Uma introdução à influência da interação modal nas oscilações não lineares de cascas cilíndricas

dc.contributor.advisor1Silva, Frederico Martins Alves da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9929132527197884por
dc.contributor.referee1Silva, Frederico Martins Alves da
dc.contributor.referee2Almeida, Sylvia Regina Mesquita de
dc.contributor.referee3Prado, Zenón José Guzmán Núñez Del
dc.contributor.referee4Gonçalves, Paulo Batista
dc.creatorRodrigues, Lara
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6482247758794733por
dc.date.accessioned2014-09-23T15:24:03Z
dc.date.issued2013-02-14
dc.description.abstractThe aim of this work is to investigate the interaction and modal coupling phenomena on the nonlinear vibrations of simply supported cylindrical shell subject to both harmonic axial and lateral loads. The equations of motion of the cylindrical shell are deduced from their energy functionals and the strain field is based on the nonlinear Donnell shallow shell theory. Finally, the problem is reduced to a system of nonlinear ordinary differential equations by the application of the standard Galerkin method. The modal expansion that describes the transverse displacement of the shell is obtained by applying perturbation techniques, which identifies the importance of each term in the modal expansion by the power of the perturbation parameter. The Karhunen-Loève method is applied in order to verify the importance of each term in the modal expansion, quantifying the contribution of each of these terms in the total energy of the system. The starting solution used in the perturbation procedure contains two modes of vibration with the same natural frequency and their respective companion modes, yielding a modal expansion able to describe the modal interaction between these two modes. Then, the influence of modal interaction on the nonlinear behavior of the cylindrical shell, subjected to both lateral and axial harmonic load is studied. From the analysis of the resonance curves, the parametric instability and escape boundaries, the bifurcation diagrams, the basins of attraction and phase portraits of the cylindrical shell is possible to identify situations in which the consideration of modal interaction is necessary.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-09-22T20:32:01Z No. of bitstreams: 2 Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5)eng
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dc.description.resumoNeste trabalho estudam-se as vibrações não lineares de cascas cilíndricas simplesmente apoiadas sujeitas a um carregamento lateral e a um carregamento axial, ambos harmônicos, com o objetivo de se analisar fenômenos como o acoplamento e a interação modal. As equações de movimento da casca cilíndrica são deduzidas a partir de seus funcionais de energia. O campo de deformações da casca cilíndrica é descrito com base na teoria não linear de Donnell para cascas esbeltas e o problema é reduzido a um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares a partir da aplicação do método de Galerkin. As expansões modais que descrevem o campo de deslocamento transversal da casca são obtidas através da aplicação do método da perturbação, que identifica a importância de cada termo da expansão modal a partir da potência do parâmetro de perturbação. O método de Karhunen-Loève é aplicado a fim de se verificar a importância de cada termo da expansão modal, quantificando a participação de cada um desses termos na energia total do sistema. Utilizam-se, como solução inicial do método da perturbação, dois modos de vibração com frequência natural igual e com seus respectivos companion modes, obtendo-se uma expansão modal capaz de descrever a interação modal entre esses dois modos. Em seguida, analisa-se a influência da interação modal no comportamento não linear da casca cilíndrica submetidas a cargas laterais e axiais harmônicas. A partir da análise das curvas de ressonância, das fronteiras de instabilidade paramétrica, dos diagramas de bifurcação, das bacias de atração e dos planosfase da casca cilíndrica é possível identificar em quais situações de carregamento a consideração da interação modal se faz necessária.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationRODRIGUES, Lara. Uma introdução à influência da interação modal nas oscilações não lineares de cascas cilíndricas. 2013. 145 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2013.por
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/3132
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil - EEC (RG)por
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Civil (EEC)por
dc.relation.referencesABE, A.; KOBAYASHI, Y.; YAMADA, G. Nonlinear dynamic behaviors of clamped laminated shallow shells with one-to-one internal resonance. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 304, p. 957-968, 2007. AMABILI, M. Nonlinear vibrations and stability of shells and plates. 1 ed. England: Cambridge University Press, 2008. 374 p. AMABILI, M. Internal resonances in non-linear vibrations of laminated circular cylindrical shell. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 69, p. 755-770, 2012. AMABILI, M.; PAÏDOUSSIS, M. P. Review of studies on geometrically non-linear vibrations and dynamics of circular cylindrical shells and panels, with and without fluidstructure interaction. Applied Mechanics Reviews, [s. l.], v. 56, n. 4, p. 655-699, 2003. AMABILI, M.; PELLICANO, F.; PAÏDOUSSIS, M. P. Nonlinear vibrations of simply supported, circular cylindrical shells, coupled to quiescent fluid. Journal of Fluids and Structures, [s. l.], v. 12, p. 883-918, 1998. AMABILI, M.; PELLICANO, F.; PAÏDOUSSIS, M. P. Addendum to “Nonlinear vibrations of simply supported, circular cylindrical shells, coupled to quiescent fluid”. Journal of Fluids and Structures, [s. l.], v. 13, p. 785-788, 1999. ATLURI, S. A perturbation analysis of non-linear free flexural vibration of circular cylindrical shell. Internal Journal of Solids and Structures, Great Britain, v. 8, p. 549-569, 1972. BRUSH, D. O.; ALMROTH, B. O. Buckling of bars, plates and shells. 1 ed. MacGraw-Hill, 1975. 379 p. CHEN, J. C.; BABCOCK, C. D. Nonlinear vibrations of cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 13, n. 7, p. 868-876, 1975. CHU, H. N. Influence of large amplitudes on flexural vibrations of thin circular cylindrical shells. Journal of Aerospace Science, [s. l.], v. 58, p. 302-609, 1961. CROLL, J. G. A.; BATISTA, R. C. Explicit lower bounds for the buckling of axially loaded cylinders. International Journal of Mechanical Sciences, [s. l.], v. 23, n. 6, p. 331-343, 1981. DEL PRADO, Z. J. G. N. Acoplamento e interação modal na instabilidade dinâmica de cascas cilíndricas. 2001. 119 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001. DOEDEL, E. J.; CHAMPNEYS, A. R.; FAIRGRIEVE, T. F.; KUZNETSOV, Y. A.; SANDSTEDE, B.; WANG, X. AUTO 97: Continuation and bifurcation software for ordinary differential equations (with HomCont). Concordia University. Montreal, Canada, 1998. DONNELL, L. H. A new theory for the buckling of thin cylinders under axial compression and bending. Transactions of the American Society of Mechanics Engineers, [s. l.], v. 56, p. 795-806, 1934. DOWELL, E. H.; VENTRES, C. S. Modal equations for the nonlinear flexural vibrations of a cylindrical shell. Internal Journal of Solids and Structures, Great Britain, v. 4, p. 975-991, 1968. DYM, C. L. Some new results for the vibrations of circular cylinders. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 29, n. 2, p. 189-205, 1973. EVENSEN, D. A. Some observations on the nonlinear vibrations of thin cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 1, n. 12, p. 2857-2858, 1963. EVENSEN, D. A. Nonlinear flexural vibrations of thin-walled circular cylinders. NASA TN, [s. l.], D-4090, 1967. GINSBERG, J. H. Large amplitude forced vibrations of simply supported thin cylindrical shells. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 40, p. 471-477, 1973. GONÇALVES, P. B. Interação dinâmica não-linear entre fluido e cascas delgadas. 1987. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1987. GONÇALVES, P. B.; BATISTA, R. C. Frequency response of cylindrical shells partially submerge or filled with liquid. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 113, n. 1, p. 59-70, 1987. GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. G. Effect of non-linear modal interaction on the dynamic instability of axially excited cylindrical shells. Computers and Structures, [s. l.], v. 82, p. 2621-2634, 2004. GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. G. Low-dimensional Galerkin models for nonlinear vibration and instability analysis of cylindrical shells. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 41, p. 129-145, 2005. GONÇALVES, P. B.; SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N. Low-dimensional models for the nonlinear vibration analysis of cylindrical shells based on a perturbation procedure and proper orthogonal decomposition. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 315, p. 641- 663, 2008. GONÇALVES, P. B.; SILVA, F. M. A.; REGA, G.; STEFANO, L. Global dynamics and integrity of a two-dof model of parametrically excited cylindrical shell. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 63, p. 61-82, 2011. HUNT, G. W.; WILLIAMS, K. A. J.; COWELL, R. G. Hidden symmetry concepts in the elastic buckling of axially-loaded cylinders. International Journal of Solids and Structures, [s. l.], v. 22, n. 12, p. 1501-1515, 1986. MATLAB for Windows User’s Guide. The Math Works Inc., 1991. MOUSSAOUI, F.; BENAMAR, R. Non-linear vibrations of shell-type structures: a review with bibliography. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 255, n. 1, p. 161-184, 2001. NAYFEH, A. H.; BALACHANDRAN, B. Applied nonlinear dynamics. Analytical, computational and experimental methods. 1 ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1995. 685 p. NOWINSKI, J. L. Nonlinear transverse vibration of orthotropic cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 1, n. 3, p. 617-620, 1963. OLSON, M. D. Some experimental observations on the nonlinear vibrations of cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 3, p. 1775-1777, 1965. POPOV, A. A.; THOMPSON, J. M. T.; MCROBIE, F. A. Low dimensional models of shell vibrations: parametrically excited vibrations of cylindrical shells. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 209, n. 1, p. 163-186, 1998. RITTO, T. G. Análise de vibrações de sistemas lineares e não-lineares no contexto da formulação fraca, análise modal e decomposição de Karhunen-Loève. 2005.107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005. RODRIGUES, L.; SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N; GONÇALVES, P. B. Effects of modal coupling on the dynamics of parametrically and directly excited cylindrical shells. In: The 6th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures, 2012, Glasgow. Anais... CIMS, 2012, v. 01, p. 1-8. RODRIGUES, L.; SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N; GONÇALVES, P. B. Effect of internal resonance on the global stability of cylindrical shells axially excited. In: XV International Symposium on Dynamic Problems of Machanics, 2013, Buzios. Anais... DINAME, 2013, v. 01, p. 1-4. SILVA, F. M. A. Modelos de dimensão reduzida para análise das oscilações não-lineares e estabilidade de cascas cilíndricas. 2008. 101 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N.; GONÇALVES, P. B. On the influence of a companion mode on the nonlinear oscillations of fluid-filled cylindrical shells. In: 20th Internacional Congresso f Mechanical Engineering, 2009, Gramado. Anais... COBEM, 2009, p. 1-15. SILVA, F. M. A.; GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. J. G. N. An alternative procedure for the non-linear vibration analysis of fluid-filled cylindrical shells. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 66, p. 303-333, 2011a. SILVA, F. M. A.; GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. J. G. N. Parametric instability and snap-through of partially fluid-filled cylindrical shells. Procedia Engineering, [s. l.], v. 14, p. 598-605, 2011b. SILVA, F. M. A.; GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. J. G. N. Effect of nonlinear modal interaction on the dynamics behavior of cylindrical shells. In: Congresso Ibero-Latino- Americano de Métodos Computacionais em Engenharia, 2011, Ouro Preto. Anais... Ouro Preto: Universidade Federal de Ouro Preto, 2011c, v. 01, p. 1-10. VARADAN, T. K.; PRATHAP, G.; RAMANI, H. V. Nonlinear free flexural vibrations of thin circular cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 27, n. 9, p. 1303-1304, 1989. WOLTER, C. Uma introdução à redução de modelos através da expansão de Karhunen- Loève. 2001.54 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001.por
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCascas cilíndricaspor
dc.subjectAcoplamento modalpor
dc.subjectInteração modalpor
dc.subjectMétodo da perturbaçãopor
dc.subjectKarhunen-Loèvepor
dc.subjectAnálise não linearpor
dc.subjectCylindrical shellseng
dc.subjectModal couplingeng
dc.subjectModal interactioneng
dc.subjectPerturbation techniqueseng
dc.subjectNonlinear analysiseng
dc.subject.cnpqESTRUTURAS::MECANICA DAS ESTRUTURASpor
dc.thumbnail.urlhttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/retrieve/8371/Lara%20Rodrigues.pdf.jpg*
dc.titleUma introdução à influência da interação modal nas oscilações não lineares de cascas cilíndricaspor
dc.title.alternativeAn introduction to the influence of modal interactions in non-linear oscillations of cylindrical shellseng
dc.typeDissertaçãopor

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