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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37698| Document type: | Tese |
| Access type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States |
| Title: | Identificação de trincas em máquinas rotativas baseada em técnicas de segunda derivada do modo de vibrar e combinação de ressonância |
| Alternate title (s): | Crack identification in rotating machines based on mode shape derivatives and combination resonances |
| Author: | Silva, Izabela Batista da |
| First Advisor: | Cavalini Junior, Aldemir Aparecido |
| First member of the Committee: | Koroishi, Edson Hideki |
| Second member of the Committee: | Molina, Fabian Andres Lara |
| Third member of the Committee: | Vedovotto, João Marcelo |
| Fourth member of the Committee: | Silva Junior, Washington Mar tins da |
| Summary: | A detecção de falhas, especialmente trincas, em máquinas rotativas é um tema crítico em vários setores industriais, como aeronáutica, geração de energia e manufatura. As trincas podem levar à falha catastrófica de um componente e, por isso, a detecção precoce e precisa é essencial para garantir a segurança e minimizar interrupções inesperadas na produção. Uma técnica comumente empregada para o Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM) destes equipamentos se baseia na construção de modelos matemáticos que permitem a análise destes sistemas. Diante deste contexto, este trabalho propôs a comparação de três modelos de trinca disponíveis na literatura e a utilização dos mesmos na demostração de duas técnicas de SHM: combinação de ressonância e cálculo da derivada de segunda ordem do modo de vibrar. Verificou-se que a ocorrência das combinações de ressonância podem ser associadas como evidência de características não lineares no sistema como trincas trasnversais por exemplo, no entanto, sem identificação clara de sua localização. A posição da trinca no sistema pôde então ser determinada usando formas modais operacionais (modos de vibração) reconstruídas a partir das respostas de vibração do rotor, também com o auxílio de uma combinação de ressonância. Para a avaliação da metodologia proposta, um modelo de elementos finitos capaz de representar adequadamente o comportamento dinâmico de uma máquina rotativa foi utilizado levando em conta além dos seus componentes, as características do comportamento breathing para trincas transversais. Os resultados experimentais e simulados mostraram que as técnicas propostas podem identificar a presença e a localização de trincas transversais em máquinas rotativas, contribuindo para aprimorar a segurança e a eficiência desses equipamentos. |
| Abstract: | Fault detection in rotating machines is a critical topic in many industrial sectors such as aeronautics, power generation and manufacturing. Cracks can lead to catastrophic component failure, so early and accurate detection is essential to ensure safety and minimize unexpected production interruptions. A commonly used technique for Structural Integrity Monitoring (SHM) of these equipment is based on the development of mathematical models. In this context, this work proposed the comparison of three crack models available in the literature and their use in demonstrating two SHM techniques: combination resonance and second-order derivative of the mode shape. It was found that the occurrence of combination resonances can be associated with evidence of non-linear characteristics in the system, such as transverse cracks for example, however, without clearly identifying their location. The crack position in the system could be determined using operational modal shape (vibration modes) reconstructed from the rotor vibration responses, also by using a combination resonance. Concerning the evaluation of the proposed methodology, a finite element model capable of representing the dynamic behavior of a rotating machine was used, taking into account, in addition to its components, the characteristics of the breathing behavior for transverse cracks. The experimental and simulated results showed that the proposed techniques can identify the presence and location of transverse cracks in rotating machinery, contributing to improving the safety and efficiency of these equipments. |
| Keywords: | Dinâmica de Rotação Trincas Transversais Combinação de Ressonância Modo de Vibrar Derivadas de Segunda Ordem |
| 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 |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Quote: | SILVA, Izabela Batista da. Identificação de trincas em máquinas rotativas baseada em técnicas de segunda derivada do modo de vibrar e combinação de ressonância. 2023. 70 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.94 |
| Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.94 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37698 |
| Date of defense: | 24-Feb-2023 |
| Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
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