Análise de um absorvedor dinâmico de vibrações pseudoelástico

Abstract

O absorvedor dinâmico de vibrações (ADV) é um dispositivo de controle de vibração passivo bem estabelecido na literatura que busca a redução das amplitudes de vibração de um sistema primário sujeito a um forçamento harmônico externo. Quando acoplado a um sistema primário, o ADV promove a redução dos níveis de vibração em uma frequência de projeto específica. Todavia, surgem dois novos picos de ressonância, introduzindo comportamentos críticos que devem ser evitados. Dessa forma, os ADVs tradicionais funcionam como supressores de vibração em estreitas bandas operacionais de frequências. O uso de ligas de memória de forma (Shape Memory Alloy - SMAs) consiste em uma alternativa para buscar uma melhora do desempenho do ADV clássico, aumentando a banda operacional do ADV ou mitigando os níveis de vibrações nas frequências de ressonância introduzidas pelo acoplamento do absorvedor. Nesse contexto, esta dissertação apresenta uma análise da dinâmica não linear de um absorvedor de vibrações passivo peseudoelástico composto por SMA. Inicialmente, apresenta-se uma análise dinâmica de um oscilador 1GL com SMA, representando o ADV. Em seguida, esse ADV pseudoelástico é acoplado a um sistema de um grau de liberdade, que representa o sistema primário. O desempenho do ADV é analisado através da análise das amplitudes máximas de vibração do sistema primário para diferentes amplitudes e frequências de forçamento. O comportamento histerético introduz características complexas na dinâmica do sistema, mas também altera a resposta do absorvedor em relação ao ADV clássico, permitindo reduções dos níveis de vibração nas frequências relacionadas aos novos picos de ressonância. Comparações entre os desempenhos do ADV linear clássico e do ADV pseudoelástico são apresentadas por meio de simulações numéricas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The tuned vibration absorber (TVA) is a well-established passive vibration control device for achieving vibration reduction of a primary system subjected to external excitation. When coupled to a primary system, the TVA promotes vibration reduction at its design forcing frequency. Nevertheless, two new resonance peaks appear introducing critical behaviors that must be avoided. The use of shape memory alloys (SMAs) can improve the performance of the classical TVA. This dissertation deals with the nonlinear dynamics of a passive pseudoelastic tuned vibration absorber (PTVA) with an SMA element. At first, an one-degree of freedom oscillator with an SMA element, representing the PTVA, is dynamical analyzed. After that, this pseudoelastic oscillator is coupled to a single-degree of freedom linear oscillator that represents the primary system. The SMA-PTVA performance is evaluated by analyzing primary system maximum vibration amplitudes for different forcing amplitudes and frequencies. The influence of the hysteretic behavior due to stress-induced phase transformation is considered. The hysteretic behavior introduces complex characteristics to the system dynamics but also changes the absorber response allowing vibration reduction related to the new resonance peaks introduced when coupling the TVA. Numerical simulations establish comparisons of the SMA-PTVA results with those obtained from the classical TVA.