Como o fenômeno de instabilidade conhecido como "whirl-flutter" pode ocorrer durante o vôo da aeronave, este deve ser estudado durante a frase de projeto da mesma, tanto para satisfazer os requisitos internacionais no processo de homologação, como manter um nível de segurança adequado. As considerações históricas e técnicas, que levaram ao estudo da instabilidade dinâmica aeroelástica do sistema motor-hélice, serão inicialmente identificadas. Em seguida, será feita uma análise breve sobre o modelamento do grupo propulsor e apresentado o mecanismo de instabilidade dinâmica do mesmo. Será, então, elaborada a definição de um modelo que leva em consideração dois graus de liberdade (arfagem e guinada) e as equações de movimento obtidas por meio de uma abordagem Lagrangeana do problema. As forças aerodinâmicas atuantes no grupo propulsor são obtidas utilizando-se resultados convencionais, pela teoria do elemento de pá rígida. Considera-se também a possibilidade dos centros elásticos de arfagem e guinada do grupo propulsor terem posições diferentes. Este estudo teve por objetivo a verificação da influência global da estrutura na estabilidade em "whirl flutter", para várias configurações diferentes de aeronaves (bi-motor turbo propulsor sobre pilones ligados na parte traseira da fuselagem, bi-motor ou quadri-motor trator sobre as asas).

Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo numérico para simular as vibrações induzidas por escoamentos isotérmicos em estruturas imersas em fluidos quase­ incompressiveis. Utiliza-se o método dos elementos finitos e considera-se o acoplamento do fluido com a estrutura imersa. Admite-se que as estruturas sao corpos rígidos com restrições elásticas para giros e deslocamentos. Para a análise do escoamento do fluido é utilizado um método explicito de dois passos de Taylor-Galerkin. Para a análise da estrutura imersa é utilizado o método de Newmark. O fluido e a estrutura são acoplados através da imposição de certas condições de compatibilidade e de equilíbrio, e da consideraçao da contribuição do fluido na massa e no amortecimento da estrutura. sao apresentados exemplos de aplicaçao à análise do escoamento em torno de um cilindro fixo e do escoamento em torno de um cilindro oscilante. / A numerical model to simulate isothermal flow induced vibrations of immersed structures in quasi-incompressible fluids, is presented in this work. Finito cle ent mcthod is uscd and fluid-structure interaction is considered. It is assumed that immersed structures are rigid bodies with elastic restrains for rotations and displacements. For the fluid flow analysis is used an explicit two steps Taylor-Galerkin method. For the immersed structure is used Newmark's method. The fluid and the structure are coupled through the imposition of compatibility and equilibrium conditions, and the consideration of the fluid contribution to the mass and the darnping of the structure. Examples of aplication to the analysis of flow around one fixed cilinder and of flow around one oscillating cilinder, are presented.

Orientador: Paulo J. Paupitz Gonçalves / Co-orientador: Edson A. Capello Sousa / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Fabricio César Lobato de Almeida / Resumo: 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 / Abstract: 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 / Mestre

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Francisco Carlos Parquet Bizarria / Resumo: Na indústria moderna o monitoramento da condição de operação de máquinas rotativas é essencial para se determinar o surgimento de falhas em mancais de rolamentos. Este trabalho apresenta uma técnica de análise adotada para a identificação de falhas em mancais de rolamento em seus estágios iniciais, utilizando procedimentos de análise de sinais no domínio do tempo e da freqüência, com especial atenção para a técnica do HFRT (High Frequency Resonance Technique), também conhecida como Técnica do Envelope. Este método de análise de sinais foi escolhido em razão de ser uma ferramenta apropriada para identificar falhas em mancais de rolamentos na sua fase inicial. A teoria das técnicas foi discutida e os passos para a implementação computacional foram apresentados. As rotinas foram implementadas através da linguagem de programação MATLAB e um sinal simulado representativo de um sinal coletado de um mancal de rolamento com defeito pontual na pista externa foi desenvolvido para verificar a eficácia dos métodos implementados. Os experimentos foram desenvolvidos utilizando-se uma bancada de testes aplicada para testar mancais de rolamento com defeitos pontuais produzidos em laboratório. A aquisição dos dados foi desenvolvida com instrumentação comercial. Os resultados obtidos mostraram ser efetivos para identificar falhas em rolamentos para os dados simulados e dados experimentais. / Abstract: In the modern industries, the condition monitoring of the rotational machinery operation is important to evidence the beginning of the fails in bearings. This work presents a technique of analysis applied to identify fails in bearing during the initial phases, using techniques of signal analysis in time and frequency domain with special attention for the High Frequency Resonance Technique, also called envelope technique. This method for signal analysis was chosen because is an appropriated tool to identify fails in bearings during initial phases. The theory for the techniques was discussed and the steps for the computational implementation were showed. The routines were implemented through MATLAB programming language and it was prepared a representative signal of a bearing with a single point defect in the outer race in order to verify the capability of the method implemented in the routine. The experiments were performed using a experimental test rig applied to test bearings with single point defects performed in laboratory. The data acquisition were performed with commercial instrumentation. The results obtained shown to be effective to identify fails in bearings for both numerically simulated data and experimental data. / Mestre

Edifícios altos e estruturas são propensos a experimentar efeitos dinâmicos induzidos pelo vento, ação sísmica, e outras fontes de vibração. Pontes, estádios e outras estruturas sujeitas à ação de cargas móveis ou sísmicas, também podem apresentar resposta dinâmica que comprometa a confiabilidade das mesmas ou cause desconforto aos seus usuários. Amortecedores passivos são uma alternativa econômica, eficaz e rápida para reduzir ou eliminar tais vibrações. Dentro dos vários tipos de amortecedores passivos propostos ou já em uso, destacam-se aqueles que funcionam por atrito entre dois corpos sólidos, devido à sua simplicidade, grande poder de dissipação e baixo custo. Na presente dissertação, é apresentado um estudo teórico e experimental sobre amortecedores de vibração por atrito. São discutidos aspectos importantes da física do atrito bem como métodos que facilitam o cálculo de sistemas que envolvem atrito. Também foram projetados e ensaiados modelos diferentes de amortecedores de vibração por atrito. O conceito é aplicado em um edifício metálico com seis pavimentos submetido à excitação sísmica. Com a elaboração de programas computacionais, é verificado que a resposta máxima da estrutura é consideravelmente reduzida após a instalação dos dissipadores.

Orientador: Angelo Caporalli Filho / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Resumo: O alívio de tensões é convencionalmente realizado por tratamentos térmicos, sendo obrigatório nas principais normas de fabricação. Vibração mecânica pode ser uma alternativa ao alívio térmico, apresentando vantagens como tempo e energia inferiores, configurando-se uma opção com menor custo de tratamento, além de não se alterar a microestrutura dos materiais tratados. Para comprovar a influência da vibração aplicada ao processo de soldagem, soldou-se dois cordões em juntas em ângulo, escolhendo-se o processo arco submerso pela possibilidade de mecanização, excluindo a variável operador, e pelo mesmo apresentar um alto aporte térmico contribuindo para as deformações pós soldagem. Foi utilizado como referência a soldagem sem vibração e comparada às soldagens com vibração simultânea e com vibração imediatamente após os cordões de solda. Todos os corpos de prova foram soldados utilizando-se os mesmos parâmetros de soldagem, sendo a vibração fornecida aos mesmos através de um motor indutor de frequências. A deformação foi inspecionada utilizando-se a técnica de digitalização e sobreposição das imagens em um software. Na análise macrográfica, pôde-se observar que a vibração durante a soldagem modifica os parâmetros geométricos dos cordões. Na análise micrográfica, a vibração exerce influência significativa dependendo da região de análise. Na avaliação da microdureza, verificou-se que a vibração introduzida durante a solda e a aplicada imediatamente após, contribui para redução dos v... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The stress relief is conventionally performed by thermal treatments, being mandatory in the main manufacturing standards. Mechanical vibration can be an alternative to thermal relief, presenting advantages such as lower time and energy, making it an option with a lower cost of treatment, besides not altering the microstructure of the treated materials. In order to prove the influence of the vibration applied to the welding process, two beads were welded in "T" joints, choosing the arc process submerged by the possibility of mechanization, excluding the operator variable, and for the same to present a high thermal contribution contributing to the deformation after welding. Non-vibration welding was used as reference and compared to welds with simultaneous vibration and vibration immediately after the weld beads. All the specimens were welded using the same welding parameters, and the vibration was supplied to them through a frequency inducing motor. The deformation was inspected using the technique of scanning and overlapping the images in a software. In the macrographic analysis, it was observed that the vibration during welding modifies the geometric parameters of the beads. In the micrographic analysis, the vibration exerts influence depending on the region of analysis. In the evaluation of the microhardness, it was verified that the vibration introduced during the weld and the one applied immediately after, contributes to the reduction of the values in the regions of the weld metal and ZAC / Mestre

Orientador: João Eduardo Guarnetti dos Santos / Banca: Kléber Pereira Lanças / Banca: Celso Luiz da Silva / Banca: José Angelo Cagnon / Banca: Jair Rosas da Silva / Resumo: 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 ... / Abstract: 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,... / Doutor

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:10Z : No. of bitstreams: 1 000864230.pdf: 1866850 bytes, checksum: 9ad28107377e11f0b8e5361f14581a46 (MD5) / Os sistemas produtivos modernos requerem, cada vez mais, confiabilidade e bom desempenho de seus equipamentos que, ao apresentarem níveis de vibração elevados, tendem a se deteriorar precocemente e produzir variações no processo produtivo, comprometendo assim sua utilização. Dado o interesse em mitigar os efeitos da vibração, nos últimos anos o estudo de sistemas que sejam capazes de controlar os deslocamentos e as forças dinâmicas geradas por equipamentos vem ganhando espaço considerável na engenharia. Este trabalho apresenta o estudo de uma técnica de controle semiativo que emprega a alteração das propriedades dinâmicas através da modificação da rigidez do sistema, para produzir o efeito de atenuação de vibrações. Foi desenvolvida uma metodologia para avaliação do efeito de alteração da rigidez do sistema através de análise adimensional dinâmica do sistema e, além disso, foram também equacionados analiticamente todos os parâmetros envolvidos no controle das propriedades do sistema. Foi desenvolvido o projeto teórico de um dispositivo capaz de realizar a modificação da rigidez de um sistema mecânico, sendo este simulado em condições de aplicação na atenuação de vibrações de um equipamento que atravessa sua frequência natural. Os resultados demonstram que o dispositivo tem aplicação bastante efetiva para pequenas estruturas e que o conceito pode ser estendido para experimentos com sistemas reais / Modern production systems increasingly require good reliability and performance of their machines and equipment. Those which have high vibration levels tend to deteriorate sooner and to produce poor production processes, which means that the maximum availability cannot be exploited. In recent years, due to the desire to mitigate the effects of vibration, systems which are capable of controlling the dynamic displacements and forces generated by equipment, have been studied. The work in this dissertation presents a study of a semi-active control technique which changes the dynamic properties of a machine, through the modification of the system stiffness, to produce the effect of vibration reduction. A methodology is developed to evaluate the effect of the system stiffness alteration through dynamic analysis. A potential implementation of a design capable of modifying the stiffness of a mechanical system is presented, and simulations are carried out into its performance as a machine passes through its natural frequency. The results show that the design works in principle and has the potential to work in a real experimental system

Orientador: Michael John Brennan / Banca: Fabricio César Lobato de Almeida / Banca: Gianluca Gatti / Título em portugues: Efeitos da vibração em linha férrea induzida pela passagem de trens em dispositivo de captação de energia / Resumo: 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 / Abstract: 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 / Mestre

As empresas, cada vez mais, buscam a redução de custo, para serem mais competitivas. A necessidade de aumentar a vida útil dos equipamentos, através de técnicas apropriadas é prioritário para manutenção dos ativos. Neste trabalho estudou-se o método para implantação da análise e monitoramento da vibração em equipamentos rotativos, com base nos conceitos da manutenção centrada em confiabilidade, usando técnicas preditiva e pró-ativa de manutenção pela condição, com foco na tarefa. Primeiramente foi analisado o comportamento dos componentes em relação ao processo de falha, como as falhas atuam, os tipos de modos de falha, falhas funcionais e seus efeitos. Após foram analisados e selecionados os critérios de níveis de vibração para os equipamentos rotativos em função da potência e rotação. Também, foi determinado em que condições os espectros seriam analisados em função da amplitude e freqüência de rotação. Então, foram preparados os locais para coletas dos dados de vibração. Assim, os níveis de vibração global foram coletados em função das amplitudes, em cada posição específica do equipamento em seu plano. Isto faz com que, análise dos níveis globais de vibração e o diagnóstico através do espectro e a forma de onda, permitissem encontrar a causa do problema. Finalmente, são apresentados os resultados em níveis de amplitude, espectro após ações, a correção da causa do problema e os tipos de defeitos de tendência de falhas e a implementação do método.