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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Contribuição à análise de fadiga de sistemas estruturais incorporando materiais viscoelásticos.
Alternate title (s): Contribution to fatigue analysis of structural systems incorporating viscoelastic materials.
Author: Ramos, Ana Paula Rodrigues
First Advisor: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
First member of the Committee: Steffen Júnior, Valder
Second member of the Committee: Duarte , Marcus Antônio Viana
Third member of the Committee: Stoppa, Marcelo Henrique
Fourth member of the Committee: Borges, Romes Antônio
Summary: Este trabalho é dedicado ao estudo numérico e implementação computacional de materiais viscoelásticos aplicados sob a forma de tratamentos superficiais com camada restrita passiva com vistas ao aumento da vida em fadiga de sistemas dinâmicos, quando estes são submetidos a excitações aleatórias do tipo estacionárias e Gaussianas. Para tanto, será utilizado um elemento estrutural do tipo placa sanduíche de três camadas combinada com o Princípio da Superposição Frequência-Temperatura para levar em conta a dependência em frequência e temperatura do comportamento do material viscoelástico. Com respeito ao critério de fadiga, neste trabalho optou-se por utilizar o Critério de Sines para carregamentos multiaxiais e não proporcionais. Os resultados são apresentados em termos das respostas em tensão, das funções de resposta em frequência e do índice de fadiga para os sistemas sem e com amortecimento viscoelástico. Para tanto, são empregadas técnicas de redução de modelo bem adaptadas a sistemas viscoelásticos com vistas à redução das matrizes globais do sistema de equações do movimento e redução do custo computacional. Neste sentido, ênfase é dada a uma base de condensação constante formada por modos do sistema conservativo associativo que deve ser enriquecida com resíduos estáticos associados aos esforços externos e aos efeitos viscoelásticos. Por fim, a partir dos resultados obtidos em termos das respostas em tensão e do índice de fadiga é possível verificar que os materiais viscoelásticos podem ser empregados com vantagem para o aumento da vida em fadiga de sistemas dinâmicos em virtude de sua eficiência na redução dos níveis de tensões de tais sistemas.
Abstract: This work is dedicated to computational implementation and numerical study of viscoelastic materials applied as surface viscoelastic treatments by constraining layers in order to increase the fatigue life of engineering structures subjected to stationary and Gaussian random excitations. In the development of theory a three-layer sandwich plate element to be combined with the so-named Frequency-Temperature Superposition Principle is used in order to introduce the frequency- and temperature-dependent behavior of the viscoelastic material. Regarding the fatigue criterion, in the present study it will be adopted the Sines global criterion that enables to perform fatigue analyses of engineering systems subjected to multiaxial and non-proportional loads. The results are obtained in terms of stress responses and frequency response functions computed for the systems with and without viscoelastic damping, and the distributions of the fatigue criterion. The responses of the viscoelastic system are computed by using a condensation strategy adapted to viscoelastically damped structures in which the basis is formed the normal modes of the associated conservative system enriched by static residues due to the external loadings and the viscoelastic damping forces. Finally, the obtained results in terms of the stress responses and the fatigue criterion enables to conclude that the viscoelastic materials can be employed with the aim of increasing the fatigue life of engineering structures due to their efficiency in mitigating the stress levels.
Keywords: Controle passivo de vibrações
Análise de fadiga
Materiais viscoelásticos
Critério de Sines
Passive Control of vibration
Viscoelastic materials
Fatigue analysis
Sines criterion
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: RAMOS, A. P. R. Contribuição à análise de fadiga de sistemas estruturais incorporando materiais viscoelásticos. 2014.p.106. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.
Document identifier: x
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20928
Date of defense: 12-Dec-2014
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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