Optimisation of viscoelastic treatments using genetic algorithms

Viscoelastic treatments are one of the most efficient treatments, as far as passive damping is concerned, particularly in the case of thin and light structures. In this type of treatment, part of the strain energy generated in the viscoelastic material is dissipated to the surroundings, in the form of heat. A layer of viscoelastic material is applied to a structure in an unconstrained or constrained configuration, the latter proving to be the most efficient arrangement. This is due to the fact that the relative movement of both the host and constraining layers cause the viscoelastic material to be subjected to a relatively high strain energy. There are studies, however, that claim that the partial application of the viscoelastic material is just as efficient, in terms of economic costs or any other form of treatment application costs. The application of patches of material in specific and selected areas of the structure, thus minimising the extension of damping material, results in an equally efficient treatment. Since the damping mechanism of a viscoelastic material is based on the dissipation of part of the strain energy, the efficiency of the partial treatment can be correlated to the modal strain energy of the structure. Even though the results obtained with this approach in various studies are considered very satisfactory, an optimisation procedure is deemed necessary. In order to obtain optimum solutions, however, time consuming numerical simulations are required. The optimisation process to use the minimum amount of viscoelastic material is based on an evolutionary geometry re-design and calculation of the modal damping, making this procedure computationally costly. To avert this disadvantage, this study uses adaptive layerwise finite elements and applies Genetic Algorithms in the optimisation process.

Análise modal de uma estrutura do tipo viga utilizando materiais piezelétricos (PVDF) como sensores

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Impactos causados por vibrações mecânicas em chapas de alumínio no processo de laminação a frio

This paper purpose is to analyze one of the main problems faced by cold rolling industry of the current time, the mechanical vibration. Factors such as strips with high velocity in order to increase the productivity and thickness becoming thinner and thinner cause the vibrations to be present at all times during rolling. These market requirements also drive the industry for technology development and thus bring the challenges that the operation of a new modern equipment and more powerful. The initial purpose is to analyze the forces that cause vibration in a rolling mill type four high with two stands, where is desirable to identify the origins of these vibrational forces to make possible dismiss them or at least control its intensity, in order to prevent damage in the rolling mill and ensure product quality to the customer. For it, will be used instruments to record and store the vibrations that occur during the lamination process. With this data will be able to analyze the characteristics of the vibrations and act at your elimination. At the end of the work is expected to demonstrate how important the critical view of the engineer in the analysis of graphics combined with the calculations of the natural vibration frequency and engagement of key parts of the laminator. With these two tools at hand, will be possible to increase the productivity of the rolling mill and act preventively in maintenance, thereby reducing your downtime and increasing its performance and efficiency

Impactos causados por vibrações mecânicas em chapas de alumínio no processo de laminação a frio

This paper purpose is to analyze one of the main problems faced by cold rolling industry of the current time, the mechanical vibration. Factors such as strips with high velocity in order to increase the productivity and thickness becoming thinner and thinner cause the vibrations to be present at all times during rolling. These market requirements also drive the industry for technology development and thus bring the challenges that the operation of a new modern equipment and more powerful. The initial purpose is to analyze the forces that cause vibration in a rolling mill type four high with two stands, where is desirable to identify the origins of these vibrational forces to make possible dismiss them or at least control its intensity, in order to prevent damage in the rolling mill and ensure product quality to the customer. For it, will be used instruments to record and store the vibrations that occur during the lamination process. With this data will be able to analyze the characteristics of the vibrations and act at your elimination. At the end of the work is expected to demonstrate how important the critical view of the engineer in the analysis of graphics combined with the calculations of the natural vibration frequency and engagement of key parts of the laminator. With these two tools at hand, will be possible to increase the productivity of the rolling mill and act preventively in maintenance, thereby reducing your downtime and increasing its performance and efficiency

Sistemas concentrados e distribuídos através da análise modal adjunta

Este estudo visou a utilização direta da análise modal adjunta em sistemas não-clásicos de natureza concentrada e distribuída, explorando o conceitos de biortogonalidade modal e da resposta impulso evolutiva e estacionária. Discutiu-se a natureza do espectro para diversas classes de sistemas, em particular para sistemas com efeitos giroscópicos e com atrito interno. A teoria foi desenvolvida de maneira paralela para sistemas de primeira ordem e de segunda ordem, porém é apresentada de maneira independente, ou seja, para os sistemas de segunda ordem não é utilizada a formulação de espaço de estado, a qual reduz o sistema para primeira ordem. Assim, as relações de biortogonalidade para sistemas de segunda ordem são apresentadas e utilizadas de maneira direta na expansão modal da resposta dos sistemas. A forma dos modos de vibração em variadas aplicações é determinada de maneira exata com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso espacial. No cálculo dos autovalores foi introduzida uma aproximação polinomial para a resposta impulso espacial Os coeficientes dessa aproximação foram obtidos por recursão, a partir de uma equação em diferenças associada à equação característica do problema modal. Simulações numéricas foram realizadas para obter a resposta impulso evolutiva, respostas forçadas e modos de vibração de sistemas não-clássicos concentrados, formulados através de modelos ou aproximações, e sistemas distribuídos, formulados através de modelos ou incluindo distúrbios e acoplamento através das condições decontorno. Os resultados deste estudo permitiram concluir, através das simulações numéricas realizadas, a importância da base dinâmica no sentido de simplificar os cálculos para obtenção dos autovalores, dos modos de vibração e, consequentemente, da resposta do sistema, seja concentrado, distribuído com ou sem acoplamento das condições de contorno. A utilização da análise modal adjunta, desde que ocorra uma ordenação adequada dos autovalores e modos, mostrou-se um método eficiente na obtenção direta da resposta de sistemas não-clássicos de segunda ordem, ou seja, sem redução ao espaço de estado.

Aplicação da análise modal estática no estudo de estabilidade de tensão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo do alívio das tensões residuais, em peça estampada, pela técnica de vibrações mecânicas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Manutenção de redutores de velocidade pela integração das técnicas preditivas de análise de vibrações e análise de óleo lubrificante

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise modal baseada apenas na resposta: decomposição no domínio da frequência

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo de técnicas de análise modal operacional em sistemas sujeitos a excitações aleatórias com a presença de componente harmônico

A metodologia tradicional de identificação de parâmetros na análise modal de estruturas é realizada a partir de sinais medidos de força de entrada e de movimento de resposta da estrutura em condições laboratoriais controladas. Entretanto, quando é necessária a obtenção dos parâmetros modais de estruturas de máquinas em operação, as condições para controlar e medir a excitação nestas situações impossibilita a realização da análise modal tradicional. Neste caso, o teste modal é realizado utilizando somente dados de resposta do sistema. A Análise Modal Operacional (AMO) é um método de extração modal em que nenhuma excitação artificial necessita ser aplicada ao sistema, utilizando-se a própria excitação operacional como entrada para medição da resposta do sistema. A técnica clássica de Análise Modal Operacional NExT considera, para isso, que a excitação operacional do sistema seja um ruído branco. Esta técnica faz a consideração de que as funções de correlação obtidas de estruturas podem ser consideradas como funções de resposta ao impulso e então métodos tradicionais de identificação modal no domínio do tempo podem ser empregados. Entretanto, caso a excitação operacional contenha componentes harmônicos que se sobressaiam, estes podem ser confundidos como modos naturais do sistema. Neste trabalho é demonstrada que através da função densidade de probabilidade da banda estreita contendo o pico de um modo, é possível identifica-lo como natural ou operacional (proveniente da excitação operacional da estrutura). É apresentada também uma modificação no método de identificação modal Exponencial Complexa Mínimos Quadrados (LSCE), passando a considerar sinais harmônicos de freqüências conhecidas presentes na excitação operacional, em um ensaio utilizando a técnica NExT. Para validação desses métodos, utiliza-se um modelo teórico de parâmetros modais conhecidos analiticamente e como estudo de caso experimental, um sistema formado por uma viga bi-apoiada suportando um motor elétrico com desbalanceamento de massa.

Medidas de deslocamento e vibrações através de imagens de câmeras digitais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Análise dos riscos físicos e ergonômicos em roçadora transversal motorizada

According to Statistical Yearbook of Social Security (2011), the number of accidents at work recorded in the agricultural sector is quite high, in the year 2010 there are records of thirty-four thousand nine hundred and ninetysix accidents, and in the year of 2011 there were thirty-one thousand and ninety-six accidents in the industry. Among so many diseases and accidents at work hearing loss is one of them. According to the Pan American Health Organization (2011) the Occupational hearing loss is then jury to the worker's health, often in the workplace. Mechanical vibrations are also present in many human activities exposing employees to an extremely aggressive agent. The combined action of these two factors can cause damage to the health of the worker, in this way, noise and vibration are the two major occupational agents present in the brush cutter operator activity. In the case there is another risk factor, the open work, which exposes the employee to the Sun’s rays and the high temperature indices. Studies have shown that: noise exceeds 115 dB (A) vibration 4.0 m/s2 and thermal stress of 29.9 o C. Ergonomic evaluations also demonstrated that the activity cause injury to workers.

Análise da resposta dinâmica experimental de uma passarela tubular mista, aço-concreto, submetida ao caminhar humano.

Este trabalho de pesquisa apresenta como objetivo principal o desenvolvimento de investigação experimental dinâmica sobre estrutura real de uma passarela tubular mista aço-concreto. O sistema estrutural objeto deste trabalho corresponde a uma passarela composta por três vãos (32,5m, 17,5m e 20,0m, respectivamente) e dois balanços (7,50m e 5,0m, respectivamente), com comprimento total de 82,5m. A passarela com estrutura contínua de aço com as ligações soldadas se apoia em quatro pórticos também de aço. Estruturalmente está constituída por duas treliças planas que se interligam através de contraventamentos horizontais fixados na corda superior e inferior da treliça e lajes de concreto, formando um sistema misto com interação completa. A estrutura está submetida correntemente à travessia de pedestres e ciclistas. Testes experimentais foram realizados sobre o sistema estrutural e confrontados com resultados numéricos. Para a modelagem numérica do sistema são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Os resultados experimentais são analisados de acordo com a metodologia desenvolvida, sendo realizada análise modal experimental para a determinação das propriedades dinâmicas: freqüências, modos e taxa de amortecimento, enquanto que os resultados da estrutura, em termos de aceleração de pico, são comparados com os valores limites propostos por diversos autores, normas e recomendações de projeto, para uma avaliação do desempenho da estrutura em relação a vibração quando solicitada pelo caminhar dos pedestres no que diz respeito a critério para conforto humano.

Análise da interoperabilidade aplicada ao projeto BIM de Estruturas Metálicas

O BIM – Building Information Modeling – é um conceito de controlo e gestão de informação desenvolvida, entre diferentes especialidades e intervenientes envolventes, durante o ciclo de vida das construções. A utilização das tecnologias BIM, no ramo da Engenharia Mecânica e Civil, tem sido uma aposta constante, e cada vez mais concisa, nos projetos de construção. A justificação para a adoção destas metodologias mais eficientes, em substituição dos processos convencionais, prende-se com o facto desses processos convencionais, ainda hoje, apresentarem muitas dificuldades e problemas associados, por exemplo, à falta de comunicação entre os intervenientes e ao ineficiente controlo na gestão de projetos. O objetivo desta dissertação centra-se na análise da interoperabilidade de softwares BIM, ou seja, na verificação da viabilidade de exportação de dados dos modelos produzidos, entre as ferramentas BIM. Para este campo de ação contribuirá a análise da passagem de informação, relativa ao modelo de uma Nave Industrial modelada, em alguns dos softwares BIM, correntemente mais utilizados. O conhecimento adquirido com a modelação do caso de estudo do presente trabalho irá permitir identificar algumas lacunas existentes ao nível da falta de recomendações práticas que sirvam de orientação na modelação recorrendo a ferramentas informáticas BIM-compatíveis. Assim, a base deste trabalho consiste na criação de uma série de recomendações ou de um roteiro de modelação em específico para a disciplina de estruturas enquanto área de aplicação concreta do estudo efetuado. Nesse sentido, a proposta deste trabalho é de apresentar alguns critérios de modelação onde são definidos os elementos a modelar em cada fase do projeto.

Decomposição modal de linhas de transmissão a partir do uso de duas matrizes de transformação

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)