Análise numérica de vibrações em um pórtico com e sem protensão
Estudo de caso Grua treliçada
Palavras-chave:
Análise dinâmica, Método dos Elementos Finitos, Grua treliçadaResumo
Este trabalho apresenta a análise dinâmica de uma grua ascensional através do Método dos Elementos Finitos (MEF). A análise das vibrações nesse tipo de estrutura é de suma importância, pois possibilita a verificação da segurança e estabilidade durante toda a sua vida útil. O objetivo do estudo é verificar as frequências naturais e os modos de vibração da estrutura através de diferentes simulações de um modelo simplificado (2D). A abordagem é feita em dois estudos de caso: grua com a) cabos não protendidos e b) cabos protendidos. A metodologia propôs o desenvolvimento de implementação em MATLAB e simulações em softwares comerciais (ANSYS/Abaqus) que utilizam MEF na resolução de problemas modais. Os resultados mostram que os modos de vibração obtidos em todas as simulações coincidem entre si e que as frequências obtidas são muito próximas, principalmente no caso de cabos sem protensão, atingindo erros menores a 0.05%. No caso da grua com cabos protendidos, os erros obtidos são pontuais e bem maiores em algumas frequências, mas apesar disso, os resultados são satisfatórios, confirmando a adequação da metodologia proposta no presente estudo.
Downloads
Referências
ANSYS Inc. (2007). Elements Reference ANSYS Release 11.0. Retrieved from http://www.ansys.com
ANSYS Inc. (2013). ANSYS Mechanical APDL Performance Guide (Vol. 15317).
Banerjee, J. R., & Kennedy, D. (1985). Response of a axially loaded Timoshenko beam to random loads. 101, 481”“487.
Carpinteri, A., Malvano, R., Manuello, A., & Piana, G. (2014). Fundamental frequency evolution in slender beams subjected to imposed axial displacements. Journal of Sound and Vibration, 333(11), 2390”“2403. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2014.01.018
Carvalho, E. C., Gonçalves, P. B., Rega, G., & Del Prado, Z. J. G. N. (2013). Influence of axial loads on the nonplanar vibrations of cantilever beams. Shock and Vibration, 20(6), 1073”“1092. https://doi.org/10.3233/SAV-130823
Cruz, J. P., Valente, R. A. F., & Sousa, R. J. A. (2007). Metodo dos Elementos Finitos Tecnicas de Simulacao Numerica em Engenharia. 489.
Dassault systemes. (2013). 6.13 Documentation (Abaqus), 2013. In Abaqus User’s Guide.
Deng, X., Guo, Z., Jiang, A., & He, S. (2016). Research of Portal Crane Vibration Modal Analysis. 93(Ismems), 277”“282. https://doi.org/10.2991/ismems-16.2016.47
Foti, F., & Martinelli, L. (2018). Finite element modeling of cable galloping vibrations””Part I: Formulation of mechanical and aerodynamic co-rotational elements. Archive of Applied Mechanics, 88(5), 645”“670. https://doi.org/10.1007/s00419-017-1333-y
Fritzkowski, P. (2017). Transverse vibrations of a beam under an axial load: minimal model of a triangular frame. Archive of Applied Mechanics, 87(5), 881”“892. https://doi.org/10.1007/s00419-016-1156-2
Inman, D. J. (2008). Engineering Vibration - Inman D.J..pdf. Pearson Education, Inc., p. 668.
Ju, F., & Choo, Y. S. (2005). Dynamic Analysis of Tower Cranes. 131(1), 88”“96. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(2005)131
Kaloop, M. R., Sayed, M. A., Kim, D., & Kim, E. (2014). Movement identification model of port container crane based on structural health monitoring system. Structural Engineering and Mechanics, 50(1), 105”“119. https://doi.org/10.12989/sem.2014.50.1.105
Li-jeng, H., & Hong-jie, S. (2014). ScienceDirect Seismic Response Analysis of Tower Crane Using SAP2000. 79(1st ICM), 513”“522. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.06.374
Masoud, Z. N., Nayfeh, A. H., & Rahman, E. M. A. (2001). Dynamics and Control of Cranes : A Review. 863”“908. https://doi.org/10.1177/107754603031852
Nayfeh, A. H., & Rahman, E. M. A. (2001). Nonlinear Dynamics of a Boom Crane. Journal of Vibration and Control, (7), 199”“220.
Ni, Y. Q., Ko, J. M., & Zheng, G. (2002). Dynamic analysis of large-diameter sagged cables taking into account flexural rigidity. Journal of Sound and Vibration, 257(2), 301”“319. https://doi.org/10.1006/jsvi.2002.5060
Petyt, M. (2010). Introduction to Finite Element Vibration Analysis (2nd ed.). Cambridge University Press.
Spak, K. S., Agnes, G. S., & Inman, D. J. (2015). Modeling vibration response and damping of cables and cabled structures. Journal of Sound and Vibration, 336, 240”“256. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2014.10.009
Talic, E., Schirrer, A., Kozek, M., & Jakubek, S. (2015). Multi-objective parameter identification of Euler-Bernoulli beams under axial load. Journal of Sound and Vibration, 341, 86”“99. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2014.12.012
Treyssède, F. (2018). Finite element modeling of temperature load effects on the vibration of local modes in multi-cable structures. Journal of Sound and Vibration, 413, 191”“204. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.10.022
Yesilce, Y. (2012). Free Vibration Analysis of the Axial-Loaded Timoshenko Multiple-Step Beam Carrying Multiple Elastic-Supported Rigid Bars Çok Sayıda Elastik Mesnetli Rijit Çubuk Taşıyan Eksenel Yüklü Çok Kademeli Timoshenko KiriÅŸinin Serbest TitreÅŸim Analizi. 183”“197.
Zhang, W., & Liu, Y. (2015). Main Factor Sensitivity Analysis Based on Response Surface Model Updating of Port Crane Structure. Journal of Coastal Research, 73, 166”“172. https://doi.org/10.2112/si73-029.1
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2020 Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, sendo o trabalho simultaneamente licenciado sob a Creative Commons Attribution License o que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial nesta revista.
Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.