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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo de um amortecedor de massa auxiliar sintonizável utilizando amortecedor por atrito semiativo
Alternate title (s): Study of a tunable auxiliary mass damper using a semi-active friction Damperd
Author: Coelho, Humberto Tronconi
First Advisor: Santos, Marcelo Braga dos
First member of the Committee: Lépore Neto, Francisco Paulo
Second member of the Committee: Fleury, Agenor de Toledo
Third member of the Committee: Nuñez, Israel Jorge Cárdenas
Fourth member of the Committee: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
Summary: O amortecedor de massa auxiliar é frequentemente utilizado em sistemas mecânicos para reduzir amplitudes de vibração excessivas. Entretanto, seu desempenho é suscetível a mudanças na frequência ou na natureza da força de excitação. Para melhorar sua robustez é necessário projetar amortecedores de massa auxiliar adaptáveis, ou seja, dispositivos sintonizáveis que podem ser eficientemente utilizados em uma ampla faixa de frequência. Este trabalho apresenta o estudo de um amortecedor de massa auxiliar sintonizável que possui um amortecedor por atrito semiativo em sua suspensão aplicado na redução das amplitudes de vibração em sistemas mecânicos. O comportamento dinâmico do dispositivo é analisado considerando a influência da magnitude da rigidez tangencial, da força de atrito no contato e do sentido da força de atrito em relação ao movimento do sistema primário. A partir dessas análises, são propostas lógicas de controle que visam se beneficiar da elevada capacidade de dissipação de energia mecânica do amortecedor por atrito semiativo. Foram realizadas simulações que avaliaram a eficiência e robustez do dispositivo em sistemas vibratórios com um único e com três graus de liberdade. Também foram numericamente simuladas diferentes montagens que utilizam amortecedores por atrito semiativos e amortecedores de massa auxiliar sintonizáveis em uma estrutura metálica de três andares. A eficiência das melhores montagens foi avaliada através da obtenção de respostas numéricas utilizando registros sísmicos como excitação pela base. Os resultados mostram que o amortecedor de massa auxiliar sintonizável é um excelente dissipador de energia mecânica, capaz de promover o robustecimento da estrutura e a atenuação da vibração em amplo espectro de frequências. Seu uso combinado com o amortecedor por atrito semiativo apresentou um ótimo desempenho na proteção sísmica de estruturas.
Abstract: The auxiliary mass damper is often used to reduce excessive vibration amplitudes in mechanical systems. However, their performance is susceptible to changes in the frequency or form of the excitation force. Therefore, to improve their robustness, it is necessary to design adaptive systems that can be used efficiently over a large frequency range. This work presents the study of a tunable auxiliary mass damper that has a semi-active friction damper in its suspension applied to reduce vibration amplitudes in mechanical systems. The dynamic behavior of the device is analyzed considering the influence of the tangential stiffness’ magnitude, the friction force at the contact, and the direction of the friction force in relation to the movement of the primary system. From these analyzes, control logics are proposed to benefit from the high capacity of the semi-active friction damper to dissipate mechanical energy. Numerical simulations evaluating the efficiency and robustness of the device in vibratory systems with single and with three-degree-of-freedom were performed. Different assemblies using semi-active friction dampers and tunable auxiliary mass dampers were numerically simulated in a three-story steel structure. The efficiency of the best assemblies was evaluated by means of numerical responses that use seismic records as base excitations. The results show that the tunable auxiliary mass damper is an excellent energy sink, able to increase the structure’s robustness and attenuates the vibration in a wide frequency range. Their combined usage with the semi-active friction damper has presented a great performance in the seismic protection of structures.
Keywords: Amortecedor de massa auxiliar sintonizável
Amortecedor por atrito semiativo
Atenuação de vibração
Proteção sísmica de estruturas
Tunable auxiliary mass damper
Semi-Active friction damper
Vibration attenuation
Seismic protection of structures
Engenharia mecânica
Amortecedores
Vibração
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: COELHO, Humberto Tronconi. Estudo de um amortecedor de massa auxiliar sintonizável utilizando amortecedor por atrito semiativo - Uberlândia. 2018. 102f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.797.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.797
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22746
Date of defense: 31-Jul-2018
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