New contributions in the analysis and identification of mechanical systems with hysteresis

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Teloli, Rafael de Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Hysteresis; Non-smooth oscillators; Bouc-Wen model; Duffing-Van der Pol model; Orion beam; BERT benchmark; GP-NARX; Bayesian inference; Volterra series; Harmonic balance method; Bolted structures; Uncertainties; Histerese; Osciladores não-suaves; Modelo de Bouc-Wen; Modelo de Duffing-Van der Pol; Viga de Orion; Inferência Bayesiana; Série de Volterra; Método do balanço harmônico; Estruturas parafusadas; Incertezas
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/213934

As estruturas que exibem comportamento de histerese podem apresentar efeitos dinâmicos complexos que restringem a aplicação de técnicas convencionais de identificação. Entre os vários sistemas nos quais estes efeitos estão presentes, destacam-se as estruturas montadas por juntas parafusadas. Neste contexto, esta tese de doutorado apresenta novas contribuições na análise e identificação de sistemas mecânicos com histerese, tendo como foco estas estruturas. Primeiramente, é proposto um procedimento de suavização para ser aplicado em sistemas com histerese. Para um sistema equivalente composto por um operador não linear suave, o algoritmo de sondagem harmônica é então utilizado para obter as funções de resposta de frequência (FRF) de alta ordem computadas pela série de Volterra. Para ilustrar a aplicabilidade da abordagem proposta, um modelo Bouc- Wen é simulado através de um esquema de integração numérica. Com base no processo de suavização da força de restauração do oscilador Bouc-Wen, alguns aspectos sobre a aplicação do método de balanço harmônico para prever o comportamento de histerese de tal modelo também são abordados. Então, através da formulação analítica das FRFs de alta ordem, um procedimento de identificação formulado em uma estrutura de modelagem Bayesiana do tipo caixa branca é proposto para calibrar um modelo estocástico de Bouc- Wen para prever a dinâmica de uma estrutura montada por juntas parafusadas, nomeada como benchmark BoltEd strRucTure (BERT). A tese então propõe uma nova configuração de junção, a chamada viga de Orion, em que há parafusos dedicados a funções ‘‘estáticas’’, para garantir a integridade estrutural, e parafusos que realizam funções ‘‘amortecedoras’’, para aumentar a dissipação de energia devido ao contato friccional. Além disso, um oscilador de Duffing-Van der Pol é proposto para avaliar, através de seus parâmetros calibrados, o impacto de várias condições de torque de aperto e múltiplas amplitudes de excitação sobre a rigidez estrutural e amortecimento considerando o modo de vibração que promove uma deformação mais pronunciada ao redor da junção. Finalmente, a tese introduz o uso do modelo GP-NARX para aproximar a dinâmica de sistemas com histerese. Inicialmente, a aplicabilidade preditiva do modelo proposto é avaliada em um exemplo numérico envolvendo novamente o oscilador Bouc-Wen com amortecimento histérico. Em seguida, este trabalho propõe um modelo GP-NARX para descrever a dinâmica da BERT.