Influência da rigidez não linear no projeto de neutralizadores de vibrações

Abstract

Uma solução para reduzir a vibração em uma estrutura primária é utilizando neutralizadores dinâmicos de vibração. Estes dispositivos são utilizados para o controle passivo de vibração, e são geralmente sintonizados na frequência de uma força harmônica externa. São compostos por uma massa auxiliar e um sistema de suspensão, com elementos de rigidez e amortecimento. Estes elementos podem ser configurados de forma não linear, com o objetivo de melhorar a eficácia do mesmo no que diz repeito a atenuação de vibração. Esta dissertação de mestrado versa sobre a aplicação de uma metodologia capaz de modelar sistemas mecânicos discretos e contínuos lineares com o acoplamento de um neutralizador dinâmico não linear. As funções de resposta em frequência são obtidas considerando uma aproximação pelo método do balanço harmônico de primeira ordem, e diferentemente dos métodos tradicionais, as equações de movimento são calculadas assumindo uma força de excitação exponencial complexa, assim como as variáveis de deslocamento são expandidas em componentes reais e imaginárias, e resolvidas utilizando o método da continuação no PyDSTool (Pacote do Python). O comportamento dinâmico das estruturas são apresentadas através da magnitude da função de receptância, comparando as respostas com as da estrutura com o uso de um dispositivo auxiliar linear, para observar a mudança da frequência linear sintonizada. A partir das respostas dinâmicas, observou-se que a alteração do coeficiente não linear da rigidez do nNDV, provocava uma mudança da frequência linear sintonizada, sendo esta mudança maior com o uso de uma mola do tipo hardening do que em uma mola do tipo softening.

The solution to reduce vibration in a primary structure is to use dynamic vibration neutralizers. These devices are used for passive vibration control, and are generally tuned to the frequency of an external harmonic force. They are composed of an auxiliary mass and a suspension system, with stiffness and damping elements. These elements can be configured in a nonlinear way, in order to improve their effectiveness in terms of vibration attenuation. This master’s thesis deals with the application of a methodology capable of modeling linear discrete and continuous mechanical systems with the coupling of a non-linear dynamic neutralizer. The frequency response functions are obtained considering an approximation by the first-order harmonic balance method, and unlike traditional methods, the equations of motion are calculated assuming a complex exponential excitation force, just as the displacement variables are expanded into components real and imaginary, and solved using the continuation method in PyDSTool (Python Package). The behavior dynamics of the structures are presented through the magnitude of the receptivity function, comparing the responses with those of the structure with the use of a linear auxiliary device, to observe the change of the tuned linear frequency. From the dynamic responses, it was observed that the change in the nonlinear coefficient of the stiffness of nDVN, caused a change in the tuned linear frequency, this change being greater with the use of a spring of type hardenig than with a spring of type softenig.