Análise numérica de freqüência natural de materiais compósitos híbridos com memória de forma

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007.

Optimização estrutural aplicada à melhoria da precisão de quinagem

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Using passive techniques for vibration damping in mechanical systems

This paper examines two passive techniques for vibration reduction in mechanical systems: the first one is based on dynamic vibration absorbers (DVAs) and the second uses resonant circuit shunted (RCS) piezoceramics. Genetic algorithms are used to determine the optimal design parameters with respect to performance indexes, which are associated with the dynamical behavior of the system over selected frequency bands. The calculation of the frequency response functions (FRFs) of the composite structure (primary system + DVAs) is performed through a substructure coupling technique. A modal technique is used to determine the frequency response function of the structure containing shunted piezoceramics which are bonded to the primary structure. The use of both techniques simultaneously on the same structure is investigated. The methodology developed is illustrated by numerical applications in which the primary structure is represented by simple Euler-Bernoulli beams. However, the design aspects of vibration control devices presented in this paper can be extended to more complex structures.

FEATURE SELECTION AND COMPARISON OF TWO NAÏVE BAYES CLASSIFICATION METHODS IN THE CONTEXT OF SPAM FILTERING

Treating e-mail filtering as a binary text classification problem, researchers have applied several statistical learning algorithms to email corpora with promising results. This paper examines the performance of a Naive Bayes classifier using different approaches to feature selection and tokenization on different email corpora

Vibrações naturais em um sistema de interação viga-água incluindo o efeito de onda de superfície

Este trabalho tem como objetivo o estudo modal de um sistema estruturafluído, modelado pela equação de Euler-Bernoulli, para uma viga elástica, sujeita a pressão da água, e por ondas de superfície livre. O sistema acoplado possui condições para o domínio sólido (viga fixa-livre), para o domínio fluído (impermeabilidade e rigidez inferior), com ondas de superfície, e de interfacec fluido-estrutura (condições de continunidade na deflexão, ângulo de rotação, força de corte interno e momento de curvatura). Para deteerminar as vibrações livres e deslocamento no seco e no molhado, utiliza-se o método espectral para eliminar a dependência oscilatória temporal e concentrar-se na determinação dos modos através do estudo de problemas de contornos espaciais. Os modos podem ser calculados com o uso da base clássica de Euler ou da base dinâmica gerada pela resposta impulso. Foram feitas simulações para um material específico, e apresentados os resultados obtidos.

Vibrações naturais em um sistema de interação viga-água sem o efeito de onda de superfície livre

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o comportamento dinâmico de sistemas flexíveis com interação viga-água. Especificamente, é escolhida uma barragem freqüentemente encontrada em problemas de engenharia de irrigação e represas. O modelo matemático utilizado para descrever tal fenômeno tem como variáveis principais a pressão hidrodinâmica e os deslocamentos horizontais da barragem. Uma vez formuladas as equações governantes de tal sistema, que resultam em uma equação de onda para a pressão e uma equação de Euler-Bernoulli para os deslocamentos, é utilizada a técnica de separação de variáveis para proceder à sua solução. Por simplicidade, assumiu-se que no modelo não havia o efeito de onda da superfície livre. Primeiro, foi resolvida a equação para a pressão, sendo calculadas as suas componentes temporais e espaciais. Depois, foi resolvida a equação de Euler-Bernoulli junto com a condição de interface. Foram simulações para o material específico, e apresentados os resultados conseguidos. No final do trabalho são enunciadas as conclusões pertinentes.

Modos em vigas com secção transversal de variação linear

O objetivo principal deste trabalho é a obtenção dos modos e as freqüências naturais de vigas de variação linear e em forma de cunha, com condições de contorno clássicas e não-clássicas, descritas pelo modelo estrutural de Euler-Bernoulli. A forma dos modos foi determinado com o uso das funções cilíndricas. No caso forçado se considera uma força harmônica e se resolve o problema pelo método espectral, utuilizando o software simbólico Maple V5. Realiza-se uma análise comparativa dos resultados obtidos com os resultados existentes na literatura para vigas uniformes.

Uma metodologia unificada no domínio tempo para sistemas concentrados, discretos e distribuídos

A resposta impulso é utilizada como ferramenta padrão no estudo direto de sistemas concentrados, discretos e distribuídos de ordem arbitrária. Esta abordagem leva ao desenvolvimento de uma plataforma unificada para a obtenção de respostas dinâmicas. Em particular, as respostas forçadas dos sistemas são decompostas na soma de uma resposta permanente e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta permanente. A teoria desenvolve-se de maneira geral e direta para sistemas de n-ésima ordem, introduzindo-se a base dinâmica gerada pela resposta impulso na forma padrão e normalizada, sem utilizar-se a formulação de estado, através da qual reduz-se um sistema de ordem superior para um sistema de primeira ordem. Considerou-se sistemas de primeira ordem a fim de acompanhar-se os muitos resultados apresentados na literatura através da formulação de espaço de estado. Os métodos para o cálculo da resposta impulso foram classificados em espectrais, não espectrais e numéricos. A ênfase é dada aos métodos não espectrais, pois a resposta impulso admite uma fórmula fechada que requer o uso de três equações características do tipo algébrica, diferencial e em diferenças Realizou-se simulações numéricas onde foram apresentados modelos vibratórios clássicos e não clássicos. Os sistemas considerados foram sistemas do tipo concentrado, discreto e distribuído. Os resultados da decomposição da resposta dinâmica de sistemas concentrados diante de cargas harmônicas e não harmônicas foram apresentados em detalhe. A decomposição para o caso discreto foi desenvolvida utilizando-se os esquemas de integração numérica de Adams-Basforth, Strömer e Numerov. Para sistemas distribuídos, foi considerado o modelo de Euler-Bernoulli com força axial, sujeito a entradas oscilatórias com amplitude triangular, pulso e harmônica. As soluções permanentes foram calculadas com o uso da função de Green espacial. A resposta impulso foi aproximada com o uso do método espectral.

Respostas periódicas em sistemas lineares e fracamente não lineares não ressonantes e comportamento dinâmico de sistemas rotativos com o uso da base dinâmica

Este trabalho visa realizar o estudo do comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível, modelado segundo a teoria de Euler-Bernoulli e caracterizar as respostas periódicas de sistemas LTI (sistemas lineares invariantes no tempo) e sistemas fracamente não lineares de ordem arbitrária. Para tanto, é utilizada a base dinâmica gerada pela resposta impulso ou solução fundamental. O comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível foi discutido em termos da função de Green espacial e calculada de maneira não-modal. Foi realizado um estudo do problema de autovalor para o caso de um um eixo rotor biapoiado. As freqüências são obtidas e os modos escritos em termos da base dinâmica e da velocidade de rotação. As respostas periódicas de sistemas LTI, utilizadas nas aproximações com sistemas fracamente não lineares, são obtidas, independentemente da ordem do sistema, como um operador integral onde o núcleo é a função de Green T-periódica. Esta função é caracterizada em termos das propriedades de continuidade, periodicidade e salto da função de Green T-periódica, e da base dinâmica Simulações foram realizadas para sistemas concentrados, matriciais e escalares, com o objetivo de mostrar a validade da metodologia desenvolvida com as propriedades da função de Green T-periódica. Foi abordado um modelo não-linear para uma centrífuga utilizada na indústria textil [Starzinski, 1977].

Optimal design of smart structures using bonded plezoelectrics for vibration control

Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of lighter and stronger structures which are able to incorporate actuator and sensor capabilities for collocated control. In the design of actively controlled structures, the determination of the actuator locations and the controller gains, is a very important issue. For that purpose, smart material modelling, modal analysis methods, control and optimization techniques are the most important ingredients to be taken into account. The optimization problem to be solved in this context presents two interdependent aspects. The first one is related to the discrete optimal actuator location selection problem which is solved in this paper using genetic algorithms. The second is represented by a continuous variable optimization problem, through which the control gains are determined using classical techniques. A cantilever Euler-Bernoulli beam is used to illustrate the presented methodology.

Optimal placement of piezoelectric sensor/actuators for smart structures vibration control

Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of lighter and stronger structures that are able to incorporate actuator and sensor capabilities for collocated control. In the design of actively controlled structures, the determination of the actuator locations and the controller gains is a very important issue. For that purpose, smart material modeling, modal analysis methods, and control and optimization techniques are the most important ingredients to be taken into account. The optimization problem to be solved in this context presents two interdependent aspects. The first is related to the discrete optimal actuator location selection problem, which is solved in this paper using genetic algorithms. The second is represented by a continuous variable optimization problem, through which the control gains are determined using classical techniques. A cantilever Euler-Bernoulli beam is used to illustrate the presented methodology.

Optimal design of smart structures using bonded piezoelectrics for vibration control

Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of lighter and stronger structures which are able to incorporate actuator and sensor capabilities for collocated control. In the design of actively controlled structures, the determination of the actuator locations and the controller gains, is a very important issue. For that purpose, smart material modelling, modal analysis methods, control and optimization techniques are the most important ingredients to be taken into account. The optimization problem to be solved in this context presents two interdependent aspects. The first one is related to the discrete optimal actuator location selection problem, which is solved in this paper using genetic algorithms. The second is represented by a continuous variable optimization problem, through which the control gains are determined using classical techniques. A cantilever Euler-Bernoulli beam is used to illustrate the presented methodology.

A transmission problem for beams on nonlinear supports

A transmission problem involving two Euler-Bernoulli equations modeling the vibrations of a composite beam is studied. Assuming that the beam is clamped at one extremity, and resting on an elastic bearing at the other extremity, the existence of a unique global solution and decay rates of the energy are obtained by adding just one damping device at the end containing the bearing mechanism.

A moment symbolic representation of Lévy processes with applications

By using a symbolic method, known in the literature as the classical umbral calculus, a symbolic representation of Lévy processes is given and a new family of time-space harmonic polynomials with respect to such processes, which includes and generalizes the exponential complete Bell polynomials, is introduced. The usefulness of time-space harmonic polynomials with respect to Lévy processes is that it is a martingale the stochastic process obtained by replacing the indeterminate x of the polynomials with a Lévy process, whereas the Lévy process does not necessarily have this property. Therefore to find such polynomials could be particularly meaningful for applications. This new family includes Hermite polynomials, time-space harmonic with respect to Brownian motion, Poisson-Charlier polynomials with respect to Poisson processes, Laguerre and actuarial polynomials with respect to Gamma processes , Meixner polynomials of the first kind with respect to Pascal processes, Euler, Bernoulli, Krawtchuk, and pseudo-Narumi polynomials with respect to suitable random walks. The role played by cumulants is stressed and brought to the light, either in the symbolic representation of Lévy processes and their infinite divisibility property, either in the generalization, via umbral Kailath-Segall formula, of the well-known formulae giving elementary symmetric polynomials in terms of power sum symmetric polynomials. The expression of the family of time-space harmonic polynomials here introduced has some connections with the so-called moment representation of various families of multivariate polynomials. Such moment representation has been studied here for the first time in connection with the time-space harmonic property with respect to suitable symbolic multivariate Lévy processes. In particular, multivariate Hermite polynomials and their properties have been studied in connection with a symbolic version of the multivariate Brownian motion, while multivariate Bernoulli and Euler polynomials are represented as powers of multivariate polynomials which are time-space harmonic with respect to suitable multivariate Lévy processes.

Risk analysis of light-frame wood construction due to multiple hazards

Light-frame wood buildings are widely built in the United States (U.S.). Natural hazards cause huge losses to light-frame wood construction. This study proposes methodologies and a framework to evaluate the performance and risk of light-frame wood construction. Performance-based engineering (PBE) aims to ensure that a building achieves the desired performance objectives when subjected to hazard loads. In this study, the collapse risk of a typical one-story light-frame wood building is determined using the Incremental Dynamic Analysis method. The collapse risks of buildings at four sites in the Eastern, Western, and Central regions of U.S. are evaluated. Various sources of uncertainties are considered in the collapse risk assessment so that the influence of uncertainties on the collapse risk of lightframe wood construction is evaluated. The collapse risks of the same building subjected to maximum considered earthquakes at different seismic zones are found to be non-uniform. In certain areas in the U.S., the snow accumulation is significant and causes huge economic losses and threatens life safety. Limited study has been performed to investigate the snow hazard when combined with a seismic hazard. A Filtered Poisson Process (FPP) model is developed in this study, overcoming the shortcomings of the typically used Bernoulli model. The FPP model is validated by comparing the simulation results to weather records obtained from the National Climatic Data Center. The FPP model is applied in the proposed framework to assess the risk of a light-frame wood building subjected to combined snow and earthquake loads. The snow accumulation has a significant influence on the seismic losses of the building. The Bernoulli snow model underestimates the seismic loss of buildings in areas with snow accumulation. An object-oriented framework is proposed in this study to performrisk assessment for lightframe wood construction. For home owners and stake holders, risks in terms of economic losses is much easier to understand than engineering parameters (e.g., inter story drift). The proposed framework is used in two applications. One is to assess the loss of the building subjected to mainshock-aftershock sequences. Aftershock and downtime costs are found to be important factors in the assessment of seismic losses. The framework is also applied to a wood building in the state of Washington to assess the loss of the building subjected to combined earthquake and snow loads. The proposed framework is proven to be an appropriate tool for risk assessment of buildings subjected to multiple hazards. Limitations and future works are also identified.