Active Magnetic Bearings (AMB) are a relatively recent innovation in bearing technology. Unlike conventional bearings, which rely on mechanical forces originating from fluid films or physical contact to support bearing loads, AMB systems utilize magnetic fields to levitate and support a shaft in an air-gap within the bearing stator. This design has many benefits over conventional bearings. The potential capabilities that AMB systems offer are allowing this new technology to be considered for use in state-of-the-art applications. For example, AMB systems are being considered for use in jet engines, submarine propulsion systems, energy storage flywheels, hybrid electric vehicles and a multitude of high performance space applications. Many of the benefits that AMB systems have over conventional bearings makes them ideal for use in these types of vehicular applications. However, these applications present a greater challenge to the AMB system designer because the AMB-rotor system may be subjected to external vibrations originating from the vehicle's motion and operation. Therefore these AMB systems must be designed to handle the aggregate vibration of both the internal rotor dynamic vibrations and the external vibrations that these applications will produce. This paper will focus on the effects of direct base excitation to an AMB/rotor system because base excitation is highly possible to occur in vehicular applications. This type of excitation has been known to de-stabilize AMB/rotor systems therefore this aspect of AMB system operation needs to be examined. The goal of this research was to design, build and test a test rig that has the ability to excite an AMB system with large amplitude base excitation. Results obtained from this test rig will be compared to predictions obtained from linear models commonly used for AMB analysis and determine the limits of these models. / Master of Science

Uma das aplicações da análise modal experimental é a avaliação da integridade estrutural. O ensaio dinâmico fornece os valores de freqüência natural, cujas variações podem ser utilizadas para identificar a presença e a magnitude do dano e determinar a rigidez equivalente de peças já fissuradas. Atualmente, as pesquisas sobre o efeito dinâmico nas estruturas civis estão se tornando mais freqüentes. Dentre os vários aspectos de interesse relacionados ao comportamento dinâmico das estruturas de concreto armado, cita-se como relevante a questão da danificação progressiva de seus elementos. Com a evolução da fissuração, existe uma diminuição da freqüência natural e um aumento do amortecimento. Essa variação dos parâmetros permite obter os valores de rigidez equivalente para os diversos estágios de fissuração da peça, o que pode indicar a proximidade da ruptura. Neste trabalho foi avaliada a integridade de elementos estruturais de concreto, discutindo os resultados da análise modal experimental em função do nível de danificação. Foram realizados ensaios em elementos de concreto simples para avaliação do módulo de elasticidade, tanto pelo método estático como pelo método dinâmico, observando a sua variação em função da microfissuração, resistência à compressão e idade do concreto. Os ensaios experimentais foram realizados em corpos-de-prova cilíndricos e prismáticos, sendo os resultados dos ensaios de vibração livre comparados aos resultados obtidos com os ensaios estáticos usuais. Também foram realizados ensaios estáticos e dinâmicos em vigas de concreto armado, de tamanho reduzido, para análise do comportamento de parâmetros dinâmicos ao longo de um processo de danificação. Demonstra-se a viabilidade dos ensaios não-destrutivos dinâmicos para a determinação das propriedades do material e dos elementos de concreto armado, além das vantagens econômicas, facilidade de execução e confiabilidade / Structural integrity assessment may be performed by experimental modal analysis. The dynamic tests provide natural frequencies values whose changes may be used to identify existent damage and to estimate the equivalent stiffness of cracked elements. Nowadays more researches about dynamic effects on civil structures are becoming available. Among all aspects related to the dynamic behaviour of reinforced concrete structures, the progressive damage of their elements is one of great relevance. According to the damage progress, the natural frequencies decrease and the damping factors increase. These dynamic characteristics changes allow getting the equivalent stiffness values for the various degrees of cracking, even indicating the closeness to failure. The objective of this research is to assess the concrete elements integrity and to discuss the results from experimental modal analysis due to different damage levels. There were carried through dynamic and static experiments to evaluate the modulus of elasticity of concrete. It was observed its changes related to concrete micro-cracking, compression strength and age. The experimental testings had been carried through in cylindrical and prismatic specimens. The results obtained from free vibration tests were compared with the ones obtained from the usual static tests. Reinforced concrete beams were also subjected to static and dynamic testings to assess the behavior of the dynamic parameters throughout a damage process. The dynamic non-destructive tests can be used to find out concrete and reinforced beam properties, beyond its economic advantages, easiness to do and trustworthiness

Uma das aplicações da análise modal experimental é a avaliação da integridade estrutural. O ensaio dinâmico fornece os valores de freqüência natural, cujas variações podem ser utilizadas para identificar a presença e a magnitude do dano e determinar a rigidez equivalente de peças já fissuradas. Atualmente, as pesquisas sobre o efeito dinâmico nas estruturas civis estão se tornando mais freqüentes. Dentre os vários aspectos de interesse relacionados ao comportamento dinâmico das estruturas de concreto armado, cita-se como relevante a questão da danificação progressiva de seus elementos. Com a evolução da fissuração, existe uma diminuição da freqüência natural e um aumento do amortecimento. Essa variação dos parâmetros permite obter os valores de rigidez equivalente para os diversos estágios de fissuração da peça, o que pode indicar a proximidade da ruptura. Neste trabalho foi avaliada a integridade de elementos estruturais de concreto, discutindo os resultados da análise modal experimental em função do nível de danificação. Foram realizados ensaios em elementos de concreto simples para avaliação do módulo de elasticidade, tanto pelo método estático como pelo método dinâmico, observando a sua variação em função da microfissuração, resistência à compressão e idade do concreto. Os ensaios experimentais foram realizados em corpos-de-prova cilíndricos e prismáticos, sendo os resultados dos ensaios de vibração livre comparados aos resultados obtidos com os ensaios estáticos usuais. Também foram realizados ensaios estáticos e dinâmicos em vigas de concreto armado, de tamanho reduzido, para análise do comportamento de parâmetros dinâmicos ao longo de um processo de danificação. Demonstra-se a viabilidade dos ensaios não-destrutivos dinâmicos para a determinação das propriedades do material e dos elementos de concreto armado, além das vantagens econômicas, facilidade de execução e confiabilidade / Structural integrity assessment may be performed by experimental modal analysis. The dynamic tests provide natural frequencies values whose changes may be used to identify existent damage and to estimate the equivalent stiffness of cracked elements. Nowadays more researches about dynamic effects on civil structures are becoming available. Among all aspects related to the dynamic behaviour of reinforced concrete structures, the progressive damage of their elements is one of great relevance. According to the damage progress, the natural frequencies decrease and the damping factors increase. These dynamic characteristics changes allow getting the equivalent stiffness values for the various degrees of cracking, even indicating the closeness to failure. The objective of this research is to assess the concrete elements integrity and to discuss the results from experimental modal analysis due to different damage levels. There were carried through dynamic and static experiments to evaluate the modulus of elasticity of concrete. It was observed its changes related to concrete micro-cracking, compression strength and age. The experimental testings had been carried through in cylindrical and prismatic specimens. The results obtained from free vibration tests were compared with the ones obtained from the usual static tests. Reinforced concrete beams were also subjected to static and dynamic testings to assess the behavior of the dynamic parameters throughout a damage process. The dynamic non-destructive tests can be used to find out concrete and reinforced beam properties, beyond its economic advantages, easiness to do and trustworthiness