Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:48:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328927.pdf: 2674997 bytes, checksum: 89e366f93a39e670e1f796885d38cce0 (MD5) Previous issue date: 2014 / No presente trabalho foi desenvolvido e avaliado um protótipo de equipamento de análise de vibração de baixo custo, incluindo o micro controlador Arduino Due, e acelerômetros da nova tecnologia de micro máquinas MEMS, visando os requerimentos mínimos estabelecidos num programa de Manutenção Preditiva padrão. O Arduino Due é a última versão dos micro controladores Arduino e permite a comunicação entre o acelerômetro e o computador, já que incorpora os protocolos de comunicação SPI e USB. O acelerômetro digital MEMS é o elemento fundamental do protótipo, considerando a sua natureza capacitiva e custo muito inferior ao sensor piezo elétrico padrão, torna-se uma alternativa no desenvolvimento do protótipo. A avaliação do protótipo foi realizada em laboratório e em campo, mas, mostra diferenças consideráveis ao ser comparado com o equipamento de análise do laboratório. As principais deficiências do protótipo são instabilidade nas medições ou medições diferentes em dias diferentes, os espectros de frequências apresentam variações de amplitude e impossibilidade de realizar uma análise em tempo real. Mesmo assim, deve-se lembrar que os elementos selecionados para o desenvolvimento do protótipo são os mais econômicos do mercado, e portanto, um aumento na qualidade pode incidir favoravelmente nos resultados das medições em futuras pesquisas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:03:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328958.pdf: 5734496 bytes, checksum: 7b3aaa55b72c7d410e662c678d43a986 (MD5) Previous issue date: 2014 / A utilização de motores brushless permanent magnet motors cresce com o aumento do número de residências que possuem lavadoras de roupa. Esses motores são utilizados principalmente em máquinas de carregamento frontal, as quais são consideradas mais eficientes. Pouca literatura é encontrada em relação aos níveis de potência sonora radiada em função da velocidade de rotação do rotor. Neste trabalho, um modelo vibroacústico desses motores é desenvolvido visando obter curvas de potência sonora radiada em função da rotação do motor. O motor foi divido em seus dois principais componentes para análise: estator e rotor. As forças eletromagnéticas são aplicadas num modelo estrutural dos componentes do motor, o qual utiliza o método dos elementos finitos. Os deslocamentos obtidos no modelo estrutural são utilizados num modelo numérico que utiliza o método dos elementos de contorno para obter a radiação sonora. Experimentos de análise de ordem são utilizados para validar o modelo.<br> / Abstract : The number of houses that hold a washing machine is increasing and the using of brushless permanent magnet motors are getting more popular. This kind of motor is mainly used in front load washing machines, which are considered to be more efficient. Little technical literature has been found regarding the sound power level radiated in function of the spinning speed of the motor. This paper has modeled a brushless permanent magnet motor aiming to achieve those results, sound power level versus rotation. The motor was divided in its two main components: rotor and stator. In a FEM structural model, the electromagnetic forces are applied to the two components and their displacements are imported to a BEM model, in which the sound radiation is calculated. Experiments such as order analysis are used to validate the model.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332871.pdf: 3704219 bytes, checksum: 4e33d2bf52093e56ccd8cc577f3f2076 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste estudo, uma proposta de aperfeiçoamento do algoritmo deotimização híbrido estocástico-determinístico Pincus - Nelder e Mead(P-NMA) para detecção de dano em estruturas a partir de dadosvibracionais é apresentada. A formulação da função objetivo para oproblema de minimização é estabelecido pela diferença entre parâmetrosdinâmicos experimentais da estrutura na condição com dano e aquelescalculados utilizando um modelo de elementos finitos (MEF) querepresenta tal condição. Uma estratégia que permite acelerar aconvergência do algoritmo híbrido P-NMA Original para o problema deidentificação de dano é desenvolvida, sendo o algoritmo resultante aquidesignado por P-NMA Modificado. Para se poder ter uma base deescolha de parâmetros envolvidos na parte estocástica do algoritmo,funções testes de otimização global foram utilizadas. Em seguida, cincoexemplos numéricos de identificação de dano, todos retirados daliteratura, nomeadamente, uma viga simplesmente apoiada, uma viga embalanço, duas treliças planas e um pórtico plano com vários cenários dedano são apresentados. Os parâmetros dinâmicos utilizados nestetrabalho (frequências naturais e formas modais) são obtidos através dasolução do problema de autovalores. Para simular as características dainformação obtida por meio de um ensaio dinâmico real, foi consideradaa existência de apenas poucos modos de baixa frequência e também foianalisada a influência do ruído nas medições, que inclui igualmente aimprecisão na coleta de dados. Para testar a precisão e eficiência doalgoritmo resultante do aperfeiçoamento/modificações implementadas(o algoritmo P-NMA Modificado), uma comparação dos resultadosobtidos por meio deste novo algoritmo proposto e do algoritmo P-NMAOriginal é realizada. Além disso, os resultados do último exemplonumérico (pórtico plano) são comparados com aqueles existentes naliteratura, na qual o algoritmo P-NMA Original e o algoritmo genético(AG) foram utilizados. Em todos os casos analisados, as modificaçõesimplementadas funcionaram bem e os resultados foram promissores, oalgoritmo híbrido P-NMA Modificado foi mais preciso e apresentoumenor custo computacional comparativamente ao algoritmo híbrido PNMAOriginal e AG.<br> / Abstract : In this study, an improvement in the hybrid stochastic-deterministicoptimization algorithm Pincus-Nelder and Mead (P-NMA) for vibrationbaseddamage detection in structures is proposed. The formulation of theobjective function for the minimization problem is established by thedifference between experimental dynamic parameters of the damagedstructure and those calculated using a finite element model (FEM) thatrepresents such condition. A strategy which allows a quick convergenceof the Original hybrid algorithm P-NMA for the damage identificationproblem is developed, and the resulting algorithm is denominated hereas Modified P-NMA. In order to have a basis for the choice ofparameters involved in the stochastic part of the hybrid algorithm, testfunctions for global optimization were used. Thereafter, five numericalexamples, all taken from literature, namely, a simply supported beam, acantilever beam, two plane trusses and a portal plane frame with severaldamage scenarios are presented. The dynamic parameters used in thiswork (natural frequencies and mode shapes) are obtained by solving theeigenvalue problem. To simulate the characteristics of informationobtained in a real dynamic test, only a few modes of low frequency wereconsidered and the influence of noise in the measurements, whichinclude the errors during data collection was also analyzed. To test theaccuracy and efficiency of the resultant algorithm from theimprovement/ implemented modifications (the Modified hybrid PNMA),a comparison of the results obtained from this new proposedalgorithm and the Original P-NMA algorithm is performed. In addition,the results of the last numerical example (portal plane frame) arecompared with those available in the literature, where the Original PNMAalgorithm and the genetic algorithm (GA) were used. In allanalyzed cases, the implemented improvements were satisfactory andthe results were promising, the Modified hybrid P-NMA algorithm wasmore accurate and had lower computational cost compared to theOriginal hybrid P-NMA algorithm and GA.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:10:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344786.pdf: 24217483 bytes, checksum: 426f5ca8d68b2c804f1ba532c9e0772d (MD5) Previous issue date: 2016 / O uso de aeronaves para o transporte tem crescido nas últimas décadas, e as empresas têm se preocupado cada vez mais não só na segurança mas no conforto dos passageiros. Dentre os fatores que mais são relatados como desconfortáveis estão o ruído e a vibração. Porém, especialmente em estudos feitos em usuários falantes de língua portuguesa, ambos são normalmente estudados separadamente, com pouca in-formação em como os dois influenciam em conjunto na sensação de bem-estar. As-sim, este estudo tem como objetivo principal desenvolver, com o uso de ferramentas estatísticas, um modelo de conforto vibroacústico para usuários de aeronaves comer-ciais. Foi feito um estudo prévio da influência desses estímulos no corpo humano, bem como os parâmetros e métodos utilizados para avaliá-los. Em seguida, fez-se um levantamento do histórico de pesquisas no Laboratório de Vibrações e Acústica da Uni-versidade Federal de Santa Catarina relacionados ao tema, bem como verificação do estado da arte em pesquisas no Brasil e no mundo. Para determinação do modelo final, foram realizados 4 ensaios, todos em um simulador vibroacústico de aeronaves único no Brasil: um preliminar, no qual foram feitas observações pertinentes para os ensaios seguintes; outro acerca do tempo de ambientação, importante para a verificação do período necessário para a adaptação dos sentidos quanto aos estímulos utilizados; o seguinte relacionado à amplificação e atenuação dos sinais, para quantificar a influência dessa variação de magnitude tanto do ruído quanto da vibração separadamente; e, por último, o ensaio para determinação do modelo de conforto geral, analisando-o também em função do ruído e da vibração separadamente. Em todos os ensaios foi verificada a influência de fatores pessoais, como idade, sexo, experiência com viagens e, no final, também foram acrescentados itens como peso, altura e outros dados ambientais, como temperatura e umidade do ar. O modelo final relacionou tanto esses dados quanto os parâmetros psicofísicos dos sinais com a resposta subjetiva dos usuários. Por fim, percebeu-se que a magnitude tanto do ruído quanto da vibração são os parâmetros que mais influenciam na avaliação de conforto, porém outros parâmetros, co-mo frequência, não podem ser descartados.<br> / Abstract : The use of aircraft as a transport has grown in recent decades, and companies have been increasingly concerned not only with security but with the comfort of passengers. Both noise and vibration are among the factors that are frequently reported as uncofortable. However, both are usually studied separately, especially in studies with Porguese language speakers, with little information on how the two together influence the well-being feeling. This study aims to develop, through statistical tools, a vibroacoustic comfort model for commercial aircraft passengers. A preliminary study was made about the influence of these stimuli in the human body, as well as about the parameters and methods used to evaluate them. Then there is also a survey about a research history in Laboratory of Acoustics and Vibration of the Federal University of Santa Catarina related to this theme, as well as verification of state of the art in Brazil and worldwide. Four trials were performed to determine the final model: a preliminary one, in which relevant comments were made to develop the following tests; another about ambience time, important for the verification of the period necessary for the human senses adaptation regarding the stimuli used; The third test was related to the signals amplification and attenuation, to quantify the influence of this magnitude variation on both noise and vibration separately; the last one was the test to determining the comfort model, also analysing it in terms of noise and vibration separately. In all tests, the influence of personal factors such as age, sex and travel experience was analysed and later some items such as weight, height and other environmental data such as temperature and humidity were also added. The final model related both these data and psychophysical parameters of signals with the subjective response from users. Finally, it was noted that the magnitude of both noise as vibration are the parameters that most influence the evaluation of comfort, but other parameters such as frequency can not be discarded.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197259.pdf: 3150760 bytes, checksum: 1babd00a556826ff3db8cc53a0580e52 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T01:44:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho descreve os efeitos das folgas entre eixo virabrequim, bloco e bronzinas do motor Fire 999cc 8V sobre os níveis de ruído e vibração do mesmo. Para tal, foram utilizadas bronzinas de diferentes espessuras para simular três níveis de folga: mínima, média e máxima. A implementação das folgas ocorreu em duas etapas. Na primeira, foi variada a espessura das bronzinas dos cinco mancais simultaneamente, nos três níveis de folga e em cada um dos níveis foram medidos os níveis de pressão sonora, em dB(A), e os níveis de aceleração, em dB. Na segunda etapa foi variada a espessura das bronzinas de forma individual, utilizando-se os três níveis descritos. Para cada nível de folga e para cada mancal foram também medidos os níveis de pressão sonora e os níveis de aceleração. Nas duas etapas descritas as aquisições foram feitas em bandas de frequência de 1/3 de oitava. Para se determinar as regiões de frequências de interesse foram analisadas as curvas de resposta em frequência dos principais componentes do conjunto bloco/motor. A análise dos resultados ocorreu de forma comparativa entre os espectros de pressão sonora e aceleração assim adquiridos, além do uso de técnicas de análise espectral por FFT. As folgas máximas apresentam os maiores níveis de variação, da ordem de 7 dB em relação as folgas mínimas. Dentre os mancais analisados, os mancais das extremidades do virabrequim apresentaram maior sensibilidade às variações das folgas. As variações dos níveis de ruído e vibração em função das folgas são bastantes significativas nas frequências naturais dos componentes, principalmente as frequências do conjunto bloco/motor montado (pistões, bielas, virabrequim, bloco e bronzinas).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T02:09:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197301.pdf: 8240344 bytes, checksum: 93ec3a3972ac68adb976e0a0a30e4f88 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-21T17:22:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Vários são os aspectos envolvidos no processo de controle de movimento de veículos para deslocamento vertical que tornam o seu estudo interessante, sobretudo quando se trata de elevadores para transporte de pessoas, em que pesa sobremaneira o fato da existência de "cargas" vivas e conscientes. O controle do movimento de equipamentos elevadores é realizado a partir da geração de padrões para a aceleração, a velocidade e o posicionamento da cabine, que determinam o comportamento dessas variáveis ao longo do percurso, respeitando restrições que envolvem aspectos de economia, eficiência, conforto e segurança. A eficiência pode ser avaliada de diferentes maneiras, utilizando-se as variáveis de interesse da planta. Alguns estudos classificam como medidas de fundamental importância para a determinação da eficiência de um sistema a velocidade com que as pessoas podem ser transportadas entre o lado de fora dos edifícios e seus destinos dentro destes (e no sentido inverso); e as quantidades de energia e de potência requeridas para movimentar o sistema. O conforto dos passageiros, certamente o mais subjetivo dos aspectos envolvidos, engloba os níveis de vibração e de ruído no interior da cabine, a pressão sobre os ouvidos dos ocupantes, as sensações experimentadas pelas variações na aceleração e na sua derivada, o erro de posicionamento entre o assoalho da cabine e o piso dos andares nas paradas, entre outras variáveis. Os requisitos de segurança, são aplicáveis tanto do ponto de vista dos usuários como do próprio equipamento, que necessita ser protegido de situações que o exponham a condições extremas, comprometendo sua vida útil. Aliado a essas características do problema, deve-se ainda considerar os aspectos particulares da natureza de um sistema elevador, que é um sistema dinâmico de parâmetros variáveis (massa da cabine, características dos cabos de tração), sujeito a incertezas paramétricas. Definir as características ideais de desempenho de um sistema elevador, no entanto, não é suficiente para garantir que seu funcionamento seja plenamente satisfatório. É necessário, ainda, verificar se as características determinadas para os parâmetros do movimento são realizáveis pelos equipamentos de tração e de frenagem, e estabelecer-se regras e procedimentos de campo para calibração e ajuste do sistema. O aspecto de calibração do sistema de controle é um dos mais problemáticos para a indústria de elevadores. Diferentemente da maioria dos processos industriais controlados automaticamente, a operação de equipamentos elevadores está diretamente associada ao elemento humano. Como conseqüência, aspectos subjetivos e individuais são fortemente presentes na avaliação do desempenho desses equipamentos. A indústria tem trabalhado no estabelecimento de padrões que se prestem a avaliações objetivas dos resultados obtidos através dos procedimentos de calibração dos equipamentos. Tais padrões são necessários para o estabelecimento de conjuntos de requisitos de desempenho para a avaliação do comportamento do sistema em operação. Existe consenso acerca da necessidade da utilização de medidas de aceleração da cabine para a avaliação da qualidade do movimento realizado por elevadores, pois a aceleração está diretamente relacionada à força aplicada aos ocupantes da instalação. Discute-se, no entanto, a forma mais adequada para a utilização das medidas de aceleração, dentre um universo de possíveis critérios para avaliação (valores médios, médios quadráticos, de pico, e de variância).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T16:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194337.pdf: 2335505 bytes, checksum: b59560e9b50a3d8b0dfb41b46d1775d7 (MD5) / Esta dissertação tem por objetivo a análise do campo sonoro interno de um protótipo de segmento de aeronave e sua relação com as propriedades vibro-acústicas do sistema cavidade/casca, quando este é excitado externamente por ruído de banda larga. Inicia-se este estudo apresentando-se os fundamentos teóricos de Análise Estatística de Energia - SEA, seu histórico, bem como as aplicações possíveis desta metodologia. Os parâmetros de SEA, densidade modal e fatores de perda, são descritos e determinados experimentalmente. Os resultados para um cilindro de alumínio são comparados com a teoria e resultados de simulação. O balanço de potência entre os subsistemas e a modelagem do sistema constituem a segunda parte da dissertação, sendo então apresentados os modelos utilizados na simulação por SEA. Através da comparação de valores de perda de transmissão e valores de nível de vibração da casca cilíndrica realiza-se a validação do modelo. Apontam-se as vantagens da modelagem híbrida utilizando-se dados analíticos e experimentais na construção do modelo. O estudo de Elementos Finitos (FEM), análise modal e iteração fluido- estrutura, e o estudo Elementos de Contorno (BEM), ruído irradiado, são realizados. Explica-se quais parâmetros de SEA podem ser extraídos de modelos de FEM e BEM, contribuindo para a acuidade das predições em fases inicias do projeto. Por fim, mostra-se que a integração das metodologias de simulação FEM, BEM, SEA, conjugada à inserção de dados experimentais no modelo contribuem para predições de alta precisão.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T12:50:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O estudo da radiação sonora e da eficiência de radiação de componentes estruturais tem sido objeto de muitos trabalhos de pesquisa ao longo dos anos, uma vez que o seu perfeito entendimento fornece condições de prever a pressão sonora nos ambientes onde estes componentes estão operando. Isto decorre de legislações cada vez mais severas no que diz respeito à saúde e o bem-estar da população, do ponto de vista auditivo.