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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.18.2013.tde-29112013-102028
Document
Author
Full name
Rodrigo Nicoletti
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2013
Committee
Varoto, Paulo Sergio (President)
Kurka, Paulo Roberto Gardel
Lopes Júnior, Vicente
Steffen Junior, Valder
Trindade, Marcelo Areias
Title in Portuguese
Estudo do controle ativo e passivo de vibrações em sistemas rotativos e estruturais
Keywords in Portuguese
Controle de sistemas
Dinâmica de rotores
Identificação dinâmica
Mancais Hidrodinâmicos
Otimização
Vibrações mecânicas
Abstract in Portuguese
Este trabalho procura sistematizar as contribuições na área de controle de vibrações em sistemas rotativos e estruturas, desenvolvidas no Laboratório de Dinâmica do Departamento de Engenharia Mecânica da EESC/USP no período de 2006 a 2013. O trabalho está dividido em quatro partes. A Parte I é composta pelas contribuições na área de Dinâmica de Sistemas Rotativos, contendo a modelagem matemática de rotores (método dos parâmetros concentrados, corpos rígidos e elementos finitos), a modelagem matemática de mancais (mancal aerostático poroso e estudo de variabilidade de parâmetros), o método numérico meshless (resolução da equação de Reynolds), a otimização de forma de eixos (colocação de frequências naturais), a otimização de forma de mancais hidrodinâmicos (aumento da margem de estabilidade), a medição de vibrações por fotogrametria com subamostragem (medição de órbita de eixos) e a identificação de trincas incipientes (método da entropia aproximada). A Parte II é composta pelas contribuições na área de Controle de Vibrações em Sistemas Rotativos, contendo o controle passivo de vibrações (absorvedor dinâmico rotativo), o regenerador por indução eletro-magnética, o controle ativo de vibrações (mancal segmentado com atuadores eletromagnéticos) e o algoritmo de autoidentificação (determinação de ganhos ótimos sem a interferência humana). A Parte III é composta pelas contribuições na área de Atenuação de Vibrações Estruturais, contendo o método da sensibilidade inerente (posicionamento ótimo de amortecedores estruturais), a modelagem por elementos finitos de amortecedores estruturais, a otimização de espessura de chapas (colocação de frequências naturais) e a interpolação de resultados de malha grosseira em malha tina (viabilidade de estampagem).
Title in English
Study on the active and passive control of vibration in rotating and structural systems
Keywords in English
Dynamic identification
Hydrodynamic bearings
Mechanical vibration
Optimization
Rotor dynamics
System control
Abstract in English
This is a systematic compilation of the contributions in the area of vibration control in rotating systems and structures, developed in the Laboratory of Dynamics of the Department of Mechanical Engineering of EESC/USP in the period of 2006 to 2013. The work is divided into four parts. Part I is devoted to the contributions in the area of Dynamics of Rotating Systems, consisting of the mathematical modeling of rotors (lumped mass, rigid body and, finite elements), the mathematical modeling of lubricated bearings (porous aerostatic bearing and parameter variability analysis), the meshless numerical method (solution of the Reynolds equation), the shape optimization of shafts (collocation of natural frequencies), the shape optimization of hydrodynamic bearings (increase of stability margins), the vibration measurement via sub-sampled fotogrametry (measurement of shaft orbits) and, the identification of cracked shafts (approximate entropy method). Part II is devoted to the contributions in the area of Vibration Control of Rotating Systems, consisting of the passive control of vibration (rotating dynamic absorber), the dissipator by electromagnetic induction, the active control of vibration (tilting-pad bearing with electromagnetic actuators) and, the self-identification algorithm (optimum gain determination without human intervention). Part III is devoted to the contributions in the area of Structural Vibration Attenuation, consisting of the embedded sensitivity method (optimum collocation of deadeners), the finite element modeling of deadeners, the thickness optimization of plates (collocation of natural frequencies) and, the interpolation of coarse grid results into fine grids (stamping viability).
 
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Publishing Date
2013-11-29
 
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