Projeto de uma bancada didática para experimentos de vibração

Abstract

No curso de engenharia aeronáutica da Faculdade de São João da Boa Vista – UNESP/FESJ, o sistema massa-mola-amortecedor é um recurso mecânico utilizado desde o terceiro semestre, pois permite o estudo sobre modelagem e vibrações, conceitos que são amplamente utilizados, com diferentes abordagens nas disciplinas específicas. Objetivou-se projetar a estrutura de um sistema massa-mola-amortecedor de três graus de liberdade customizável e de baixo custo para proporcionar aos discentes do câmpus um contato prático com esta ferramenta. A metodologia consistiu na seleção de molas oriundas de um catálogo de uma loja especializada, através da simulação de suas constantes elásticas no software ANSYS. Posteriormente, fez-se um estudo através de um código elaborado em MATLAB para verificar qual o peso mínimo e máximo permitido das massas, tendo como parâmetro uma restrição adotada nas frequências naturais do sistema. Fez-se uma simulação para comparar as frequências naturais obtidas pelo código em MATLAB e pela simulação em ANSYS. Por fim, foi elaborado um suporte para o sistema. Os resultados mostraram que as frequências naturais obtidas pelo código em MATLAB ficaram 21.09% mais baixas que as obtidas pela simulação tridimensional em ANSYS. Um protótipo foi construído, porém ainda há necessidade de fazer a instrumentação, bem como colocar um sistema de aplicação de força para que possa ser utilizado nas aulas práticas.

In the aeronautical engineering course at the Faculty of São João da Boa Vista – UNESP/FESJ, the mass-spring-damper system is a mechanical resource used since the third semester, as it allows the study of modeling and vibrations, concepts that are extremely used, with different approaches in specific disciplines. The objective was to design a structure for a customizable and low-cost mass-spring-damper system with three degrees of freedom to provide campus students with practical contact with this tool. The methodology consists of selecting springs from a catalog from a specialized store, through the simulation of their constant elasticities in the ANSYS software. Subsequently, a study was carried out using a modified code in MATLAB to verify the minimum and maximum permitted weight of the masses, using as a parameter a restriction imposed on the natural frequencies of the system. Carry out a simulation to compare the natural frequencies obtained by the MATLAB code and the ANSYS simulation. Finally, support for the system was developed. The results showed that the natural frequencies obtained by the MATLAB code were 21.09% lower than those obtained by the three-dimensional simulation in ANSYS. A prototype was built, but there is still a need to create instrumentation, as well as install a force application system so that it can be used in practical classes.