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Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Análise numérico-experimental do comportamento dinâmico de uma viga engastada-livre obtida por manufatura aditiva
Alternate title (s): Numerical-experimental analysis of the dynamic behavior of a cantilever beam obtained by additive manufacturing
Author: Rossi, Fernanda Ferreira
First Advisor: Assis, Elaine Gomes
First member of the Committee: Cavalini Junior, Aldemir Aparecido
Second member of the Committee: Saad, Núbia dos Santos
Summary: O Método dos Elementos Finitos (MEF) é uma técnica de análise numérica para determinar soluções aproximadas de problemas regidos por equações diferenciais. Neste trabalho, o principal objetivo é aplicá-lo no desenvolvimento de uma rotina computacional, elaborada em ambiente MATLAB®, para a análise estrutural dinâmica de uma viga engastada-livre. Além disso, com o presente trabalho também se propõe simular o comportamento dinâmico da viga através do software ANSYS® e realizar ensaios experimentais em protótipos fabricados pelo processo de manufatura aditiva. Como forma de verificação, os resultados obtidos a partir das simulações em MATLAB® são comparados com os resultados analíticos e via ANSYS®. Em seguida, os resultados correspondentes à modelagem computacional dos protótipos são comparados com os resultados obtidos via análise modal experimental, e para analisar a influência do parâmetro “orientação de impressão” no comportamento dinâmico dos protótipos, os resultados experimentais são comparados entre si. Ao finalizar o trabalho, conclui-se que: como esperado por Costa (2006), a teoria de Euler-Bernoulli (MATLAB®) tende a superestimar as frequências naturais, especialmente para os modos de ordem mais elevada; e a diferença entre os resultados computacionais e os experimentais é devida ao amortecimento não ser considerado na modelagem computacional dos protótipos e, com relação aos ensaios experimentais, ao engaste não ser perfeito.
Abstract: The Finite Element Method (FEM) is a technique of numerical analysis to determine approximate solutions of problems governed by differential equations. In this work, the main goal is to apply it in the development of a numerical routine, elaborated in MATLAB®, for the dynamic structural analysis of a cantilever beam. Furthermore, with the present work is also proposed to model the dynamic behavior of the beam through ANSYS® software and to perform experimental tests on prototypes made by the additive manufacturing process. As a way of verifying, the results obtained from the simulations in MATLAB® are compared with the analytical and by ANSYS® results. Subsequently, the results corresponding to the numerical modeling of the prototypes are compared with the results obtained by experimental modal analysis, and to analyze the influence of the “printing orientation” parameter in the dynamic behavior of the prototypes, the experimental results are compared to each other. At the end of the work, it is concluded that: as expected by Costa (2006), Euler-Bernoulli’s theory (MATLAB®) tends to overestimate the natural frequencies, especially for the higher order modes; and the difference between the numerical and experimental results is due to the damping not to be considered in the numerical modeling of the prototypes and, with respect to the experimental tests, to the clamp not to be perfect.
Keywords: Método dos Elementos Finitos
Análise estrutural dinâmica
Viga engastada-livre
Manufatura aditiva
Análise modal experimental
Finite Element Method
Dynamic structural analysis
Cantilever beam
Additive manufacturing
Experimental modal analysis
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: ROSSI, Fernanda Ferreira. Análise numérico-experimental do comportamento dinâmico de uma viga engastada-livre obtida por manufatura aditiva. 2019. 132 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24386
Date of defense: 31-Jan-2019
Appears in Collections:TCC - Engenharia Mecânica

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