Programação
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AvaliaçãoObjetivos Apresentar conceitos de dinâmica de sistemas, enfatizados problemas relacionados à oscilação e vibração de sistemas mecânicos, navais e oceânicos.Capacitar o aluno a modelar problemas desta natureza, analisando-os com técnicas analíticas, numéricas e/ou experimentais apropriadas. Método Provas e trabalhos. Critério Média das avaliações. Norma de Recuperação Uma prova escrita.
Bibliografia principalPrograma Resumido Esta disciplina aborda tópicos básicos da teoria de osciladores lineares, com ênfase em sistemas de um e dois graus de liberdade em oscilação livre e harmonicamente forçada. Programa 1.Modelagem de sistemas típicos da engenharia mecânica, naval e oceânica;
2.Estudo de sistemas de segunda ordem com um grau de liberdade;
3.Resposta de sistemas livres;
4.Resposta de sistemas forçados (função de transferência, ressonância);
5.Estudo de sistemas de segunda ordem com dois graus de liberdade;
6.Absorção passiva de vibração;
7.Atividades experimentais para a caracterização de sistemas dinâmicos.Metodologia: aulas expositivas, exercícios e experimentos em laboratório.Atividades discentes: participação em aula, estudo dirigido, resolução de exercícios, elaboração de relatórios.LIVRO TEXTO: Singiresu S. Rao, (2009) "Vibrações mecânicas" (4a. ed.), Pearson.
Bibliografia DIMAROGONAS, Andrew, 1995. “Vibration for Engineers”. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey. 2nd edition, 824p.
THOMSON, W.T. and DAHLEH, M.D., 1998. “Theory of Vibration with Applications”. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey. 5th edition, 524p.
SHEARER, Murphy e Richardson: "Introduction to System Dynamics", Addison-Wesley, 1971;
CANNON, R.H."Dynamics of Physical Systems", John-Wiley, 1979.
SOTELO Jr., J. e França, L.N.F., 2006. “Introdução às Vibrações Mecânicas”. Edgard Blücher, 168p.
Notas de aula. -
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Diretrizes para a simulação paramétrica do lançamento do manifold. Entrega em 14/07.
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Instalem o Scilab nos seus computadores. Usaremos o módulo Xcos para modelagem e simulação de sistemas dinâmicos nas aulas do curso.
Quem quiser adiantar, pode procurar algum tutorial de modelagem dinâmica no Xcos disponível na internet (há vários vídeos no Youtube).
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Entreguem um único relatório com todas as partes.
PARTE 1
Antes da simulação completa da manobra de lançamento do manifold, podemos fazer cálculos preliminares para estimar a profundidade (ou comprimento do cabo) em que pode haver ressonância entre a resposta do manifold e a excitação de ondas no casco.
Considere os dados do lançamento como vistos em aula e registrados nos slides da Aula 18.
Monte uma planilha ou programa que calcule os parâmetros abaixo em função do comprimento do cabo.
1. Tensão estática no topo.
Conforme o manifold desce, o comprimento do cabo aumenta. Calcule a tensão estática no cabo no topo (onde ele se conecta com a embarcação). Considerando o peso e o empuxo do manifold, e o peso e o empuxo do cabo. Apresente um gráfico relacionando a tensão no topo com o comprimento do cabo ao longo da descida. Apresente seu memorial de cálculo. Avalie se há risco de o cabo se romper por conta da carga estática ao longo da descida.
2. Comprimento de ressonância
Conforme o manifold desce, o comprimento do cabo aumenta. A rigidez do cabo é função do seu comprimento. Considere uma faixa de excitação de ondas entre 5 e 9 segundos. Calcule a frequência natural do manifold em função do comprimento e avalie qual o comprimento crítico em que o sistema pode apresentar ressonância. Considere: peso e empuxo do manifold, massa adicional, peso e empuxo do cabo, e o amortecimento histerético do cabo. Apresente um gráfico da frequência natural do sistema em função do comprimento do cabo, indicando a faixa de excitação de ondas. Apresente seu memorial de cálculo.
Apresente os dois cálculos preliminares acima num relatório objetivo. Destaque seu memorial de cálculo, apresente os gráficos com clareza e interprete os resultados.
PARTE 2Conhecidas as faixas esperadas para a ressonância do movimento do manifold com a excitação de ondas, podemos implementar a simulação do lançamento no domínio do tempo. Para isso, modele o sistema com um grau de liberdade com um movimento vertical imposto na barcaça.
Implemente a simulação do manifold no XCOS, com os dados do problema. Obtenha a resposta de oscilação do manifold (X) em função do comprimento do cabo. Use uma rotina do tipo "batch" para executar a simulação para cada período de onda em função do comprimento do cabo.
Dados:
•Amplitude do movimento de heave da barcaça de Y = 1m.
•Períodos das ondas incidentes entre 5s, 7s e 9s.Considere:•Massa do manifold.•Massa adicional.•Massa do cabo.•Amortecimento histerético no cabo.•Dissipação de arrasto no manifold.•Rigidez do caboApresente seu diagrama de blocos da simulação e memorial de cálculo utilizado na simulação.
Apresente as curvas de respostas (X/Y) em função do comprimento do cabo para as diferentes ondas incidentes. Compare o resultado com os cálculos preliminares de ressonância.Adicione esta análise na sequência do relatório da Parte 1, compondo um único documento, e discuta seus resultados.
PARTE 3
O próximo passo é realizar a simulação com 2 graus de liberdade.Implemente a simulação do lançamento do manifold no XCOS com 2 graus de liberdade, obtendo a resposta de oscilação do manifold (X) e do PSV (Y) em função do comprimento do cabo.
Dados:
•Amplitude de onda de 1m.
•Períodos de ondas entre 5s e 9s.Considere:•Massa e massa adicional do manifold•Massa, rigidez e amortecimento histerético no cabo.•Dissipação de arrasto no manifold.•Massa, massa adicional e restauração hidrostática do PSV.•Amplitude da onda incidente.•Descida lenta do cabo.Apresente seu diagrama de blocos da simulação e memorial de cálculo utilizado na simulação.Apresente as curvas de respostas do manifold e do PSV.Apresente a curva de tensão total no topo do cabo.Todas em função do comprimento do cabo e períodos de onda.Analise seus resultados e discuta.Adicione esta análise na sequência do relatório das Parte 1 e 2, compondo um único documento, e discuta seus resultados.
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