Análise dinâmica de sistemas estruturais tubulares utilizando o método de síntese modal de componentes

Abstract

Os sistemas estruturais tubulares podem ser encontrados em várias aplicações industriais, um exemplo são os sistemas HVAC (do inglês “heating, ventilating and air conditioning”), os quais são responsáveis por fazer com que qualquer ambiente fechado permaneça dentro de uma faixa de temperatura, umidade e limpeza. Os sistemas estruturais tubulares têm como uma de suas aplicações o conforto ambiental interno em espaços industriais, edifícios e veícu-los, vários desses espaços têm processos industriais que geram altas frequências sonoras e vibrações mecânicas que precisam ser adequadamente controlados de forma a atender tanto as normas ambientais quanto aquelas relacionadas à saúde. Com o objetivo de analisar a vibra-ção estrutural de sistemas tubulares, a técnica de análise modal é uma metodologia clássica para extração das frequências naturais e modos de vibração. Dentre as técnicas de análise mo-dal destacam-se ainda as metodologias numéricas, como o método dos elementos finitos, e metodologias analíticas, como a Síntese Modal de Componentes (SMC). A SMC é uma das principais ferramentas de modelagem de sistemas complexos aplicada a sistemas de grande porte. O método utiliza um superconjunto modal e consiste em modelar separadamente com-ponentes individuais de uma estrutura e acoplá-los em um sistema único. O objetivo deste trabalho é demonstrar a aplicação da técnica SMC para estimativa das frequências naturais e modos de vibração de um sistema simplificado estrutural tubular. Tal sistema é composto por duas subestruturas, que junto a SMC utilizando o software MATLAB® e ANSYS®, irão for-mar um sistema global. A validação dos resultados foi realizada através de modelagem numé-rica utilizando o método de elementos finitos por meio do software ANSYS®. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios, demonstrando a viabilidade da aplicação da técnica SMC para análise de vibração estrutural em sistemas estruturais tubulares.