Publicação: Caracterização experimental e modelagem do comportamento
vibratório de estruturas submersas
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Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Orientador
Coorientador
Silveira Neto, Aristeu da
Resumo
Este trabalho investiga os procedimentos de caracterização experimental e numérica por
elementos finitos do comportamento dinâmico de estruturas submersas. Com base na
hipótese de que o fluido permaneça estático, são feitas simulações numéricas visando à
obtenção de respostas temporais e respostas harmônicas de dois tipos de estruturas: vigas
e placas retangulares completamente submersas. Paralelamente, ensaios experimentais
com excitações por impacto são realizados em laboratório e os dois conjuntos de respostas
dinâmicas são confrontados. Visando a melhoria da capacidade preditiva dos modelos de
elementos finitos desenvolvidos, tanto na condição sem interação com o fluido, quando na
condição submersa, é utilizado um procedimento de ajuste de modelos por meio da
correção dos parâmetros de massa e/ou rigidez a partir da minimização das diferenças
observadas entre as autossoluções numéricas e experimentais. Os resultados numéricos e
experimentais permitem caracterizar a influência do fluido sobre o comportamento dinâmico
estrutural e, em específico, os efeitos de amortecimento induzido pela viscosidade e de
massa adicionada. É também mostrado que o procedimento de ajuste implementado
permite efetiva melhoria da capacidade preditiva dos modelos de elementos finitos
elaborados.
Abstract
This work investigates the procedures for experimental finite element-based numerical
characterization of submersed structures. Based on the hypothesis that the fluid remains in
steady condition, numerical simulations are performed aiming at obtaining the time harmonic
and time responses of two types of structures, namely beams and rectangular plates
completely submersed. In parallel, experimental tests based on impact excitation are carriedout
in laboratory and the two sets of dynamic responses are compared. Aiming at improving
the predictive capacity of the finite element models developed, both without fluid interaction
and in the immersed condition, a procedure for adjustment based on the minimization of the
differences between numerical and experimental eigensolutions is implemented. The results
obtained enable to characterize the influence of the fluid on the dynamic structural behavior
and, specifically, the damping increase and the effect of added mass. It is also shown that
the model adjustment procedure provides effective improvement of the predictive capacity of
the finite element models implemented.
Palavras-chave
Ajuste de modelos, Elementos finitos, Caracterização dinâmica, Interação fluido-estrutura, Model updating, Finite elements, Dynamic characterization, Fluid-structure
interaction., Dinâmica estrutural, Vibrações
Citação
BADAN, Marco Aurélio Brazão Costa. Experimental Characterization and Modeling of the Vibration
Behavior of Submerged Structures. 2010. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.