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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35462
ORCID: | ![]() |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Análise do comportamento dinâmico de um disco de palhetas flexíveis na presença de uma trinca transversal modelada pela abordagem FLEX |
Alternate title (s): | Analysis of the dynamic behavior of a flexible-blades disc in the presence of a transverse crack modeled by FLEX approach |
Author: | Nascimento, Keven Bello do |
First Advisor: | Cavalini Junior, Aldemir Aparecido |
First member of the Committee: | Steffen Junior, Valder |
Second member of the Committee: | Nicoletti, Rodrigo |
Summary: | Detectar trincas incipientes em sistemas rotativos por meio de técnicas clássicas pode ser uma tarefa bastante onerosa. Em contrapartida, tendo em vista que o comportamento dinâmico de um sistema manifesta alterações em suas propriedades mecânicas, modelos matemáticos podem ser empregados para simular a presença de trincas nessas estruturas, permitindo compreender precisamente os efeitos induzidos por essa não linearidade e, consequentemente, auxiliando procedimentos de diagnóstico e identificação desse tipo de falha. Neste sentido, esta dissertação tem o intuito de analisar o comportamento dinâmico de um disco de palhetas flexíveis na presença de trincas transversais incipientes mediante a implementação numérica-computacional de modelos desenvolvidos em pesquisas anteriores. Para tal, considera-se como objeto de estudo um sistema composto por um rotor rígido de fundação flexível e quatro palhetas flexíveis conectadas a uma massa rígida na extremidade livre, possuindo uma trinca transversal em uma das palhetas e com movimento restrito ao plano. Na modelagem das vigas girantes são considerados o método dos elementos finitos aplicado à teoria de vigas de Euler-Bernoulli e o vetor deformação linearizado de segunda ordem. Quanto à trinca, sua presença em uma das palhetas, para diferentes profundidades e posições, é simulada fazendo uso do modelo FLEX. As equações do movimento são desenvolvidas aplicando o método de Lagrange e resolvidas com auxílio da técnica de integração no tempo de Newmark associada ao processo iterativo de Newton-Raphson. As respostas dinâmicas são avaliadas e comparadas ao sistema saudável no domínio do tempo, modal e da frequência, e com auxílio de mapas de estabilidade, os quais são construídos considerando a teoria de Floquet. Os resultados demonstram que a modelagem de trincas transversais por meio da abordagem FLEX é adequada para representar a dinâmica de sistemas rotativos trincados. |
Abstract: | Detecting incipient cracks in rotating systems using classical techniques can be a very onerous task. On the other hand, as the dynamic behavior of a system manifests changes in its mechanical properties, mathematical models can be used to simulate the presence of cracks in these structures, allowing a precise understanding of the effects induced by this non-linearity and consequently helping diagnostic procedures and identification of this type of failure. In this sense, this dissertation aims to analyze the dynamic behavior of a flexible-blade disk in the presence of incipient transverse cracks through the numerical-computational implementation of models developed in previous researches. To this end, it is considered as object of study a system composed of a rigid rotor with a flexible foundation and four flexible blades connected to a rigid mass at the free end, having a transverse crack in one of the blades and with movement restricted to the plane. In the modeling of rotating beams, the finite element method applied to the Euler-Bernoulli beam theory and the second-order linearized strain vector are considered. For the crack, the presence in one of the blades, for different depths and positions, is simulated using the FLEX model. The equations of motion are developed applying the Lagrange method and solved using the Newmark time integration technique associated with the Newton-Raphson iterative process. The dynamic responses are evaluated and compared to the healthy system in the time, modal and frequency domains, and with stability maps, which are constructed considering Floquet's theory. The results demonstrate that the modeling of transverse cracks using the FLEX approach is appropriate to represent the dynamics of cracked rotating systems. |
Keywords: | Modelo de trinca FLEX FLEX crack model Dinâmica de sistemas rotativos Dynamics of rotating systems Não-linearidades Non-linearities Método dos Elementos Finitos Finite Element Method |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS |
Subject: | Engenharia Mecânica Metais - Propriedades Mecânicas |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | NASCIMENTO, Keven Bello do. Análise do comportamento dinâmico de um disco de palhetas flexíveis na presença de uma trinca transversal modelada pela abordagem FLEX. 2022. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.337. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.337 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35462 |
Date of defense: | 3-Aug-2022 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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