Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca, Rainer Nordmann / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Furtado_RogerioMendonca_D.pdf: 2160863 bytes, checksum: 4c54a9ce5fcded113554dc24287e591a (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Um atuador magnético como fonte de excitação em sistemas rotativos é desenvolvido para emprego na análise modal e em outros estudos, envolvendo a excitação sem contato. Embora os sistemas magnéticos para aplicação de forças em máquinas rotativas sejam empregados com alto desempenho (como por exemplo os mancais magnéticos), o desenvolvimento de um sistema simples, para aplicações laboratoriais, se apresenta como uma contribuição experimental útil, para ser empregado numa bancada de testes utilizada no desenvolvimento de projetos de máquinas rotativas. O conceito apresentado é simples, mas permite a excitação externa sem contatos ou mesmo o controle das amplitudes de vibração, quando associado a um sistema de controle. Contudo, a calibração e o estudo do desempenho dinâmico do sistema não são análises simples. Neste sentido, o trabalho apresenta uma experiência prática e discussões sobre o desenvolvimento do atuador magnético utilizado para testes em máquinas rotativas. A influência da corrente elétrica, entreferro, superfície do pólo do atuador e também da freqüência de excitação, são apresentadas. A força magnética é estimada, baseando-se na medida da densidade de fluxo magnético, medida por sensores hall. / Abstract: A magnetic actuator as excitation source in rotating systems is developed, in order to accomplish modal analysis and other studies involving contacless excitation. Although the use of magnetic systems to apply forces onto rotating machinery has been carried out with high performance level (for example, magnetic bearings), the development of a conveniently easy and simples device for laboratory application presents interesting contribution to experimental methods used in test rigs based on similarity design to rotating machinery. The initial concept of the magnetic actuator proposed here is simple, but enables either the external excitation without contact or the vibration control when associated with a controller system. However, the performance characteristics tunning to attend the dynamic demand of the system is not so trivial. Following this focus, the work brings practical experience and discussion about the development and performance analysis of a magnetic actuator used for rotating machinery tests. The influence of the electrical current in the actuator coils, the air-gap between actuator and rotative system, thetype of surface of the actuator poles (flat or curved) as well as excitation frequency was verified. Force estimation was based on the magnetic flux density, measured by hall sensors. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Robson Pederiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:27:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gevinski_JakersonRicardo_D.pdf: 12693026 bytes, checksum: fe16190815edb5eee4a73ed3a84fa51d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Máquinas e equipamentos em condições operacionais estão susceptíveis à vibração e, consequentemente, deformações e tensões. Deformações em níveis excessivos podem ocasionar falhas por fadiga, muitas vezes catastróficas. Desta forma, o monitoramento e a caracterização da distribuição da deformação dinâmica em estruturas se tornam muito importantes. Em vista da determinação da deformação dinâmica, métodos de estimação de deformação que utilizam parâmetros vibracionais foram desenvolvidos. Por estes métodos, basicamente, estima-se a deformação dinâmica a partir da informação do deslocamento, não havendo, principalmente, a necessidade da colagem de extensômetros sobre a estrutura. Nesta tese, os métodos de estimação de deformação são aplicados utilizando funções respostas em frequência e de transmissibilidade. Os métodos de estimação da deformação são avaliados a partir de simulações numéricas e experimentos. A simulação numérica é realizada em uma viga engastada, e utilizam-se os métodos da matriz de transformação, análise modal híbrida e o método direto, baseado na análise da curvatura da viga. As avaliações experimentais são realizadas em placas de alumínio com diferentes geometrias e condições de contorno. O tensor de deformação e a distribuição da deformação dinâmica são determinados utilizando sinais de aceleração medidos em diferentes pontos da superfície das placas e os métodos de estimação. Os modos de deslocamento e de deformação, necessários para aplicação dos métodos, são obtidos por elementos finitos em ANSYS®. Na transformação deslocamento-deformação, são utilizados os métodos de diferenças finitas e de elementos finitos. Os tensores de deformação estimados são comparados com os tensores de deformação medidos por meio de extensômetros. Os modos operacionais de deformação estimados foram comparados com modos simulados. As simulações e experimentos apresentam resultados relevantes e satisfatórios no campo da determinação da deformação dinâmica / Abstract: Machinery and equipment, under operating conditions, are susceptible to vibration and hence the levels of dynamic stress and strains. The consequence of excessive vibration can be catastrophic since, high levels of stress and strain, occurring in a certain period of time can cause fatigue failures. Thus, monitoring and characterization of the dynamic strain distribution in mechanical structures becomes increasingly important. In view of the dynamic strain determination, some methods have been developed to predict the dynamic strain from vibration measurements. These methods basically consist in the numerical differentiation of displacement and, in especially, to predict the strain without the use of strain gages. In this thesis, the strain predicting methods are applied using both functions frequency responses and transmissibility. The strain predicting methods are evaluated through numerical simulations and experiments. The numerical simulation is performed on a cantilever beam, and the hybrid modal analysis, transformation matrix and the direct method, based on the analysis of the curvature of the beam matrix, are used. The experimental evaluations are performed on aluminum plates with different geometries and boundary conditions. The dynamic strain tensor and the distribution of operating strain are determined using acceleration, measured at different points on the surface of the plates, and the strain predicting methods. The strain and displacement modes, required for application of the methods, are obtained by finite element in ANSYS ®. In the displacement - strain transformation, both the finite difference methods and finite elements methods are used. The predicted strain tensors are compared with the strain measured using strain gauges. The predicted operating modes were compared with simulated strain modes. Simulations and experiments show significant and satisfactory results in the field of determining the dynamic strain / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T15:32:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mathias_MauroHugo_D.pdf: 7532948 bytes, checksum: 3f7d919ebab4f2d9d68fbf29915d517a (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Esta tese trata do estudo de teorias, estratégias e metodologias de identificação de sistemas aplicado à análise de sinais de estruturas mecânicas. A abordagem do problema de identificação no contexto das áreas afins de análise de sinais, análise de séries temporais e análise modal é também discutida no trabalho. O enfoque central da pesquisa consiste em aplicar técnicas paramétricas do domínio do tempo na análise modal de estruturas mecânicas. Os procedimentos de identificação adotados descrevem o sistema estrutural através de modelos derivados do método Auto Regressivo de Médias Móveis (ARMA), correlacionando os parâmetros modais e coeficientes do modelo. Testes de simulação foram desenvolvidos para demonstrar as características dos métodos de identificação estudados. Finalmente um modelo modal experimental foi desenvolvido. Os parâmetros modais identificados do modelo foram estabelecidos a partir dos sinais de excitação e resposta medidos na estrutura através do procedimento experimental / Abstract: This thesis is related to system identification theories, strategies and methodologies applied to signal analysis of mechanical structures. The approach of the identification problem in the setting of signal analysis, time series models and modal analysis was also discussed in the work. The central subject of the research is outlined on the use of parametric time domain techniques applied to mechanical structural modal analysis. The identification procedures describes the structural system by models derived from an Auto Regressive Moving Average method (ARMA), highlighting the relations between modal parameters and model coefficients. Simulated test cases have been developed to demonstrate the characteristics of the identification methods studied. Finally an experimental modal model has been developed. The identified modal parameters were established from the excitation and response signals measured on the structures through the experimental test / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:31:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AmaroBaldeon_RobertoPedro_D.pdf: 4773363 bytes, checksum: d0f431ee3b99fa29f96a302fb22a01c1 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O trabalho apresenta os modelos de series temporais aplicados na identificação de sistemas mecânicos. A técnica de Máxima Verossimilhança (ML) é aplicada na estimação dos parâmetros dos modelos de series temporais a fim de melhorar a precisão na estimação dos parâmetros modais. O algoritmo de Spliid é usado na estimação de valores iniciais para iniciar o processo iterativo da técnica ML. A performance da técnica ML é verificada simulando um sistema de três graus de h"berdade com duas entradas e duas saídas, é adicionado ruído no sinal de saída a fim de se verificar a eficiência dos modelos de series temporais na presença de ruído estocástico. Dados provenientes de teste de vibração de um protótipo de asa de avião são usados para comparar as técnicas propostas com os resultados obtidos usando o Ideas/Test / Abstract: This work presents the Multivariate Time Series Models in the identification ( mechanica1 systems. The maximum likelihood technique (ML) is applied to estimate tl1 parameters of the time series models in order to improve the precision in the estimation ( modal parameters. The Spliid's algorithm is used to estimate initial values to start tt iterative process of the ML technique. The perfoimance of the ML technique is verified j a three degree fteedom simulated system with two inputs and two outputs. Stochastic noh is added to the outputs in order to verify the performance of time series models when ti output is influenced by stochastic noise. Vibrating test data of a wing prototype is used 1 compare the proposed techniques with the results obtained experimentaly from Ideas/ Test / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

[pt] A estabilidade de tensão tornou-se nos últimos anos tema de intensa pesquisa, envolvendo principalmente a identificação da natureza do problema e a busca de estratégias mais favoráveis para a operação e planejamento dos sistemas de potência. Este trabalho apresenta um relato da evolução da análise do fenômeno sendo, posteriormente descritos os detalhes de sua abordagem através da teoria das bifurcações em sistemas dinâmicos não-lineares. São caracterizados o limite de transmissão de potência à estabilidade de tensão e a geometria das trajetórias no espaço de estados em pontos de equilíbrio em suas proximidades. O estabelecimento de equivalência entre os modelos dinâmico e estático tornou possível o emprego de métodos baseados nas equações algébricas do fluxo de carga na determinação do limite de estabilidade de tensão e na avaliação do comportamento dinâmico local. Com base no algoritmo de fluxo de carga convencional, foi desenvolvido um programa computacional que emprega o método de continuação parametrizado. Os métodos de continuação permitem a obtenção do conjunto completo das soluções reais, relacionadas por um parâmetro escalar, de um sistema de equações. Mostra-se que a aplicação desses métodos em conjunto com as técnicas de análise modal resulta em uma forma eficiente para a seleção e localização de reforços visando aumentar a capacidade global de transmissão dos sistemas de potência. / [en] In the past few years voltage stabiity has become a subject of intense research involving the identification of the nature of this problem and the seek of suitable strategies for power systems operation and planning. In this work it is presented a report on the evolution in the analysis of this phenomena and it is described the details of its approach through the dynamic nonlinear systems bifurcation theory. The power transmission limit imposed by the voltage stability conditions is addressed and the geometry of the trajectories in state space considering the equilibrium points on the vicinity of this limit is deeply studied. The establishment of the equivalence conditions between the dynamic and static power system models made it possible to employ load-flow algebraic equations based methods on both the determination of the power transmission limit and the evaluation of local dynamic behaviour. A load-flow based computer program which uses the parameterized continuation method was developed. The continuation methods are widely known for providing the determination of whole set of a system s solutions which are related by a scalar parameter. In the closure, it is shown that the application of these methods, in a complementary basis with the modal analysis techniques, results in an efficient procedure to promote the choice and location of devices to improve the power system global tranmission capacity.

Dans ce travail de Thèse de Doctorat, dans le contexte d’une application de filtrage optique pour la réalité augmentée des Viseurs Tête Haute (VTH), plusieurs possibilités de conception de filtres basés sur des résonances de nanoparticules métalliques sont explorées. Pour ce faire, une formulation de la Méthode des Éléments Finis (FEM) précédemment développée au sein de l’Institut Fresnel est appliquée à différentes structures électromagnétiques complexes. La validité des résultats de la FEM est alors vérifiée, dans une configuration extrêmement résonante d’un réseau bidimensionnel de nanocônes d’or illuminé dans des conditions d’absorption totale de la lumière incidente, par comparaison avec les résultats d’une autre méthode numérique complètement indépendante. Une fois validée dans cette configuration extrême, cette méthode a pu être utilisée afin de conduire une étude paramétrique sur deux types particuliers de réseaux de nanoparticules métalliques. Les résultats de cette étude paramétrique ont conduit aux designs de deux types de composant de filtrage de la lumière visible requis pour l’application VTH: celui de réseaux monodimensionnels de rubans d’argent permettant de réfléchir une partie du spectre lumineux pour une composante de polarisation de la lumière tout en étant globalement transparent pour l’autre composante de polarisation, et celui de réseaux bidimensionnels de nanocylindres à section elliptique permettant de réfléchir deux parties distinctes du spectre en fonction de la polarisation de la lumière incidente et ceci toujours avec des propriétés de transparence globale. Dans un dernier temps, une nouvelle formulation de la FEM est développée afin d’étendre cette méthode numérique au calcul des modes de résonance de ce type de nanostructures métalliques. En présence de structures incorporant des matériaux métalliques, dispersifs et dissipatifs, l’opérateur de Maxwell associé est non-linéaire en fréquence et non-Hermitien et donc difficile à aborder numériquement. Dans le but de linéariser cet opérateur vis-à-vis de la fréquence, le formalisme dit de “champs auxiliaires” a été implémenté numériquement aux éléments finis. La validité des résultats numériques obtenus est enfin vérifiée sur une cavité fermée puis sur différents cristaux photoniques bidimensionnels constitués de tiges métalliques de Drude. Enfin, dans le cas de structures ouvertes, une couche parfaitement adaptée (PML) dispersive est étudiée dans le cadre des problèmes modaux. / In this PhD, in the frame of a filtering application for augmented reality of Head-Up Display (HUD), several possibilities to design filters based on metallic nanoparticles resonances are explored. To do so, a Finite Element Method formulation previously developed within the Institut Fresnel is initially recalled and its implementation applied to various complex electromagnetic structures. The validity of its results is verified, in the particuliar case of an extremely resonant configuration consisting in a gold nanocones metallic grating illuminated in the condition of total absorption of light, by comparison with the results of another completely independent numerical method. Thus, the results of this implementation having been validated in this extreme configuration, they could then be used to conduct a parametric study on two particular types of metallic nanoparticles gratings significantly less resonant. The results of this parametric study have led to the design of both types of filtering component of the visible light required for the HUD application: the mono-dimensional silver ribbons gratings allowing to reflect a part of the visible spectrum for one polarization’s component of the light while being globally transparent for the other component, and that of two-dimensional silver nanocylinders of elliptic cross section allowing to reflect two distinct parts of the spectrum according to the polarization of incident light while still being globally transparent. In a last time, a new FEM formulation is developed in order to extend this numerical method to the resonances computation of this kind of metallic nanostructures. When metallic materials are involved into electromagnetic structures, the associated Maxwell operator is non-linear and non-Hermitian. The Eigenvalue problem to solve is practically impossible to implement into the FEM. In order to linearize the Maxwell operator toward the frequency, a formalism called “Auxiliary fields formalism” is introduced and implemented numerically. The validity of the results obtained through this implementation is then verified on a closed cavity and on several example of bi-dimensional photonic crystals made of Drude metallic rods. Finally, when tackling open structures, a dispersive perfectly matched layer (PML) is studied in the frame of eigenvalue problems.

All structures have modal properties such as natural frequencies and damping. In engineeringit is often of interest to estimate these modal properties for certain structures, to be used whenmodelling for example fatigue. This is done by computing them from finite element models, by using experimental measurements or both. In the case of doing both, a finite elementmodel is usually established first and adjusted to fit measurements from experiments. Atlas Copco Rock Drills AB is the company where this thesis has been performed and the subject is experimental procedures related to estimating modal properties of the so calledpower pack, which essentially is a modularised engine and hydraulic power source of an Atlas Copco drill rig. Their current method for estimating these properties is a classical procedure which makes use of an impact hammer that an operator strikes the power pack with to induce excitation. Due to concealment of behind other parts the power pack when mounted inside the drill rig, the number of places where the operator is able to strike the power pack in is limited. Another problem with the current procedure is that it can be difficult to strike the power pack with a strong enough impulse to generate reliable results. In this thesis a new experimental procedure for Atlas Copco to use is suggested. It is based on operational modal analysis (OMA), which uses the machinery's excitation from its operational conditions to compute modal estimates. A comparison between different experimental procedures have been done and the suggested procedure is the following: excitation by engine sweep; modal identifcation by the PolyMAX method and mode shape scaling by the harmonic scaling method. An experiment was performed to compare two OMA procedures.The suggested procedure is the one that generated the better results of the two.

The prototypes vibration test carried out for obtaining reliable information concerning machine’s dynamic properties in development process. Analysis results should be able to correlate with FE model to determine if some underlying assumptions (material properties & boundary conditions) were correct. EMA used for extracting structure modal parameter under laboratory condition. However, EMA can generally not provide all required information concerning machine dynamic property. To simulate vibration in operating, it commonly requires the model based on dynamic properties of the machine under operating. Thus, vibration tests need carried out under operational condition. OMA is a useful tool for extracting information concerning dynamic properties of operating machine. This report concerns vibration test of part of mining machine under operating condition. Modal parameters extracted by two kinds of OMA methods. Results from OMA was compared with corresponding EMA results, illustrates reader the advantages of OMA.

Esta tese é uma pesquisa em Poéticas Visuais que tem como ponto de partida o Arte Ocupação -- movimento de ações colaborativas nas escolas ocupadas no Paraná em 2016, que, por meio de intervenções diretas, gerou uma série de situações e proposições, as quais refletem e afirmam a condição-ocupação como dispositivo relacional, ao mesmo tempo que interpelam o campo da arte sugerindo um território de desbordes com imagens por vir. Partindo de um referencial conceitual baseado nas ideias do artista, pensador, político e ativista Marcelo Expósito, para quem a arte deve ser articulada por meio de uma função organizadora, buscou-se uma contextualização circunstancial, que, somada a outras interlocuções artísticas e teóricas sobre arte, política, imagem e esfera pública, é indicada aqui como \"prática modal\". Ainda como parte desta, transcreveu-se e traduziu-se para o português a apresentação El arte como producción de modos de organización, de Marcelo Expósito, traduziu-se o texto Sobre el Militante Investigador do Colectivo Situaciones e analisou-se o processo de trabalho do Arte Ocupação a partir da constituição de seu acervo propositivo, a dizer, a oficina Imagin(Ação): narrativas poético-políticas para estados de crise. Atelier-oficina para manifestações-exposições-ópera e as proposições Corpos que se descobrem como corpos que se manifestam, Colar de Chaves, Mato, A Revolução Francesa e Jogral, que podem ser vistas em www.arteocupacao.com. / This thesis is a research in Visual Poetics that has, as a starting point, the Arte Ocupação - a movement consistent of collaborative actions at occupied schools in Paraná, in 2016. This movement, through direct interventions, has generated a series of situations and propositions, which reflect and affirm the occupation-condition as a relational device, at the same time, interpellating the art field suggesting a land of overflows with coming images. Starting from a conceptual referential, based upon the ideas of the artist, thinker, politic and activist Marcelo Expósito, to whom art should be articulated by means of an organizational function, it was sought a circumstantial contextualization, which, added to other artistic and theoretical interlocutions about art, politics, image and public sphere, is here indicated as \"modal practice\". Still as a part of this, it was transcribed and translated into Portuguese the presentation Art as the sourceproduction of organizational modes, by Marcelo Expósito, it was translated the text About the militant investigador from Colectivo Situaciones and it was analized the work process of Arte Ocupação from the constitution of it\'s propositional collection, that is, the workshop Imagin(action): politic-poetic narratives for crisis\' states. Workshop-studio for operaexpositions- manifestations and the propositions Bodies that discover themselves as bodies that manifest themselves, keys necklace, Bush, The French Revolution and Jogral, wich can be seen at www.arteocupacao.com.

The contens of master thesis is theoretical analysis of vibrations during turning and possibillity to eliminate them, measure dynamic compliance and modal paramteters. The goal of experimental part is to determine the effect of material and type of clamping for three shafts at natural frequency, mode shape and dynamic compliance. Using these results we can optimized cutting parameters and to better overcome vibration during machining.