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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-5830-757X
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Modelagem numérico-computacional de vigas sanduiches viscoelásticas sujeitas a grandes deslocamentos na presença de Incertezas paramétricas
Alternate title (s): Numerical-computational modeling of viscoelastic sandwich beams subject to large displacements in the presence of parametric uncertainties
Author: Fonseca Júnior, Lázaro Antônio da
First Advisor: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
First coorientator: Borges, Romes Antonio
First member of the Committee: Lobato, Fran Sergio
Second member of the Committee: Cavalini Junior, Aldemir Aparecido
Third member of the Committee: Sanches, Leonardo
Fourth member of the Committee: Koroishi, Edson Hideki
Fifth member of the Committee: Cunha Júnior, Sebastião Simões da
Summary: Este trabalho se dedica a modelagem numérico-computacional de estruturas do tipo viga sanduiche amortecida viscoelásticamente e sujeita a não linearidade por grandes deslocamentos. Para avaliar os efeitos não lineares, o campo das deformações foi modelado de acordo com a teoria clássica de Von Karman e a resposta não linear do sistema obtida pela combinação entre o método de Galerkin e o método do Balanço Harmônico. Para representar os efeitos do amortecimento na base de Galerkin, foi necessário resolver o problema de autovalores complexo, e nesse caso, um método iterativo foi proposto para que as frequências naturais não amortecidas convergissem para as frequências amortecidas. O oneroso esforço computacional durante o cálculo dos autovalores complexos foi reduzido graças ao método de redução de modelo proposto neste trabalho. Para levar em conta as incertezas advindas de fatores geométricos e físicos, foi avaliado também um modelo estocástico não linear baseado na discretização de campos aleatórios de Karhunen-Loève. Para verificar a precisão do modelo numérico-computacional determinístico e estocástico para a viga sanduiche não linear, foi realizado também um procedimento experimental dentro de uma camâra térmica com controle rigoroso da temperatura. Por meio dos vários exemplos de simulações e ensaios experimentais, os resultados demonstram-se que as metodologias propostas neste deste trabalho foram capazes de representar a influência das condições operacionais e ambientais nas respostas dinâmicas em sistemas viscoelásticos com não linearidade geométrica. Foi verificado tanto numericamente quanto experimentalmente que a resposta não linear do sistema sofre influencia de fatores como a força de excitação e a temperatura de operação do material viscoelástico.
Abstract: This work is dedicated to numerical-computational modeling of viscoelastically damped sandwich beam structures and subject to non-linearity by large displacements. To evaluate the nonlinear effects, the strain field was modeled according to the classical theory of Von Karman and the nonlinear response of the system obtained by combining the Galerkin method and the Harmonic Balance method. In order to represent the effects of damping on the Galerkin base, it was necessary to solve the complex eigenvalue problem, and in this case, an iterative method was proposed so that the undamped natural frequencies converged to the damped frequencies. The costly computational effort during the calculation of the complex eigenvalues was reduced thanks to the model reduction method proposed in this work. In order to take into account the uncertainties arising from geometric and physical factors, a non-linear stochastic model based on the discretization of random Karhunen-Loève fields was also evaluated. To verify the accuracy of the deterministic and stochastic numerical-computational model for the nonlinear sandwich beam, an experimental procedure was also carried out inside a thermal camera with strict temperature control. Through the various examples of simulations and experimental tests, the results show that the methodologies proposed in this work were able to represent the influence of operational and environmental conditions on dynamic responses in viscoelastic systems with geometric nonlinearity. It was verified both numerically and experimentally that the non-linear response of the system is influenced by factors such as the excitation force and the operating temperature of the viscoelastic material.
Keywords: Materiais viscoelásticos
Vibrações não-lineares
Incertezas paramétricas
Elementos finitos estocásticos.
Viscoelastic materials
Non-linear vibrations
Parametric uncertainties
Stochastic finite elements
Engenharia mecânica
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Subject: Engenharia mecânica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: FONSECA JÚNIOR, Lázaro Antônio da. Modelagem numérico-computacional de vigas sanduiches viscoelásticas sujeitas a grandes deslocamentos na presença de incertezas paramétricas. 2020. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.645
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.645
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30470
Date of defense: 2-Oct-2020
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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