Publicação: A contribution to the study of composite shaft onboard rotors
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::ANALISE DE TENSOES, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::ESTATICA E DINAMICA APLICADA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::METODOS DE SINTESE E OTIMIZACAO APLICADOS AO PROJETO MECANICO
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Coorientador
Cavalini Júnior, Aldemir Aparecido
Resumo
O entendimento atual sobre dinâmica de máquinas rotativas, e a capacidade de
modelar e prever o comportamento físico destes sistemas rotativos, tem historicamente
crescido em saltos. Tempos recentes têm visto um grande interesse no emprego
de eixos de materiais compostos avançados e sistemas rotativos para uma
miríade de máquinas industriais e novos equipamentos.
Sendo assim, esta Tese de Doutorado apresenta a revisão de formulações de Elementos
Finitos tradicionais e a implementação de métodos inovativos, adaptados para
a modelagem de sistemas rotativos. Modelos acessórios para componentes dedicados
dos sistemas e para fenômenos físicos específicos são também revisados e
incluídos nos modelos de Elementos Finitos. Um modelo baseado na Teoria Clássica
de Vigas com eixos em material composto e dinâmica embarcada é desenvolvido,
seguido por um modelo de Teoria Unificada com capacidades adicionais.
Três bancadas de testes experimentais são construídas e utilizadas na validação
destas metodologias, permitindo uma boa representação do comportamento dinâmico
dos rotores. Um diagrama cascata adaptado é também apresentado como uma forma
alternativa de interpretar a solução do modelo de Formulação Unificada completo.
Abstract
The current understanding of rotordynamics and together with the capacity of modeling
and predicting the physical behavior of such rotor systems have historically grown
in bursts. Recent times have seen a great interest on the employment of advanced
composite shafts and rotor systems for a myriad of industrial machines and innovative
equipments.
Consequently, this PhD Dissertation presents the review of traditional methods and
the implementation of innovative Finite Element formulations adapted to the modeling
of rotating systems. Accessory models for dedicated system components and specific
physical phenomena are also revised and included into the Finite Elements models.
An onboard composite shaft Classical Beam Theory model is developed, followed by
an Unified Formulation model with additional capabilities.
Three independent experimental test-rigs are utilized in the methodologies validation,
reaching good representation of the rotors mechanical behavior. An adapted waterfall
diagram is also presented as an alternative form of interpreting a full Unified
Formulation model solution.
Palavras-chave
Dinâmica de Rotores, Dinâmica Embarcada, Eixo em Material Composto, Formulacão Unificada, Rotordynamics, Onboard Dynamics, Composite Shaft, Unified Formulation, FEM
Citação
DEL CLARO, Vergilio Torezan Silingardi. A contribution to the study of composite shaft onboard rotors. 2020. 140 f. Tese de Doutorado - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.3907 .
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