Programação
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PME3403 Laboratório de Vibrações e Controle
2º Semestre de 2020
Prof. Francisco E. B. Nigro
Prof. Roberto Spinola Barbosa
Prof. Walter Ponge-Ferreira
Objetivo
Exercitar a solução de problemas práticos de vibração e controle.
Programa
Exercitar a solução de problemas práticos de vibração e controle através de bancadas didáticas e aplicações práticas. São apresentados experimentos e aplicações sobre os seguintes temas: processamento de sinais mecânicos, análise de Fourier e diagnóstico de falhas em máquinas; balanceamento de rotores rígidos e flexíveis; análise da resposta ao desbalanceamento de rotores flexíveis; controle de sistemas dinâmicos de um e vários graus de liberdade; controle clássico e moderno; modelagem, simulação e identificação de sistemas dinâmicos; análise modal; análise e controle de sistemas mecânicos, elétricos, térmicos e fluídicos.
Atividades
- Análise Espectral de Sinais
- Balanceamento de máquina de lavar roupas
- Placa plana rolando sobre superfície cilíndrica
- Cilindro excêntrico rolando sobre plano horizontal
- Análise Modal Experimental de Placa
- Controle de Nível de Reservatório
Calendário das Aulas
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As aulas de PME3403 Laboratório de Vibrações e Controle somente ocorrerão no início de 2021, possivelmente à partir da segunda quinzena de janeiro.
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Programação das aulas, instruções, critérios de avaliação, bibliografia.
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Para justificar a participação em turma extra especial para alunos intercâmbistas precisamos dos seguintes documentos:
1) Histórco escolar atualizado
2) Comprovante de confirmação de aceitação de intercâmbio
Favor enviar estes documentos via este link.
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Análise Numérica de sinais periódicos aplicando-se a Série de Fourier Discreta e a Transformada Rápida de Fourier - FFT
Local: Análise numérica em computadorProblema 1: grupos 1, 7, 13, 19.
Problema 2: grupos 2, 8, 14, 20.
Problema 3: grupos 3, 9, 15, 21.
Problema 4: grupos 4, 10, 16, 22.
Problema 5: grupos 5, 11, 17, 23.
Problema 6: grupos 6, 12, 18, 24.
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E1 - Análise Espectral - Turmas 21A e 22B Tarefa
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E1 - Análise Espectral - Turmas 51A e 52B Tarefa
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E1 - Análise Espectral - Alunos de Intercâmbio Tarefa
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Estudo da dinâmica de um celular equilibrado sobre cilindro horizontal.
Modelagem, simulação, identificação de parâmetros e validação de modelo.
Material necessário:
- Celular smart phone
- Aplicativo phiphox instalado.
- Dois cilindros: ~10 mm e ~25 mm de diâmetro.
- Adesivo
- Superfície plana estável.
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E2 - Oscilação de celular sobre cilindro - Turmas 21A e 22B Tarefa
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E2 - Oscilação de celular sobre cilindro - Turmas 51A e 52B Tarefa
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E2 - Oscilação de celular sobre cilindro - Alunos de Intercâmbio Tarefa
Realizar as tarefas descritas no enunciado do experimento.
Apresentar um relatório em formato pdf e envia-lo via esse portal. Também enviar os registros dos experimentos realizados, bem como o modelo computacional utilizado na simulação.
Designar os arquivos como <<E2z-TxxGyy-2-2020.*>>, onde xx é o número da turma, yy o número do grupo e z substituído por A para relatório, B para registros experimentais e C para modelo.
Favor incluir o nome e NUSP dos integrantes do grupo no corpo do relatório e não deixar de datar o relatório também.
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Estudar o movimento de rolamento de um cilindro excêntrico em um plano horizontal.
Modelar a dinâmica do movimento de rolamento sem escorregamento.
Estude e resolva o movimento de rolamento do cilindro excêntrico.
Realizar experimentos para validar o modelo.
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E03 - Cilindro excêntrico sobre plano horizontal - Turma 21A e 22B Tarefa
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E03 - Cilindro excêntrico sobre plano horizontal - Turma 51A e 52B a Tarefa
Modelar o movimento oscilatório do cilindro excêntrico rolando sem escorregar sobre o plano horizontal. Considere e modele a resistência ao rolamento que existe no seu sistema físico real. Estude o movimento e o mecanismo de amortecimento.
Valide o modelo com resultados experimentais, demonstre a validade do modelo e verifique se há discrepâncias em relação aos resultados experimentais.
Após estudar o problema, elaborar um relatório e enviar em formato PDF com a seguinte designação <<E03TxxGyy-2-2020.pdf>>, onde xx deve ser substituído pelo número da turma e yy o número do grupo.
Também deverá ser enviado o arquivo com o modelo de simulação computacional da solução, no formato em que for desenvolvido, e.g., arquivo m do Octave/Matlab, sce do Scilab, ou mo do Modelica.
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Estudo do movimento da máquina de lavar roupas com eixo vertical ao centrifigar e dos mecanismos de isolamento e supressão de vibração.
- Estude e modele o mecanismo de suspensão da máquina e faça uma modelo simplificado.
- Determine a frequência de vibração livre do conjunto suspenso.
- Registrar e analisar o movimento de vibração na carcaça durante a centrifugação.
- Realizar o balanceamento da máquina com medição da magnitude de vibração da carcaça sem medição de fase.
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Arquivo do software GEOGEBRA para balanceamento em um plano de correção sem medição de fase.
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Procedimento geométrico proposto por Den Hartog para balaceamento de rotor em um plano de correção sem medição de fase.
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E04 - Balanceamento de Máquina de Lavar Roupas - Turmas 21A e 22B Tarefa
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E04 - Balanceamento de Máquina de Lavar Roupas - Turmas 51A e 52B Tarefa
Estudar o funcionamento de uma máquina de lavar roupas de eixo vertical durante a operação de centrifugação.
Estudo os mecanismos de isolamento e controle de vibração.
Realizar o balanceamento do tambor pela medição da vibração na carcaça, sem medição de fase.
Avaliar a qualidade de balanceamento.
Elaborar um relatório com os resultados do estudo e resposta as perguntas em formato PDF e enviar via este portal.
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Determinação de velocidade crítica transversal de rotor e balanceamento de rotor flexível com medição de fase.
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Estudar a solução analítica de uma viga uniforme livre-livre.
Realizar experimentos para identificação das frequências naturais e formas dos modos de vibração de uma placa uniforme plana.
Elabora dois relatório contendo:
a) solução da vibração livre em uma viga uniforme livre-livre
b) resultados experimentas da análise modal experimental da placa.
Enviar no formato de um arquivo PDF via este portal.
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O objetivo do laboratório é realizar a análise modal de sistemas contínuos. Serão estudados dois sistemas:
- vibração transversal de uma viga uniforme;
- vibração transversal de uma placa retangular uniforme.
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Solução da vibração transversal de uma viga uniforme livre-livre.
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Determinação numérica e experimental das frequências naturais e formas dos modos de vibração de uma placa retangular em uma suspensão flexível.
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Informações auxiliares.
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E5 - Análise Modal Experimental - Turmas 21A e 22B Tarefa
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E5 - Análise Modal Experimental - Turmas 51A e 52B Tarefa
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E5 - Análise Modal Experimental - Alunos de Intercâmbio Tarefa
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O objetivo do laboratório é estudar o comportamento dinâmico de reservatórios hidráulicos interconectados e projetar um controlador de nível de reservatório.
Serão realizadas as seguintes atividades:
- Estudo do funcionamento da bancada hidráulica com dois reservatórios.
- Modelagem, simulação e controle de nível em sistema com um reservatório hidráulico: modelo não-linear e modelo linearizado.
- Modelagem, simulação e controle de nível em sistema com dois reservatório hidráulicos: modelo não-linear e modelo linearizado.
- Realização de ensaios de esvaziamento, regime permanente, resposta à excitação degrau, resposta à excitação impulsiva.
- Identificação de parâmetros: constante de resistência de perda de carga das tubulações, frequência natural de oscilação e constantes de tempo dos sistemas dinâmicos.
- Projeto e implementação de controle de malha fechada (PID ou Ótimo) para controle de nível em regime permanente e para o processo de enchimento.
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Ensaios em planta com dois reservatórios. Modelagem, simulação e identificação de sistemas. Desenvolvimento e implantação de controlador de nível de reservatório.
Somente para os alunos que fizeram essa aula anteriormente. Os alunos que fizeram as aulas regulares, deverão fazer experimento em casa.
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Ensaios em planta com dois reservatórios. Modelagem, simulação e identificação de sistemas. Desenvolvimento e implantação de controlador de nível de reservatório.
Desenvolver a bancada de ensaio e realizar os experimentos em casa.
Todos os alunos regulares da disciplina deverão realizar essa atividade!
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E06 - Controle de nível de reservatório - Turmas 21A e 22B Tarefa
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E06 - Controle de nível de reservatório - Turmas 51A e 52B Tarefa
Modelagem, identificação, simulação e controle de nível de reservatório hidráulico.
Pede-se:
- descrever o aparato experimental;
- desenvolver um modelo analítico da dinâmica de um e dois reservatórios;
- medir e identificar os parâmetros do sistema;
- ensaiar nas condições de regime permanente, transitório de esvaziamento, resposta ao degrau e resposta ao impulso;
- construir um modelo e simular as condições ensaiadas;
- desenvolver um controlador do nível do reservatório para as duas condições (a) regime permanente e (b) enchimento do reservatório;;
- simular o sistema controlado;
- se possível, implementar e ensaiar o sistema controlado.
Elaborar um relatório técnico descrevendo as atividades desenvolvidas e os resultados obtidos.
Enviar em um arquivo em formato PDF com o seguinte nome <<E06-TxxGyy-22020.pdf>>, onde xx é o número da turma ("21A ou 22B") e yy o número do grupo. Também enviar fotos e filmes dos experimentos realizados.
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Prova final para turma extra de formandos.
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Notas de provas e relatórios
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Solucionar individualmente com consulta livre a apontamentos, livros, internet e professor.
Enviar uma solução em um único arquivo em formato PDF via esse portal em até 24h. A solução poderá ser escrita à mão, mas deve-se cuidar para que a cópia digital esteja legível. O documento no original deverá ser datado e assinado pelo aluno que resolveu as questões. Recomenda-se guardar o documento original, caso seja necessário verifica-lo.
Designar o arquivo <<P1-nome do aluno- 2 2020.pdf>>, onde "nome do aluno" deverá ser substituído pelo nome do aluno que resolveu a questão.
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Solucionar individualmente com consulta livre a apontamentos, livros, internet e professor.
Enviar uma solução em um único arquivo em formato PDF via esse portal em até 24h. A solução poderá ser escrita à mão, mas deve-se cuidar para que a cópia digital esteja legível. O documento no original deverá ser datado e assinado pelo aluno que resolveu as questões. Recomenda-se guardar o documento original, caso seja necessário verifica-lo.
Designar o arquivo <<P2-nome do aluno- 2 2020.pdf>>, onde "nome do aluno" deverá ser substituído pelo nome do aluno que resolveu a questão.
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Solucionar individualmente com consulta livre a apontamentos, livros, internet e professor.
Enviar uma solução em um único arquivo em formato PDF via esse portal em até 24h. A solução poderá ser escrita à mão, mas deve-se cuidar para que a cópia digital esteja legível. O documento no original deverá ser datado e assinado pelo aluno que resolveu as questões. Recomenda-se guardar o documento original, caso seja necessário verifica-lo.
Designar o arquivo <<PS-nome do aluno- 2 2020.pdf>>, onde "nome do aluno" deverá ser substituído pelo nome do aluno que resolveu a questão.
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Relatórios de laboratório corrigidos.
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Grupo T21AG01 Pasta
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Grupo T21AG02 Pasta
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Grupo T21AG04 Pasta
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Grupo T21AG05 Pasta
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Grupo T21AG06 Pasta
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Relatórios de laboratório corrigidos.
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Grupo T22BG01 Pasta
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Grupo T22BG02 Pasta
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Grupo T22BG04 Pasta
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Grupo T22BG06 Pasta
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Relatórios de laboratório corrigidos.
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Grupo T51AG01 Pasta
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Grupo T21AG02 Pasta
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Grupo T51AG03 Pasta
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Grupo T51AG04 Pasta
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Grupo T51AG05 Pasta
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Grupo T51AG06 Pasta
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Relatórios de laboratório corrigidos.
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Grupo T52BG01 Pasta
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Grupo T52BG02 Pasta
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Grupo T52BG06 Pasta
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