Dinâmica Estrutural
A dinâmica estrutural lida com a caracterização de propriedades estruturais. Todas as estruturas estão sujeitas a forças físicas que afetam seu desempenho. De uma lâmina de turbina eólica vibrando em um vendaval offshore, uma aeronave experimentando turbulência durante um voo para máquinas expostas a vibrações geradas automaticamente, essas forças testam a integridade das estruturas.
No entanto, embora as estruturas devam ser resistentes e rígidas, o excesso de engenharia pode ser desnecessário e caro - especialmente quando o peso é um problema. E algumas estruturas, como montagens de motores, não devem ser muito rígidas. Eles devem absorver a vibração para maximizar o conforto.
Introdução a Dinâmica Estrutural
A compreensão de como as estruturas se comportam em serviço permite que os engenheiros otimizem seus projetos, monitorem a integridade estrutural e maximizem o desempenho. Estes artigos destinam-se a:
- Descreva o que é a medição e análise da dinâmica estrutural, por que é importante executá-lo e como é normalmente feito;
- Explique a diferença entre teste e simulação e como o uso combinado pode ser benéfico;
- Explique a diferença entre análise de sinal e análise de sistema;
- Dê uma visão geral dos aplicativos mais usados;
- Destacar tendências importantes na dinâmica estrutural.
Caracterização Estrutural
A dinâmica estrutural trata da caracterização das propriedades estruturais e do comportamento das estruturas. As propriedades estruturais são expressas em um conjunto de parâmetros modais, cada um consistindo na forma do modo com uma frequência natural (ressonância) associada e um valor de amortecimento. Os parâmetros modais são derivados de um modelo matemático que descreve a relação entre as entradas e saídas e podem ser obtidos usando a análise modal clássica ou a análise modal operacional (OMA).
Na análise modal clássica, a estrutura é excitada usando martelos de impacto ou excitadores modais (agitadores modais), enquanto, na análise modal operacional, é utilizada excitação natural. Nos dois casos, a resposta é normalmente medida usando acelerômetros.
Determinar como os choques afetam uma estrutura é um tipo especial de caracterização estrutural. Para este fim, é utilizado o espectro de resposta ao choque (SRS) calculado a partir de transientes no domínio do tempo.
O comportamento estrutural é observado usando técnicas como a análise de formas de deflexão operacional (ODS) para determinar os padrões de vibração das estruturas sob várias condições operacionais ou usando o monitoramento de integridade estrutural permanente (SHM) para seguir o estado estrutural continuamente e determinar o gerenciamento de integridade necessário da estrutura.
Integrando Teste e Simulação
A importação de modelos detalhados de FE não apenas permite criar modelos de teste mais simples e altamente precisos, mas também ajuda a definir DOFs de excitação e resposta ideais para obter os melhores resultados de teste possíveis.
As previsões de FE podem ser correlacionadas com os resultados do teste e os dados de teste podem ser importados de volta para as ferramentas de simulação para atualizar os modelos de FE.
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Análise das formas de deflexão operacional
A análise das formas de deflexão operacional (ODS) é uma aplicação muito versátil para determinar os padrões de vibração de máquinas e estruturas sob várias condições de operação.
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Análise Modal Clássica
Na análise modal clássica, um modelo da propriedades dinâmicas de uma estrutura é obtido excitando a estrutura com forças mensuráveis e determinando a relação resposta/excitação.
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Teste de vibração em solo
A simulação virtual acelerou dramaticamente o processo de desenvolvimento geral da aeronave.
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Análise modal operacional
Na análise modal operacional (OMA), apenas a saída de uma estrutura é medida usando as forças ambientais e operacionais como entrada não-medida.
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Monitoramento da saúde estrutural
As estruturas degradam-se com o tempo devido ao uso, às condições ambientais severas e a eventos acidentais.
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Integração Teste-FEA
Integração de teste e análise de elementos finitos (FEA) é uma disciplina central na dinâmica estrutural.
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Análise do espectro de resposta ao choque
Um único evento de choque transitório, como uma explosão ou um impacto estrutural, pode danificar componentes de um sistema estrutural.
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