Análise de vibrações laterais de linhas de eixo de navios utilizando o método de elementos finitos

Submitted by Daniele Fonseca (daniele@ct.ufrj.br) on 2020-06-19T13:48:26Z No. of bitstreams: 1 JorgeVieiraSimoesWanderleyJunior-min.pdf: 1753637 bytes, checksum: a8a110020847abf0ddb4ffc1b52691d4 (MD5)Made available in DSpace on 2020-06-19T13:48:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JorgeVieiraSimoesWanderleyJunior-min.pdf: 1753637 bytes, checksum: a8a110020847abf0ddb4ffc1b52691d4 (MD5) Previous issue date: 2018-05Apresenta-se, neste trabalho, a implementação de uma metodologia para a realização da análise numérica das vibrações laterais de linhas de eixo de sistemas de propulsão marítima. Uma linha de eixo propulsor é um tipo de rotor em balanço com uma massa concentrada na extremidade e esta configuração ocasiona particularmente alguns efeitos de inércia e o efeito giroscópico sobre o hélice, o qual geralmente não é levado em conta na maioria dos projetos de máquinas rotativas. O efeito giroscópico está associado à variação do sentido da quantidade de movimento angular, que faz com que o eixo apresente movimento de precessão e, com isso, as frequências naturais de flexões transversais deixam de ser independentes e se acoplam, gerando as frequências naturais de precessão. Então, cada ponto do eixo passa a ter movimentos elípticos formando órbitas que variam em função das características dinâmicas, carregamentos, condições de contorno e principalmente da velocidade de rotação. Serão apresentadas as equações diferenciais de movimento no meio contínuo, que podem ser resolvidas analiticamente mas o sistema será discretizado para ser resolvido de forma numérica. Devido à complexidade do sistema e aos inúmeros graus de liberdade, o problema será solucionado pelo método de elementos finitos em um programa comercial. Os principais resultados obtidos foram a obtenção das frequências naturais para a faixa operativa de rotações, os seus respectivos modos de precessão direta e retrógrada e a determinação das velocidades críticas.The present work presents the implementation of a methodology for the numerical analysis of the lateral vibrations of the axis lines of marine propulsion systems. A propeller shaft line is a rocking rotor type with a mass concentrated at the end and this configuration causes in particular some inertia effects and the gyroscopic effect on the propeller, which is generally not taken into account in most designs of rotary machines. The gyroscopic effect is associated with the variation of the sense of the amount of angular momentum, which causes the axis to exhibit precession movement and, therefore, the natural frequencies of transverse flexions are no longer independent and are coupled, generating natural precession frequencies . Then, each point of the axis starts to have elliptical movements forming orbits that vary according to the dynamic characteristics, loads, boundary conditions and especially the speed of rotation. It will be presented the differential equations of motion in the continuous medium, which can be solved analytically but the system will be discretized to be solved numerically. Due to the complexity of the system and the numerous degrees of freedom, the problem will be solved by the finite element method in a commercial program. The main results were obtained the natural frequencies for the operating range of revolutions, their respective modes of direct and retrograde precession and the determination of critical speeds