07/08/2014

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

ENGENHARIA MECÂNICA

VIBRAÇÕES MECÂNICAS

AULA 01

INTRODUÇÃO

Prof. Luiz Brant

Material baseado nas notas de aula de Vibrações Mecânicas dos professores Jánes Landre Jr. e Marcelo Becker

CONTEXTO GERAL

• Vibração Mecânica: Repetição de uma oscilação de

uma partícula ou corpo rígido em torno de uma

posição de equilíbrio.

• Papel do Engenheiro: criar, controlar e/ou eliminar as

fontes de vibração.

q

x

m

y

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CONCEITOS INICIAIS

• CINEMÁTICA: estudo do movimento sem se preocupar com as forças

que o causaram.

• DINÂMICA: relaciona as forças com o movimento resultante de sua

atuação.

CONCEITOS INICIAIS

• DINÂMICA: Força

Movimento

Linear

Não Linear

Vibrações Mecânicas

Som (Acústica)

Mov. Harmônico

Mov. Arbitrário

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EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

Aliadas:

• Compactadores

• Máquinas de lavar

• Misturadores Mecânicos

• Instrumentos Musicais

• Relógios

• Massageadores

• Etc.

Inimigas:

• RESSONÂNCIA!!!

07/11/1940

Vão central:

853 m

Velocidade do Vento:

68 Km/h

• Problemas Similares em equipamentos

mecânicos (veículos, turbinas, bombas,

compressores, etc.)

• Vibração excessiva implica em perda de partes

do equipamento, ruído e falha.

• Provocam desconforto, fadiga e perda de

eficiência nas pessoas.

Taco

ma N

arr

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rid

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EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

Geralmente Indesejável pois: • Interfere com as funções das máquinas

• Causa carregamentos dinâmicos e aceleram o processo de fadiga

• Pode causar falha catastrófica

• Agride o homem e o meio ambiente

Fontes de excitação: • Forças Internas do Mecanismo - motores

• Forças Elétricas – motores e geradores

• Vibração transmitida através do piso

• Excitação do Vento

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EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

Exemplo: Máquinas Rotativas

Desbalanceamento

Desconforto do Operador

Dano à Máquina

Dano ao Sistema de Fixação / Suporte

DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

O que significa Grau de Liberdade?

Definição: é o número de parâmetros independentes

que são necessários para se definir a posição de um

corpo no espaço em qualquer instante.

• No Plano: 3 GDL • No Espaço: 6 GDL

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DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

CUIDADO!

Pêndulo Simples: x

y

DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

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DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

Quantos graus de liberdade possui uma mão?

DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

Quantos graus de liberdade possui uma mão?

22 DOFs

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DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

E o conjunto braço, ante-braço e mão, quantos

GDL’s possui?

DEFINIÇÕES

• GDL ou DOF (Degree Of Freedom)

Sistemas com 1GDL:

Sistemas com 2GDL:

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CLASSIFICAÇÃO

Classificação 1

Vibrações Livres (naturais): Produzidas ou mantidas por forças que dependem apenas da posição ou do movimento do corpo.

Forças Elásticas, Gravitacionais, etc.

Vibrações Forçadas: Produzidas ou mantidas por forças externas periódicas que NÃO dependem apenas da posição ou do movimento do corpo.

CLASSIFICAÇÃO

Classificação 2

Vibrações Não Amortecidas (undamped): Quando as forças contrárias às forças de restauração do equilíbrio são desprezíveis.

Idealização de Sistemas Reais pois não consideram perdas de energia (boas aproximações para pequenos intervalos de tempo quando a perda de energia é pequena)

Vibrações Amortecidas (damped): Quando as forças contrárias às forças de restauração do equilíbrio NÃO são desprezíveis.

Força de atrito, amortecimento viscoso, resistência aerodinâmica, etc.

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CLASSIFICAÇÃO

Classificação 3

Vibrações Lineares: Quando todos os componentes básicos do sistema vibratório (massa, mola e amortecedor) comportam-se linearmente.

Vibrações Não Lineares: Quando um dos componentes básicos se comporta de forma não linear.

Classificação 4

Vibração Determinística (Periódica):

Quando o valor ou magnitude da excitação que está

agindo sobre um sistema vibratório é conhecido a

qualquer dado instante. É também classificada como

PERIÓDICA se estes valores repetem-se

uniformemente.

Vibração Aleatória (Não Periódica):

Quando o valor da excitação NÃO pode ser previsto em

dado instante. Normalmente NÃO são periódicas.

Também chamadas randômicas (random).

Ex.: Velocidade do vento, movimento do solo em

terremotos, etc.

CLASSIFICAÇÃO