Modelling a Rotating Shaft as an Elastically Restrained Bernoulli-Euler Beam

Industrial rotating machines may be exposed to severe dynamic excitations due to resonant working regimes. Dealing with the bending vibration, problem of a machine rotor, the shaft - and attached discs - can be simply modelled using the Bernoulli-Euler beam theory, as a continuous beam subjected to a specific set of boundary conditions. In this study, the authors recall Rayleigh's method to propose an iterative strategy, which allows for the determination of natural frequencies and mode shapes of continuous beams taking into account the effect of attached concentrated masses and rotational inertias, including different stiffness coefficients at the right and the left end sides. The algorithm starts with the exact solutions from Bernoulli-Euler's beam theory, which are then updated through Rayleigh's quotient parameters. Several loading cases are examined in comparison with the experimental data and examples are presented to illustrate the validity of the model and the accuracy of the obtained values.

Simulação, em software adequado, da sintomatologia vibracional de avarias mecânicas de máquinas rotativas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção

Colloidal dipolar interactions in 2D smectic-C films

We use a two-dimensional (2D) elastic free energy to calculate the effective interaction between two circular disks immersed in smectic-C films. For strong homeotropic anchoring, the distortion of the director field caused by the disks generates topological defects that induce an effective interaction between the disks. We use finite elements, with adaptive meshing, to minimize the 2D elastic free energy. The method is shown to be accurate and efficient for inhomogeneities on the length scales set by the disks and the defects, that differ by up to 3 orders of magnitude. We compute the effective interaction between two disk-defect pairs in a simple (linear) configuration. For large disk separations, D, the elastic free energy scales as similar to D-2, confirming the dipolar character of the long-range effective interaction. For small D the energy exhibits a pronounced minimum. The lowest energy corresponds to a symmetrical configuration of the disk-defect pairs, with the inner defect at the mid-point between the disks. The disks are separated by a distance that, is twice the distance of the outer defect from the nearest disk. The latter is identical to the equilibrium distance of a defect nucleated by an isolated disk.

Colloidal interactions in two-dimensional nematics

The interaction between two disks immersed in a 2D nernatic is investigated i) analytically using the tenser order parameter formalism for the nematic configuration around isolated disks and ii) numerically using finite-element methods with adaptive meshing to minimize the corresponding Landau-de Gennes free energy. For strong homeotropic anchoring, each disk generates a pair of defects with one-half topological charge responsible for the 2D quadrupolar interaction between the disks at large distances. At short distance, the position of the defects may change, leading to unexpected complex interactions with the quadrupolar repulsive interactions becoming attractive. This short-range attraction in all directions is still anisotropic. As the distance between the disks decreases, their preferred relative orientation with respect to the far-field nernatic director changes from oblique to perpendicular.

Espetroscopia (1H) por ressonância magnética do disco intervertebral lombar no adulto e sua aplicação na rotina imagiológica

Objetivos – Demonstrar o potencial da espetroscopia (1H) por ressonância magnética na doença degenerativa discal lombar e defender a integração desta técnica na rotina clínico‑imagiológica para a precisa classificação da involução vs degenerescência dos discos L4‑L5 e L5‑S1 em doentes com lombalgia não relacionável com causa mecânica. Material e métodos – O estudo incluiu 102 discos intervertebrais lombares de 123 doentes. Foram estudados 61 discos de L4‑L5, 41 discos de L5‑S1 e 34 discos de D12‑L1. Utilizou‑se um sistema de ressonância magnética de 1,5 T e técnica monovoxel. Obtiveram‑se os rácios [Lac/Nacetyl] e [Nacetyl/(Lac+Lípidos)] e aplicou‑se a ressonância de lípidos para avaliar a bioquímica do disco com o fim de conhecer o estado de involução vs degenerescência que o suscetibilizam para a instabilidade e sobrecarga. Avaliou‑se o comportamento dos rácios e do teor lipídico dos discos L4‑L5‑S1 e as diferenças apresentadas em relação a D12‑L1. Foi também realizada a comparação entre os discos L4‑L5, L5‑S1 e D12‑L1 na ponderação T2 (T2W), segundo a classificação ajustada (1‑4) de Pfirrmann. Resultados – Verificou‑se que os rácios e o valor dos lípidos dos discos L4‑L5‑S1 apresentaram diferenças estatisticamente significativas quando relacionados com os discos D12‑L1. O rácio [Lac/Nacetyl] em L4‑L5‑S1 mostrou‑se aumentado em relação a D12‑L1 (p=0,033 para os discos com grau de involução [1+2] e p=0,004 para os discos com grau [3+4]). Estes resultados sugerem que a involução vs degenerescência dos discos nos graus mais elevados condiciona um decréscimo do pico do Lactato. O rácio [Nacetyl/(Lac+Lip)] discrimina os graus de involução [1+2] do [3+4] no nível L4‑L5, apresentando os valores dos rácios (média 0,65 e 0,5 respetivamente com p=0,04). O rácio médio de [Nacetyl/(Lac+Lip)] dos discos L4‑L5 foi 1,8 vezes mais elevado do que em D12‑L1. O espetro lipídico em L4‑L5‑S1 nos graus mais elevados não mostrou ter uma prevalência constante quanto às frequências de ressonância. Conclusão – A espetroscopia (1H) dos discos intervertebrais poderá ter aplicação na discriminação dos graus de involução vs degenerescência e representar um contributo semiológico importante em suplemento à ponderação T2 convencional. As ressonâncias de lípidos dos discos L4‑L5 e L5‑S1, involuídos ou degenerados, devem ser avaliadas em relação a D12‑L1, utilizando este valor como referência, pois este último é o nível considerado estável e com baixa probabilidade de degenerescência.

Estágio na empresa SPECMAN para a prática de técnicas de controlo da condição

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo de uma central hidroeléctrica com base em turbina hidráulica reversível

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Unbalance and field balacing virtual labs

One of the most common problems of rotating machinery is the rotor unbalance. The effects of rotor unbalance can vary from the malfunction of certain equipment to diseases related to the exposure to high vibration levels. However, the balancing procedure is known, it is mandatory to have qualified technicians to perform it. In this sense, the use of virtual balancing experiments is of great interest. The present demo is dedicated to present two different balancing simulators, which can be explored in conjunction, as they have complementary outputs. © 2014 IEEE.

Estudo da turbina de Tesla visando a sua aplicação em sistemas de geração de energia elétrica descentralizada

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica