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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Determinação da rigidez e amortecimento equivalente proveniente do fluido escoando e interagindo com placas flexiveis : teoria e constatações experimentais
Author: Padovese, Gustavo Campos
Advisor: Santos, Ilmar Ferreira, 1964-
Abstract: Resumo: A modelagem e compreensão do comportamento da rigidez e amortecimento de estruturas submetidas a um escoamento, é ainda um problema complexo que envolve a interação de dois campos das ciências mecânicas. A teoria clássica da elasticidade lida com deformações de corpos flexíveis sob carregamentos externos pré-definidos. Geralmente, a carga externa agindo sobre o corpo é independente da deformação do mesmo. Entretanto, a situação é diferente quando se considera os efeitos do escoamento. As cargas aerodinâmicas dependem da atitude do corpo em relação ao escoamento. Até mesmo a deformação elástica tem uma importante influência na determinação da carga externa. Com os recentes avanços da Mecânica dos Fluidos Computacional (CFD), através do FLOTRAN, um programa computacional comercial, pode-se calcular o campo de pressão em torno de uma placa plana flexível, resolvendo as equações de Navier-Stokes em três dimensões. Este programa é integrado com um programa feito em MATLAB, que resolve as equações estruturais de uma placa, utilizando o Método dos Elementos Finitos. Estes dois programas interagem até que uma posição de equilíbrio seja obtida. Em torno desta posição de equilíbrio os coeficientes de rigidez e amortecimento devido ao escoamento são obtidos teoricamente, através de pequenas perturbações impostas. Uma bancada de testes foi construída para simular a placa flexível, obtendo-se a sua função de resposta em freqüência. Testes são conduzidos, inicialmente sem a influência do escoamento, em seguida, com a influência deste, acoplando a bancada de testes a um túnel de vento. Com este trabalho, uma melhor compreensão sobre o comportamento dinâmico de estruturadas submetidas a um escoamento incompressível é obtida, e rigidez e amortecimento provenientes do escoamento são quantificados teoricamente. Depois de obter uma melhor compreensão dos aspectos numéricos envolvidos, utilizando uma placa simples, o modelo do escoamento pode ser modificado e acoplado a um modelo estrutural mais sofisticado

Abstract: The understanding and modelling of the stiffness and the damping behavior of structures when subjected to a flow field, is still a very complex problem, dealing with the interaction of two major fields of mechanical sciences. The classical theory of elasticity deals with strains of flexible bodies under predefined external loads. Generally, the external load acting on the body is independent on the deformation of the body itself. However, the situation is different when one considers the fluid flow effects. The aerodynamic loads depend on the relative attitude of the body to the flow. Even the elastic deformation has an important role on the determination of external load. With the recent developments on the Computational Fluid Dynamics (CFD), through FLOTRAN, a commercial fluid flow solver, one can calculate the pressure field around a flexible fiat plate, solving the three-dimensional Navier-Stokes equations. This solver is integrated with a program made using MATLAB, which solves the structural plate equations, using the Finite Element Method. These two programs interact until an equilibrium position is attained and then the equivalent fluid flow coefficients are obtained theoretically, through given small perturbations, around the equilibrium position. An experimental test rig was built, in order to simulate the flexible fiat plate, obtaining its frequency response function. Tests are conducted, firstly with no fluid flow around the plate, and secondly, with the influence of a fluid flow, coupling the test rig with a wind tunnel. With this work, a better understanding concerning the stiffness and the damping behavior of structures is obtained when subjected to a flow field. After getting a better understanding of numerical issues involved in the fluid-structure dynamical interactions, while using a simple plate, the fluid model can be coupled to a more sophisticated structural model
Subject: Aeroelasticidade
Placas e cascas elasticas
Dinâmica dos fluidos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2001
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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