Atenuação passiva de um sistema rotativo utilizando lâminas de LMF superelásticas

The application of smart materials in rotor dynamics for the reduction of vibrations has been extensively studied since these being important for the industry. The most common application is to incorporate active elements called Shape Memory Alloy (SMA), which changes its micro structural characteristics with the alteration of temperature or mechanical stress. The SMAs has two characteristic behaviors: the memory effect (ME), which changes its phase due to temperature, and the superelasticity (SE), which modifies its phase with the mechanical stress. Nowadays the ME characteristic has been more used, which one requires an active control system for heating and cooling purposes and most often using elements in the form of helical springs. It is also noted that with the incorporation of this device, the natural frequencies of the system change, being evident that the reduction of the amplitudes of vibration is due to the variation of the stiffness of the material. The purpose of this work is to design and apply a blade of SMA SE type material that acts passively in a rotating system, mitigating the mechanical vibrations due to the passage through the natural frequencies using hysteretic damping of the material. For this, some conceptions were designed and simulations were performed with variations of the design parameters, in order to improve the vibration attenuation of the rotating system. After simulations, a type of device for manufacturing was selected and static and dynamic experimental tests were carried out to characterize the material. Finally, this device was incorporated into a support bearing of the rotary system and from the results obtained, it was compared to a system using an SMA ME helical springs. After the selection of the blade type spring of SMA SE, using simulations, as result of the application in the rotary system a reduction of up to 66% were achieved in relation to the system using SMA ME helical springs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA aplicação de materiais inteligentes em sistemas rotativos para a redução das vibrações vem sendo bastante estudado, pelo fato destes serem importantes para indústria. A aplicação mais comum é a de incorporar elementos ativos denominados Liga Memória de Forma (LMF), a qual altera suas características microestruturais com a mudança de temperatura ou de tensão mecânica. As LMFs possuem dois comportamentos característicos: o efeito memória de forma (ME), que altera sua fase devido à variação de temperatura, e a superelasticidade (SE), que modifica sua fase com a mudança de tensão mecânica. Atualmente a característica ME é mais aplicada, o qual necessita de um sistema de controle ativo para fins de aquecimento e resfriamento, e na maioria das vezes utilizando elementos na forma de molas helicoidais. Também nota-se que com a incorporação deste dispositivo, alteram-se as frequências naturais do sistema, evidenciando que a redução dos níveis de vibração se deve à variação de rigidez do material. O objetivo deste trabalho é projetar e aplicar um dispositivo do tipo lâmina com material do tipo LMF SE que atue de forma passiva num sistema rotativo, mitigando as vibrações mecânicas devido à passagem pelas frequências naturais utilizando o amortecimento histerético do material. Para isso, foram idealizadas algumas concepções e realizadas simulações com variações de parâmetros do projeto, a fim de atenuar as vibrações do sistema rotativo. Após simulações foi selecionado um tipo de dispositivo para fabricação e realizado a caracterização do material. Por fim, este dispositivo foi incorporado num mancal de um sistema rotativo e a partir dos resultados obtidos, comparou-se com um sistema utilizando um mancal com molas helicoidais de LMF ME. Após as seleção da mola do Tipo lâmina de LMF SE, utilizando simulações, como resultado da aplicação da mola do tipo lâmina no sistema rotativo, obteve-se uma redução de até 66% em relação ao sistema utilizando molas helicoidais de LMF ME