Submitted by Luís Fernando de Souza Dias (luisfernandodias.fs@gmail.com) on 2016-08-22T19:08:18Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_Luis_Fernando.pdf: 2924121 bytes, checksum: 89246811180dfdf0093975553cf44723 (MD5) / Approved for entry into archive by Escola Politécnica Biblioteca (biengproc@ufba.br) on 2016-08-23T16:51:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_Luis_Fernando.pdf: 2924121 bytes, checksum: 89246811180dfdf0093975553cf44723 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-23T16:51:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_Luis_Fernando.pdf: 2924121 bytes, checksum: 89246811180dfdf0093975553cf44723 (MD5) / FAPESB / A presença do amortecimento em sistemas estruturais pode ser de considerável relevância no comportamento dos níveis de vibração, respostas transientes, transmissibilidade, razão de decaimento e outras características que são influenciadas pela caracterização da dissipação de energia. Neste trabalho, está apresentado um estudo numérico que permite a estimativa do amortecimento presente em estruturas e sua influência nas respostas quando o carregamento é configurado na forma de um impulso, mostrando que a influência da matriz de rigidez nas equações do movimento pode, muitas vezes, ser desprezada sem considerável perda de informações a este respeito. A matriz de amortecimento foi construída com base no modelo viscoso de Rayleigh, fazendo uso dos modos normais extraídos do sistema a partir do método dos elementos finitos, através do método de Jacobi, que foi viável com a redução da ordem das matrizes dada pelo método de iteração por subespaços. Em seguida as respostas no domínio do tempo foram conseguidas pelo método de Newmark, feitas no FEMAP. Os métodos implementados, foram feitos em linguagem de alto nível C++ e Matlab e mostraram resultados satisfatórios, permitindo averiguar o distanciamento entre os níveis de deslocamento quando a matriz de amortecimento está presente nas equações do movimento.

Este estudo visou a utilização direta da análise modal adjunta em sistemas não-clásicos de natureza concentrada e distribuída, explorando o conceitos de biortogonalidade modal e da resposta impulso evolutiva e estacionária. Discutiu-se a natureza do espectro para diversas classes de sistemas, em particular para sistemas com efeitos giroscópicos e com atrito interno. A teoria foi desenvolvida de maneira paralela para sistemas de primeira ordem e de segunda ordem, porém é apresentada de maneira independente, ou seja, para os sistemas de segunda ordem não é utilizada a formulação de espaço de estado, a qual reduz o sistema para primeira ordem. Assim, as relações de biortogonalidade para sistemas de segunda ordem são apresentadas e utilizadas de maneira direta na expansão modal da resposta dos sistemas. A forma dos modos de vibração em variadas aplicações é determinada de maneira exata com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso espacial. No cálculo dos autovalores foi introduzida uma aproximação polinomial para a resposta impulso espacial Os coeficientes dessa aproximação foram obtidos por recursão, a partir de uma equação em diferenças associada à equação característica do problema modal. Simulações numéricas foram realizadas para obter a resposta impulso evolutiva, respostas forçadas e modos de vibração de sistemas não-clássicos concentrados, formulados através de modelos ou aproximações, e sistemas distribuídos, formulados através de modelos ou incluindo distúrbios e acoplamento através das condições decontorno. Os resultados deste estudo permitiram concluir, através das simulações numéricas realizadas, a importância da base dinâmica no sentido de simplificar os cálculos para obtenção dos autovalores, dos modos de vibração e, consequentemente, da resposta do sistema, seja concentrado, distribuído com ou sem acoplamento das condições de contorno. A utilização da análise modal adjunta, desde que ocorra uma ordenação adequada dos autovalores e modos, mostrou-se um método eficiente na obtenção direta da resposta de sistemas não-clássicos de segunda ordem, ou seja, sem redução ao espaço de estado.

Este estudo visou a utilização direta da análise modal adjunta em sistemas não-clásicos de natureza concentrada e distribuída, explorando o conceitos de biortogonalidade modal e da resposta impulso evolutiva e estacionária. Discutiu-se a natureza do espectro para diversas classes de sistemas, em particular para sistemas com efeitos giroscópicos e com atrito interno. A teoria foi desenvolvida de maneira paralela para sistemas de primeira ordem e de segunda ordem, porém é apresentada de maneira independente, ou seja, para os sistemas de segunda ordem não é utilizada a formulação de espaço de estado, a qual reduz o sistema para primeira ordem. Assim, as relações de biortogonalidade para sistemas de segunda ordem são apresentadas e utilizadas de maneira direta na expansão modal da resposta dos sistemas. A forma dos modos de vibração em variadas aplicações é determinada de maneira exata com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso espacial. No cálculo dos autovalores foi introduzida uma aproximação polinomial para a resposta impulso espacial Os coeficientes dessa aproximação foram obtidos por recursão, a partir de uma equação em diferenças associada à equação característica do problema modal. Simulações numéricas foram realizadas para obter a resposta impulso evolutiva, respostas forçadas e modos de vibração de sistemas não-clássicos concentrados, formulados através de modelos ou aproximações, e sistemas distribuídos, formulados através de modelos ou incluindo distúrbios e acoplamento através das condições decontorno. Os resultados deste estudo permitiram concluir, através das simulações numéricas realizadas, a importância da base dinâmica no sentido de simplificar os cálculos para obtenção dos autovalores, dos modos de vibração e, consequentemente, da resposta do sistema, seja concentrado, distribuído com ou sem acoplamento das condições de contorno. A utilização da análise modal adjunta, desde que ocorra uma ordenação adequada dos autovalores e modos, mostrou-se um método eficiente na obtenção direta da resposta de sistemas não-clássicos de segunda ordem, ou seja, sem redução ao espaço de estado.

Este estudo visou a utilização direta da análise modal adjunta em sistemas não-clásicos de natureza concentrada e distribuída, explorando o conceitos de biortogonalidade modal e da resposta impulso evolutiva e estacionária. Discutiu-se a natureza do espectro para diversas classes de sistemas, em particular para sistemas com efeitos giroscópicos e com atrito interno. A teoria foi desenvolvida de maneira paralela para sistemas de primeira ordem e de segunda ordem, porém é apresentada de maneira independente, ou seja, para os sistemas de segunda ordem não é utilizada a formulação de espaço de estado, a qual reduz o sistema para primeira ordem. Assim, as relações de biortogonalidade para sistemas de segunda ordem são apresentadas e utilizadas de maneira direta na expansão modal da resposta dos sistemas. A forma dos modos de vibração em variadas aplicações é determinada de maneira exata com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso espacial. No cálculo dos autovalores foi introduzida uma aproximação polinomial para a resposta impulso espacial Os coeficientes dessa aproximação foram obtidos por recursão, a partir de uma equação em diferenças associada à equação característica do problema modal. Simulações numéricas foram realizadas para obter a resposta impulso evolutiva, respostas forçadas e modos de vibração de sistemas não-clássicos concentrados, formulados através de modelos ou aproximações, e sistemas distribuídos, formulados através de modelos ou incluindo distúrbios e acoplamento através das condições decontorno. Os resultados deste estudo permitiram concluir, através das simulações numéricas realizadas, a importância da base dinâmica no sentido de simplificar os cálculos para obtenção dos autovalores, dos modos de vibração e, consequentemente, da resposta do sistema, seja concentrado, distribuído com ou sem acoplamento das condições de contorno. A utilização da análise modal adjunta, desde que ocorra uma ordenação adequada dos autovalores e modos, mostrou-se um método eficiente na obtenção direta da resposta de sistemas não-clássicos de segunda ordem, ou seja, sem redução ao espaço de estado.

Orientador: Aloisio Ernesto Assan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-21T04:00:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BobadillaGuadalupe_Ulises_M.pdf: 3394831 bytes, checksum: e8741ace54dc8dfeff48f8d58b72f2dd (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho apresenta a análise dinâmica modal espectral de estruturas aporticadas planas. A ação dinâmica excitando as estruturas é o abalo sísmico, que se mostra através de gráficos espectrais que representam as respostas máximas das estruturas à excitação sísmica. Apresenta-se também o cálculo sísmico-estático destas estruturas, aplicandose para este fim os requerimentos das normas de cálculo sísmico-resistentes de alguns países sujeitos ao abalo sísmico. Faz-se uma comparação das respostas destas estruturas tanto para a análise sísmico-estática (segundo as normas acima mencionadas), quanto para a análise sísmico dinâmica modal espectral / Abstract: This work presents the modal spectral dynamic analysis of plane framed structures. The Seismic Force is the dynamic excitation acting on structures. A response spectrum, namely, a plot of the maximum response (maximum displacement, velocity, acceleration, or any other quantity of interest) to a specified seismic load function for all possible single degree of freedom systems, is used to show the seismic action on these structures. The seismic static design of these structures, also presented, is made through the apI1ication of requirements of the some earthquake resistant design codes. A comparison of the responses of these structures to seismic static analysis (using the building codes) and to seismic dynamic analysis (using modal spectral dynamic analysis), is made / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Paulo R. G. Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cambraia_HeraldoNelio_D.pdf: 6440128 bytes, checksum: 3b01e07adebf4150eeb25c257d2b1894 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo:A análise do comportamento dinâmico de sistemas estruturais é fundamental por sua importância econômica e tecnológica. Este trabalho apresenta um conjunto de métodos de identificação no domínio do tempo baseados na teoria de realização de sistemas lineares e implementados usando uma metodologia orientada a subespaços vetoriais e multivariável. As características destes métodos, bem como a comparação com outros métodos tradicionais de identificação moda1 no dominio do tempo, são apresentadas através de simulações numéricas. Além disso, foram realizados testes experimentais para demonstrar a aplicação dos aIgoritmos desenvolvidos em dados experimentais obtidos de um escapamento automotivo e de um modelo reduzido de uma asa de avião / Abstract: The analysis oí the dynamical behaviour oí structures is oí great economical and technological importance. The present work brings a contribution to this field, presenting time domam identification methods based on rea1ization theory. The methods are implemented for multivariable measurements through the use of the subspace approách. Numerical simulations are used to present the main characteristics oí the methods and to compare its performance with traditional techniques used in experimental moda! analysis. The proposed algorithms are also used in the moda! tests of two practicaI engineering structmes: an automotive exhaust system and a simplified aircraft wing mode! / Doutorado / Mecanica de Solidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ariovaldo V. Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T09:27:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_MadsonCortesde_M.pdf: 3993664 bytes, checksum: 2fe7ad4f45d20bf8ef4fa6e6cecf8b65 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma abordagem estática para auxiliar a detecção e prevenção do problema da instabilidade de tensão, baseada na análise modal da matriz de sensibilidades entre o módulo da tensão e a injeção de potência reativa nas barras de um sistema de energia elétrica. A matriz de sensibilidades proposta é obtida a partir das equações do modelo de Acoplamentos Implícitos (CRIC - Constrained Reactive Implicit Coupling) desenvolvidas por J .Carpentier. Esta matriz mantém um elevado grau de esparsidade, o que torna o método computacionalmente eficiente, viabilizando sua utilização em aplicações de tempo real. Inicialmente obtêm-se alguns dos menores autovalores e os respectivos autovetores à direita e à esquerda da matriz de sensibilidades. A magnitude dos autovalores fornece uma medida relativa da proximidade da instabilidade de tensão. A partir dos autovetores obtêm-se fatores de participação para as barras, ramos e geradores, com os quais é possível obter informações relativas ao mecanismo de perda da estabilidade, além de fornecer subsídios para a determinação de possíveis ações de controle corretivo, visando sanar o problema da instabilidade de tensão. Para verificar a eficácia do método apresentado, foram realizados vários testes com os sistemas IEEEO6, IEEE14 e IEEE118. Foram também utilizados dois sistemas reais brasileiros: o primeiro deles, contendo 471 barras e 769 ramos, é composto por regiões dos sistemas FURNAS, CEMIG e LIGHT; o segundo é composto por barras do sistema FURNAS / Abstract: This work presents a static approach to aid the detection and prevention of voltage instability problems in electric power systems. This method is based on modal analysis of the sensitivity matrix of bus volt age magnitudes with respect to bus reactive power injections. The Constrained Reactive Implicit Coupling (CRIC) model, developed by J. Carpentier, is used in the sensitivity analysis. The matrix sparsity can be exploited to reduce CPU requirements in order to make the method useful in real-time applications. The first step is to calculate some of the smallest eigenvalues and the associated right and left eigenvectors of the matrix. The eigenvalues provide a relative measure of proximity to volt age stability. The eigenvectors are used to calculate bus, branch and generator participation factors in each critical mode. This participation provides information about the mechanism of loss of volt age stability and makes possible the determination of remedial actions to solve volt age instabilities. Several systems like IEEEO6, IEEE14 and IEEE118 have been used to test the modal analysis. Two Brazilian systems were also used. The first system has 371 bus and 769 branches and comprises FURNAS, CEMIG and LIGHT systems. The second comprises FURNAS system only / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T07:00:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vercosa_CarlsonAntonioMendes_D.pdf: 30086773 bytes, checksum: ebc3ffb0fcde8fb3351e8d3cf09a7661 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A vida útil de um elemento estrutural é, em geral, abreviada devido a uma redução da capacidade de carga para a qual o elemento é inicialmente projetado. Em dinâmica estrutural esta redução chama-se falha estrutural. Falhas estruturais promovem a degradação da estrutura e informações sobre sua existência e localização podem ser usadas para garantir a integridade da estrutura. Neste trabalho investiga-se a possibilidade de detectar e localizar fa14as em estruturas. A hipótese básica é que falhas estruturais causam mudanças nas propriedades físicas da estrutura que, por sua vez, afetam freqüências naturais e modos de vibração. A localização de falhas se desenvolve através de métodos de ajuste de modelos por matriz ótima, que conjugam as matrizes de massa e rigidez teóricas da estrutura na condição intacta com freqüências naturais e modos de vibração medidos da estrutura na condição deteriorada. Os dados teóricos são obtidos pelo método de elementos finitos e os dados experimentais por técnicas de análise modal experimental. Introduz-se um novo método de ajuste de modelos e propõe-se uma reformulação no método de Kabe através da incorporação do conceito de pseudo-esparsidade que decorre do cancelamento de forças devido à simetria do modelo estrutural. Exemplos experimentais e de simulação numérica são utilizados para validar a metodologia proposta e investigar a influência do truncamento modal, no que tange à localização de falhas estruturais. Variações nos parâmetros modais são indicadores sensíveis de alterações estruturais. Na ausência de ruído, os métodos que ajustam a matriz de rigidez elemento-a-elemento reproduzem exatamente os coeficientes de rigidez e preservam o modelo de esparsidade da estrutura, o que não ocorre com os métodos denominados de globais. Contudo, ambos os tipos de métodos proporcionam a exata localização de falhas estruturais. Na presença de modos contaminados com ruído, os métodos de caráter global têm melhor desempenho no processo de localização de falhas estruturais / Abstract: The service life of a structural element is, in general, shortened when there is a reduction of the load capacity to which it was originally designed. In structural dynamics this reduction is referred to as a structural fault. Structural faults cause the deterioration of the structure and, therefore, information about their existence and location may be used to ensure its integrity. The basic hypothesis implied here is that structural faults cause changes in the p~ysical properties of the structure which, in turn, affect its natural frequencies and mode shapes. In this work, fault localization is done using optmal-matrix update methods which involve the analytical mass and stiffness matrices of the original structure and the natural frequencies and mode shapes of the flawed structure. The analytical model is obtained using the finite element method and the experimental data is obtained using experimental modal analysis. A new model update method is presented as well as a modification of Alvar Kabe's method, which incorporates the concept of pseudo-sparsity caused by force cancellation when assembling the stiffness matrix. Numerical simulation and experimental results are used to validate the proposed method and to investigate the influence of the modal base truncation in the fault localization processo It is shown that, in the absence of noise, the methods that adjust the stiffness matrix element-by-element reproduce exact1y the stiffness coefficients and preserve the matrix sparsity. This is not the case when using the methods called global. Nevertheless, both types of methods allow the exact localization of the structural faults. In the presence of noise in the experimental modes, the global methods have a better performance in the process of localizing structural faults / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Sérgio Kurokawa / Banca: Ailton Akira Shinoda / Banca: Júlio Borges de Souza / Banca: Carolina Goulart de Carvalho / Banca: Eduardo Coelho Marques da Costa / Resumo: Este trabalho apresenta um modelo de linha de transmissão desenvolvido diretamente no domínio das fases a partir da representação por meio de quadripolos para linhas polifásicas. Deste modo, esse modelo de linha foi estruturado em função dos parâmetros longitudinais e transversais variáveis na frequência e por meio da matriz ABCD. Esta abordagem foi possível a partir da utilização implícita de uma matriz de transformação, variável em função da frequência utilizada nas transformações entre os domínios das fases e dos modos. A matriz de transformação é descrita explicitamente em função dos parâmetros longitudinais e transversais de uma linha trifásica. As grandezas modais da linha foram convertidas para o domínio das fases e resultando assim, em um modelo analítico desenvolvido diretamente no domínio das fases. O modelo proposto foi aplicado para simular uma linha trifásica em um plano de simetria vertical e também situações assimétricas envolvendo condições desequilibradas de carga, por exemplo: faltas fase-fase ou fase-terra e cargas desequilibradas. As simulações considerando condições assimétricas ou desequilibradas não são possíveis em muitos modelos no domínio do tempo e da frequência utilizando uma matriz real e constante. No entanto, a partir da utilização implícita de uma matriz de transformação variável na frequência, o modelo proposto tornou-se capaz de simular transitórios eletromagnéticos em condições assimétricas e desequilibradas. Um dos grandes atributos do modelo proposto consiste na inclusão e simulação de condições não-lineares de forma simplificada por meio de condições de contorno aplicadas aos sinais de entrada e saída das matrizes ABCD. Simulações no domínio do tempo e da frequência foram efetuadas durante o desenvolvimento deste trabalho, possibilitando a ampla análise das possíveis aplicações do modelo de linhas de transmissão proposto / Abstract: This work presents a transmission line model developed directly in the domain of phases from representation through quadripolos for polyphase lines. Thus, the line model was structured as function of longitudinal and transverse parameters variable frequency and by means of ABCD matrix. This approach was possible from the implicit use of a transformation matrix, variable a function of frequency used in transformations between domains of the phases and modes. The transformation matrix is explicitly described as a function of the longitudinal and transverse parameters of a three-phase line. Modal line magnitudes were converted into the domain of the phases, resulting in an analytical model developed directly in the domain phase. The proposed model was applied to simulate a three-phase line without a vertical symmetry plane and also situations involving asymmetric unbalanced load conditions, for example: phase-to-phase or phase-ground and unbalanced loads. The simulations considering asymmetrical or unbalanced conditions are not possible in many models in the time domain and frequency using a real and constant matrix. However, from the implicit use of variable frequency transformation matrix, the model was able to simulate electromagnetic transients in asymmetrical manner and unbalanced. One of the major attributes of the model consists of the inclusion and non-linear simulation conditions in a simplified manner by means of boundary conditions applied to the input and output signals of ABCD matrices. The simulations in the time domain and frequency domain were made during the development of this work, enabling the comprehensive analysis of possible applications the lines proposed transmission model / Doutor

Estruturas de paredes finas são extensivamente utilizadas em aplicações aeronáuticas para satisfação dos critérios simultâneos de alta performance e redução de peso. Nestas condições extremas de projeto as estruturas frequentemente operam além do limite da estabilidade local. Neste contexto, este trabalho propõe uma abordagem numérica para descrever o comportamento dinâmico de uma viga-caixão simplificada de alumínio sujeita a flambagem local. A metodologia proposta é baseada num modelo de elementos finitos não-linear e num procedimento de análise modal experimental. O modelo de elementos finitos contempla uma solução em duas etapas para os problemas não-linear estático e de vibrações livres acoplados: (i) determina-se o equilíbrio estático, considerando não-linearidades geométricas, e, (ii) resolve-se o problema linear de vibrações livres para pequenas amplitudes com base na matriz de rigidez tangente do equilíbrio estático corrente. A fim de ilustrar o método proposto, o modelo numérico é definido para uma viga-caixão simplesmente apoiada em compressão uniaxial, com diferentes valores para a excentricidade de carga. Os resultados numéricos são correlacionados com um procedimento de análise modal experimental nos regimes de pré e pós-flambagem. Com base nesta comparação, uma atualização no modelo é proposta ajustando-se imperfeições iniciais baseadas nos modos de flambagem linear. Os resultados são apresentados com o intuito de ilustrar o efeito do fenômeno da flambagem local, das imperfeições iniciais e da excentricidade de carga sobre o comportamento dinâmico da viga-caixão. As variações das frequências naturais com o carregamento são caracterizadas pela metodologia numérica. Os resultados, validados experimentalmente, se mostraram bastante satisfatórios e podem ser utilizados em fases preliminares de projeto.