Determinação experimental da relação não-linear entre rigidez torsional e ângulo de torsão para análise dinâmica de uma viga elástica delgada confinada no interior de um cilindro

• Processo: 14/04768-3
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Vigência: 11 de agosto de 2014 - 29 de dezembro de 2014
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Marcos Silveira
• Beneficiário: Marcos Silveira
• Pesquisador visitante: Pankaj Wahi
• Inst. do pesquisador visitante: Indian Institute of Technology, Kanpur (IIT KANPUR), Índia
• Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Assunto(s): Dinâmica não linear Flambagem

Resumo

Neste projeto pretende-se determinar a relação não-linear entre a rigidez torsional e o ângulo final de torsão de uma viga elástica dentro de um confinamento cilíndrico, e utilizar essa relação para análise da dinâmica de um sistema com oscilações torsionais. A flambagem helicoidal de uma viga elástica em contato com um confinamento cilíndrico está presente em várias áreas da ciência. Ela é de grande importância para a indústria do petróleo, na qual as colunas de perfuração longas e finas são simultaneamente carregadas axialmente e torcidas. A hélice dentro de um cilindro se tornou um problema recorrente em mecânica avançada de meio contínuo, pois exibe fenômenos não-lineares complexos de localização espacial e caos. Em um trabalho recente foi visto que a formação de configuração helicoidal é resultado somente do carregamento de torsão, e confirma que há um caminho diferente para a flambagem helicoidal que não é relacionada à flambagem senoidal, reforçando a importância do comportamento geométrico da viga. Assim, é interessante a determinação da relação não-linear entre a rigidez torsional e o ângulo final de torsão de uma viga dentro de um confinamento cilíndrico. O objetivo é dividido em duas partes. Na primeira parte, pretende-se determinar a relação não-linear entre a rigidez torsional e o ângulo final de torsão de tal viga, construindo-se um experimento de pequena escala similar aos utilizados por Silveira (2011), Thompson et al. (2012) e Chen & Li (2011). Na segunda parte, essa relação não-linear será incluída no modelamento da rigidez torsional para análise de um sistema com oscilações torsionais, similar ao sistema discreto discutido por Silveira & Wiercigroch (2009) e Silveira (2011), através de métodos numéricos usuais em dinâmica não-linear, como diagramas de bifurcação e bacias de atração, de forma a identificar regiões nas quais fenômenos indesejados podem ocorrer. O pesquisador responsável conhece o pesquisador visitante, Pankaj Wahi, indicado para esta solicitação de auxílio desde sua passagem pela University of Aberdeen, entre 2008 e 2011, período em que o pesquisador responsável cursou seu doutorado, e o pesquisador visitante fez diversas visitas relacionadas a projetos de pesquisa em comum. Em consequência desta colaboração, existe grande interesse de ambos em desenvolver projetos em conjunto, envolvendo os grupos de pesquisa da UNESP Bauru e do IIT Kanpur, incluindo docentes e alunos de pós-graduação, de forma a promover e aprimorar esta colaboração. Espera-se que o conhecimento do Professor Pankaj Wahi sobre os assuntos relacionados a este projeto possa contribuir para um melhor aprofundamento das análises referentes aos resultados experimentais e numéricos obtidos ao longo do Projeto Regular, e durante a visita. Técnicas especializadas de análise de sistemas dinâmicos com presença de stick-slip são extensivamente utilizadas pelo pesquisador visitante em suas linhas de pesquisa, e alguma experiência com estas técnicas poderá ser transmitida para o grupo de pesquisa local através do convívio diário, e mais especificamente através dos cursos de curta duração oferecidos pelo visitante. De uma forma geral, a visita servirá para estreitar a relação entre os grupos de pesquisa da UNESP Bauru e do IIT Kanpur, possibilitando a cooperação entre docentes e alunos em projetos relacionados às áreas de atuação dos envolvidos, incluindo métodos analíticos, experimentais e numéricos aplicados à dinâmica de sistemas mecânicos, como sistemas de impacto, absorvedores de impacto, sistemas de coleta de energia ("energy harvesting"), e sistemas de controle. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SILVEIRA, M.; WAHI, P.; FERNANDES, J. C. M. Exact and approximate analytical solutions of oscillator with piecewise linear asymmetrical damping. INTERNATIONAL JOURNAL OF NON-LINEAR MECHANICS, v. 110, p. 115-122, APR 2019. Citações Web of Science: 0.

SILVEIRA, M.; WAHI, P.; FERNANDES, J. C. M. Effects of asymmetrical damping on a 2 DOF quarter-car model under harmonic excitation. COMMUNICATIONS IN NONLINEAR SCIENCE AND NUMERICAL SIMULATION, v. 43, p. 14-24, FEB 2017. Citações Web of Science: 10.