O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

A conversão de energia vibracional do ambiente em energia elétrica através de dispositivos piezelétricos tem recebido crescente atenção na última década. Com intuito de melhorar o desempenho destes tipos de dispositivo, são discutidos os benefícios da introdução de não linearidades nestes sistemas. O dispositivo utilizado é uma viga cantilever tipo bimorph, parcialmente recoberta por material piezelétrico, com massas magnéticas concentradas na extremidade livre da viga que geram forças magnéticas não lineares. Nesse dispositivo, além da não linearidade proveniente dos magnetos, considera-se também a não linearidade inerente ao material piezelétrico. A solução das equações eletromecânicas acopladas, que descreve o movimento do conversor piezelétrico de energia, é encontrada numericamente resolvendo-se um conjunto de equações diferenciais ordinárias com condições iniciais dadas. A resposta em frequência do sistema é aproximada pelo método perturbativo das múltiplas escalas. A potência elétrica gerada é analisada variando-se alguns parâmetros, como intensidade da força de excitação, distância entre os magnetos da extremidade livre da viga e resistor de carga. A estabilidade do sistema também é investigada através de uma análise dinâmica, de onde se conclui a influência da distância entre os magnetos juntamente com a intensidade da força de excitação nesta estabilidade. Estes parâmetros também influenciam na faixa de frequência de operação do dispositivo. É observado que os efeitos não lineares presentes no dispositivo fazem com que este opere em uma ampla faixa de frequência. É realizado o estudo de incertezas em alguns parâmetros do conversor de energia piezelétrico, através de simulações de Monte Carlo, concluindo a influência destes na frequência natural e na potência elétrica gerada pelo dispositivo. Através de ensaios experimentais confirmam-se os benefícios da introdução de não linearidades nos geradores de energia piezelétricos. / Piezoelectric energy harvesting has received great attention over the last years. The main goal of this work is to discuss the potential advantages of introducing nonlinearities in the dynamics of a beam type piezoelectric vibration energy harvester. The device is essentially a cantilever beam partially covered by piezoelectric material with a magnet tip mass. Also, we consider the nonlinear constitutive piezoelectric equations. The electromechanically coupled equations are solved numerically, through the initial value problems for ordinary differential equations. The frequency response of the system is approximated using the method of multiple scales. The electrical power output is calculated by varying the amplitude of the base acceleration, the distance between the magnets and the load resistor. The stability of the system is also investigated. Stochastic variations are introduced in some key parameters and the propagation of these uncertainties is investigated through Monte Carlos simulations. From the numerical results it is found that the influence of the parameters investigated in the frequency range of operation of the device and the nonlinear effects present on the device energy harvester extend the useful frequency range of these. Moreover uncertainty parameters affect the natural frequency and the power output harvester. Through experimental tests it has been confirmed the benefits of introducing nonlinearities in piezoelectric energy harvesters.

Os transformadores de potência elétrica produzem um elevado nível de ruído que em alguns casos gera desconforto à comunidade vizinha. O presente trabalho desenvolve um modelo estrutural de elementos nitos que, com carregamento adequado, é capaz de reproduzir o deslocamento, medido durante a operação, de um transformador de potência elétrica. Este modelo estrutural é utilizado para calcular a redução do deslocamento das superfícies deste transformador decorrentes do emprego de absorvedores dinâmicos de vibração. Este modelo estrutural foi desenvolvido para estimar o número de absorvedores dinâmicos, sua massa e sua localização que permitiria reduzir o ruído acústico emitido por este transformador de potência até alcançar níveis de intensidade de som em comformidade com a legislação brasileira. / Electrical power transformers produce a high level of noise, which, in some cases, generate discomfort to the surrounding community. The present work develops a structural model by the Finite Element Method that, with adequate loading conditions, is capable of reproducing the displacement, measured during operation, of the transformer tank. The structural model has been used to compute the displacement reduction of the transformer surfaces by using dynamic vibration absorbers. The structural model was developed to estimate the number of dynamic absorbers, the mass and localization that could reduce the acoustic noise to levels of intensity of sound in accordance to the Brazilian law.

O método de Ibrahim no Domínio do Tempo (ITD) é considerado um dos métodos clássicos de identificação de parâmetros modais de estruturas. As maiores vantagens da sua aplicação residem na identificação de modos muito próximos com boa precisão, em uma faixa relativamente larga de freqüências, além do número reduzido de equipamentos requeridos para a realização de ensaios experimentais. Neste trabalho foi realizada uma aplicação do método ITD no processo de identificação das freqüências naturais, dos fatores de amortecimento e dos modos de vibrar de uma placa quadrada de alumínio, engastada em um dos lados e livre nos demais. Este modelo experimental apresenta alta densidade modal e a análise foi realizada em uma faixa de freqüências de 0 a 1600 Hz através de um ensaio de impacto. Para produzir um conjunto consistente de resultados é necessário utilizar um modelo sobredeterminado para o sistema em estudo. O resultado desta análise, porém, apresenta modos computacionais que devem ser eliminados. Para tanto, foram utilizados dois índices de confiança para qualificar os resultados, sendo estes o Fator de Confiança Modal (MCF) e a Colinearidade de Fase Modal Ponderada (MPCW). Os modos que apresentaram melhores índices de confiança são considerados o resultado final do processo de identificação. / The Ibrahim Time Domain (ITD) method is considered one of the classical modal parameter identification techniques. The greatest advantages of the ITD application consist of the precise identification of closely spaced modes within a wide range of frequencies and the small amount of equipment required to accomplish experimental testing. In this work, the ITD method was applied in the process of identification of natural frequencies, damping factors and mode shapes of a cantilever aluminium plate. High modal density was detected on the experimental model and the analysis was performed on a frequency range from 0 to 1600 Hz by means of impulse testing. However, an oversized model of the test structure must be used, so that a consistent set of results can be achieved. The results, nevertheless, present computational modes that must be removed from the model. Two confidence factors were used to qualify the results, namely the Modal Confidence Factor (MCF) and the Modal Phase Collinearity - Weighted (MPCW). The modes that presented higher confidence factor values were considered as the final result of the identification process.

A exploração de fenômenos aeroelásticos dinâmicos visando à conversão de energia do escoamento em eletricidade tem recebido crescente atenção nos últimos anos. As aplicações se estendem desde estruturas aeroespaciais até a alimentação de sistemas eletrônicos sem fio e diferentes mecanismos de transdução têm sido utilizados. O uso de um aerofólio é uma abordagem conveniente e escalável para criar instabilidades e oscilações persistentes para coleta aeroelástica de energia. Este trabalho tem por objetivo avaliar configurações alternativas de aerofólio para a coleta de energia do escoamento. As análises abrangem as versões lineares e não lineares de geradores aeroelásticos de energia baseados em aerofólio com dois (2GDL) e com três graus de liberdade (3GDL) que utilizam transdução piezelétrica e eletromagnética separadamente e também simultaneamente. Em todos os casos o acoplamento eletroaeroelástico é adicionado ao grau de liberdade de flexão do aerofólio e um circuito elétrico externo utilizado para cada tipo de mecanismo de transdução. As equações adimensionais que governam o sistema eletroaeroelástico são apresentadas para cada caso e uma carga resistiva é considerada no domínio elétrico para a previsão da potência gerada. Inicialmente, as previsões do modelo piezoaeroelástico linear com 2GDL são verificadas a partir de resultados experimentais obtidos em ensaios em túnel de vento na condição de flutter. Posteriormente, no primeiro estudo de caso, o comportamento eletroaeroelástico da seção típica com 2GDL é investigado, na velocidade de flutter, variando-se parâmetros aeroelásticos e eletromecânicos. No segundo estudo de caso, uma não linearidade do tipo freeplay é adicionada ao grau de liberdade de rotação da seção típica de 2GDL. Neste caso, a seção típica é estudada na velocidade mais baixa na qual o sistema apresenta oscilações em ciclo limite para diversas configurações de parâmetros aeroelásticos e eletromecânicos. As oscilações não lineares em ciclo limite podem ser obtidas abaixo da velocidade linear de flutter. Finalmente, o comportamento eletroaeroelástico de uma seção típica linear com 3GDL é estudado segundo a variação de diferentes parâmetros. Em todos os estudos de caso, a potência gerada e a amplitude dos GDLs mecânicos são investigadas. Com o estudo, é possível localizar regiões ótimas de parâmetros adimensionais as quais propiciam um aumento da potência elétrica de saída com velocidades de escoamento aceitáveis. Uma vez escalável, é possível redimensionalizar o modelo e manufaturá-lo. / The exploration of dynamic aeroelastic phenomena for converting wind energy into low-power electricity has received growing attention in the last years. Applications extend from aerospace structures to wireless electronic systems. The use of an airfoil is a convenient approach to create instabilities and persistent oscillations for flow energy harvesting. In this work, the goal is to establish alternative configurations of the airfoil for flow energy harvesting. The analysis presented here covers linear and nonlinear versions of aeroelastic energy generators based on an airfoil with two degrees of freedom and three degrees of freedom using piezoelectric and electromagnetic transduction separately and simultaneously. Both forms of coupling are added to the plunge degree of freedom in the presence of a separate electrical load for each type of transduction. The governing coupled dimensionless electroaeroelastic equations are given with a resistive load in each electrical domain to predict system behavior. First, the model predictions are compared with experimental data obtained in wind tunnel tests under flutter condition validating the model for the case of two degrees of freedom and piezoelectric coupling. After, in the first case study the typical section with two and three degrees of freedom is studied at the linear flutter speed for several aeroelastic and electromechanical parameters configurations. In the second case of study a freeplay non-linearity is added to the rotational degree of freedom of the two degree of freedom typical section. In this case, the typical section is studied at the lowest flow speed at which the system presents limit cycle oscillations for different aeroelastic and electromechanical system parameters. The non-linear limit cycle oscillations may be obtained below the linear flutter speed. In both cases, the power generation is analyzed as well as the maximum displacements of the mechanical degrees of freedom. With this study, it is possible to locate the favorable dimensionless parameter regions that give maximum electrical power output as well as reasonable airflow speeds. In this scalable problem, the results can be used for design and fabrication of optimal airfoil-based flow energy harvesters.

O estudo de força aplicada em função da deformação dos materiais é um método comum para estudar as propriedades mecânicas dos mesmos. Este trabalho descreve o desenvolvimento do protótipo de um instrumento dedicado à medição das propriedades viscoelásticas de tecidos moles. O protótipo é composto por um módulo de excitação, um de medição do deslocamento e outro de medição da carga, arranjados de forma compacta para proporcionar a sua aplicação em centro cirúrgico. O módulo de medição do deslocamento é baseado em um sensor magnetoresistivo posicionado eqüidistante entre dois pequenos magnetos cilíndricos (diâmetro = 3mm, comprimento = 5mm) invertidos. Um dos magnetos foi acoplado na base do próprio sensor e o outro no eixo do pistão. Nesta configuração, o campo magnético sobre o sensor é praticamente nulo na condição inicial e diferente de zero quando o pistão se desloca. O módulo de medição da carga possui um pequeno porta-amostra e permite realizar medidas em amostras de até 1 grama. A deformação sobre as amostras pode ser realizada de forma dinâmica e estática. A deformação dinâmica é feita usando um sistema eletromagnético, baseado em alto-falante, energizado com corrente alternada. A deformação estática é feita comprimindo a amostra através do deslocamento do oscilador sobre a mesma, usando um controle micrométrico. Durante as medidas, as amostras são envolvidas em óleo de parafina para minimizar os atritos de contato. As medições dinâmicas da carga e do deslocamento do pistão são feitas através de um amplificador Lock-in conectado ao microcomputador por uma interface GPIB. Foram realizados testes em amostras de diferentes propriedades mecânicas, tais como parafinas, borracha de silicone, fígado bovino, gelatina de porco, gelatina de porco irradiada, carne de porco e carne de frango. A variação da amplitude do sinal durante a deformação da amostra foi bastante notória para pequenas variações nas propriedades mecânicas e geométricas da mesma. Para as amostras citadas acima, ambos os sinais da variação do deslocamento e da carga foram diferentes e reprodutíveis. Estes estudos mostraram que, com um sistema simplificado e de baixo custo, é possível avaliar pequenas alterações das propriedades mecânicas em pequenas amostras de tecido biológico mole. Baseado nos resultados deste estudo, pode-se concluir que o protótipo desenvolvido apresenta sensibilidade para caracterizar as propriedades elásticas de tecidos biológicos moles. / The study of deformation of materials when submitted to knowledge force is a common method to study their mechanical properties. This work describes the development of a prototype of a system dedicated to the measurement of the viscous-elastic properties of soft tissues. This system is composed of three coupled modulus: one for mechanical excitement, one displacement measurement and one to load measurement. All of them are arranged in a compact form to provide their application in surgical centers. The module of measurement of the displacement is based on a magneto resistive sensor located between an equidistant of two small cylindrical magnetos (diameter = 3 mm, length = 5 mm) aligned and with magnetic poles inverted. One of the magnetos was connected to the support of sensor and the other to the piston. In this configuration, the magnetic field on the sensor is practically null in the initial condition and different from zero when the piston is moving. The module of measurement of the load has a small sample-place and allows carrying through measured samples of up to 1 gram. The deformation on the samples can be carried through dynamic and static forms. The dynamic deformation is made using an electromagnetic system, based in loudspeaker, energized with an alternating chain. The static deformation is made compressing the sample by the displacement of the oscillator on it using a micrometric control. During the measures the samples are involved in paraffin oil to minimize the resistance force caused by the contact. The dynamic measurements of the load and the displacement of the piston are made through an amplifier Lock-in interfaced to the microcomputer by GPIB cable. Tests in samples of different mechanical properties, such as paraffin, silicone rubber, bovine liver, gelatin of pig, meat of pig and chicken were carried out. The variation on the strain and load output for dynamic and static stresses show the potential of the prototype developed to evaluate mechanical proprieties of small samples. Both output signals of the displacement and load had been reproducible. These studies had shown that, with a simplified and low cost system it is possible to evaluate small alterations of the mechanical properties in small soft biological tissues.

Vibrações mecânicas oferecem grande limitação para a produtividade, qualidade ou mesmo viabilidade das operações de usinagem, especialmente quando se trata das autoexcitadas (chatter). Neste trabalho, foram desenvolvidas estratégias que tem como objetivo diminuir a intensidade de vibrações em processos de torneamento por meio do acoplamento de material piezelétrico ao suporte de ferramenta em conjunto com uso de shunts resistivo, indutivo e resistivo-indutivo em série ou em paralelo, criando assim estruturas eletromecânicas passivamente amortecidas. Para tanto, foram construídos modelos eletromecânicos de parâmetros distribuídos para mostrar a capacidade que tais estruturas eletromecânicas possuem em oferecer um maior amortecimento quando comparadas com estruturas mecânicas convencionais. Com os modelos construídos, foi possível verificar a influência causada pela espessura da camada de material piezelétrico bem como a influência dos shunts no comportamento da estrutura, sendo constatado que camadas mais espessas aumentam a capacidade de amortecimento da estrutura e que os shunts resistivo-indutivo, tanto em série quanto em paralelo, funcionam como um amortecedor dinâmico de vibrações amortecido e oferecem o melhor desempenho. A seguir, construiu-se o diagrama de lóbulos de estabilidade para comparar as estruturas com e sem shunts e observou-se que as estruturas com shunts resistivo-indutivo possuem um melhor desempenho. Também foram executados testes de impacto (tap tests) para a verificação experimental do comportamento da estrutura quando conectadas aos shunts e os resultados mostraram que há um maior amortecimento. Considerando os resultados obtidos, acredita-se que seja possível melhorar o desempenho de processos de torneamento usando material piezelétrico. / Mechanical vibrations offer great limitation for the productivity, quality or even feasibility of the machining operations when chatter is present. In this work it was developed strategies aiming to diminish the intensity of the vibration in turning processes. By coupling a piezoelectric material with a turning tool and by using different associations of resistive and inductive shunt (series or parallel) it was created electromechanical structures passively damped. Electromechanical models of distributed parameters were developed in order to show the capacity that these structures has to offer a greater dumping when compared with conventional mechanical structures. By using these constructed models it was possible to verify the influence of the thickness of the piezoelectric material as well as the influence of shunts in the behavior of structure. It was observed that thicker layers increase the damping capacity of the structure that resistive-inductive shunt (series or parallel) works as a damped dynamic vibration absorber which offer better performance. Latter was developed a stability lobes diagram in order to compare the structures with and without shunts and it was observed that structures connected to resistiveinductive shunt has a better performance. Tap tests were performed for the purpose of study the experimental behavior of the structure connected to shunt and results showed that there is a better damping in this situation. Considering the results obtained, is fair to believe that is possible to improve turning process by using piezoelectric materials.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

As lajes alveolares são elementos eficientes do ponto de vista estrutural, pois os alvéolos permitem significativa redução de peso próprio sem comprometer a resistência e a rigidez. Além disso, é muito comum nesses elementos o uso de protensão, o que permite que estas lajes consigam vencer grandes vãos e se tornem uma solução competitiva. No entanto, para certas combinações de vãos, espessura da laje, ligações e propriedades dos materiais, esse sistema estrutural pode ser suscetível a vibrações excessivas. Há poucos estudos sobre a sensibilidade a vibrações destes elementos cuja aplicação é comum em situações de especial interesse como escritórios, nos quais as vibrações podem causar significativos incômodos aos usuários. Este trabalho visa contribuir para o melhor entendimento sobre a sensibilidade a vibrações de pavimentos com lajes sujeitas à ação dinâmica de atividades humanas. Além disso, pretende-se avaliar o comportamento dinâmico dos pavimentos com lajes alveolares em diferentes situações de interesse: painéis isolados, unidos por chaves de cisalhamento e após a concretagem da capa. Foi realizado um estudo experimental em um pavimento de um edifício comercial em estrutura de concreto pré-moldado nas três situações distintas da construção e foram obtidas as frequências naturais, modos de vibração e amortecimento para cada etapa, bem como uma análise do conforto ao usuário, a partir dos limites previstos em normas nacionais e internacionais. Foi também realizada uma análise numérica, na qual, além da determinação teórica de modos de vibração e frequências naturais, foram determinados os níveis de vibração gerados pelo caminhar de pessoas. As frequências naturais obtidas numericamente apresentaram diferença média de 11% com relação às experimentais. A diferença média dos picos de aceleração numéricos e experimentais foi de 9%. Tais resultados possibilitaram validar o modelo numérico proposto. A análise de conforto do pavimento indicou que a norma brasileira ANBT NBR 6118 (2014) não apresenta prescrições suficientes para se evitar vibrações excessivas em pavimentos com lajes alveolares protendidos. Os resultados permitiram concluir que as chaves de cisalhamento e a capa estrutural foram determinantes para garantir níveis aceitáveis de vibração no pavimento analisado. / Hollow core slabs are very efficient structural members, since their voids allow a significant reduction of self-weight, without jeopardizing the strength and stiffness. Moreover, prestressed concrete is commonly employed in this type of structure, allowing their use in large spans. Consequently, this is a very competitive solution. However, for certain combination of spans, slab thickness, connections and materials properties, this structural system can be susceptible to excessive vibrations. There is a lack of studies on vibration sensitivity of these elements, which are commonly applicable in situations of special interest, as offices, in which vibration can cause significant annoyance to users. This work aims to contribute to a better understanding about vibration sensitivity of hollow core slabs floors. Moreover, we intend to evaluate the dynamic behavior of hollow core slabs in different situations of interest: single panels, panels joined by shear keys and after completion of concrete topping. This analysis involves the determination of natural frequencies, mode shapes, damping ratios and vibrational levels generated by walking. An experimental study was carried out on a floor of a precast concrete structure of a commercial building in three different stages of construction. In this study, the natural frequencies, mode shapes and damping for each step were obtained, as well as an analysis of comfort, based on limits defined by national and international standards. A numerical analysis was also performed in which the vibration modes and natural frequencies were theoretically determined and the vibration levels generated by walking were estimated. The natural frequencies obtained numerically showed an average difference of 11% compared to experimental. The average difference between the numerical and experimental peak acceleration was 9%. These results allowed the validation of the numerical model proposed. The comfort analysis of the floor indicated that the Brazilian standard ANBT NBR 6118 (2014) does not provide sufficient provisions to avoid excessive vibrations in floors with prestressed hollow core slabs. The results showed that the shear keys and the structural topping were crucial to ensure acceptable levels of vibration.

Desenvolve uma pesquisa em dinâmica estrutural não-linear com enfoque teórico e experimental direcionada para uma importante classe de estruturas flexíveis. É motivada pelos novos requerimentos das indústrias em termos de inovações, das agências certificadoras em termos de segurança e conforto e, por restrições relativas ao meio ambiente cada vez mais severas. Como conseqüência, o cenário atual e os desafios da engenharia moderna são bem diferentes daqueles encontrados antigamente. Atualmente as estruturas são mais flexíveis e operam sob condições cada vez mais severas. O aumento da flexibilidade torna as não-linearidades mais ativas e, juntamente com a ação de diferentes formas de excitação, produzem um cenário dinâmico complexo. Neste cenário, diversos fenômenos dinâmicos intrinsicamente não-lineares podem se desenvolver e conseqüêntemente comprometer a integridade estrutural, prejudicar a operação e incrementar os problemas de ruído. Tais fenômenos são altamente perigosos, principalmente por não serem previstos e nem ao menos conhecidos pela teoria dinâmica linear. Dentre estes fenômenos, a pesquisa se propõe a abordar dois: vibrações ressonantes paramétricas e autoparamétricas. Especificamente, a pesquisa investiga a influência da viscosidade do meio de operação e da presença de excitações combinadas nos fenômenos de ressonância paramétrica. No caso das ressonâncias autoparamétricas o objetivo específico é avaliar técnicas experimentais na caracterização do fenômeno, assim como, promover entendimentos mais profundos sobre suas características. Para atingir os objetivos propostos, são construídas duas estruturas de laboratório com características aeronáuticas. A primeira faz alusão a um estabilizador vertical. Nesta estrutura foram desenvolvidos os trabalhos relativos à vibração ressonante paramétrica. A segunda é uma simplificação de um sistema estrutural asa-pilone-turbina. Nesta segunda estrutura foram avaliadas técnicas experimentais para a identificação, caracterização e análise da vibração ressonante autoparamétrica. Os resultados teóricos e experimentais demonstram que a viscosidade do meio de operação age positivamente na dinâmica da estrutura, reduzindo níveis máximos de vibração em regime permanente, simplificando a dinâmica em respostas transientes e facilitando as relações de estabilidade/instabilidade. Por fim, apresenta resultados experimentais demonstrando que a energia vibratória da asa pode ser transferida por intermédio de uma ressonância autoparamétrica principal para a sub-estrutura pilone-turbina resultando em níveis extremamente elevados de vibração. / This document presents results of theoretical and experimental investigations on the non-linear vibration characteristics of an important class of flexible structures. The motivation for such a study arises mainly from the increasing need for lightweight structural members. The weight reduction associated to the use of novel materials contribute to the increase of flexibility what can cause the appearance of nonlinear effects not previously observed. These nonlinear phenomena associated to the fact that, in field conditions the structure is frequently subjected to complex dynamic loads of different nature, results in a complex dynamic environment when estimation of the structure's dynamic response is concerned. Moreover, these nonlinear effects potentially may cause undesired vibration level, in some cases causing bad function and failure of the entire structure. The research is focused on studying the effects of medium viscosity as well as combined excitations on parametrically resonant vibrating structures. It is speciffically aimed characterize the phenomenons either analytically and experimentally by constructing laboratory test specimens that resemble aircraft structures. For that purpose a vertical fin is built in order to conduct experiments on the principal parametric resonance phenomenon. An analytical single degree of freedom model of this structure including nonlinear terms is derived and the results of numerically simulated results through perturbation technique are compared to experimental results obtained in the laboratory. A second structure is built that resembles a typical wing-pylon-engine substructure and it is used to study autoparametric resonance vibrations. In this case the structure is considered with multiple degrees of freedom and the results of a finite element model is correlated with experimentally obtained results. Theoretical and experimental results show that the environment viscosity affects in a significant manner the dynamic response of the structures under test, decreasing the maximum vibration levels in steady-state regime, simplifying the dynamics in transient responses and facilitating the relationship between instability/stability. At the end, it is shown experimental results demonstrating that vibratory energy from the wing substructure can be transferred by an autoparametric resonance to the substructure pylon-engine. All the experimental results do not found linear theory counterparts.