The dynamic behavior of a cantilever beam coupled to a non-ideal unbalanced motor through numerical and experimental analysis

An excitation force that is not influenced by the system state is said to be an ideal energy source. In real situations, a direct and feedback coupling between the excitation source and the system must always exist at a certain level. This manifestation of the law of conservation of energy is known as the Sommerfeld effect. In the case of obtaining a mathematical model for such a system, additional equations are usually necessary to describe the vibration sources with limited power and its coupling with the mechanical system. In this work, a cantilever beam and a non-ideal DC motor fixed to its free end are analyzed. The motor has an unbalanced mass that provides excitation to the system which is proportional to the current applied to the motor. During the coast up operation of the motor, if the drive power is increased slowly, making the excitation frequency pass through the first natural frequency of the beam, the DC motor speed will remain the same until it suddenly jumps to a much higher value (simultaneously its amplitude jumps to a much lower value) upon exceeding a critical input power. It was found that the Sommerfeld effect depends on some system parameters and the motor operational procedures. These parameters are explored to avoid the resonance capture in the Sommerfeld effect. Numerical simulations and experimental tests are used to help gather insight of this dynamic behavior. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Projeto de controladores para a maximização de sistemas de captação de energia considerando excitação não ideal

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

On energy harvesting form time-limited excitations: simulations and case study

Linear resonant harvesters have been the most common type of generators used to scavenge energy from mechanical vibrations. When subject to harmonic excitation, good performance is achieved once the device is tuned so that its natural frequency coincides with the excitation frequency. In such a situation, the average power harvested in a cycle is proportional to the cube of the excitation frequency and inversely proportional to the suspension damping, which is sought to be very low. However, a very low damping involves a relatively long transient in the system response, where the classical formulation adopted for steady-state regimes do not hold. This paper presents an investigation into the design of a linear resonant harvester to scavenge energy from time-limited harmonic excitations involving a transient response, which could be more likely in some practical situations. An application is presented considering train-induced vibrations.

Numerical and experimental investigation of a vibration system with non-ideal vibration source

An excitation force that is not influenced by the system's states is said to be an ideal energy source. In real situations, a direct and feedback coupling between the excitation source and the system must always exist. This manifestation of the law of conversation of energy is known as Sommerfeld Effect. In the case of obtaining a mathematical model for such system, additional equations are usually necessary to describe the vibration sources and their coupling with the mechanical system. In this work, a cantilever beam and a non-ideal electric DC motor that is fixed to the beam free end is analyzed. The motor has an unbalanced mass that provides excitation to the system proportional to the current applied to the motor. During the motor's coast up operation, as the excitation frequency gets closer to the beam first natural frequency and if the drive power increases further, the DC motor speed remains constant until it suddenly jumps to a much higher value (simultaneously the vibration amplitude jumps to a much lower value) upon exceeding a critical input power. It was found that the Sommerfeld effect depends on some system parameters and the motor operational procedures. These parameters are explored to avoid the resonance capture in Sommerfeld effect. Numerical simulations and experimental tests are used to help insight this dynamic behavior.

Análise dinâmica não-linear de um sistema não-ideal, utilizando amortecedor magneto-reológico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Controle das propriedades dinâmicas de sistemas mecânicos através da utilização de molas inteligentes

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Análise de ordem de uma bancada experimental aplicada ao estudo de rotores

In this work the main concepts to apply to dynamic signal analysis technique for rotating machines known as order analysis, discussing their characteristics and applying it on an experimental test rig. It aims to characterize the dynamic behavior of experimental test rig in run up and run down tests, it's operational speed range and the identification of the critical speed of shaft rotation. The results of the critical speed and stationary natural frequency of the shaft are discussed

Frequency of Toxoplasma gondii antibodies in tufted capuchin monkeys (Cebus apella nigritus) from an ecological station in the State of São Paulo, Brazil

A toxoplasmose é uma das zoonoses mais difundidas no mundo, causada pelo Toxoplasma gondii, um protozoário parasita intracelular obrigatório. Uma alta porcentagem de animais apresenta anticorpos específicos causados por exposição prévia, levando a uma infecção crônica. Os felídeos são os hospedeiros definitivos e outros animais homeotérmicos, incluindo os primatas, são os hospedeiros intermediários. Este estudo objetivou determinar a prevalência da infecção por T. gondii em macacos-prego (Cebus apella nigritus) de vida livre da Estação Ecológica localizada na Mata de Santa Teresa, Ribeirão Preto, SP, Brasil. Anticorpos anti-T. gondii foram pesquisados pelo método de aglutinação direta modificada (MAT) em amostras de soro de 36 macacos-prego, utilizando-se o título oito como de corte. Dos animais estudados, 3/36 (8,33%; IC95% 3,0-21,9%) apresentaram anticorpos anti-T. gondii, todos com título 32. Nenhuma diferença significativa (P>0,05) foi observada com relação ao sexo (1/3 machos e 2/3 fêmeas), e à idade (1/3 jovens e 2/3 adultos). Assim, estes resultados demonstram alta prevalência de anticorpos anti-T. gondii em primatas no estado de São Paulo.

Seasonal variation in natural populations of Drosophila spp. (Diptera) in two woodlands in the State of São Paulo, Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Monitoramento da atenuação natural de pluma de contaminação pelo método de radar de penetração no solo (GPR)

O monitoramento da atenuação natural em áreas contaminadas tem se mostrado uma técnica alternativa e de baixo custo para a remediação de áreas contaminadas. A degradação por microorganismos é um dos processos mais importantes na atenuação natural de contaminantes, especialmente compostos de fase líquida não aquosa (NAPL). em muitos casos, a ação efetiva deste processo resulta na geração de ácidos orgânicos, que sob elevadas concentrações ocasionam a dissolução de minerais presentes em subsuperfície onde se encontra a contaminação, com conseqüente liberação de íons. O aumento na quantidade de íons colabora para o aumento da condutividade elétrica do meio. O princípio físico da técnica de Radar de Penetração no Solo (GPR) é a emissão de ondas eletromagnéticas de alta freqüência. A propagação da onda eletromagnética é condicionada à freqüência de sinal emitido e as propriedades elétricas do meio. O aumento da condutividade elétrica do meio resulta na atenuação do sinal e, por conseqüência, na diminuição da profundidade de penetração da onda eletromagnética. Este fator permite o monitoramento de áreas contaminadas sob atenuação natural a partir de análises temporais com o GPR. Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre perfis de GPR adquiridos em 1998 e 2003 em uma área contaminada por compostos de fase líquida leve não aquosa (LNAPL), sob atenuação natural. Os resultados indicam um aumento da condutividade elétrica do meio, a partir da atenuação acentuada do sinal GPR observada nas seções de 2003. Este aumento pode estar associado à liberação de íons por dissolução de minerais, pelo ataque de ácidos orgânicos resultantes do processo de biodegradação.

Taxas de cruzamento em uma população natural de Cryptocarya Moschata Nees (Lauraceae)

O sistema de cruzamento da espécie arbórea de dossel da Mata Atlântica brasileira, Cryptocarya moschata, foi estudado a partir de material proveniente do Parque Estadual Carlos Botelho, São Miguel Arcanjo, São Paulo, Brasil. As taxas de cruzamento foram determinadas através de marcadores alozímicos obtidos de plântulas germinadas de coortes de sementes coletadas de 35 árvores. O valor médio da taxa de cruzamento de equilíbrio (estimador indireto) foi t^eq = 0.51. As estimativas das taxas de cruzamento uniloco e multilocos (estimadores diretos) foram t^s = 0.725± 0,041 e t^m = 0,884 ± 0,034, respectivamente, indicando um sistema de cruzamento predominantemente alogâmico. As taxas de cruzamento de árvores individuais variaram de 27 a 100 ( x¯ = 87,8) porcento, a partir de t^m calculado com as freqüências gênicas de pólen mantidas constantes ao nível populacional. A partir do modelo de par de irmãos (modelo de cruzamento correlacionado) de Ritland, a correlação entre duas progênies irmãs oriundas de autofecundação (r^s) e a correlação entre duas progênies irmãs oriundas de paternidade por exocruzamento (r^p) foram 35,7% e 99,0%, respectivamente. Esses resultados corroboram o fato de haver variação nas taxas de autocruzamento entre as diferentes árvores, podendo também indicar que quando há endogamia, a maior parte das sementes nas árvores são provavelmente irmãs-germanas.

Regeneração natural em remanescentes florestais e áreas reflorestadas da várzea do rio Mogi-Guaçu, Luiz Antônio - SP

O trabalho objetivou descrever e avaliar a estrutura da regeneração de espécies arbóreas em dois remanescentes naturais e em três áreas reflorestadas com espécies nativas e em um povoamento de Eucalyptus robusta, situados em área de várzea do rio Mogi-Guaçu, Luiz Antônio, SP (21º31'S e 47º55'W). Foram amostradas 40 subparcelas de 2 m² em cada remanescente natural e sub-bosque de eucalipto e 60 subparcelas de 3,5 m² em cada área reflorestada. Foram amostrados todos os indivíduos arbóreos de regeneração com altura > a 10 cm e diâmetro do caule até a altura do peito (DAP) < 5,0 cm e analisados separadamente, em quatro classes de altura, a diversidade florística, a regeneração natural (Rn%), o valor de importância (VI) e a similaridade da regeneração com indivíduos de DAP > 5 cm. Foram identificados 1.990 indivíduos, pertencentes a 24 famílias, 46 gêneros e 51 espécies. Cabralea canjerana, Psidium cattleyanum, Nectandra megapotamica, Acacia polyphylla e Syzygium cumini estavam entre as espécies mais representadas nas quatro categorias de tamanho. O reflorestamento com espécies nativas em áreas degradadas da várzea do rio Mogi-Guaçu promoveu a regeneração natural com biodiversidade superior aos remanescentes naturais de florestas ciliares sob efeito de borda e contribuiu para com o processo de restauração de ecossistemas florestais. O povoamento de Eucalyptus robusta com cerca de 20 anos de idade favoreceu a regeneração de espécies climácicas e secundárias.

A relação entre o social e o natural nas abordagens de hazards e de desastres

O artigo aborda as teorias dos Hazards e dos Desastres. Nos últimos anos estas duas tradições teóricas têm recebido novos impulsos pela renovação de seus marcos de referência conceitual. Construídas em torno de uma longa tradição de pesquisa empírica, estas teorias explicam os impactos provocados por fenômenos como enchentes, terremotos, tornados e epidemias mediante a integração analítica das dimensões natural e social. Neste sentido, seu estudo pode fornecer subsídios para a interpretação destes problemas no Brasil.

Determination of the probable ontogenic time of action of lethal factors on the second chromosome of Drosophila melanogaster derived from a natural population

From the study of the genetic load of second chromosome factors in a natural population of Drosophila melanogaster, 15 lethal-bearing strains were recovered and maintained in the laboratory balanced against Ins (2L + 2R), Cy, L-4. For each lethal factor, the probable time of action during development was determined by the appearance of a sharp reduction, at any given stage, in the frequency of individuals compared to that expected in the absence of the lethal factor. Carried out in this way, the analysis suggested that seven were embryonic lethals, two larval lethals and three pupal lethals. Additionally, three gave no evidence of affecting any of the above-mentioned stages; these are interpreted as gametic lethals.

A 12 kW three-phase low THD rectifier with high-frequency isolation and regulated DC output

A robust 12 kW rectifier with low THD in the line currents, based on an 18-pulse transformer arrangement with reduced kVA capacities followed by a high-frequency isolation stage is presented in this work. Three full-bridge (buck-based) converters are used to allow galvanic isolation and to balance the dc-link currents, without current sensing or current controller. The topology provides a regulated dc output with a very simple and well-known control strategy and natural three-phase power factor correction. The phase-shift PWM technique, with zero-voltage switching is used for the high-frequency dc-dc stage. Analytical results from Fourier analysis of winding currents and the vector diagram of winding voltages are presented. Experimental results from a 12 kW prototype are shown in the paper to verify the efficiency, robustness and simplicity of the command circuitry to the proposed concept.