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http://hdl.handle.net/11422/23185
Type: | Dissertação |
Title: | Application of the modal expansion method in the prediction of dynamic responses in a reciprocating compressor interstage piping system |
Author(s)/Inventor(s): | Mendonça, Claudio de Oliveira |
Advisor: | Pinto, Luiz Antônio Vaz |
Abstract: | Estruturas e equipamentos sujeitos a carregamento dinâmico estão sujeitos a uma vida útil reduzida devido a níveis excessivos de vibração, que podem levar à falha por fadiga de seus componentes. O monitoramento contínuo desses sistemas pode ser uma tarefa complicada e cara, devido à complexidade e pouca ou nenhuma acessibilidade a alguns locais, o que dificulta a avaliação da integridade estrutural. Uma maneira de lidar com esse problema é usar o modelo de elementos finitos, a análise modal e o método de expansão modal para prever respostas dinâmicas em locais que não foram medidos. Neste trabalho, três estudos de caso são analisados. Os dois primeiros estudos de caso são desenvolvidos usando uma viga retangular de alumínio, cada um com sua respectiva condição de contorno e o terceiro estudo de caso foi de um sistema real da indústria. A matriz modal experimental foi obtida através de análise modal e um processo de redução mista usando a técnica de Guyan e do método System Equivalent Reduction Expansion Process (SEREP) foi utilizada para reduzir o modelo de Elementos Finitos para cada caso estudado, garantindo assim a compatibilidade entre os graus de liberdade numéricos e experimentais. A suavização do modelo foi realizada usando a correspondência local para modos e coordenadas, uma extensão do método LC. Finalmente, usando o método de expansão modal, o modelo modal suavizado foi usado para predizer respostas dinâmicas. Os resultados mostraram alta precisão entre os sinais de aceleração medidos e previstos para todos os três casos apresentados. |
Abstract: | Structures and equipment subject to dynamic loading are prone to a shortened life span due to excessive vibration levels, which can lead to fatigue failure of its components. Continuous monitoring of those systems can be a complicated and expensive task, due to the complexity and little or no accessibility to some locations, which makes it difficult to assess the structural integrity. One way to deal with this issue is to use finite element model, output-only modal analysis and the modal expansion method to predict dynamic responses in locations that have not been measured. In this work, three case studies are analyzed. The first two case studies are developed using an aluminum rectangular beam, each one with its respective boundary condition and the third case study was of a real industry system. The experimental modal matrix was obtained through output-only modal analysis and a mixed reduction process using Guyan and the System Equivalent Reduction Expansion Method (SEREP) technique was used to reduce the Finite Element model for each case studied, thus ensuring the compatibility between numerical and experimental degrees of freedom. Model smoothing was carried out using the local correspondence for modes and coordinates, an extension of the LC method. Finally, by using the modal expansion method, the smoothed modal model was used to predict dynamic responses. Results showed high accuracy between the measured and the predicted acceleration signals for all three cases presented. |
Keywords: | Vibração de tubos Subestruturação. Correlação numérica-experimental |
Subject CNPq: | Engenharia Oceânica |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica |
Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
Issue Date: | Sep-2020 |
Publisher country: | Brasil |
Language: | eng |
Right access: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | Engenharia Oceânica |
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