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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.18.2018.tde-20022018-085035
Document
Auteur
Nom complet
Marcos Tan Endo
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2013
Directeur
Jury
Nicoletti, Rodrigo (Président)
Magalhães, Daniel Varela
Montagnoli, Arlindo Neto
Titre en portugais
Medição de vibrações estruturais e de sistemas rotativos utilizando imagens fotográficas subamostradas
Mots-clés en portugais
Análise modal operacional
Dinâmica de rotores
Fotogrametria digital
Instrumentação
Subamostragem
Vibrações mecânicas
Resumé en portugais
A análise de vibrações nos sistemas estruturais e rotativos permite detectar problemas indesejáveis, como a fadiga estrutural e o desgaste excessivo, que contribuem para a redução da vida útil do sistema e seus componentes. Tradicionalmente, a medição das vibrações é realizada por sensores de contato (acelerômetros e extensômetros), que possuem como inconveniente a adição de sua massa no sistema. Como alternativa, existem os sensores de não contato (LVD e ESPI), que são equipamentos de custo elevado. Este trabalho visa o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo que realize medições multi-pontos sem contato do comportamento vibratório de estruturas e eixos rotativos. O método proposto utiliza como base os princípios da fotogrametria em conjunto com técnicas de subamostragem, que são utilizadas em estruturas ou máquinas com frequências de vibração conhecidas (e.g máquinas rotativas). A metodologia foi inicialmente aplicada em uma viga engastada-livre, excitada periodicamente por um shaker eletrodinâmico e posteriormente em um sistema rotativo montado em um bancada de testes. A viabilidade em se utilizar o método foi verificada comparando os resultados obtidos com as medições realizadas por um vibrômetro laser Doppler, no caso do sistema estrutural, e por sensores de proximidade indutivo nas vibrações do eixo rotativo. Com base nos comparativos, conclui-se que este método, mesmo apresentando limitações de resolução, pode ser perfeitamente empregado em medições de sistemas estruturais e rotativos assim como na análise modal operacional de estruturas.
Titre en anglais
Measurement of vibration in structural and rotating systems using sub-sampled photographic images
Mots-clés en anglais
Digital photogrammetry
Instrumentation
Mechanical vibration
Operational modal analysis
Rotor dynamics
Sub-sampling
Resumé en anglais
The analysis of vibrations in structural and rotating systems allows the detection of undesirable problems, such as the structural fatigue and excessive wear, which contribute to the reduction of the useful life of the systems and their components. Traditionally, the measurement of vibrations is carried out by contacting sensors (accelerometers and strain gauges), which have the inconvenience of adding mass into the system. Alternativelly, there are the non-contacting sensors (LVD and ESPI), which are high cost equipments. This work aims at developing a low cost equipment that carry out multi-point non-contact measurements of the vibratory behavior of structures and rotating shafts. The proposed method uses as a basis the principles of photogrammetry together with sub-sampling techniques, which are used in structure or machines with known vibration frequencies (e.g rotating machines). The methodology was initially applied on a cantilever beam, periodically excited by an electrodynamic shaker and later in a rotating system mounted on a test bench. The feasibility of using the method was verified comparing the results obtained with measurements from a laser Doppler vibrometer, in the case of the structural system, and with inductive proximity sensors in the rotating shaft vibration. Based on the comparison analysis, one observes that this method can be perfectly used in vibration measurements in structural and rotating systems even with limitations in resolution as well as in operational modal analysis of structures.
 
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Date de Publication
2018-02-20
 
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