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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem numérico-computacional de sistema multicorpos flexíveis contendo materiais viscoelásticos
Other Titles: Computational-numerical modeling of flexible multibody systems containing viscoelastic materials
metadata.dc.creator: Sales, Thiago de Paula
metadata.dc.contributor.advisor1: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.referee1: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
metadata.dc.contributor.referee2: Trindade, Marcelo Areias
metadata.dc.contributor.referee3: Bavastri, Carlos Alberto
metadata.dc.description.resumo: Esta Dissertação lida com a modelagem dinâmica de sistemas mecânicos dotados de múltiplos corpos contendo elementos flexíveis, os quais são submetidos à presença de amortecimento viscoelástico para o fim de controle passivo de vibrações. Dado que a grande maioria dos estudos anteriormente realizados tratam do controle passivo de estruturas de geometria fixa, os objetivos principais do presente estudo são: i) integrar, de forma sistemática, as formulações atinentes aos diversos aspectos abordados na derivação de modelos numéricos de sistemas multicorpos flexíveis dotados de dispositivos viscoelásticos, a saber: abordagem Lagrangeana da dinâmica de sistemas multicorpos flexíveis, discretização por elementos finitos, modelos constitutivos viscoelásticos, e integração de sistemas de equações algébrico-diferenciais; ii) implementar computacionalmente e validar um conjunto de procedimentos computacionais destinados à modelagem dinâmica de sistemas multicorpos contendo elementos viscoelásticos; iii) avaliar, por meio de simulações numéricas, a eficiência de utilização da técnica de controle de vibração baseada em materiais viscoelásticos, aplicada a dois tipos específicos de sistemas mecânicos, a saber, mecanismos planos de cadeia fechada e sistemas espaciais contendo apêndices flexíveis. Para modelagem do comportamento viscoelástico, uma lei constitutiva baseada em derivadas fracionárias é considerada. O Método dos Elementos Finitos, associado a sistemas de referência flutuantes, e o Método dos Modos Assumidos são utilizados para a discretização espacial das equações do movimento não lineares dos sistemas analisados. As simulações numéricas são conduzidas para um mecanismo de quatro barras plano flexível e um satélite artificial com apêndices flexíveis e controle de atitude baseado em roda de reação. Os resultados obtidos a partir de integração numérica das equações do movimento dos referidos sistemas permitem evidenciar a influência da flexibilidade nas respostas associadas aos mesmos e comprovam que tratamentos viscoelásticos são eficientes na atenuação de vibrações associadas a deformações elásticas.
Abstract: This dissertation deals with the dynamic modeling of flexible multibody systems subjected to viscoelastic damping for the purpose of passive vibration control. Accounting for the fact that the large majority of previous research work has been focused on viscoelastic vibration control of fixed-geometry structures, the main goals of this essay are: i) to integrate, sistematically, the formulation pertaining to the various aspects addressed in the derivation of the numerical models of viscoelastic flexible multibody systems, namely: Lagrangean approach as applied to flexible multibody systems, finite element discretization, viscoelastic constitutive models, algorithms for numerical solution of differential-algebraic systems of equations; ii) to implement and validate computer codes intended for the dynamics simulation of flexible multibody systems containing viscoelastic elements; iii) to appraise, through numerical simulations, the effectiveness of viscoelastic treatments in terms of vibration mitigation of two types of mechanical systems, namely: closed-chain plane mechanisms and spacecraft containing flexible appendages. A constitutive law based of fractional derivatives is considered for the modeling of the viscoelastic behavior. Both the Finite Element Method, associated to floating reference frames, and the Assumed Modes Method are used to perform spatial discretization of the equations of motion. Numerical simulations are accomplished for two different multibody systems: a plane flexible four bar linkage, and an artifitial satellite containing flexible appendages and attitude control based on a reaction wheel. The results obtained from numerical integration of the nonlinear dynamic equations of motion enabled to evaluate the influence of the components compliance on the dynamic responses. They also prove that viscoelastic treatments can be effectively implemented.
Keywords: Viscoelasticidade
Sistemas multicorpos flexíveis
Controle passivo de vibrações
Viscoelasticity
Flexible multibody systems
Passive vibration control
Vibração
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: SALES, Thiago de Paula. Computational-numerical modeling of flexible multibody systems containing viscoelastic materials. 2012. 212 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14921
Issue Date: 18-Oct-2012
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