Atenuação de vibrações laterais em um rotor flexível utilizando ligas de memória de forma
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29091 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2587 |
Resumo: | This research presents the numerical modeling and investigates the dynamic behavior of a flexible horizontal rotary machine with wires shape memory alloys (SMA) applied in different positions of the rotor (bearing and discs), aiming at attenuating the lateral vibrations. Compared to other classes of smart materials, the SMA provides higher work capacity per unit of volume, so it is considered as an efficient actuator to reduce vibration amplitudes. The rotary machine is modeled using the Finite Element Method, and the thermomechanical behavior of the SMA is represented mathematically by the modified Brinson’s constitutive model, contemplating only the pseudoelastic effect. In this case, the first analysis consists of applying the SMA wires in the flexible bearing along with the horizontal and vertical directions. In the second application, the SMA wires are attached to the disc and the shaft. The numerical results with the wires applied to the bearing were satisfactory, as there was a reducing the amplitude of the lateral vibrations in the rotating axis at acceptable levels, as shown in the steady-state and run-up responses of the rotor. For SMA wires applied to the discs, there was no significant reduction, but the application methodology is promising. The numerical results of this work demonstrate the effectiveness of the semi-active control approach in the memory shape alloys applied to rotate machines. |
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Atenuação de vibrações laterais em um rotor flexível utilizando ligas de memória de formaAttenuation of Lateral Vibrations in a Flexible Rotor Using Shape Memory AlloysControle de vibraçõesVibration controlDinâmica de rotaçãoRotordynamicsLigas de memória de formaShape memory alloys,Elementos finitosFinite elements.Engenharia mecânicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThis research presents the numerical modeling and investigates the dynamic behavior of a flexible horizontal rotary machine with wires shape memory alloys (SMA) applied in different positions of the rotor (bearing and discs), aiming at attenuating the lateral vibrations. Compared to other classes of smart materials, the SMA provides higher work capacity per unit of volume, so it is considered as an efficient actuator to reduce vibration amplitudes. The rotary machine is modeled using the Finite Element Method, and the thermomechanical behavior of the SMA is represented mathematically by the modified Brinson’s constitutive model, contemplating only the pseudoelastic effect. In this case, the first analysis consists of applying the SMA wires in the flexible bearing along with the horizontal and vertical directions. In the second application, the SMA wires are attached to the disc and the shaft. The numerical results with the wires applied to the bearing were satisfactory, as there was a reducing the amplitude of the lateral vibrations in the rotating axis at acceptable levels, as shown in the steady-state and run-up responses of the rotor. For SMA wires applied to the discs, there was no significant reduction, but the application methodology is promising. The numerical results of this work demonstrate the effectiveness of the semi-active control approach in the memory shape alloys applied to rotate machines.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDissertação (Mestrado)Este trabalho apresenta a modelagem numérica e investiga o comportamento dinâmico de uma máquina rotativa horizontal flexível com fios de ligas com memória de forma (SMA) aplicados em diferentes posições do rotor (mancal e discos), visando a atenuação de vibrações laterais. Em comparação a outras classes de materiais inteligentes, as SMA fornecem maior capacidade de trabalho por unidade de volume, sendo atuadores eficientes na redução de amplitudes de vibrações. A máquina rotativa considerada é modelada empregando o Método em Elementos Finitos, enquanto o comportamento termomecânico da SMA é representado matematicamente pelo modelo constitutivo de Brinson modificado, contemplando apenas o efeito pseudoelástico. Neste caso, a primeira análise consiste na aplicação de fios de SMA no mancal flexível do rotor nas direções horizontal e vertical. Na segunda aplicação, oitos fios são conectados no disco e no eixo. Os resultados numéricos com os fios aplicados aos mancais mostraram-se satisfatórios, pois houve uma redução das amplitudes de vibrações laterais o eixo em rotação em níveis aceitáveis, como mostrado pelas respostas temporais e em run-up do rotor. Para os fios de SMA aplicados aos discos não houve uma redução significativa, mas a metodologia de aplicação mostra-se promissora. Os resultados numéricos desse presente trabalho demonstram a eficácia da abordagem de controle semiativo em ligas de memória de forma aplicadas em máquinas rotativas.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaCavalini Junior, Aldemir Aparecidohttp://lattes.cnpq.br/0387727577180664Steffen Junior, Valderhttp://lattes.cnpq.br/6838375689601075Nicoletti, Rodrigohttp://lattes.cnpq.br/5893745254821526Cunha, Bárbara Nara Teixeira2020-03-31T15:22:41Z2020-03-31T15:22:41Z2020-02-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCUNHA, Bárbara Nara Teixeira. Atenuação de vibrações laterais em um rotor flexível utilizando ligas de memória de forma. 2020. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia mecânica), Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2587https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29091http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2587porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2020-06-01T18:35:06Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/29091Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2020-06-01T18:35:06Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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