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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
When a structural damage changes the characteristics of stiffness and mass of a
mechanical system, the dynamic behavior of this beam will also change. Only a few
studies about the correlation between damage and the effect caused in dynamic behavior
can be found. Based on this, this study will analyze the behavior of the natural
frequencies and damping ratios of four aluminum beams, with and without damages.
This work aims to determine the error between the two methods of data
acquisition and the effects of the damage inflicted on the shape modes, natural
frequencies and damping ratios for each beam.
To achieve the purposes, initially, a numerical FEM simulation will be
performed, followed by experimental impact tests, aiming to obtain the estimated
natural frequencies and damping ratios. After this, damages will be made on these
beams and the impact tests will be repeated for each beam.
The FEM analysis will be performed using Ansys. For the impact tests, two data
acquirement methods will be used during the impact testing, the first, using
accelerometers to obtain the vibration response, the second using a Brüel & Kjær’s
sound level meter. The obtained data will be compared and will be possible to
determinate the error between the natural frequencies measured using both methods.
The results obtained will be used to correlates the dynamic behavior with the damages
inflicted on the beams.
This paper allowed analyzing the usage viability of the sound level meter to
measure the output of a vibrating system, considering certain limitations. In addition,
the damage effects on the natural frequencies of the beams.
Quando um dano altera as características de massa e rigidez de um sistema (uma viga, por exemplo), seu comportamento dinâmico também é afetado. O estudo dos efeitos do dano infligido no comportamento modal é relativamente recente, tendo poucos estudos correlacionando o dano com seus efeitos em vigas. Baseado nisso, este estudo visa analisar o comportamento e variação do valor das frequências naturais e dos fatores de amortecimento de quatro vigas de alumínio com e sem danos. Este trabalho tem por objetivo determinar: o erro entre as medições efetuadas utilizando ambos os métodos de obtenção da resposta de vibração das vigas e os efeitos dos danos causados no comportamento modal do sistema analisado (modos de vibração, frequências naturais e fatores de amortecimento). Para tal, incialmente, uma simulação numérica utilizando elementos finitos será efetuada, seguida por testes de impacto, com o objetivo de obter as frequências naturais e os fatores de amortecimento para cada caso. A simulação numérica será efetuada utilizando o software Ansys e os testes de impacto utilizarão dois métodos de aquisição da resposta do sistema: utilizando acelerômetros e um medidor de pressão sonora. Os dados obtidos serão comparados e será possível determinar o erro entre os métodos de medição utilizados. Os resultados obtidos também serão utilizados para analisar os efeitos dos danos no comportamento dinâmico das vigas utilizadas. A elaboração deste trabalho possibilitou averiguar a viabilidade do uso de um medidor de pressão sonora para medição de vibrações, dentro de seus limites de utilização e suas limitações. Também foi possível analisar os efeitos dos danos nos valores de frequências naturais das vigas analisadas.
Quando um dano altera as características de massa e rigidez de um sistema (uma viga, por exemplo), seu comportamento dinâmico também é afetado. O estudo dos efeitos do dano infligido no comportamento modal é relativamente recente, tendo poucos estudos correlacionando o dano com seus efeitos em vigas. Baseado nisso, este estudo visa analisar o comportamento e variação do valor das frequências naturais e dos fatores de amortecimento de quatro vigas de alumínio com e sem danos. Este trabalho tem por objetivo determinar: o erro entre as medições efetuadas utilizando ambos os métodos de obtenção da resposta de vibração das vigas e os efeitos dos danos causados no comportamento modal do sistema analisado (modos de vibração, frequências naturais e fatores de amortecimento). Para tal, incialmente, uma simulação numérica utilizando elementos finitos será efetuada, seguida por testes de impacto, com o objetivo de obter as frequências naturais e os fatores de amortecimento para cada caso. A simulação numérica será efetuada utilizando o software Ansys e os testes de impacto utilizarão dois métodos de aquisição da resposta do sistema: utilizando acelerômetros e um medidor de pressão sonora. Os dados obtidos serão comparados e será possível determinar o erro entre os métodos de medição utilizados. Os resultados obtidos também serão utilizados para analisar os efeitos dos danos no comportamento dinâmico das vigas utilizadas. A elaboração deste trabalho possibilitou averiguar a viabilidade do uso de um medidor de pressão sonora para medição de vibrações, dentro de seus limites de utilização e suas limitações. Também foi possível analisar os efeitos dos danos nos valores de frequências naturais das vigas analisadas.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Aluminum beams