Análise e modelagem do comportamento dinâmico de cabos cilíndricos sob ação de excitação transiente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Aleixo Filho, Marcos Fabrício de Souza
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: https://bdm.unb.br/handle/10483/26060
Resumo: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
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spelling Aleixo Filho, Marcos Fabrício de SouzaCunha, Francisco Ricardo daALEIXO FILHO, Marcos Fabrício de Souza. Análise e modelagem do comportamento dinâmico de cabos cilíndricos sob ação de excitação transiente. 2019. xix, 117 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://bdm.unb.br/handle/10483/26060Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.O presente trabalho traz um arcabouço teórico sobre o fenômeno da vibração induzida por vórtice que ocorre em corpos de seção circular, como são os cabos de transmissão de energia elétrica, foco principal desse estudo. Disso, alguns modelos foram desenvolvidos para descrever ou aproximar o movimento vibratório induzido por vento de um cabo. Esses modelos são: o oscilador harmônico não linear, o concentrado de um cilindro submetido a um escoamento transversal e o do cabo vibrante. Nos casos em que um parâmetro adimensional muito menor que a unidade estava presente, foi possível obter soluções analíticas pelo método das perturbações. Uma excelente concordância foi observada entre as soluções numéricas e analíticas. Dados experimentais foram coletados em um ensaio de cabo real, para se verificar a vibração ao longo do tempo em pontos específicos do condutor. Ajustando os parâmetros do sistema, o modelo concentrado do oscilador harmônico não linear recuperou muito bem os resultados experimentais. Para determinada condição de excitação e amortecimento, o modelo concentrado do cilindro poderia ser simplificado de maneira a recuperar o modelo concentrado do oscilador harmônico. O modelo do cabo vibrante foi resolvido para o caso homogêneo e com uma excitação do tipo impulso delta de Dirac. Os resultados apresentados foram para pontos específicos ao longo do comprimento do cabo e alguns modos de vibração. Pela dedução das equações governantes, mostrou-se a consistência do modelo contínuo com os concentrados discutidos ao longo do projeto. Para uma tensão pequena aplicada ao cabo, a velocidade de propagação da onda é suficientemente pequena a ponto de se desprezar a derivada segunda em 𝑥, recuperando um modelo massa mola amortecedor.Submitted by Gabriella Barros (gabriellabarros@bce.unb.br) on 2020-11-03T15:00:06Z No. of bitstreams: 1 2019_MarcosFabricioDeSouzaAleixoFilho_tcc.pdf: 9060228 bytes, checksum: 64f091ff1335224e5a1ebe89d1cb8a02 (MD5)Approved for entry into archive by Luanna Maia (luanna@bce.unb.br) on 2020-11-30T14:39:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2019_MarcosFabricioDeSouzaAleixoFilho_tcc.pdf: 9060228 bytes, checksum: 64f091ff1335224e5a1ebe89d1cb8a02 (MD5)Made available in DSpace on 2020-11-30T14:39:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2019_MarcosFabricioDeSouzaAleixoFilho_tcc.pdf: 9060228 bytes, checksum: 64f091ff1335224e5a1ebe89d1cb8a02 (MD5)The present work brings a theoretical investigation of vortex-induced vibration, a phenomenon that commonly occurs in cylindrical bodies subjected to wind, such as electric power transmission lines, which are the main focus of this work. Some models were developed to predict the oscillatory motion of a cable subjected to wind, namely: a non-linear harmonic oscillator, a concentrated cylinder subjected to a transverse flow and a vibrating cable. In the cases where a nondimensional parameter much smaller than unity was present, a perturbation method provided analytical solutions for the models. An excellent agreement was found between the analytical and numerical solutions. An experimental setup was used to measure the time-response of a real transmission cable at different longitudinal positions. Adjusting the system parameters, the non-linear harmonic oscillator successfully recovered the experimental results. For the adequate condition of damping and excitation, it was observed that with some simplifications the concentreted cylinder model recovered the non-linear harminic oscillator model. The vibrating cable model was solved for the homogeneous case and for a Dirac’s impulse excitation. The results are presented for discrete longitudinal points through the cable, as well as some vibrating modes. From the governing equations, the consistency between the continuous model and the concentrated ones was shown. For a small tension applied to the cable, the wave propagation velocity is sufficiently small, allowing to ignore the second derivative of 𝑥 and thus recovering a mass-spring-damper system.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar o trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.info:eu-repo/semantics/openAccessCabos condutoresVibraçãoAnálise e modelagem do comportamento dinâmico de cabos cilíndricos sob ação de excitação transienteinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2020-11-30T14:39:08Z2020-11-30T14:39:08Z2019-12-05porreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1817http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/26060/2/license.txt21554873e56ad8ddc69c092699b98f95MD52ORIGINAL2019_MarcosFabricioDeSouzaAleixoFilho_tcc.pdf2019_MarcosFabricioDeSouzaAleixoFilho_tcc.pdfapplication/pdf9060228http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/26060/1/2019_MarcosFabricioDeSouzaAleixoFilho_tcc.pdf64f091ff1335224e5a1ebe89d1cb8a02MD5110483/260602020-11-30 12:39:08.883oai:bdm.unb.br:10483/26060w4kgbmVjZXNzw6FyaW8gY29uY29yZGFyIGNvbSBhIGxpY2Vuw6dhIGRlIGRpc3RyaWJ1acOnw6NvIG7Do28tZXhjbHVzaXZhLAphbnRlcyBxdWUgbyBkb2N1bWVudG8gcG9zc2EgYXBhcmVjZXIgbmEgQmlibGlvdGVjYSBEaWdpdGFsIGRhIFByb2R1w6fDo28gCkRpc2NlbnRlIGRhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBkZSBCcmFzw61saWEuIFBvciBmYXZvciwgbGVpYSBhCmxpY2Vuw6dhIGF0ZW50YW1lbnRlLiBDYXNvIG5lY2Vzc2l0ZSBkZSBhbGd1bSBlc2NsYXJlY2ltZW50byBlbnRyZSBlbQpjb250YXRvIGF0cmF2w6lzIGRlOiBiZG1AYmNlLnVuYi5iciBvdSAzMTA3LTI2ODcuCgpMSUNFTsOHQSBERSBESVNUUklCVUnDh8ODTyBOw4NPLUVYQ0xVU0lWQQoKQW8gYXNzaW5hciBlIGVudHJlZ2FyIGVzdGEgbGljZW7Dp2EsIG8vYSBTci4vU3JhLiAoYXV0b3Igb3UgZGV0ZW50b3IgZG9zCmRpcmVpdG9zIGRlIGF1dG9yKToKCmEpIENvbmNlZGUgw6AgVW5pdmVyc2lkYWRlIGRlIEJyYXPDrWxpYSBvIGRpcmVpdG8gbsOjby1leGNsdXNpdm8gZGUKcmVwcm9kdXppciwgY29udmVydGVyIChjb21vIGRlZmluaWRvIGFiYWl4byksIGNvbXVuaWNhciBlL291CmRpc3RyaWJ1aXIgbyBkb2N1bWVudG8gZW50cmVndWUgKGluY2x1aW5kbyBvIHJlc3Vtby9hYnN0cmFjdCkgZW0KZm9ybWF0byBkaWdpdGFsIG91IGltcHJlc3NvIGUgZW0gcXVhbHF1ZXIgbWVpby4KCmIpIERlY2xhcmEgcXVlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIMOpIHNldSB0cmFiYWxobyBvcmlnaW5hbCwgZSBxdWUKZGV0w6ltIG8gZGlyZWl0byBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gRGVjbGFyYQp0YW1iw6ltIHF1ZSBhIGVudHJlZ2EgZG8gZG9jdW1lbnRvIG7Do28gaW5mcmluZ2UsIHRhbnRvIHF1YW50byBsaGUgw6kKcG9zc8OtdmVsIHNhYmVyLCBvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBxdWFscXVlciBvdXRyYSBwZXNzb2Egb3UgZW50aWRhZGUuCgpjKSBTZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSBjb250w6ltIG1hdGVyaWFsIGRvIHF1YWwgbsOjbyBkZXTDqW0gb3MKZGlyZWl0b3MgZGUgYXV0b3IsIGRlY2xhcmEgcXVlIG9idGV2ZSBhdXRvcml6YcOnw6NvIGRvIGRldGVudG9yIGRvcwpkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvciBwYXJhIGNvbmNlZGVyIMOgIFVuaXZlcnNpZGFkZSBkZSBCcmFzw61saWEgb3MgZGlyZWl0b3MKcmVxdWVyaWRvcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYSwgZSBxdWUgZXNzZSBtYXRlcmlhbCBjdWpvcyBkaXJlaXRvcyBzw6NvIGRlCnRlcmNlaXJvcyBlc3TDoSBjbGFyYW1lbnRlIGlkZW50aWZpY2FkbyBlIHJlY29uaGVjaWRvIG5vIHRleHRvIG91CmNvbnRlw7pkbyBkbyBkb2N1bWVudG8gZW50cmVndWUuCgpTZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSDDqSBiYXNlYWRvIGVtIHRyYWJhbGhvIGZpbmFuY2lhZG8gb3UgYXBvaWFkbwpwb3Igb3V0cmEgaW5zdGl0dWnDp8OjbyBxdWUgbsOjbyBhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBkZSBCcmFzw61saWEsIGRlY2xhcmEgcXVlCmN1bXByaXUgcXVhaXNxdWVyIG9icmlnYcOnw7VlcyBleGlnaWRhcyBwZWxvIHJlc3BlY3Rpdm8gY29udHJhdG8gb3UKYWNvcmRvLgoKQSBVbml2ZXJzaWRhZGUgZGUgQnJhc8OtbGlhIGlkZW50aWZpY2Fyw6EgY2xhcmFtZW50ZSBvKHMpIHNldSAocykgbm9tZSAocykKY29tbyBvIChzKSBhdXRvciAoZXMpIG91IGRldGVudG9yIChlcykgZG9zIGRpcmVpdG9zIGRvIGRvY3VtZW50bwplbnRyZWd1ZSwgZSBuw6NvIGZhcsOhIHF1YWxxdWVyIGFsdGVyYcOnw6NvLCBwYXJhIGFsw6ltIGRhcyBwZXJtaXRpZGFzIHBvcgplc3RhIGxpY2Vuw6dhLgo=Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712020-11-30T14:39:08Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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