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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2020.tde-14052020-104408
Document
Author
Full name
Diego Fernandes Rodrigues
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Oliveira, Leopoldo Pisanelli Rodrigues de (President)
Beck, André Teófilo
Lenzi, Arcanjo
Marques, Flavio Donizeti
Santos, Jose Maria Campos dos
Title in Portuguese
Abordagem sequencial para o projeto robusto de sistemas vibro-acústicos: uma comparação física e virtual
Keywords in Portuguese
Design of Experiments
Avaliação de sistemas de medição
Projeto robusto
Simulação de Monte Carlo
Sistemas vibro-acústicos
Abstract in Portuguese
A definição de processo, de acordo com a literatura, prevê que entradas são transformadas em saídas sujeitas a ruídos controláveis ou não. Projetar sistemas vibro-acústicos de forma que sejam robustos às variações do processo de fabricação, montagem, entre outros ainda se constitui de uma tarefa desafiadora. Nesse contexto, a aplicação de experimentos físicos e virtuais pode ser utilizada como ferramenta auxiliar aos métodos estatísticos, como por exemplo o Planejamento de Experimentos (DOE de Design of Experiments) e as simulações de Monte Carlo, a fim de garantir a robustez e o desempenho dos sistemas. O presente trabalho propõe o uso sequencial de experimentos planejados para o estudo das fontes de variação nas frequências naturais e no nível de potência sonora irradiada pelo conjunto mecanismo de uma máquina de lavar roupas de eixo vertical quando sujeito a variações comuns de processo. Do ponto de vista de robustez, o sistema de medição para Análise Modal Experimental é investigado e analisado quanto à variação, em seguida experimentos físicos e virtuais são utilizados para a definição de fatores significativos no processo de manufatura utilizando experimentos planejados. Ao fim do projeto, as variações obtidas com os testes físicos são comparadas àquelas estimadas por meio de simulações computacionais. Com base nas análises, conclusões gerais são sugeridas de forma a permitir o uso da metodologia proposta em outras aplicações industriais.
Title in English
Sequential approach to the robust design of vibro-acoustic systems: a physical and virtual comparison
Keywords in English
Design of Experiments
Measurement system evaluation
Monte Carlo simulation
Robust design
Vibro-acoustic systems
Abstract in English
The definition of process, according to the literature, previews that inputs are transformed into outputs, which can, or cannot, be subject to noise. Designing vibro-acoustic systems which are robust against process variations, being it manufacturing, assembly, etc. is still a challenging task. In this context, the application of physical and virtual experiments can be used as an auxiliary tool to statistical methods, such as the Design of Experiments and Monte Carlo simulations, in order to guarantee robustness and performance of these systems. The present work proposes a sequential use of planned experiments for the study of the sources of variation in the natural frequencies and in the sound power radiated by the whole mechanism of a vertical axis washing machine, when subject to common process variations. From a robustness point of view, the measurement system for Experimental Modal Analysis is investigated and analyzed for variations, then physical and virtual experiments are used to define significant factors in the manufacturing process using planned experiments. At the end of the project, the variations obtained with the physical tests are compared to those estimated through computational simulations. Based on the presented analyzes, general conclusions are suggested in order to allow the use of the proposed methodology in other industrial applications.
 
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Publishing Date
2020-05-20
 
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