Comportamento dinâmico de rotores através de modelos viscoelásticos – uma análise comparativa

Abstract

Materiais viscoelásticos são largamente produzidos e utilizados na indústria, e as técnicas de modelagem dos seus comportamentos são úteis para aplicação em problemas de amortecimento de vibração associados a rotores e sistemas estruturais, contribuindo para o desenvolvimento de modelos mecânicos compactos e eficientes. Para a redução de peso dos rotores os materiais poliméricos podem ser utilizados em sua construção. Diante desta realidade, o objetivo do trabalho é apresentar dois modelos numéricos para descrever o comportamento dinâmico de rotores sob regime viscoelástico, avaliando e comparando seus desempenhos. As equações do movimento foram obtidas a partir da abordagem ADF, introduzida nas equações de Lagrange partindo-se de um operador diferencial no domínio do tempo. A aproximação de Rayleigh-Ritz foi utilizada para obtenção das equações de movimento. Análises comparativas de rotores em PVC e alumínio são realizadas a partir dos resultados da resolução numérica dos sistemas, mostrando que o primeiro dos modelos obteve uma boa aproximação para o alumínio enquanto que o último obteve uma boa aproximação para o PVC, denotando que suas utilizações são extremamente dependentes do grau de amortecimento dos materiais utilizados.

ABSTRACT:

Viscoelastic materials are widely produced and used in industry, and their modeling techniques are useful for application in vibration damping problems associated with rotors and structural systems, contributing to the development of compact and efficient mechanical models. For the reduction of the weight of the rotors the polymeric materials can be used in its construction. In view of this reality, the objective of this work is to present two numerical models to describe the dynamic behavior of viscoelastic rotors, evaluating and comparing their performances. The equations of motion were obtained from the ADF approach, introduced in the Lagrangian equations starting from a differential operator in the time domain. The Rayleigh-Ritz approximation was used to obtain the equations of motion. Comparative analysis of PVC and aluminum rotors are performed based on the results of the numerical resolution of the systems. The first model got a good approximation for the aluminum, while the latter a good approximation for the PVC, denoting that its application is extremely dependent on the degree of damping of the materials used.