MODELAGEM DA DINÂMICA MULTICORPOS DE UMA BANCADA DE TESTES PARA ANÁLISE DE VIBRAÇÕES DE CORPO INTEIRO EM ASSENTO AUTOMOTIVO

Na área veicular, a busca pelo conforto, seja do motoristas ou dos passageiros, é uma constante pelos engenheiros. As vibrações provenientes do sistema de powertrain, do contato pneu/pista e principalmente do sistema de suspensão são transmitidas para o assento e consequentemente ao ser humano. Minimizar a vibração que atinge o indivíduo no interior do veículo é atualmente uma realidade em toda area de projeto veicular. Para isto, a utilização de bancadas de testes são recomendadas, ao contrário da realização de medições in situ quando o veículo já foi projetado e fabricado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a proposição, modelagem e simulação computacional de uma bancada de testes para ensaios experimentais de vibração em corpo inteiro(VCI) em assentos automotivos, em especial de ônibus rodoviário, e ainda que seja funcional para adaptação a diferentes modelos de assentos. A bancada em questão foi modelada em software comercial de dinâmica multicorpos (ADAMS View®). Primeiramente esta foi modelada como um sistemas de dois graus de liberdade(GDL) para obtenção da aceleração no assento.Com o intuito de verificar se o modelo simplificado de 2GDL possui resposta condizente com um modelo mais detalhado, este ultimo também foi modelado e simulado. As respostas de aceleração no assento proveniente de ambos os modelos foram comparadas. Vale ressaltar que as simulações foram realizadas para dois níveis de forças diferentes: o equivalente a doisshakers eletrodinâmicos diferentes, visando analisar a viabilidade da utilização destes. As respostas obtidas com cada modelo e a análise dos resultados são apresentados, tendo em vista que o assento da bancada seja excitada por um nível de vibração significativo

MODELAGEM DA DINÂMICA MULTICORPOS DE UMA BANCADA DE TESTES PARA ANÁLISE DE VIBRAÇÕES DE CORPO INTEIRO EM ASSENTO AUTOMOTIVO

Na área veicular, a busca pelo conforto, seja do motoristas ou dos passageiros, é uma constante pelos engenheiros. As vibrações provenientes do sistema de powertrain, do contato pneu/pista e principalmente do sistema de suspensão são transmitidas para o assento e consequentemente ao ser humano. Minimizar a vibração que atinge o indivíduo no interior do veículo é atualmente uma realidade em toda area de projeto veicular. Para isto, a utilização de bancadas de testes são recomendadas, ao contrário da realização de medições in situ quando o veículo já foi projetado e fabricado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a proposição, modelagem e simulação computacional de uma bancada de testes para ensaios experimentais de vibração em corpo inteiro(VCI) em assentos automotivos, em especial de ônibus rodoviário, e ainda que seja funcional para adaptação a diferentes modelos de assentos. A bancada em questão foi modelada em software comercial de dinâmica multicorpos (ADAMS View®). Primeiramente esta foi modelada como um sistemas de dois graus de liberdade(GDL) para obtenção da aceleração no assento.Com o intuito de verificar se o modelo simplificado de 2GDL possui resposta condizente com um modelo mais detalhado, este ultimo também foi modelado e simulado. As respostas de aceleração no assento proveniente de ambos os modelos foram comparadas. Vale ressaltar que as simulações foram realizadas para dois níveis de forças diferentes: o equivalente a dois shakers eletrodinâmicos diferentes, visando analisar a viabilidade da utilização destes. As respostas obtidas com cada modelo e a análise dos resultados são apresentados, tendo em vista que o assento da bancada seja excitada por um nível de vibração significativo

Estudo do comportamento vibratório em tubos ressonantes utilizando síntese modal de componentes

As cavidades ressonantes acopladas em dutos (do tipo ramificação lateral), também conhecidos como “Quarter-Wavelength Tube”, funcionam como filtros acústicos capazes de atenuar significativamente o ruído em amplas faixas de frequência. Estes filtros podem ser empregados em diversas aplicações, principalmente nos sistemas tubulares presentes em indústrias, edifícios e veículos. Estas cavidades ressonantes tem como princípio de funcionamento a reflexão sonora devido à mudança de seção transversal entre as estruturas acopladas, neste caso, entre o duto principal e a ramificação lateral. Porém, ao introduzir um novo elemento estrutural no sistema original de dutos, a dinâmica vibratória do sistema resultante deverá ser analisada de modo a garantir a integridade estrutural e evitando assim, possíveis ressonâncias. Para isto, a análise modal é uma ferramenta clássica e eficiente para estimativa das frequências naturais e modos de vibração. No entanto, os sistemas tubulares aplicados para fins de aquecimento, ventilação e ar-condicionado, geralmente possuem grandes dimensões tanto em área transversal quanto em comprimento. Para realização da análise modal, metodologias experimentais e numéricas são as mais utilizadas. Mas diante da complexidade destes sistemas e principalmente das grandes dimensões geométricas, o método de Síntese Modal de Componentes (SMC) surge como uma alternativa às anteriores, principalmente em termos de redução de tempo e custo computacional. A SMC trabalha com modelos reduzidos de subestruturas do sistema original, e posteriormente, estas são sintetizadas de modo a obter a dinâmica do sistema completo. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho é implementar a técnica de SMC em um sistema duto-ressonador lateral utilizando modelagem em elementos finitos. A validação do modelo sintetizado foi feita através da modelagem do sistema completo (original) também em elementos finitos. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios, demonstrando eficiência e redução do tempo e do custo computacional quando é utilizado a SMC.The resonant cavities coupled in ducts, also known as Quarter-Wavelength Tube, perform their function as acoustic filters capable of significantly attenuating noise over wide frequency ranges. These filters can be used in various applications, especially in industrial tubular systems, buildings and vehicles. These resonant cavities have as their operating principle the sound reflection due to the change of cross section between the coupled structures, in this case, between the main duct and the quarter-wavelength tube. However, when it is introduced a new structural element into the original duct system, the vibration dynamics of the resulting system should be analyzed in order to guarantee structural integrity and thus avoid possible resonances. For this, the modal analysis is a classic and efficient tool for estimating natural frequencies and mode shapes. Tubular systems applied for heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) purposes are generally large in both cross-sectional area and length. For modal analysis, experimental and numerical methodologies are the most used. Furthermore, in view of the complexity of these systems and especially of the large geometric dimensions, the Component Mode Synthesis (CMS) method appears as an alternative to the previous ones, mainly in terms of time reduction and computational effort. CMS works with reduced models of substructures from the original system, and later, these are synthesized in order to obtain the dynamics behavior of the complete system. In this context, the objective of this work is to implement the CMS technique in a quarter-wavelength tube silencer using finite element modeling. The validation of the synthesized model was done by modeling the complete system also in finite elements. The results obtained were satisfactory, demonstrating efficiency and reduction of time and computational effort using CMS

MODELAGEM DO CONTATO MECÂNICO EM AMBIENTE COMPUTACIONAL MULTIPORCOS: ESTUDO DE SENSIBILIDADE UTILIZANDO PLANEJAMENTO FATORIAL

O estudo do contato mecânico é fundamental dentro da engenharia para concepção de projetos principalmente no que se concerne à área veicular. Diversas aplicações podem ser citadas neste contexto, tais como o contato existente entre os elementos dos sistemas veiculares como embreagens, freios, engrenagens e came-seguidor, e ainda os contatos resultantes de eventos de impactos, como, por exemplo, em um teste de impacto frontal ou capotagem veicular. Quando se utiliza um software para simulação do comportamento cinemático ou dinâmico de um sistema que possui algum tipo de contato mecânico, um estudo prévio é de fundamental importância para compreensão das variáveis ou fatores envolvidos na modelagem matemática da mecânica do contato. Mais ainda, estas variáveis do modelo de contato, ou seja, os parâmetros de entrada no software precisam ser estabelecidos e definidos pelo usuário de forma que o modelo simulado represente o mais próximo a condição real do evento. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de sensibilidade, utilizando planejamento fatorial de dois níveis, dos fatores de entrada para modelagem do contato mecânico entre dois sólidos no software multicorpos ADAMS View®. Para isto é adotado um modelo de corpos rígidos, não considerando, portanto, deformação, de uma esfera em queda livre sobre uma superfície plana, onde a resposta analisada é a altura do primeiro ressalto ou rebote da esfera

TÉCNICA NUMÉRICA DE TPA PARA ANÁLISE VIBROACÚSTICA DE COMPRESSORES HERMÉTICOS

The acoustic characteristics of hermetic compressors are critical parameters for the adequacy and acceptance of this product on the market. It is essential to predict the radiated noise by such equipment in the design phase aimed the noise mitigation. In this context, numerical modeling becomes feasible to reduce the cost associated with the manufacture of prototypes and design time. This work describes a methodology of analysis of the vibroacoustic energy trajectory (Transfer Path Analysis -TPA) between the sound source and the receiver, in order to assess the contribution of different paths of propagation. Thus new design changes in order to minimize acoustic noise can be effectively proposed on the basis of the most significant contribution to the receiver. Results are presented using a hermetic compressor modeled by coupling FEM / BEM demonstrating the viability and potential of the proposed methodology.As características acústicas de compressores herméticos são parâmetros críticos para a adequação e aceitação deste produto no mercado. Torna-se fundamental a predição do ruído irradiado por estes equipamentos ainda na fase de projeto visando sua mitigação. Nesse contexto, a modelagem numérica se torna viável para redução do custo relacionado com fabricação de protótipos e tempo de projeto. Neste trabalho é descrita uma metodologia de análise da trajetória da energia vibroacústica (Transfer Path Analysis -TPA) entre a fonte sonora e o receptor, com o objetivo de avaliar a contribuição de diferentes caminhos de propagação. Desta forma novas alterações no projeto acústico visando a minimização do ruído poderão ser propostas de maneira eficiente em função da contribuição mais significativa para o receptor. Resultados são apresentados utilizando um compressor hermético modelado através de acoplamento MEF/MEC demonstrando a viabilidade e potencialidade da metodologia proposta

Desenvolvimento de uma plataforma experimental de baixo custo para implementação de controle ativo de ruído em dutos acústicos / Development of a low-cost experimental platform for implementing active noise control in acoustic ducts

Atualmente o desenvolvimento de sistemas de controle ativo de ruído tem recebido considerável interesse da área científica, pois a poluição sonora tem influência direta sobre o meio ambiente e sobre a qualidade de vida dos seres humanos. Neste contexto, o desenvolvimento de plataformas experimentais que permitam a rápida implementação e avaliação de algoritmos de controle ativo de ruído é fundamental. Desta forma, este artigo irá apresentar todas as etapas envolvidas no projeto e construção de uma plataforma experimental de baixo custo, desde a sua ideia conceitual, passando pelas etapas de construção da estrutura física, instrumentação e desenvolvimento do sistema de aquisição de dados. A ideia principal é que esta bancada permita a implementação, avaliação e comparação de diferentes algoritmos de controle, verificando o desempenho e características de cada um deles no que diz respeito ao nível de atenuação alcançado na saída do sistema. Adicionalmente, a bancada pode permitir o estudo de diversos temas específicos, tais como análise modal, identificação de sistemas, isolamento acústico entre outros. Este artigo aborda ainda o problema de identificação experimental do modelo matemático que descreve o comportamento dinâmico do sistema. A validação experimental da plataforma é realizada através da implementação de duas técnicas de controle muito comuns na literatura conhecidas como algoritmo Least Mean Square (LMS) e o algoritmo Filtered x LMS (FxLMS)

Development of a low-cost experimental platform for implementing active noise control in acoustic ducts

Atualmente o desenvolvimento de sistemas de controle ativo de ruído tem recebido considerável interesse da área científica, pois a poluição sonora tem influência direta sobre o meio ambiente e sobre a qualidade de vida dos seres humanos. Neste contexto, o desenvolvimento de plataformas experimentais que permitam a rápida implementação e avaliação de algoritmos de controle ativo de ruído é fundamental. Desta forma, este artigo irá apresentar todas as etapas envolvidas no projeto e construção de uma plataforma experimental de baixo custo, desde a sua ideia conceitual, passando pelas etapas de construção da estrutura física, instrumentação e desenvolvimento do sistema de aquisição de dados. A ideia principal é que esta bancada permita a implementação, avaliação e comparação de diferentes algoritmos de controle, verificando o desempenho e características de cada um deles no que diz respeito ao nível de atenuação alcançado na saída do sistema. Adicionalmente, a bancada pode permitir o estudo de diversos temas específicos, tais como análise modal, identificação de sistemas, isolamento acústico entre outros. Este artigo aborda ainda o problema de identificação experimental do modelo matemático que descreve o comportamento dinâmico do sistema. A validação experimental da plataforma é realizada através da implementação de duas técnicas de controle muito comuns na literatura conhecidas como algoritmo Least Mean Square (LMS) e o algoritmo Filtered x LMS (FxLMS).Currently, the development of active noise control systems has received considerable interest from the scientific area since noise pollution directly influences the environment and human life quality. In this context, the development of experimental platforms that allow the rapid implementation and evaluation of active noise control algorithms is essential. Thus, this paper will present all the stages involved in designing and constructing a low-cost experimental platform, from its conceptual idea, through the construction of the physical structure, instrumentation, and development of the data acquisition system. The main idea is that this bench allows the implementation, evaluation, and comparison of different control algorithms, verifying each one's performance and characteristics about the level of attenuation achieved at the exit of the system. The bench can also allow the study of several specific topics, such as modal analysis, systems identification, and sound insulation, among others. This article also addresses the problem of experimental identification of the mathematical model that describes the system's dynamic behavior. The platform's experimental validation is performed through the implementation of two control techniques widespread in the literature known as the Least Mean Square algorithm (LMS) and the Filtered x LMS algorithm (FxLMS)

Development of a quantitative health inspection instrument in food and nutrition services, Brazil

O estudo visou desenvolver um Instrumento Quantitativo para Inspeção Sanitária (IQIS) em serviços de alimentação e nutrição de grande porte no Brasil. Utilizou-se a tecnologia de inspeção, no Modelo de Avaliação do Risco Potencial (MARP) e legislação sanitária brasileira. Estruturaram-se 12 dimensões, 41 módulos, 57 indicadores de controle de riscos (críticos/não críticos), numa escala de 0-5, totalizando 1.512 índices com codificação de respostas fechadas. O IQIS foi validado com o Coeficiente de Kappa, com excelente concordância para atributos de clareza e relevância (k = 0,82 e k = 0,92) e boa concordância para o atributo aplicabilidade (k = 0,78). O teste de Kruskal-Wallis mostrou inexistir diferença significativa entre as avaliações (p = 0,423), o Coeficiente de Correlação Intraclasse foi satisfatório (CCI = 0,53), o Alpha de Cronbach (α = 0,71) aceitável. O resultado final possibilitou classificar o serviço como tendo risco sanitário inaceitável. Considera-se o IQIS com conteúdo validado, tendo confiabilidade e reprodutibilidade para avaliação higiênico-sanitária, sendo uma inovação tecnológica para serviços de alimentação e nutrição e vigilância sanitária, possibilitando inspeção detalhada e rigorosa.The study aimed to develop a Quantitative Instrument for Sanitary Inspection (QISI) in large food and nutrition services in Brazil. The inspection technology, based on the Potential Risk Assessment Model (PRAM) and Brazilian sanitary legislation, was used. 12 dimensions, 41 modules, and 57 risk control indicators (critical/non-critical) were associated with an interval scale of 0-5, totaling 1,512 indexes with closed response coding. The QISI was validated with the Kappa Coefficient, with excellent agreement for attributes of clarity and relevance (k = 0.82 and k = 0.92) and good agreement for the applicability attribute (k = 0.78). The Kruskal-Wallis test showed no statistically significant difference between the evaluations (p = 0.423), the Intraclass Correlation Coefficient was satisfactory (ICC = 0.53), the Cronbach's Alpha (α = 0.71) was considered acceptable, as well as the final result of the evaluation made it possible to classify the service as having an unacceptable health risk. The QISI was considered with validated content, having reliability and reproducibility to evaluate the hygienic-sanitary conditions, being a technological innovation for food and nutrition services and sanitary surveillance, allowing a detailed and rigorous inspection.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

A methodology for quantification of the sonorous contribution of sources of industrial noise in the environment

In the last twenty years, studies about the effect of the noise in the hearing and in the quality of life of the human being had gotten a great impulse, considering that the noise can cause disturbances during the sleep and in the health of the human being. One of the biggest sources of these studies, aims to analyze the influence of the industrial noise in the quality of the exterior environment where the people circulate or remain, being this type of noise one of the biggest causes of claims of the communities in the competent agency of its city. Once numerical-computational simulations for control of ambient noise generate errors of the order of 5 dB, a methodology consisting of the determination of Transfer Function (FT) between the noise source of interest and the receiving point, using adaptive filter LMS (Least Mean Square) and a reference source (generating of sine sweep). With the FT estimated and the acquired signal (acoustic pressure) next to the noise source, which we want to quantify, it is possible to estimate the level of noise proceeding from this source in the receiving point, which is located externally to the industrial plant. Excellent results were obtained with numerical simulations that agreed reasonably with experiments. However, the capacity of filtering of the filter is compromised when the level of energy of the reference source is reduced if compared with the energy generated for the other sources in the receiving point.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMestre em Engenharia MecânicaNas últimas duas décadas, os estudos sobre os efeitos do ruído na audição e conseqüente melhoria da qualidade de vida do ser humano ganharam grande impulso, uma vez que o ruído pode causar distúrbios no sono e na saúde em geral do ser humano. Uma das grandes vertentes destes estudos trata-se de analisar a influência do ruído industrial na qualidade do ambiente exterior onde as pessoas circulam ou permanecem, sendo este tipo de ruído uma das maiores causas de reclamações das comunidades no órgão competente de sua cidade. Uma vez que simulações numérico-computacionais para controle de ruído ambiental geram erros da ordem de 5 dB, propõe-se neste trabalho uma metodologia que consiste na determinação da Função Transferência (FT) entre a fonte sonora de interesse e o ponto receptor, utilizando filtro adaptativo LMS (Least Mean Square) e uma fonte sonora de referência (gerador de varredura senoidal, ou sine sweep). Uma vez estimada a FT e o sinal (pressão sonora) obtido próximo à fonte sonora que se quer quantificar, é possível então estimar o nível de ruído proveniente desta fonte no ponto receptor localizado externamente à planta industrial. Simulações numéricas e experimentos comprovaram os excelentes resultados obtidos. No entanto, a capacidade de filtragem do filtro (LMS) é comprometida à medida que o nível de energia da fonte de referência é reduzido se comparado com a energia gerada pelas outras fontes no ponto receptor

Use of Component Mode Synthesis and Axial Splits in Ducts for Noise Control of Higher Order Duct Mode

In this study, the proposal of this work is centered in the noise reduction in ducts that became, over the years, a field of intense application. The traditional approach to acoustic noise control in ducts uses passive techniques and fixed reactive silencers to mitigate the noise. In this moment, the Active Control of Noise (ANC) is an attractive approach to noise reduction, because this type of treatment shows efficient, mainly, low frequencies. Through of the potential of the implementation of the ANC in ducts, where there are propagation of modes of high order, in this work, proposes the internal partitioning of the duct (in the axial direction) so that the active control of noise is carried out in regions spread flat sound waves. The methodology of work is composed of modeling and numeric simulation of the active control of noise, using the technical Component Modal Synthesis (CMS), considering tonal noise and broadband noise. Firstly, a theoretical study is realized through of methods of analytic control based in the decrease of cost functions, such as the pressure in a point within of the duct, the acoustics potential energy and the total acoustics potency in the duct. The results are displayed to show the behavior and efficiency of the ANC in ducts with flat waves and modes of high order. The use of internal partitions in the duct to planning of the sound waves is validated using a numeric model of finite elements. After validation, the model of duct proposed is modeled using CMS, with an optimizer of the actuator position. Therefore, results optimized showed that for a tonal noise, obtain mitigation of the order of 22 dB depending of the frequency of interest, using single channel system. For the noise of the type broadband, get mitigation of the order of 15 dB, nevertheless, with system of control of the type multichannel. Furthermore, advantages of the internal partitioning of the duct for active control of noise are studied and shown over the work.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDoutor em Engenharia MecânicaNesta tese, a proposta de trabalho centra-se no estudo de redução de ruído em dutos que se tornou, ao longo dos anos, um campo de intensa aplicação. A abordagem tradicional para controle de ruído acústico em dutos usa técnicas passivas, como silenciadores resistivos e reativos fixos, a fim de atenuar o ruído. No momento, o controle ativo de ruído (CAR) é uma abordagem atraente no que diz respeito à diminuição de ruído, uma vez que este tipo de tratamento se mostra eficiente, principalmente, em baixas freqüências. Diante da potencialidade da implantação do CAR em dutos de grandes dimensões, nos quais há propagação de modos acústicos de alta ordem, nesta tese, propõe-se o particionamento interno do duto (na direção axial) de modo que o controle ativo de ruído seja realizado em regiões com propagação de ondas sonoras planas. A metodologia do trabalho é composta de modelagem e simulação numérica do controle ativo de ruído, utilizando para tanto a técnica de síntese modal de componentes (SMC), considerando ruído tonal e ruído do tipo banda larga. Primeiramente, um estudo teórico é efetivado a partir de métodos de controle analítico baseados na minimização de funções de custo, tais como a pressão em um ponto no interior do duto, a energia potencial acústica e a potência acústica total no duto. Os resultados apresentados objetivam mostrar o comportamento e eficiência do CAR em dutos com ondas planas e modos de alta ordem. A utilização de divisórias internas no duto para planificação das ondas sonoras é validada empregando um modelo numérico de elementos finitos. Após validação, o modelo de duto proposto é modelado via SMC e as simulações numéricas de CAR são realizadas juntamente com otimização da posição dos atuadores do sistema de controle. Em suma, os resultados otimizados evidenciaram que para um ruído tonal, consegue-se uma redução da ordem de até 22 dB em função da freqüência de interesse, utilizando sistemas de controle monocanal. Já para o ruído do tipo banda larga, obtém-se atenuação da ordem de até 15 dB, todavia, com sistemas de controle do tipo multicanal. Além disso, as vantagens do particionamento interno do duto para controle ativo de ruído são abordadas e mostradas ao longo do trabalho