Análise numérico-experimental do comportamento dinâmico de uma viga engastada-livre obtida por manufatura aditiva
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24386 |
Resumo: | The Finite Element Method (FEM) is a technique of numerical analysis to determine approximate solutions of problems governed by differential equations. In this work, the main goal is to apply it in the development of a numerical routine, elaborated in MATLAB®, for the dynamic structural analysis of a cantilever beam. Furthermore, with the present work is also proposed to model the dynamic behavior of the beam through ANSYS® software and to perform experimental tests on prototypes made by the additive manufacturing process. As a way of verifying, the results obtained from the simulations in MATLAB® are compared with the analytical and by ANSYS® results. Subsequently, the results corresponding to the numerical modeling of the prototypes are compared with the results obtained by experimental modal analysis, and to analyze the influence of the “printing orientation” parameter in the dynamic behavior of the prototypes, the experimental results are compared to each other. At the end of the work, it is concluded that: as expected by Costa (2006), Euler-Bernoulli’s theory (MATLAB®) tends to overestimate the natural frequencies, especially for the higher order modes; and the difference between the numerical and experimental results is due to the damping not to be considered in the numerical modeling of the prototypes and, with respect to the experimental tests, to the clamp not to be perfect. |
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Análise numérico-experimental do comportamento dinâmico de uma viga engastada-livre obtida por manufatura aditivaNumerical-experimental analysis of the dynamic behavior of a cantilever beam obtained by additive manufacturingMétodo dos Elementos FinitosAnálise estrutural dinâmicaViga engastada-livreManufatura aditivaAnálise modal experimentalFinite Element MethodDynamic structural analysisCantilever beamAdditive manufacturingExperimental modal analysisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSThe Finite Element Method (FEM) is a technique of numerical analysis to determine approximate solutions of problems governed by differential equations. In this work, the main goal is to apply it in the development of a numerical routine, elaborated in MATLAB®, for the dynamic structural analysis of a cantilever beam. Furthermore, with the present work is also proposed to model the dynamic behavior of the beam through ANSYS® software and to perform experimental tests on prototypes made by the additive manufacturing process. As a way of verifying, the results obtained from the simulations in MATLAB® are compared with the analytical and by ANSYS® results. Subsequently, the results corresponding to the numerical modeling of the prototypes are compared with the results obtained by experimental modal analysis, and to analyze the influence of the “printing orientation” parameter in the dynamic behavior of the prototypes, the experimental results are compared to each other. At the end of the work, it is concluded that: as expected by Costa (2006), Euler-Bernoulli’s theory (MATLAB®) tends to overestimate the natural frequencies, especially for the higher order modes; and the difference between the numerical and experimental results is due to the damping not to be considered in the numerical modeling of the prototypes and, with respect to the experimental tests, to the clamp not to be perfect.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)O Método dos Elementos Finitos (MEF) é uma técnica de análise numérica para determinar soluções aproximadas de problemas regidos por equações diferenciais. Neste trabalho, o principal objetivo é aplicá-lo no desenvolvimento de uma rotina computacional, elaborada em ambiente MATLAB®, para a análise estrutural dinâmica de uma viga engastada-livre. Além disso, com o presente trabalho também se propõe simular o comportamento dinâmico da viga através do software ANSYS® e realizar ensaios experimentais em protótipos fabricados pelo processo de manufatura aditiva. Como forma de verificação, os resultados obtidos a partir das simulações em MATLAB® são comparados com os resultados analíticos e via ANSYS®. Em seguida, os resultados correspondentes à modelagem computacional dos protótipos são comparados com os resultados obtidos via análise modal experimental, e para analisar a influência do parâmetro “orientação de impressão” no comportamento dinâmico dos protótipos, os resultados experimentais são comparados entre si. Ao finalizar o trabalho, conclui-se que: como esperado por Costa (2006), a teoria de Euler-Bernoulli (MATLAB®) tende a superestimar as frequências naturais, especialmente para os modos de ordem mais elevada; e a diferença entre os resultados computacionais e os experimentais é devida ao amortecimento não ser considerado na modelagem computacional dos protótipos e, com relação aos ensaios experimentais, ao engaste não ser perfeito.Universidade Federal de UberlândiaBrasilEngenharia MecânicaAssis, Elaine Gomeshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4727361P6Cavalini Junior, Aldemir Aparecidohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4235430Y7Saad, Núbia dos Santoshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4794552T8Rossi, Fernanda Ferreira2019-02-20T16:40:33Z2019-02-20T16:40:33Z2019-01-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfROSSI, Fernanda Ferreira. Análise numérico-experimental do comportamento dinâmico de uma viga engastada-livre obtida por manufatura aditiva. 2019. 132 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24386porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2019-02-20T16:40:34Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/24386Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2019-02-20T16:40:34Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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