Análise dinâmica no domínio da frequência através do método do balanço harmônico

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Publicada em 31/05/2016

Discente: Rafael Aésio de Oliveira Zaltron

Resumo:

Esta dissertação tem como objetivo gerar e avaliar a resposta dinâmica de um sistema estrutural discreto no domínio da frequência, através das curvas de ressonância fazendo uso do Método do Balanço Harmônico. A reposta do sistema é avaliada na fase permanente para cargas harmônicas, periódicas e impulsivas, para sistemas dotados de amortecimento viscoso. O sistema estrutural discreto aqui desenvolvido trata-se de um Shear Building como apresenta à bibliografia, porém a solução é baseada na dimensão das matrizes de rigidez e de massa, podendo ser facilmente adotada para outros modelos ou elementos estruturais. As propriedades do sistema tais como massa e rigidez são tomadas como constantes. No desenvolvimento temos então vários modelos estruturais, variando entre eles a fonte de excitação dinâmica e a matriz de amortecimento sendo primeiramente apresentados os resultados para sistemas dotados de amortecimento viscoso do tipo proporcional e posterior à resposta é avaliada para sistemas dotados de amortecimento viscoso do tipo não-proporcional. Para cada modelo além da obtenção do espectro de resposta em frequência também é obtido o histórico de deslocamento no tempo, onde as duas respostas são dadas pelo Método do Balanço Harmônico. O espectro de resposta em frequência é avaliado em relação à análise harmônica é comparado com os deslocamentos máximos na frequência de ressonância, já o histórico de deslocamento é então comparado como outros dois métodos que também são baseados no domínio da frequência (ImFT e Pseudo-Forcas). Essa comparação permite concluir que a metodologia apresentada neste trabalho é eficaz tanto para obter a resposta no domínio da frequência quanto no domínio do tempo. Outras observações referente ao estudo realizado serão estabelecidas

Abstract:

This work aims to generate and evaluate the dynamic response of a discrete structural system in the frequency domain, through the resonance curves making use of the Harmonic Balance Method. The system response is evaluated in the permanent phase to harmonic, periodic and impulsive loads, for systems with viscous damping. The discrete structural system developed here it is a Shear Building features as the bibliography, but the solution is based on the size of the stiffness matrix and mass, and can be easily adopted for other models or structural elements. The system properties such as mass and stiffness are taken as constant. Development then we have various structural models, ranging between them the source of dynamic excitation and damping matrix is first presented the results for systems with viscous damping proportional and later type of response is evaluated for systems with viscous damping type not-proportional. For each model in addition to obtaining the frequency response spectrum is also obtained the displacement history in time, where the two answers are given by the Harmonic Balance Method. The frequency response spectrum is evaluated relative to the harmonic analysis is compared with the maximum displacement at the resonant frequency, since the displacement history is then compared to the other two methods which are also based in the frequency domain (IMFT). This comparison shows that the method presented in this paper is effective both for the response in the frequency domain and in the time domain. Other observations concerning the studies will be established.

Palavras-chave:

Método do Balanço Harmônico; Domínio da frequência; Curvas de ressonância

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Construção Metálica

Orientadores:

- Francisco de Assis das Neves

Banca Examinadora:

Prof. Francisco de Assis das Neves, UFOP (Presidente)
Prof. Francisco Célio de Araújo, UFOP
Prof. Walnório Graça Ferreira, UFES

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