Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-21Bitstream added on 2014-06-13T20:55:56Z : No. of bitstreams: 1 santos_rb_me_ilha.pdf: 887891 bytes, checksum: 9cff877681cee249ea6c3466ef38a6ed (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho tem como propósito projetar controladores para aplicação em tempo real em uma estrutura flexível, objetivando a redução de vibração estrutural. Os controladores são projetados segundo o enfoque de otimização convexa, com formulações envolvendo desigualdades matriciais lineares (LMIs). Duas diferentes sínteses de realimentação são consideradas. A primeira é o projeto de controladores por realimentação de estados, estimados por um observador. A segunda metodologia é baseada no controle H∞ via realimentação do sinal de saída. O modelo matemático da estrutura, usado no projeto dos controladores, foi obtido utilizando o método de Lagrange. A estrutura considerada representa um modelo de um edifício flexível controlado por uma massa móvel (Active Mass Damper -AMD) localizada no topo. A estrutura é submetida a dois tipos de excitações, sísmica e senoidal. Uma mesa de vibração (Shake Table) foi usada para aplicar as excitações. Para rodar o experimento de controle foi usado uma placa de aquisição (MultiQ - PCI) e o software de controle Wincon. Os controladores foram desenvolvidos usando o Simulink e executado em tempo real usando o Wincon. Testes experimentais foram realizados para comprovação e avaliação das metodologias propostas. / The proposal of this work is to design real time controllers for application in flexible structure, aiming the structural vibration reduction. The controllers are designed by convex optimization involving linear matrix inequalities (LMIs) approaches. Two different methodologies to feedback the system are explained. The first one is the design controller by state feedback based on observer. The second one is based on H∞ output feedback control. The mathematical model of the structure, used in the controller design, was obtained by Lagrange’s method. The structure can represent a flexible building, and it is controlled by a driving mass located at the top. The structure is submitted to seismic and sinusoidal excitations. A vibration table (Shake Table) was used to apply the excitations. The experimental tests were realized using an acquisition board (MultiQ - PCI) and the Wincon control software. The controllers were developed using Simulink, and it run in real time using the Wincon software. Experimental tests were accomplished to validate and evaluate the proposal methodologies.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-05T13:40:29Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5062577 bytes, checksum: 50662b1886cf46d934e60415729f24cd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T13:40:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5062577 bytes, checksum: 50662b1886cf46d934e60415729f24cd (MD5) Previous issue date: 2016-01-29 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Most rotating machines, especially those mounted on flexible shafts and bearings when it’s accelerating, tend to pass through critical speeds, which are speeds that can cause structural resonance in the system. Thus, there is a constant concern for seeking effective methods to reduce the effect of vibration when passing through such speeds. Currently there are many applications of "smart materials" as actuators in dynamical systems, in order to reduce vibrations in a frequency range next to the resonance zone. In this direction the use of actuators composed by shape memory alloys (SMA) assists in active control structures, due the capacity of stiffness variation with change of the temperature. This thesis presents a shaft-rotor system design with active bearing, using SMA springs and temperature control system based on fuzzy logic, to reduce the vibration amplitudes when passing through critical speeds. This reduction occurred from the system stiffness change (active support bearing), obtained by changing the temperature of the SMA springs. The theoretical and experimental results showed the system functionality, being achieved reductions of up to 61.5% in the peak amplitudes and 57.3% in terms of RMS signal during the passage through resonance zone. / A maioria das máquinas rotativas, sobretudo aquelas montadas sobre eixos e mancais flexíveis, quando de seu início de funcionamento, tendem a passar por velocidades ditas críticas, ou seja, velocidades que podem levar o sistema a entrar em ressonância estrutural. Assim, existe uma preocupação constante pela busca de métodos eficazes de atenuar o efeito da vibração quando da passagem por tais velocidades. Atualmente vêm-se estudando aplicações de “materiais inteligentes” como atuadores em sistemas dinâmicos, com o propósito de reduzir as vibrações numa faixa de frequência relacionada à região de ressonância. Nesta direção está o uso de atuadores compostos por ligas com memória de forma (LMF), que auxiliam no controle ativo de estruturas, devido à sua capacidade de variação de rigidez em função da mudança de temperatura. Apresenta-se, nesta tese, uma concepção de sistema eixo-rotor com mancal ativo, fazendo uso de molas LMF e sistema de controle de temperatura baseado na lógica fuzzy, visando reduzir as amplitudes de vibração quando da passagem por velocidades críticas. Tal redução ocorreu a partir da mudança de rigidez do sistema (mancal de suporte ativo), obtido pela mudança da temperatura das molas. Os resultados teóricos e experimentais do funcionamento do sistema mostraram a sua funcionalidade, sendo obtidas reduções de até 61,5% nas amplitudes de pico e de 57,3% em termos de RMS do sinal, durante a passagem pelas regiões de ressonância.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 3354442 bytes, checksum: 532efa08cfa28b912005d769b2265b38 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Temporary grandstands are structures subjected to dynamic loading. This is mainly due to the type of use they are subjected. Vibration problems were detected in these structures and occurrences of accidents have been reported. In this sense, it is necessary to study and identify dynamic characteristics of grandstand components, in order to develop numerical models that can be used for a better understanding of issues linked to comfort and safety of these structures. The numerical model of this type of structure for vibration analysis enables the design to be analyzed with respect to natural frequencies and mode shapes of the structure, avoiding possible effects of resonance with the excitation due to the public. The objective is to develop and adjust numerical models of a temporary grandstand for the characterization of numerical-experimental behaviour in relation to natural frequencies. A temporary grandstand with a capacity of about 96 people was assembled in the laboratory. Previous studies of structural components are used and supplemented with tests and numerical modeling. Modal tests were performed to characterize the structure and calibrate the numerical models. Such models were developed with different degrees of refinement in order to obtain a comparison of the effect of simplifications while modeling the structure. The study provides knowledge about the development of more accurate numerical models of this type of structure, enabling diagnostic of dynamic behavior in use, with guidelines on the level of refinement that should be adopted to model this type of structure. / Estruturas de arquibancadas temporárias estão sujeitas a carregamentos dinâmicos. Isto se deve principalmente ao tipo de uso a que são submetidas. Problemas de vibração foram detectados nestas estruturas e ocorrência de acidentes vêm sendo registradas. Neste sentido, faz-se necessário estudo e identificação das características dinâmicas dos componentes que constituem as estruturas de arquibancadas temporárias, de forma a elaborar modelos numéricos que possam ser utilizados para melhor entendimento de aspectos associados ao conforto e segurança destas estruturas. O modelo numérico deste tipo de estrutura, para análise de vibração, possibilita a análise quanto às freqüências naturais e as formas modais da estrutura, evitando possíveis efeitos de ressonância com a excitação do público. O objetivo deste trabalho é desenvolver e ajustar modelos numéricos de arquibancada temporária com vista à caracterização do comportamento numérico-experimental no que se refere às freqüências naturais. Para tanto, uma arquibancada temporária em estrutura metálica com capacidade de aproximadamente 96 pessoas foi montada em laboratório. Estudos prévios com componentes da estrutura são aproveitados e complementados com a realização de novos testes e modelagens numéricas. Testes modais foram realizados para caracterização da estrutura e calibração de modelos numéricos. Tais modelos foram desenvolvidos com graus de refinamentos diferentes, de forma a se obter uma comparação do efeito de simplificações na modelagem da estrutura. O estudo possibilita aprofundar o conhecimento quanto ao desenvolvimento de modelos numéricos mais precisos deste tipo de estrutura, viabilizando diagnósticos do comportamento dinâmico em uso, com diretrizes quanto ao nível de refinamento que se deve adotar ao modelar este tipo de estrutura.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-26T14:31:48Z No. of bitstreams: 1 YURI JOSÉ OLIVEIRA MORAES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 4856362 bytes, checksum: 1833eec6cc553ca6e2578b9a019e362b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T14:31:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YURI JOSÉ OLIVEIRA MORAES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 4856362 bytes, checksum: 1833eec6cc553ca6e2578b9a019e362b (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / Capes / As vibrações de natureza mecânica são fenômenos importantes do mundo físico. Geralmente, tais oscilações podem se tornar indesejáveis de tal forma a vir a causar danos temporários ou o próprio colapso de sistemas mecânicos e estruturais. Com o intuito de conter estes efeitos, tem-se pesquisado técnicas que venham a controlar e/ou minimizar as implicações deste fenômeno, que vão desde métodos de natureza passiva, até o uso de controladores com materiais inteligentes. Este estudo tem como objetivo, analisar um sistema de controle passivo de vibrações instalado em uma estrutura que simula um edifício de dois andares e dois graus de liberdade (2GDL). Este sistema é baseado na incorporação de duas configurações de minimolas superelásticas (LMF–NiTi–SE), para dissipação de energia e acréscimo de amortecimento estrutural. Uma análise modal e estrutural foi realizada para avaliar o comportamento do sistema, a partir de métodos analíticos, numéricos e experimentais. Em caráter experimental, as amplitudes de resposta da estrutura foram analisadas para solicitações do sistema em vibração livre, forçada e transiente (sísmica), em todas as configurações. Em comparação com a estrutura com molas de aço convencional, as análises das FRF’s em vibração forçada mostraram uma redução na transmissibilidade de até 51% para o primeiro modo de vibrar e 73% para o segundo modo na configuração de quatro minimolas individuais LMF, e estes valores aumentaram para 55% e 85% respectivamente, na configuração de oito minimolas duplas LMF. Quanto aos fatores de amortecimento, houve um aumento considerável da ordem de 119% no primeiro modo e de 109% no segundo modo de vibração, na configuração das minimolas individuais LMF. Na caracterização dinâmica determinaram-se a energia dissipada nas frequências naturais e amplitude de deformação, validando a análise e o método de controle passivo empregado. / Mechanical vibrations are important phenomena of the physical world. Generally, such oscillations may become undesirable in such a way as to cause temporary damage or the actual collapse of mechanical and structural systems. In order to contain these effects, we have researched techniques that will control and/or minimize the implications of this phenomenon, ranging from passive methods to the use of controllers with smart materials. This study aims to analyze a passive vibration control system installed in a structure that simulates a two floors building and two degrees of freedom (2DOF). This system is based on the incorporation of two superelastic mini coil springs configurations (SMA–NiTi–SE) for energy dissipation and increase of structural damping. A modal and structural analysis was performed to evaluate the behavior of the system, from analytical, numerical and experimental methods. On an experimental basis, the response amplitudes of the structure were analyzed for system requirements in free, forced and transient (seismic) vibration in all configurations. Compared with the conventional steel spring structure, the forced vibration FRF’s analysis showed a reduction in transmissibility of up to 51% for the first vibrating mode and 73% for the second mode in the four mini coil springs individual configuration SMA. And these values increased to 55% and 85% respectively, in the eight mini coil springs double configuration SMA. As for the damping factors, there was a considerable increase in the order of 119% in the first mode and 109% in the second mode of vibration, in the mini coil springs individual configuration SMA. In the dynamic characterization the energy dissipated in the natural frequencies and amplitude of deformation was determined, validating the analysis and the passive control method employed.

Submitted by CARLOS EDUARDO SGOTTI (carlos.sgotti@hotmail.com) on 2018-04-27T18:42:48Z No. of bitstreams: 1 2018_Sgotti_Dissertação_Mestrado.pdf: 10994360 bytes, checksum: 90aa52990d9db0b33dd9950ddfb58289 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-27T19:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sgotti_ce_me_ilha.pdf: 10994360 bytes, checksum: 90aa52990d9db0b33dd9950ddfb58289 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T19:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sgotti_ce_me_ilha.pdf: 10994360 bytes, checksum: 90aa52990d9db0b33dd9950ddfb58289 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A falha catastrófica de caixas de engrenagens acarreta em perdas de produção e custos de manutenção. O elemento mecânico que mais falha em uma caixa de engrenagens é o próprio par engrenado. Estas falhas geralmente ocorrem devido a defeitos pontuais nos dentes como desgaste severo e presença de trincas, contrariando os fatores de segurança previamente definidos por normas referentes aos critérios de falhas em engrenagens. O monitoramento da condição do par engrenado busca avaliar parâmetros representativos dos mecanismos de falha do par engrenado. As técnicas de monitoramento da condição mais utilizadas são a análise de vibrações e análise de lubrificantes. Este trabalho realiza uma revisão bibliográfica de técnicas de monitoramento da condição. A parte experimental consiste na avaliação de uma bancada sob três condições: desgaste severo ao longo da vida útil da engrenagem; engrenagem entalhada para simulação de trinca; engrenagem com variação do entalhe para simulação de uma propagação de trinca. A condição da bancada foi avaliada utilizando técnicas de tratamento de sinais de vibração como TSA, sinal residual, demodulação temporal e análise estatística via PDF beta e; técnicas de análise de lubrificantes como contagem de partículas e espectrometrias de raios-x e infravermelho. Todas as técnicas se mostraram adequadas na avaliação da evolução do desgaste excetuando a espectrometria de infravermelho. Apenas as técnicas de vibração se mostraram adequadas para identificar a presença do entalhe. A análise estatística via PDF beta se mostrou útil para identificar a degradação de um dente conforme evolui o tamanho do entalhe. / The catastrophic failure of gearboxes results in production losses and maintenance costs. The mechanical component that most fails in gearboxes are the gears. These failures usually occur before the end of useful life projected by criteria of failure standards due teeth defects as severe wear and cracking. The condition monitoring of gearboxes evaluates parameters which can indicate the mechanism of failure in process in the gear. The most commonly used monitoring techniques of gearboxes are vibration analysis and lubricant analysis. Firstly, this work performs a bibliographic review of condition monitoring techniques. The experimental analysis consists of the evaluation of an experimental workbench under three conditions: severe wear throughout the life of the gear; notched gear for crack simulation and; gear with variation of notch for simulation of a crack propagation. The workbench condition was evaluated using vibration signal treatment techniques such as TSA, Residual Signal, Demodulation, Statistical Moments, Crest Factor and Statistical Analysis using PDF beta and; techniques for analyzing lubricants such as particle counting and x-ray and infrared spectrometry. All the techniques were adequate to evaluate the evolution of wear except infrared spectrometry. Only the vibration techniques were adequate to identify the presence an evolution of the notch. Statistical analysis using PDF beta was useful to identify the degradation of a tooth as the notch size evolved.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Atualmente têm sido projetadas passarelas cada vez mais esbeltas devido aoavanço da tecnologia e das pesquisas científicas na área de desenvolvimento de novos materiais. Uma conseqüência direta disso é o aumento considerável de problemas de vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Assim sendo, o presente estudo foi desenvolvido de forma a dar uma contribuição no que tange a avaliação da resposta dinâmica de passarelas de pedestre, principalmente, no que se refere ao conforto humano. Para tal, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento de forma a representar a travessia de pedestres sobre a estrutura. A análise em questão considera, inclusive, um modelo mais realista de carregamento desenvolvido para incorporar o impacto transiente do calcanhar devido ao caminhar humano. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal. A análise de diversos projetos distintos de passarelas foi realizada em um extenso estudo de casos, onde foram investigadas as respostas dinâmicas dessas estruturas. Em uma fase subseqüente, características estruturais e dinâmicas foram avaliadas através de um estudo paramétrico. Os resultados obtidos, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), foram comparados com critérios de projeto. Através dos resultados analíticos e numéricos alcançados foi possível demonstrar a importância da modelagem do carregamento gerado durante uma caminhada e como esses resultados são fundamentais para uma boa avaliação da resposta dinâmica das estruturas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro aspecto importante diz respeito ao fato de que em diversas passarelas analisadas observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema.

O aumento dos problemas de vibrações excessivas em estruturas civis oriundos de atividades humanas rítmicas tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos sujeitos a ações dinâmicas rítmicas. Esta foi à motivação principal para o desenvolvimento de uma metodologia de análise centrada na resposta de um sistema estrutural submetido a cargas provenientes de atividades humanas rítmicas. Esta dissertação investiga o comportamento dinâmico de pisos compostos (aço- concreto) sujeito às atividades rítmicas provocadas pelas pessoas. O carregamento dinâmico foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. A metodologia de análise proposta adota técnicas usuais de discretização presentes no MEF (Método dos Elementos Finitos), com base no emprego do programa Ansys. O sistema estrutural investigado consistiu em um ambiente de restaurante com uma área de dança adjacente. O modelo estrutural consiste de um piso suportado por treliças metálicas (joists) para longos vãos (14m) apoiados diretamente sobre paredes compostas por de blocos de concreto. O peso efetivo do sistema foi estimado como sendo de 3,6 kPa, incluindo 0,6 kPa para pessoas dançando e jantando. O momento de inércia efetivo dos joists foi da ordem de 1,6x106 mm4, baseando-se nas tensões suportadas. O estudo paramétrico considera uma correlação entre os resultados numéricos e analíticos. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados por normas de projeto, baseando-se em critérios de conforto humano. Os resultados indicaram que os limites sugeridos pelas normas de projetos não foram satisfeitos. Tal fato indica que estas atividades rítmicas podem gerar picos de aceleração que ultrapassam os limites estabelecidos em recomendações de projeto. / The increasing incidence of building vibration problems due to rhythmic activities led to need of a specific design criterion for rhythmic excitations. This was the main motivation for the development of a design methodology centred on the structural system dynamical response submitted to dynamic loads due to human rhythmic activities. This dissertation investigated the dynamic behaviour of composite floor (steel- concrete) subjected to the human rhythmic activities. The used dynamic loads were obtained through experimental tests with individual carrying out rhythmic and non-rhythmic activities. The proposed analysis methodology adopted the usual mesh refinement techniques present in the finite element method (FEM) simulation implemented in the ANSYS program. The investigated structural system was used in a restaurant facility with an adjacent dancing area. The floor system consists of long span joist supported by concrete block walls. The floor effective weight was estimated including people dancing and dining. The floor effective weight was estimated to be equal to 3.6 kPa, including 0.6 kPa for people dancing and dining. The effective composite moment of inertia of the joists, was selected based on its required strength, ie: 1.1x106 mm4. The parametric study considered correlation between analytical and numerical results found in literature. The peak acceleration values were compared to limits proposed by design codes, based on human comfort and those values were not satisfied. Such fact indicated that these rhythmic activities could generate peak accelerations that surpass design criteria limits developed for ensuring human comfort.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the present work, a methodology for numerical simulation of self-heating phenomenon in viscoelastic materials has been developed, with the aim of proposing and validating finite element models that can be applied to predict the thermomechanical behaviour of structures including viscoelastic materials. The model takes into account the dependence of the mechanical characteristics of the viscoelastic material with respect to frequency and temperature and allows to obtain the transient temperature field. For this purpose, the heat source calculation is computed based on the dissipated energy obtained from the harmonic response calculation as the structure is submitted to cyclic loading. The validation of the model and the adjustment of two initially unknown parameters, namely the film coefficient for natural heat convection and the ratio of the heat source over the mechanical power dissipated through viscoelastic effects, were carried out by comparison of the model-predicted responses to experimental results counterparts, the latter being obtained by the application of a cyclic load to a sample specimen by means of a universal test machine, and measuring the temperatures within the viscoelastic material of the dispositive using thermocouples. A curve-fitting procedure was developed using an optimization routine, in order to identify optimal set of values of h and b. For each test, the experimental results were compared to those obtained from the numeric model after the identification, thus allowing the evaluation of the accuracy and limitations of the proposed model procedure. / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de simulação numérica do fenômeno de auto-aquecimento, tendo como objetivo a realização e a validação de um modelo a ser aplicado à predição do comportamento termomecânico de estruturas incluindo materiais viscoelásticos. O modelo de elementos finitos proposto leva em conta a dependência das propriedades mecânicas do material viscoelástico com relação à frequência e temperatura, e permite a obtenção do campo de temperatura em regime transitório. O cálculo da fonte de calor é baseado na energia de dissipação viscoelástica obtida por meio da resposta em regime harmônico da estrutura submetida a um carregamento cíclico. A validação do modelo proposto e o ajuste de dois parâmetros inicialmente desconhecidos, a saber, o coeficiente de transferência de calor por convecção natural e a razão da fonte de calor pela energia decorrente da dissipação viscoelástica, foram efetuados via confrontação com resultados experimentais, estes sendo obtidos aplicando-se cargas cíclicas sobre um corpo de prova por meio de uma máquina universal de ensaios e registrando a temperatura no material viscoelástico do dispositivo com auxílio de termopares. Um procedimento de ajuste de curvas via uma rotina de otimização foi desenvolvido para a identifição dos parâmetros. Para cada ensaio, os resultados experimentais e os correspondentes obtidos com o modelo numérico após a identificação foram comparados, permitindo avaliar a precisão e as limitações do procedimento de modelagem proposto. / Mestre em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with active vibration control of flexible rotors. Vibratory control behavior of a horizontal rotor containing two disks and suported by bearings on its extremities was studies numericaly and experimentaly. Numerical simulations was perfomaded using Finite Element Method (FEM). The target control was to atenuate the vibration of first 4 bending modes by using of a Linear Quadratic Regualdor. A modal method was required to reduce the model size and make the model controllable. A state observer estimated the modal state coordenates necessary to model method. The control forces were applied over the structure by piezeletric stack actuators. These actuators were orthogonally arranged in control plane locatted in one of bearings bearings of the rotor. The experimental identification of stiffness of active bearings compoments and MEF model ajust was carrifully conducted. The sucsses of metholody was intrically related to this work part, that has allowed the accured calculation of the contol force. Experiments were carried out in a rotor test rig. Optimal modal Controller performance has been tested to various operation conditions and differents excitation forces, like rotor at rest, steady state rotation and transiente rotation. Numerical and experimental results attest the sucsses of control strategy and shows the potentiality of stack piezelectric actuators in the active vibration control to rotordynamics field. / Este trabalho trata do controle ativo de vibração de rotores flexíveis. Um rotor horizontal de dois discos apoiado em dois mancais em suas extremidades foi estudo no que tange o aspecto de controle, tanto no âmbito numérico como experimental. As simulações numéricas foram feitas empregando-se o Método dos Elementos Finitos (MEF). Um controlador ótimo do tipo Regulador Quadrático Linear foi utilizado para atenuar as vibrações dos 4 primeiros modos de flexão do rotor. Empregou-se um método modal para reduzir o tamanho modelo e torná-lo então controlável. O uso de tal método gerou a necessidade de se estimar os estados modais através de um observador de estados. O tipo de atuador escolhido para aplicar a força de controle sobre a estrutura foi um atuador piezelétrico do tipo pilha (piezeletric stack actuator). Os atuadores foram dispostos ortogonalmente num plano de controle localizado num dos mancais do rotor. A determinação experimental da rigidez dos elementos que componham o mancal ativo, onde se localizava os atuadores, e o ajuste destes valores no MEF foi etapa conduzida cuidadosa. O sucesso da metodologia de controle se atribui em grande parte a esta etapa que permitiu um cálculo preciso da força de controle. As simulações foram feitas numa bancada experimental devidamente instrumentada para os testes. A performance do controlador modal ótimo foi testada para diversas condições de funcionamento do rotor em questão e diferentes fontes excitação. A saber: Rotor em repouso, rotor em regime de rotação permanente, rotor em regime de rotação transiente. Os resultados obtidos, tanto numéricos como experimentais, mostram o sucesso da metodologia empregada e as potencialidades do uso do tipo de atuador aqui empregado para o campo do controle ativo de vibração de rotores. / Doutor em Engenharia Mecânica

O presente trabalho propõe o estudo de dispositivos CMUTs fabricados através de métodos e materiais alternativos com potencial aplicação em ensaios não destrutivos. O CMUT é constituído por uma membrana condutiva colocada sobre uma cavidade com o fundo metalizado, formando uma estrutura capacitiva. Ondas acústicas incidentes criam uma vibração na membrana que modifica de forma detectável a capacitância do dispositivo (modo de detecção). De modo inverso, é possível aplicar tensão alternada sobre a estrutura do CMUT fazendo com que a membrana vibre gerando ondas acústicas (modo de emissão). Hoje as principais tecnologias utilizadas para detecção e emissão de ondas acústicas utilizam materiais piezelétricos que são de difícil obtenção, possuem baixa integrabilidade e restrições em aplicações em altas temperaturas. O transdutor proposto baseia-se na tecnologia MEMS onde efeitos elétricos e mecânicos são combinados de forma a atender uma determinada aplicação. Os dispositivos MEMS são fabricados por técnicas de microfabricação, o que diminui o custo de produção e possibilita o uso de diversos tipos de materiais. Antes da fabricação dos CMUTs, foram feitas modelagens analíticas e computacionais visando determinar as dimensões ideais dos dispositivos a serem fabricados e também quais materiais seriam melhores se aplicados como membrana. A partir dos resultados da modelagem foi possível determinar que CMUTs com membrana de cobre fossem fabricados. Com os resultados da modelagem foram propostos métodos de fabricação baseados em técnicas de wafer-bonding. Dois materiais foram utilizados para produzir as cavidades, um deles foi o fotorresiste SU-8 e outro uma resina adesiva de secagem rápida, material este não convencional para produção de CMUTs. No primeiro caso, as cavidades foram abertas por processo de fotolitografia, já no segundo foi utilizado um método de corrosão a laser, também não convencional. Diferentes métodos foram utilizados na colagem das membranas, sendo que membranas coladas com resina adesiva e membranas deixadas suspensas sobre as cavidades apresentaram melhores resultados. As caracterizações elétricas e acústicas realizadas nos dispositivos fabricados mostraram que os CMUTs obtidos possuem características capacitivas e podem emitir e receber, comprovando assim seu funcionamento. Isto indica que os roteiros de fabricação propostos são eficientes e que os materiais e métodos utilizados se mostraram adequados. Além disso, a partir das caracterizações acústicas é possível dizer que os CMUTs fabricados podem ser potencialmente aplicados em ensaios não destrutivos, principalmente em análise de vibrações. / This thesis proposes the study of CMUT devices produced using alternative methods and materials with potential application in non-destructive analysis. CMUT is composed of a metallized substrate covered with an insulator cavity structure and a conductive membrane on its top, forming a capacitive structure. Incident acoustic waves cause vibration in the membrane modifying their capacitance (detection mode). AC voltage can be applied on the structure of the CMUT causing the membrane to vibrate generating acoustic waves (transmission mode). Today the main technologies used for the detection and emission of acoustic waves use piezoelectric materials that are difficult to obtain, have low integrability and restrictions in high temperature applications. The proposed transducer is based on MEMS technology where electrical and mechanical effects are combined to suit a particular application. MEMS devices are manufactured by microfabrication techniques, which reduce the cost of production and allow the use of various types of materials. Before the fabrication of CMUTs, analytical and computational modeling were made to determine the optimal dimensions of the devices to be manufactured and also what materials would be best if applied as membrane. From the modeling results CMUTs with copper membrane were manufactured. Based on the results of the modeling process, manufacturing methods based on wafer-bonding techniques were proposed. Two materials were used to produce the cavities: one of them was the SU-8 photoresist and the other an acrylic adhesive, an unconventional material for the production of CMUTs. In the first case the cavities were opened by the photolithographic process. In the second method the corrosion laser was used, which is also unconventional. Different methods were used to bond the membranes. The membranes bonded with acrylic adhesive and left suspended over the cavity wells showed better results. The electric and acoustic characterizations performed on fabricated devices showed that CMUTs present capacitive characteristics and can emit and receive acoustic waves, thus proving its operation. This indicates that the proposed manufacturing routes are efficient and that the materials and methods used are appropriate. Moreover, these results show that the manufactured CMUTs may be potentially applied to nondestructive analyses, especially in analyses of vibrations.