de 2002 caracterizando o trabalho como insalubre ou não. O presente trabalho foi realizado no Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais (NEMPA), localizado nas dependências da Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP), câmpus de Botucatu - SP. Os ensaios foram todos conduzidos em superfície de cimento plana e de modo estático, ou seja, os tratores não foram avaliados em movimento. Foram avaliados oito tratores de marcas, modelos e potência nominal no motor diferentes, alguns com cabine e outros sem. A coleta dos dados nas máquinas foi feita utilizando um dosímetro de vibração da marca Larson Davis modelo HVM100 e foi utilizado o software Blaze®, que acompanha o dosímetro para análise dos dados. A vibração foi avaliada utilizando uma almofada com acelerômetro triaxial (seat pad) também devidamente calibrada. Os tratores foram analisados com o motor em marcha lenta e em rotação de trabalho. O delineamento experimental empregado foi inteiramente casualizado, já que a mesma condição foi mantida para todos os tratamentos, os valores coletados na base e no encosto do assento foram somados e foi feita uma média entre eles e esta será considerada como a vibração total que chega até o assento. Os valores coletados foram submetidos a uma ... / Abstract: The future of food supply for a growing global population, require the necessity of expansion of agribusiness. This growing demand for agricultural products is reflected in the intensive mechanization of the agricultural sector. In such context, this study aimed to evaluate the vibration in the operators' seat of eight agricultural tractors and determine whether they are within the limits established on the criteria of EU-OSHA (European Agency for Safety and Health at Work) and their directive 44 / EC published in June 22, 2002 featuring the work as unhealthy or not. This work was performed at NEMPA located on the premises Faculty of Agricultural Sciences (FCA/UNESP), campus of Botucatu - SP. The tests were all conducted on a level cement surface and in static mode, that is, the tractors were not evaluated moving, have been evaluated eight tractor brands, models and different nominal power in the engine, some with and some without cabin. The data collection on the machines was made using a dosimeter of vibration of the brand Larson Davis HVM100 model and was used Blaze software that comes with the dosimeter, for data analysis. The vibration was evaluated using a pad with triaxial accelerometer (seat pad) as well calibrated properly. The tractors were evaluated with the engine at low idle and operating speed. The experimental design used was DIC since the same condition was kept for all treatments, the values collected the base and the back of the seat were summed and made a weighted average between them and this will be considered as the total vibration that reaches the seat. The collected data were submitted to an analysis of variance and the means compared by Tukey test at 5% probability. The evaluations conducted have shown that the greatest problems with vibration were found in tractors with power ratings up to 51kW in the engine, only at another tractor with 161kW in the engine was obtained ... / 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