Análise numérica e experimental de um neutralizador de vibrações viscoelástico para sistemas mecânicos não lineares com múltiplos graus de liberdade

Abstract

Resumo: O controle passivo de vibrações por meio de Neutralizadores Dinâmicos Viscoelásticos (NDV) tem apresentado excelentes resultados no controle em banda larga de frequências. Estudos previamente desenvolvidos mostram que sua aplicação em sistemas não lineares causa a linearização dos mesmos. Neste trabalho é realizada uma investigação acerca do efeito Sommerfeld de forma numérica e experimental, em sistemas lineares e não lineares, com o objetivo de suprimir a ocorrência do fenômeno e de outras características não lineares. Seu controle é realizado por meio da adição de Neutralizadores Dinâmicos (ND), projetados de forma ótima por meio de uma metodologia proposta, baseada em Parâmetros Equivalentes Generalizados (PEG). Os estudos são realizados em sistemas compostos por uma viga, descrita pelo modelo de Euler-Bernoulli, com um motor de corrente contínua não ideal acoplado. As equações governantes do movimento do sistema são obtidas por meio do método dos modos assumidos, onde se considera que o sistema é submetido a grandes deflexões, gerando um modelo matemático não linear. São projetados diferentes NDs, considerando o sistema primário linear e não linear. O desempenho dos dispositivos projetados é avaliado sob as diferentes considerações, verificando-se sua influência no sistema não linear com múltiplos graus de liberdade. Os resultados mostram que a utilização de NDs é eficiente quanto ao controle do sistema não linear, mesmo quando o sistema primário é considerado linear no projeto do ND.

Abstract: Passive vibration control through Viscoelastic Dynamic Neutralizers (NDV) has shown excellent results in the broadband frequency control. Previously developed studies shown that its application in nonlinear systems causes their linearization. In this work an investigation is carried out on the Sommerfeld effect in a numerical and experimental way, in linear and nonlinear systems, with the objective of suppressing the occurrence of the phenomenon and other nonlinear characteristics. Its control is performed by adding Dynamic Neutralizers (DN), optimally designed using a proposed methodology, based on Generalized Equivalent Parameters (GEP). The studies are carried out in systems composed of a beam modeled by the Euler-Bernoulli model with a nonideal DC motor coupled. The motion governing equations for the system are obtained through the method of the assumed modes, where it is considered that the system is subjected to large deflections, resulting on a nonlinear mathematical model. Differents DN are designed considering the primary system linear and nonlinear. The performance of the devices are evaluated under different considerations, evaluating their influence on the nonlinear system with multiple degrees of freedom. The results show that the use of DN is efficient in controlling the nonlinear system, even when the primary system is considered linear in the DN design.