Análise modal de uma estrutura de fundação para máquinas rotativas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gusmão, Leonardo Lima, 1988-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640062
Resumo: Orientador: Tiago Henrique Machado
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spelling Análise modal de uma estrutura de fundação para máquinas rotativasModal analysis of a foundation structure for rotating machinesRotoresDinâmicaRotores - DinâmicaAnálise modalRotorsDynamicRotordynamicsModal analysisOrientador: Tiago Henrique MachadoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Esse trabalho detalha o procedimento de análise modal experimental (AME) de uma estrutura metálica, usada como fundação de um sistema rotativo. A AME foi realizada com a estrutura disposta em diversas configurações, a fim de definir a confiabilidade da metodologia empregada, bem como a influência da adição de diversos anexos à estrutura, como caixas de mancal e vigas metálicas. A respeito da extração dos parâmetros modais é necessário ressaltar a importância de algumas etapas, como, marcação da estrutura, posicionamento dos acelerômetros e definição dos nós modais. Após a marcação da estrutura e fixação dos acelerômetros, utilizando um martelo de impacto todos os pontos da estrutura foram excitados. A fase posterior, ou pré-processamento dos dados, agrupou todas as informações acerca da geometria da estrutura e do posicionamento dos acelerômetros, pois o referencial adotado deve ser empregado em todas as etapas do processo. Como os acelerômetros utilizados são do tipo uniaxiais, essa etapa também é importante para definir os nós modais por meio do agrupamento das informações de três acelerômetros fixados em direções diferentes. Os parâmetros modais foram extraídos utilizando a função modalfit, do Matlab®. Essa função utiliza as funções de resposta em frequência (FRF¿s) do sistema, dando a possibilidade de escolha do tipo de metodologia para extração dos parâmetros modais. Por fim, com a utilização do pacote EasyANIM, plugin utilizado no software Matlab®, foi possível visualizar os respectivos modos de vibrar da estrutura. Esse plugin, por meio de informações de geometria da estrutura e de seus parâmetros modais, é capaz de exibir graficamente as formas modais dos modos analisados por cada acelerômetro. O procedimento de AME empregado nesse estudo se mostrou eficaz e confiável na obtenção dos parâmetros modais de uma estrutura metálica de fundação. O estudo permitiu inferir que o aumento da rigidez de uma estrutura de fundação impacta no aumento das suas frequências naturais. O mesmo acontece quando se compara as frequências naturais de uma estrutura livre-livre e engastada. Em relação as formas modais, quando adicionados elementos de geometria complexa à estrutura, acontecem combinações das formas modais da fundação com tais elementos. A alteração de massa e rigidez, por meio da adição de vigas metálicas à fundação, promovem um aumento da rigidez no sentido longitudinal da estrutura, impactando tanto nas formas modais quanto na primeira frequência natural. Outra contribuição significativa deste trabalho é a documentação dos procedimentos experimentaisAbstract: This work details the procedure of experimental modal analysis (EMA) of a metallic structure, used as foundation of a rotating system. The AME was carried out with the structure arranged in different configurations, in order to define the reliability of the methodology used, as well as the influence of the addition of several attachments to the structure, such as bearing housing and metal beams. Regarding the extraction of modal parameters, it is necessary to emphasize the importance of some steps, such as, structure marking, positioning of accelerometers and definition of modal nodes. After marking the structure and fixing the accelerometers, all points on the structure were excited using an impact hammer. The later phase, or data pre-processing, grouped all the information about the structure geometry and the positioning of accelerometers, since the adopted spatial geometrical reference must be used in all steps of the process. As the used accelerometers are uniaxial, this step is also important to define the modal nodes by grouping information from three accelerometers fixed in different directions. The modal parameters were obtained using the Matlab® modalfit function. This function uses the system's frequency response functions (FRF¿s), giving the possibility to choose the type of methodology for extracting the modal parameters. Finally, with the use of a Matlab® plugin software called EasyANIM, it was possible to visualize the respective modal shapes of the structure. This plugin, through information on the structure geometry and its modal parameters, is capable of graphically displaying the modal shapes of the analyzed modes by each accelerometer. The EMA procedure employed in this study proved to be effective and reliable in obtaining the modal parameters of a metallic foundation structure. The study allowed to infer that the increase in the stiffness of a foundation structure impacts on the increase of its natural frequencies. The same happens when comparing the natural frequencies of a free and clamped structure. In relation to the modal shapes, when elements of complex geometry are added to the structure, combinations of the modal shapes of the foundation occur with such elements. The change in mass and stiffness, through the addition of metal beams to the foundation, promotes an increase in stiffness in the longitudinal direction of the structure, impacting both the modal shapes and the first natural frequency. Another significant contribution of this work is the documentation of experimental proceduresMestradoMecânica dos Corpos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia MecânicaCNPQ138614/2018-0[s.n.]Machado, Tiago Henrique, 1986-Izuka, Jaime HideoCavalcante, Paula FrassinettiUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASGusmão, Leonardo Lima, 1988-20202020-09-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online ( 106 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640062GUSMÃO, Leonardo Lima. Análise modal de uma estrutura de fundação para máquinas rotativas . 2020. 1 recurso online ( 106 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica , Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640062. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1157574Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-12-03T14:47:38Zoai::1157574Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-12-03T14:47:38Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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