Visual inspection is the current method for determining if a wire rope needs to be removed from service. It can be time consuming and inaccurate. The point of this research is to prove that vibration testing could be used on rope to find damage. For this research, capacitive accelerometers were used. A program ran a Fast Fourier Transform (FFT) as the main analysis. From the data produced, it was determined that a damaged rope's vibration signature was different from the vibration signature of the undamaged rope. There were four different types of vibrations used: an impulse while measuring the axial response, a harmonic excitation while measuring the axial response and both transverses directions. The impulse did not provide consistent results to adequately find damage with an acceptable degree of confidence. The harmonic excitations did provide results that showed a different signature. This was the case for all three directions measured. As a result, it was determined that vibrations can be used to find damage in a wire rope.

Le perçage assisté par vibration est un procédé récent et industrialisé, de plus en plus utilisé pour le perçage des métaux et des empilages multi-matériaux. Il consiste en l’ajout d’oscillations au mouvement d’avance constant de l’outil en perçage classique. Ceci permet alors de générer une variation de la hauteur de coupe et de provoquer la fragmentation du copeau. L’objectif de cette thèse est d’apporter des connaissances sur les phénomènes de coupe présents lors du perçage et qui sont influencés par l’utilisation d’une assistance vibratoire. Pour cela, il s’agit d’étudier la cinématique du perçage assisté par vibration, c’est-à-dire les trajectoires des arêtes de coupe, afin de proposer une modélisation des actions mécaniques générées lors du perçage. Les observations de la cinématique réelle en bout d’outil mettent en exergue une différence entre la cinématique théorique et la cinématique réelle. Ces différences sont intégrées dans le modèle cinématique corrigé sur lequel s’appuient les modèles d’effort axial et de moment. Un modèle à comportement local est proposé afin de modéliser l’effort axial généré. Ce modèle est défini à partir de données issues de perçage classique. La seconde partie de l’étude se consacre à l’étude de la qualité du trou dans les multi-matériaux obtenue en perçage assisté par vibration. Dans cette partie sont analysées les bavures dans les métaux, l’état de surface et l’écaillage des matériaux composites. Il est ainsi comparé l’endommagement du trou percé en perçage assisté par vibration et en perçage classique dans les configurations d’essais identiques. Un lien entre les actions mécaniques générées lors de la coupe et les défauts engendrés en perçage assisté par vibration reste à étudier. / Contribution to the modelling of vibration assisted drilling and to the study of its impact on hole quality

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-14Bitstream added on 2014-06-13T18:57:52Z : No. of bitstreams: 1 agostini_ce_me_bauru.pdf: 983936 bytes, checksum: 820b8b8253ca5eab2b12c27892c83928 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, analisaram-se as freqüencias natuais (axiais, torsionais e de flexão) e as respostas em frequencia de um rotor vertical com um disco rígido na extremidade através da análise modal clássica e complexa. A equação que governa o movimento foi obtida através da formulação Lagrangeana. O modelo considerou os efeitos à flexão, torção e deformação axial do eixo, além dos efeitos giroscópicos e gravitacionais. o método dos elementos finitos foi utilizado para discretização da estrutura em elementos cilíndricos vazados com 12 graus de liberdade. As matrizes de massa, rigidez e giroscópia foram explicitadas de forma consistente. A análise modal tradicional, normalmente aplicada a estrutura estacionárias, não considera uma importante característica das máquinas rotativas que são os modos de precessão direta e retrógrada. Inicialmente, através da análise modal clássica, foram obtidas as frequencias naturais axionais e torsionais no eixo estacionário, já que estas não sofrem influência dos efeitos giroscópicos. Posteriormente a investigação foi executada através da análise modal complexa. Este tipo de ferramenta, que se baseia na utilização de coordenadas direcionais para descrever o comportamento dinâmico do eixo rotativo, permite a decomposição dos modos do sistema em dois submodos, sendo um direto e outro retrógrado. Dessa forma, consegue-se visualizar de maneira clara a órbita e a direção do movimento precessional em torno da linha não deformada do eixo rotativo. Um programa de elementos finitos foi desenvolvido utilizando o software MATLAB e simulações numéricas foram efetuadas de forma a validar o modelo construído. Foram obtidas as frequencias naturais e a resposta forçada em frequencia direcional (dFRF), com o uso da análise modal complexa, para um rotor vertical simples e também para uma coluna de perfuração típica utilizada na construção de poços de petróleo / In this study, natural frequencies were analyzed (axial, torsional and flexural) and frequency response of a vertical rotor with a hard disk at the edge through the classical modal and complex analysis. The equation that rules the movement was obtained through the Lagragian formulation. The model considered the effects of bending, torsion and axial deformation of the shaft, besides the gravitational and gyroscopic effects. The finite element method was used to discretize the structure into hollow cylindrical elements with 12 degrees of freedom. Mass, stiffness and gyroscopic matrices were explained consistently. The classical modal analysis, usually applied to stationary structures, does not consider an important characteristic of rotating machinery which are the method of forward and backward whirl. Initially, through the traditional modal analysis, axial and torsional natural frequencies were obtained in a static shaft, since they do not suffer the influence of gyroscopic effects. Later research was performed by complex modal analysis. This type of tool, based on the use of complex coordinates to describe the dynamic behavior of rotating shaft, allows the decomposition of the system in two submodes, backward and forward. Thus, it is possible to clearly visualize that the orbit and direction of the precessional motion around the line of the precessional motion around the line of the rotating shaft is not deformed. A finite element program was developed using MATLAB, and numerical simulations were performed to validate this model. Natural frequencies and directional frequency forced response (dFRF) were obtained using the complex modal analysis for a simple vertical rotor and also for a typical drill string used in the construction of oil wells

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:25:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06767.pdf: 4710608 bytes, checksum: 0df801946c2e3b5907a9d77d5ff698e5 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

O objetivo do trabalho é melhorar o controle do comportamento dinâmico sob excitação vertical de um modelo veicular completo levando em consideração os três movimentos principais, de elevação (heave), balanço (pitch) e de rolagem (roll), em termos de aceleração. Com essa finalidade desenvolve-se a programação necessária para implementação de um modelo de veículo completo de 7 GDL no programa MATLAB® que interage com o sistema de controle ativo desenvolvido em diagrama de blocos no programa Simulink®. Em seguida, o desempenho do modelo é avaliado através de programas desenvolvidos de excitações de estrada com perfil senoidal e randômico. Os resultados obtidos mostram que o movimento da massa suspensa, em termos de aceleração, acima e abaixo do valor da frequência natural da roda pode ser diminuído pela filtragem dos coeficientes de mola e amortecimento através de um laço de controle interno, mais a utilização de amortecimento skyhook das velocidades de elevação, balanço e rolagem com um laço de controle externo. A atenuação das constantes de mola abaixo da frequência do corpo do veículo reduz as perturbações da estrada, mas podem bater nos limitadores do percurso da suspensão. / The aim of this work is to improve the control of the dynamic behavior under vertical excitation of a full vehicular model whilst taking into consideration the three main movements of heave, pitch and roll in terms of acceleration. With this goal in mind, the necessary programming was carried out for the implementation of a full vehicular model of 7 DOF using the software MATLAB® which interacts with the active control system developed via blocks diagram using the software Simulink®. Following on from that, the performance of the model is evaluated by means of programmes developed from road excitations with a sinusoidal and random profile. The results show that the motion of the sprung mass, in terms of acceleration, above and below the natural frequency of the wheel can be reduced by filtering the spring and damping coefficients through an internal control loop, plus the usage of skyhook damping of heave, pitch and roll velocities with an external control loop. The mitigation of the spring constants below the frequency of the body of the vehicle reduces the excitations of the road, but may strike against the path limiters of the suspension.

Pontes são estruturas denominadas obras de arte ou obras especiais, utilizadas em rotas e vias de comunicação, possibilitando que veículos atravessem obstáculos naturais ou artificiais como, por exemplo, rios. Tais estruturas são calculadas e construídas considerando os esforços aos quais serão submetidas em serviço e sua distribuição na estrutura. Além disso, também existe a necessidade de se avaliar as frequências naturais de vibração para garantir a segurança das mesmas. No presente trabalho são analisados alguns problemas relacionados às vibrações de pontes e viadutos em grelha, resultantes das variações de rigidez e massa nessas estruturas. Essa análise foi feita considerando-se que vibrações excessivas não condizem com o conforto humano e durabilidade da ponte. Ademais, para a estrutura é interessante fugir do efeito de ressonância, que acontece quando a frequência de excitação coincide com uma das frequências naturais de oscilação do sistema. Essa condição faz o sistema vibrar em amplitudes cada vez maiores, podendo causar inclusive a ruína. Para estudar formas de sair de uma frequência natural não amortecida indesejada, foi realizada uma pesquisa paramétrica das características dinâmicas deste tipo de estrutura, modificando parâmetros como rigidez (pela distribuição de longarinas e de transversinas), massa (devido à alteração das dimensões) e danos estruturais causados durante a vida útil da estrutura. Com intuito de estudar diversos modelos, foram adotadas três diferentes situações de projeto: superestrutura com variadas alturas de longarinas e transversinas, da qual foi possível concluir que a altura da longarina tem mais impacto na frequência natural não amortecida da estrutura que a transversina; pequenos defeitos ou danos na estrutura e o efeito de uma longarina rompida para os quais foram comparadas suas frequências naturais não amortecidas. As análises foram realizadas pelo Método dos Elementos Finitos, utilizando-se o programa comercial SAP2000. / Bridges are structures sometimes referred as works of art or special works, used on routes and roads that allow vehicles to cross natural or artificial obstacles, such as rivers. Such structures are calculated and constructed considering the efforts to which they will be submitted in service and their distribution in the structure. In addition, there is also a need to evaluate the natural frequencies of vibration to ensure their safety. In the present study some effects were analyzed related to the vibrations of grid bridges and viaducts resulting from changes in stiffness and mass in these structures. This analysis was made considering that excessive vibrations are not consistent with human comfort and bridge durability. For the structure, it is interesting to stay away from the resonance effect, which occurs when the excitation frequency matches one of the natural frequencies of oscillation of the system. This leads to oscillation with increasing amplitudes which may cause even the ruin. In order to study several models, three different design situations were adopted: superstructure with varying heights of beams and crossbeams, from which it was possible to conclude that the height of the beams has more impact on the undamped natural frequency of the structure than the crossbeams; small defects or damage to the structure and the effect of a ruptured beam for which its undamped natural frequencies were compared. The analysis were performed using the Finite Element Method, using the SAP2000 commercial program.

Os modos vibracionais localizados dos pares H-H-, D-D- e H-D- em KCl, KBr, KI, RbCl e NaCl foram estudados para diversas configurações. As frequências dos modos infravermelho ativos determinados experimentalmente mostram boa concordância com o modelo de dois osciladores harmônicos acoplados. A largura de linha para os diferentes modos nos cristais examinados é discutida. A dependência com a temperatura da largura de linha para os modos transversais T1 e T2 no sistema KCl+ H- H-, indica que o alargamento das mesmas é devida ao \"mecanismo de decomposição\", no qual dois fônons são criados. Estes fônons são devidos ao decaimento do modo localizado em fase num fônon acústico da rede e num fônon localizado fora de fase. Propriedades gerais, como a lei de Ivey e diversas outras particularidades dos halogenetos alcalinos estudados são apresentadas / The localized vibrational modes of H-H-, D-D- and H-D- in KCl, KBr, KI, RbCl and NaCl were studied for different pair configurations. The measured frequencies of the infrared active modes were found to be in good agreement with a model of two coupled harmonic oscillators. The line width for different modes in the salts studied is discussed. The temperature dependence for the transversal modes T1 and T2 of the line width for the H- H- pairs in KCl indicates that the broadening of these lines is due to the \"decomposition mechanism\", that generates two phonons. The generated phonons due to the decay of the localized phonon that corresponds to the out of phase vibration of the H- H- pair. The general properties, as the Ivey law and several particulars of the properties in the alkali-halides studied are presented

O objetivo do trabalho é melhorar o controle do comportamento dinâmico sob excitação vertical de um modelo veicular completo levando em consideração os três movimentos principais, de elevação (heave), balanço (pitch) e de rolagem (roll), em termos de aceleração. Com essa finalidade desenvolve-se a programação necessária para implementação de um modelo de veículo completo de 7 GDL no programa MATLAB® que interage com o sistema de controle ativo desenvolvido em diagrama de blocos no programa Simulink®. Em seguida, o desempenho do modelo é avaliado através de programas desenvolvidos de excitações de estrada com perfil senoidal e randômico. Os resultados obtidos mostram que o movimento da massa suspensa, em termos de aceleração, acima e abaixo do valor da frequência natural da roda pode ser diminuído pela filtragem dos coeficientes de mola e amortecimento através de um laço de controle interno, mais a utilização de amortecimento skyhook das velocidades de elevação, balanço e rolagem com um laço de controle externo. A atenuação das constantes de mola abaixo da frequência do corpo do veículo reduz as perturbações da estrada, mas podem bater nos limitadores do percurso da suspensão. / The aim of this work is to improve the control of the dynamic behavior under vertical excitation of a full vehicular model whilst taking into consideration the three main movements of heave, pitch and roll in terms of acceleration. With this goal in mind, the necessary programming was carried out for the implementation of a full vehicular model of 7 DOF using the software MATLAB® which interacts with the active control system developed via blocks diagram using the software Simulink®. Following on from that, the performance of the model is evaluated by means of programmes developed from road excitations with a sinusoidal and random profile. The results show that the motion of the sprung mass, in terms of acceleration, above and below the natural frequency of the wheel can be reduced by filtering the spring and damping coefficients through an internal control loop, plus the usage of skyhook damping of heave, pitch and roll velocities with an external control loop. The mitigation of the spring constants below the frequency of the body of the vehicle reduces the excitations of the road, but may strike against the path limiters of the suspension.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01377.pdf: 3916698 bytes, checksum: ed6e95533001fb610ab17e41a058b984 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP