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dc.contributor.authorPaladini, Andre Luis Aguiar
dc.date.accessioned2022-08-12T12:23:31Z
dc.date.available2022-08-12T12:23:31Z
dc.date.issued2022-06-09
dc.identifier.citationPALADINI, Andre Luis Aguiar. Controle de vibrações induzidas pelo vento por alteração do padrão superficial em uma viga cantilever. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16494.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16494
dc.description.abstractIn the present work, the study of an aeroelastic problem referring to cantilever beams with surface notches exposed to wind is presented, as well as a design of a control system whose purpose is to maintain a desired vibration level for one of the beams, by the action of a bulkhead in exposing its carved surface, given the variation in wind speed. For this purpose, 17 types of surface were proposed and compared, through an analysis of structural dynamics via experimental impact tests and theoretical models validated by their tests, in order to determine the purely structural influence related to the presence of each type of notch on the surface. Next, the beams were subjected to an experiment in which an aerodynamic excitation was provided by a centrifugal fan capable of controlling the wind speed. Thus, the vibration for each beam was measured and compared in terms of their RMS values associated with the vibration signal power, as well as the power distributions along the frequency band. In this way, the beam with superficial notches with the highest RMS value was selected and subjected to a new test, which had a bulkhead that gradually covered a portion of its surface, in fixed distance steps. In this experiment, the same analyzes regarding the power and its RMS values were performed, however, by varying the bulkhead positions and the wind speed. A function that correlates the RMS values with the wind speed and the instantaneous position of the bulkhead was obtained from the interpolation of the results in order to contribute to the control system plant model, which also relied on the results of the analysis of structural dynamics. With the plant model determined, a control system was designed based on two PID controllers in cascade, with a loop to control the position of the actuation system, referring to the position of the bulkhead, and another, to control the vibration levels, given an RMS value. The results for the control system were simulated computationally, with the help of MatLab® and Simulink®, and responses were obtained that stabilized themselves around the reference value, given the variation in wind speed. It was concluded that, by obtaining theoretical and experimental information about the proposed aeroelastic problem, it was possible to carry out an application of the studied concepts by the design of a control system capable to stabilize the vibration levels of a cantilever beam.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectControle de vibraçõespor
dc.subjectVibração induzida pelo ventopor
dc.subjectAeroelasticidadepor
dc.subjectGeometria ativapor
dc.subjectTestes aerodinâmicospor
dc.subjectVibration controleng
dc.subjectWind-induced vibrationeng
dc.subjectAeroelasticityeng
dc.subjectActive geometryeng
dc.subjectAerodynamic testseng
dc.titleControle de vibrações induzidas pelo vento por alteração do padrão superficial em uma viga cantileverpor
dc.title.alternativeControl of wind-induced vibrations by changing the surface pattern in a cantilever beameng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Franco, Vitor Ramos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4590258470207467por
dc.description.resumoNo presente trabalho, é apresentado o estudo de um problema aeroelástico referente a vigas cantilever com entalhes superficiais expostas à ação do vento, bem como um projeto de um sistema de controle cuja finalidade é a manutenção de um nível de vibração desejado para uma das vigas, pela atuação de um anteparo na exposição de sua superfície entalhada, dada a variação na velocidade do vento. Para tanto, 17 tipos de superfície foram propostos e comparados, através de uma análise de dinâmica estrutural via testes experimentais de impacto e modelos teóricos validados pelos testes, a fim de se determinar a influência puramente estrutural relacionada à presença de cada tipo de entalhe na superfície. Em sequência, as vigas foram submetidas a um experimento em que foi fornecida uma excitação aerodinâmica por um ventilador centrífugo com capacidade de controle da velocidade do vento. Assim, a vibração para cada viga foi medida e comparada em termos de seus valores RMS associados à potência do sinal de vibração, bem como das distribuições das potências ao longo da banda de frequência. Deste modo, a viga com entalhes superficiais com maior valor RMS foi selecionada e submetida a um novo ensaio, o qual contou com um anteparo que encobria gradualmente, em passos de distância fixos, uma parcela de sua superfície. Neste experimento, as mesmas análises a respeito da potência e seus valores RMS foram realizadas, porém, variando-se as posições do anteparo e a velocidade do vento. Uma função que correlaciona os valores RMS com a velocidade do vento e com a posição instantânea do anteparo foi obtida a partir da interpolação dos resultados obtidos de modo a contribuir para o modelo da planta do sistema de controle, que também contou com os resultados da análise da dinâmica estrutural. Com o modelo da planta determinado, foi projetado um sistema de controle baseado em dois controladores PID em cascata, com uma malha para controle de posição do sistema de atuação, referente à posição do anteparo, e outra, para o controle dos níveis de vibração, dado um valor RMS. Os resultados para o sistema de controle foram simulados computacionalmente, com o auxílio do MatLab® e do Simulink® e foram obtidas respostas que se estabilizaram em torno do valor de referência, dada a variação da velocidade do vento. Concluiu-se que, através da obtenção das informações teóricas e experimentais acerca do problema aeroelástico proposto, foi possível realizar uma aplicação dos conceitos estudados pelo projeto de um sistema de controle de níveis de vibração da viga cantilever.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMecpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADEpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4939459137809627por


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