Publicação: Análise do comportamento dinâmico de eixos de material composto em máquinas rotativas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
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Steffen Junior, Valder
Resumo
Os materiais compostos vêm sendo largamente utilizados em aplicações de engenharia nos últimos anos, tendo em vista suas muitas vantagens em relação aos materiais convencionalmente usados na engenharia. Seguindo esta tendência, pesquisadores em dinâmica de máquinas rotativas tem demonstrado interesse na substituição de eixos metálicos pelos compostos, resultando em maiores velocidades de operação, menor peso e maior eficiência estrutural, entre outros aspectos. Nesse sentido, alguns modelos foram propostos para a modelagem computacional de máquinas rotativas com eixos de material composto. Como contribuição deste trabalho, uma comparação entre modelos simplificados de viga para eixos de material composto é apresentada. Além disso, uma detalhada análise experimental para a verificação dos modelos implementados é realizada em termos de funções de resposta de frequência para a condição livre-livre do sistema. Considerando o sistema rotativo completo, as velocidades críticas do rotor, as amplitudes de vibração e a velocidade de instabilidade foram determinadas através de análises numéricas. Os resultados obtidos demonstram as vantagens da aplicação de eixos de material composto em máquinas rotativas, bem como a necessidade de investigações mais detalhadas acerca do sistema analisado.
Abstract
Various applications of composite materials have been prominent in recent years, given their many advantages over the equivalent conventional engineering materials counterparts. Following this tendency, researches on the dynamics of rotating machine are demonstrated interesting in replace metallic by composite shafts, resulting in greater operation speeds, lower overall weight, and optimal structural efficiency, among other aspects. In this sense, some models have been proposed for the computational modeling of rotating machines with composite shafts. A comparison between simplified beam models for composite shafts is presented in this contribution. Also, a detailed experimental analyses and validation of the implemented models is carried out in terms of the frequency response functions for the free-free condition of the system. Regarding the studied rotating machine, the critical speeds, vibration amplitudes, transient motion, and instability thresholds were numerically determined. The obtained results demonstrated the advantages in applying shafts of composite material in rotating machines, as well as the need for more detailed investigations about the analyzed system.
Palavras-chave
Eixos, Rotating Machines, Material Composto, Modelos numéricos, Comportamento dinâmico, Composite Materials, Numerical Models
Citação
BARBOSA, P. C. P. F., Análise do comportamento dinâmico de eixos de material composto em máquinas rotativas. 2018. 43 f. Dissertação ( Mestrado em Engenharia Mecânica )- Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1121.