Localização de modos de vibração em pás de turbinas aeronáuticas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Elizabete Oliveira
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124335
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Reyolando Manoel Lopes Rebello da Fonseca Brasil
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A desordem, no sistema linear, pode levar ao confinamento da energia vibracional em determinadas regioes da estrutura, sendo este fenomeno conhecido como Localizacao de Modos. Este fenomeno pode ocasionar falha catastrofica por grande amplitude de vibracao e fadiga. A identificacao e o estudo do efeito de localizacao sob perspectiva modal, bem como a resposta da estrutura e de seus componentes a solicitacoes dinamicas, sao importantes, pois podem atuar como ferramentas de diagnosticos, prevencao, mitigacao ou mecanismo de amortecimento. A metodologia aplicada se baseia na aproximacao numerica das matrizes de rigidez e massa que irao resultar na frequencia e modo de vibracao. O algoritmo desenvolvido utiliza aproximacoes da rigidez e da massa das pas pelo Metodo de Rayleigh-Ritz, e a Analise Matricial de Estruturas implementada no software MATLABR, onde se verifica a distribuicao da energia vibracional sobre o modelo adotado com referencia as caracteristicas dinamicas periodicas e ordenadas ou aperiodicas e desordenadas. O caso real considera as pequenas variacoes das caracteristicas (comprimento, rigidez, angulacao) resultantes de tolerancias na manufatura ou impacto de FOD (Detritos de objetos estranhos - Foreign Object Debris). Os resultados apresentam graficamente as amplitudes de vibracao normalizadas decorrentes do surgimento do fenomeno de localizacao de modos de vibracao nas subestruturas que pode se restringir a uma ou poucas pas da estrutura. Posteriormente, realiza-se comparacao com um modelo de Elementos Finitos por meio do software AnsysR, para demonstrar a robustez do algoritmo e validar as respostas. O algoritmo mostrou-se satisfatorio em demonstrar o fenomeno de localizacao de modos de vibracao. Contribui para literatura vigente ao documentar mais um caso de localizacao sob a influencia de desvio de comprimento e rigidez, alem dos desvios no angulo de ataque da pa e colisao com detritos, os quais, ate onde revisado sobre esse fenomeno, e uma nova contribuicao para este estudo.In this work, the phenomenon of localization of vibration modes in quasi-periodic structures with linear behavior is studied. In particular, it is applied in the field of Aeronautical Engineering, in aeronautical gas turbine blades, which have periodic characteristics, weakly coupled to each other through the rotor disk, taking into account possible small imperfections. Linear systems, faced with the disorder caused by small imperfections can lead to the confinement of vibrational energy in certain regions of the structure, a phenomenon known as Mode Location. This phenomenon can cause catastrophic failure due to high vibration amplitude and fatigue. The identification and study of the location effect from a modal perspective, as well as the response of the structure and its components to dynamic load, is of fundamental importance, as it is a diagnostic tool for possible preventive mitigation actions or even use of this phenomenon in damping of the system. Through the implementation of computer simulation via MATLABR R and Ansys software, based on the Finite Element Method, the distribution, interference, and consequence of vibrational energy on the adopted model is verified based on periodic and ordered dynamic characteristics or aperiodic and disordered. The real case considers small variations of the characteristics (length, stiffness, angulation), resulting from manufacturing tolerances or FOD (Foreign Object Debris) impact. The proposed implementation graphically displays the normalized vibrational amplitudes as a consequence of the emergence of the phenomenon of localization of vibration modes in substructures that may be restricted to one or a few blades of the structure. Subsequently, comparison is made with a Finite Elements model using the software AnsysR, to demonstrate the robustness of the algorithm and validate the algorithm's response to the problem. It contributes to the current literature by documenting one more case of the localization under the influence of length and stiffness deviation, in addition to stagger angle mistuning and mistuning due to collision with debris which, as far as reviewed, is a new contribution to this study.Brasil, Reyolando Manoel Lopes Rebello da FonsecaCorrea, Diego Paolo FerruzzoKassab, Munir MohamedSilva, Elizabete Oliveira2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf125 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124335http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124335&midiaext=80828Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=124335porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-06-19T18:01:21Zoai:BDTD:124335Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-06-19T18:01:21Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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