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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2400-6223
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Análises de incertezas e sensibilidade intervalares aplicadas em uma máquina rotativa com eixo de material compósito
Alternate title (s): Interval uncertainty and sensitivity analysis applied to a rotating machine with composite material shaft
Author: Silva, Leandro Soares
First Advisor: Cavalini Junior, Aldemir Aparecido
First member of the Committee: Cunha Junior, Americo Barbosa da
Second member of the Committee: Steffen Junior, Valder
Summary: Os materiais compósitos possuem atualmente diversas aplicações em diferentes tipos de componentes e estruturas. Isto ocorre devido a sua ampla gama de vantagens, como por exemplo, alta rigidez e resistência comparados ao seu peso e facilidade em se alterar rigidez e capacidade de amortecimento através da manipulação de suas propriedades. Desse modo, pesquisadores da área de dinâmica de máquinas rotativas têm visto a utilização destes materiais, no lugar de eixos metálicos, como uma oportunidade de maximizar velocidades de operação, reduzir o tempo de aceleração e desaceleração, aumentar eficiência estrutural, entre outros aspectos. Assim sendo, inicialmente um modelo em elementos finitos da máquina rotativa, abordando a modelagem do eixo, disco, mancais e massa de desbalanceamento foi utilizado. Posteriormente modelou-se o eixo de material compósito utilizando o modelo reológico de Kelvin-Voigt, onde as matrizes D𝑖 e K𝑖 foram obtidas. O método de homogeneização SHBT, que define propriedades do eixo de compósito também foi apresentado. Em seguida, análises de incertezas e sensibilidade intervalares dos parâmetros do eixo de compósito foram realizadas. Com os resultados obtidos, foi possível a identificação, de forma clara, dos parâmetros que mais influenciam nas respostas de vibração do eixo em função da frequência e da máquina rotativa completa em função da velocidade de rotação. O Diagrama de Campbell indicando a velocidade crítica e a velocidade de instabilidade do rotor também foi apresentado.
Abstract: Composite materials present currently several applications in different types of components and structures. This is due to their wide range of advantages, such as high stiffness and resistance as compared to their weight and ability to change stiffness and damping capacity through the manipulation of their properties. In this way, researchers in the field of rotordynamics have seen the use of these materials instead of metallic shafts as an opportunity to maximize operating speeds, to reduce the time of acceleration and deceleration, to increase structural efficiency, among other aspects. Therefore, in the present contribution, a finite element model of the rotating composite shaft was initially formulated by considering the Kelvin-Voigt rheological model, from which the matrices D𝑖 and K𝑖 were obtained. The disc, bearings, and mass unbalance were also taken into account in this model. The SHBT homogenization method, which defines the properties of the composite shaft, was also presented. Then, uncertainty and sensitivity analyses devoted to the composite shaft parameters were applied. The obtained results demonstrated the parameters that influence most the vibration responses of the shaft according to the frequency and rotation speed. The Campbell diagram indicating the critical and instability speeds of the rotor was also presented.
Keywords: Máquinas rotativas
Eixo de compósito
Modelo numérico
Análise de incerteza
Análise de sensibilidade
Rotating machine
Composite shaft
Numerical model
Uncertainty analysis
Sensitivity analysis
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS
Subject: Dinâmica das máquinas
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SILVA, Leandro Soares. Análises de incertezas e sensibilidade intervalares aplicadas em uma máquina rotativa com eixo de material compósito. 2021. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.108.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.108
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31294
Date of defense: 12-Feb-2021
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