Detecção de falhas em sistemas mecânicos com absorvedores dinâmicos de vibração através da metodologia dos observadores de estado

Abstract

Neste trabalho propõe-se uma metodologia de detecção e localização de danos em sistemas mecânicos com absorvedores dinâmicos de vibração. Devido à sua relevância tecnológica nos domínios acadêmico e industrial, os absorvedores dinâmicos de vibração representam um assunto de interesse permanente. Estes dispositivos têm a capacidade de atenuar as amplitudes de vibração de sistemas mecânicos quando acoplados corretamente. A metodologia de monitoramento da integridade estrutural é baseada em observadores de estados, que utilizam o resíduo obtido a partir da diferença entre a medida e a estimativa de dada resposta dinâmica do sistema para o processo de detecção de danos. Para verificar a validade da metodologia desenvolvida foram simulados três sistemas mecânicos: uma viga engastada livre com absorvedor dinâmico de vibração do tipo massa-mola, uma viga biapoiada com absorvedor dinâmico de vibração do tipo massa-mola e um sistema massamola-amortecedor de três graus de liberdade com absorvedor dinâmico de vibração do tipo lâmina vibrante. Por fim, foram apresentados resultados obtidos experimentalmente com a construção de um absorvedor dinâmico do tipo lâmina vibrante e um sistema de mesas vibratórias pertencente ao laboratório de vibrações mecânicas do Departamento de Engenharia Mecânica da UNESP, Campus de Ilha Solteira. Os resultados apresentados com a metodologia proposta permitem comprovar a eficiência dos absorvedores dinâmicos de vibração para atenuação das amplitudes de vibração bem como o uso dos observadores de estado para detecção de danos.

This work proposes a methodology for detection and localization of damage in mechanical systems with dynamic vibration absorbers. Due to their technological relevance in the academic and industrial domains, dynamic vibration absorbers represent a subject of permanent interest. These devices have the ability to attenuate the vibration amplitudes of mechanical systems when properly coupled.The structural integrity monitoring methodology is based on state observers, which use the residue obtained from the difference between the measurement and the estimation of a given system dynamic response for the damage detection process. To verify the validity of the developed methodology, three mechanical systems were simulated: cantilever beam whit dynamic vibration absorber type mass-spring, simply suported beam whit dynamic vibration absorber type mass-spring and system mass-spring-damper of 3 degree od freedom with vibrating blade dynamic absorber. Finally, results obtained experimentally with the construction of a vibrating blade dynamic absorber and a vibrating table system belonging to the mechanical vibration laboratory of the Department of Mechanical Engineering of UNESP, Ilha Solteira.The results presented with the proposed methodology allow to prove the efficiency of dynamic vibration absorbers for attenuation of vibration amplitudes and the use of state observers for damage detection.