[pt] Nesse trabalho, estuda-se o desempenho de um absorsor
pendular no
controle de vibrações de torres altas e esbeltas,
ocasionadas por carregamentos
dinâmicos, tais como, por exemplo, cargas ambientais. Em
virtude da
possibilidade de oscilações de grande amplitude, considera-
se na modelagem do
problema a não-linearidade do pêndulo. O principal
objetivo é estudar o
comportamento do sistema torre-pêndulo, submetido a um
carregamento
harmônico, no regime não-linear, abordando-se aspectos
gerais ligados à
estabilidade dinâmica. Apresenta-se, inicialmente, a
formulação necessária para
obter o funcional de energia do sistema coluna-pêndulo,
tanto para o caso linear
quanto para o caso não-linear, do qual derivam-se as
equações diferenciais
parciais de movimento. A partir das equações lineares,
obtêm-se as freqüências
naturais e modos de vibração para alguns casos relevantes
de coluna. A seguir,
com base na análise modal do sistema coluna-pêndulo,
deriva-se um modelo de
dois graus de liberdade capaz de descrever com precisão o
comportamento do
sistema na vizinhança da freqüência fundamental da coluna,
do qual obtêm-se as
equações de movimento e as equações de estado não-
lineares. Uma análise
paramétrica detalhada das oscilações não-lineares do
sistema coluna-pêndulo
demonstra que o absorsor pendular passivo pode reduzir ou
amplificar a resposta
da coluna. No estudo da influência da não-linearidade
geométrica do pêndulo,
verifica-se a importância dessa na resposta do sistema,
evidenciando que a nãolinearidade
não pode ser desprezada nessa classe de problema. Por fim,
com base
nos resultados, propõe-se um absorsor pendular híbrido. Os
estudos revelam que
este controle é mais eficiente que o passivo e que não
requer grande gasto de
energia. / [en] In the present work the performance of a pendulum absorber
in the vibration
control of tall and slender towers, caused by dynamic
loads, such as,
environmental loads, is studied in detail. Due to the
possibility of large amplitude
oscillations, the non-linearity of the pendulum is
considered in the modeling of
the problem. The main objective of this research is to
study the behavior of the
tower-pendulum system, submitted to a harmonic load, in
the nonlinear regimen,
with emphasis on general aspects related to its dynamic
stability. It is presented,
initially, the formulation necessary for the derivation of
the system´s energy
functional, both for the linear and the nonlinear cases,
from which the partial
differential equations of motion are derived and the
vibration frequencies and
related vibration modes are obtained. Then, based on the
modal analysis of the
column-pendulum system, a two degrees of freedom model,
capable of describing
with precision the behavior of the system in the
neighborhood of the fundamental
frequency of the column is derived, from which the
equations of motion and the
nonlinear state-space equations are obtained. A detailed
parametric analysis of the
nonlinear oscillations of the system is carried out. It
shows that the pendulum may
reduce or amplify the response of the column. The results
show a marked
influence of the geometric not-linearity of the pendulum
on the response of the
system, showing that its not-linearity cannot be neglected
in this class of
problems. Finally, based on the results, a hybrid control
approach is proposed.
These studies show that this control strategy is more
efficient than the passive
control alone and that it does not require a large amount
of energy.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:8727 |
| Date | 24 July 2006 |
| Creators | DIEGO ORLANDO |
| Contributors | PAULO BATISTA GONCALVES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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