Static, dynamic and modal analysis of tensegrity structures and mechanisms [recurso eletrônico] = Análise estática, dinâmica e modal de estruturas e mecanismos tensegrity
Victor Antonio Seixas de Menezes Paiva.
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP P166s
[Análise estática, dinâmica e modal de estruturas e mecanismos tensegrity]
Campinas, SP : [s.n.], 2019.
1 recurso online (79 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Resumo: O desenvolvimento de estruturas mais leves, finas, rígidas ou inteligentes é um desafio constante entre engenheiros e cientistas de qualquer área. Sistemas tensegrity, que são formados por corpos rígidos em compressão e cabos em tração, têm perspectiva de serem amplamente aplicados pelas...
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Resumo: O desenvolvimento de estruturas mais leves, finas, rígidas ou inteligentes é um desafio constante entre engenheiros e cientistas de qualquer área. Sistemas tensegrity, que são formados por corpos rígidos em compressão e cabos em tração, têm perspectiva de serem amplamente aplicados pelas indústrias espacial, civil, mecânica, aeronáutica ou biomédica. O projetista de um tensegrity pode controlar sua rigidez e formato através da mudança de tensão nos cabos, cujos comportamentos são explorados neste trabalho via protótipos e simulações. Um modelo foi sugerido para otimizar massa e volume de uma antena de satélite, o mecanismo tensegrity foi criado para ser lançado num formato colapsado, economizando volume dentro do foguete, e expandido no espaço através da contração de determinados cabos. Em seguida, as tensões dos cabos de um prisma tensegrity foram variadas e a mudança na rigidez foi avaliada por análise modal. Por fim, uma torre tensegrity bidimensional foi submetida a grandes deformações, sua análise estática não linear foi implementada e as frequências naturais das posições deformadas foram calculadas. As três metodologias foram implementadas e, posteriormente, validadas em três experimentos distintos, estes ressaltando os efeitos de cada propriedade em avaliação. O objetivo deste trabalho é propor um procedimento para desenvolver o projeto e construção de uma estrutura tensegrity que englobe as três metodologias: definindo sua expansão a partir de uma configuração colapsada, o controle da rigidez quando estável e a nova posição caso algum esforço provoque grandes deformações. Portanto, além do objetivo prático do primeiro tópico, este trabalho tem como meta fornecer uma documentação geral de soluções relacionadas a estruturas e mecanismos tensegrity
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Abstract: The development of lighter, thinner, stiffer or smarter structures is a constant challenge among engineers and scientists of all fields. Tensegrity systems, which are formed by rigid bodies under compression and cables under traction, are likely to be largely used by the space, civil,...
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Abstract: The development of lighter, thinner, stiffer or smarter structures is a constant challenge among engineers and scientists of all fields. Tensegrity systems, which are formed by rigid bodies under compression and cables under traction, are likely to be largely used by the space, civil, mechanical, aeronautical and biomedical industries. The designer of a tensegrity can control its stiffness and shape by changing the tension in the cables, these behaviours are explored in this work via prototypes and simulations. A model was suggested to optimize mass and volume of a satellite antenna, a tensegrity mechanism was created to be launched in a reduced shape, saving volume in the launcher, and expanded in space by pulling specific tendons. Secondly, the tensions of a tensegrity prism's cables were varied and the change in stiffness was assessed through modal analysis. Finally, a 2D tensegrity tower was put under large deformations, its nonlinear static analysis was implemented and the natural frequencies of the deformed configurations were calculated. All the three methodologies have been implemented and, later, validated through experiments designed to highlight each property of concern. The objective of this work is to propose procedures to develop and build a tensegrity structure that carry those three methodologies: defining its expansion from a compact configuration, its stiffness control once the expansion is finished and its new shape if any load generates large displacements. Thus, beyond the practical end of the first topic, the goal of this work is to provide a general document of solutions related to tensegrity structures and mechanisms
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Static, dynamic and modal analysis of tensegrity structures and mechanisms [recurso eletrônico] = Análise estática, dinâmica e modal de estruturas e mecanismos tensegrity
Victor Antonio Seixas de Menezes Paiva.
Static, dynamic and modal analysis of tensegrity structures and mechanisms [recurso eletrônico] = Análise estática, dinâmica e modal de estruturas e mecanismos tensegrity
Victor Antonio Seixas de Menezes Paiva.