Engenharia mecanica

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14° POSMEC - Simpósio do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Mecânica

COMPORTAMENTO DINÂMICO DE UM AMORTECEDOR ATIVO
Rafael Luís Teixeira
Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Mecânica – Campus Santa Mônica – Bloco M rafael@mecanica.ufu.br

Francisco Paulo Lépore
fplepore@mecanica.ufu.brJosé Francisco Ribeiro
jribeiro@mecanica.ufu.br

Resumo: Este trabalho propõe validar o comportamento dinâmico de um amortecedor ativo. O amortecedor possui um fole metálico flexível preenchido de fluido que é conectado na estrutura vibrante, produzindo um fluxo periódico que passa por um orifício interno variável e segue para um segundo fole cuja função é apenas de acumulador. Para validar omodelo experimental com o computacional utilizou-se do próprio dispositivo construído e de um modelo em elementos finitos que apresenta iteração fluido/estrutura. Esse modelo em elementos finitos é solucionado pela formulação lagrangeana-euleriana. Ensaios experimentais e computacionais são realizados no domínio do tempo, quando o amortecedor é submetido a excitações harmônicas. Para comparar osresultados são traçadas curvas que relacionam o fator de amortecimento em relação ao tamanho do orifício (GAP). Uma análise no domínio da freqüência é feita para obtenção de modelos dinâmicos simplificados de segunda ordem para o projeto de controle. Com esses modelos simplificados o amortecedor é submetido uma força impulsiva tanto para o orifício constante (sistema passivo) como para o orifíciovariável (sistema ativo). Nas simulações com o sistema ativo utilizou-se um controlador fuzzy para estimar o orifício necessário para amortecer o sistema mais rápido que no caso passivo, segundo um índice de desempenho. Palavras-chave: Amortecedor ativo, Interação Fluido-estrutura, Controlador fuzzy. 1. INTRODUÇÃO Em diversas aplicações industriais há a necessidade de absorver energia de vibrações,principalmente quando estas são produzidas por forças impulsivas sem nenhum padrão de repetição. Nestes casos, os absorvedores passivos apresentam baixa eficiência, pois são projetados somente para uma condição específica de funcionamento. Os atuadores hidráulicos a pistão são freqüentemente utilizados nas aplicações industriais que exigem elevadas forças de amortecimento, porém apresentam custos deimplantação, de operação e de manutenção elevados. Uma outra área de interesse no uso de absorvedores de vibração é o setor automobilístico. Nos últimos anos, novas concepções de absorvedores de vibração foram propostas, investigadas e testadas. Destaca-se aqui alguns desses projetos de amortecedores ativos: Giliomee et al (1998), Hagopian et al (1999), Kitching et al (1998) desenvolveram sistemasde amortecedores a pistão cujo orifício variável é controlado por uma válvula eletrodinâmica. Encontram-se também soluções que empregam o uso de fluidos eletro-reológicos cuja característica é a viscosidade variável. Oh e Onoda (2002) fizeram uso de foles metálicos flexíveis associados ao uso de fluidos eletro/magneto-reológicos. O amortecedor ativo construído consiste de um sistemaeletro-eletrônico de controle e de um sistema mecânico-hidráulico para geração da força de amortecimento. O circuito hidráulico possui como componente principal, um fole metálico cilíndrico, flexível na direção axial, cuja extremidades são

14° POSMEC. FEMEC/UFU, Uberlândia-MG, 2004

fixadas entre dois pontos do sistema dinâmico, nos quais se deseja aplicar a força de amortecimento. Quando as extremidades dofole sofrem movimentos relativos, o óleo lubrificante, contido o seu interior, será bombeado naturalmente pelo lado vazado passando por uma válvula reguladora de fluxo. Essa válvula, ao restringir a passagem de fluido, gera uma perda de carga que é função do tamanho orifício. A força de amortecimento é gerada pela pressão interna do fluido atuando sobre a área da secção transversal efetiva...
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