6. ANÁLISE MODAL DE SISTEMAS COM N GL

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1 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL ANÁLISE ODAL DE SISEAS O N GL Neste aítulo seão aalsadas as aateístas odas, feüêas atuas e odos de vba de ssteas ão aotedos o gaus de lbedade. Seão aesetados tabé algus odelos de aoteeto oooal. Atavés de ua tasfoação de oodeadas é ostado o desaolaeto das euações de oveto de u sstea eâo ualue, o aoteeto oooal. As atzes de assa [], gdez [k] e aoteeto [] dos odelos estudados são uadadas, sétas e ossue desão x, sedo o úeo de gaus de lbedade do odelo. Os vetoes osção w (t), velodade w (t) e aeleação w(t) do odelo ossue desão x.

2 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL PROPRIEDADES DAS ARIZES DE ASSA E RIGIDEZ Defções: - eega oteal: V w k w (6.) - eega éta: w w (6.) Paa todas as alações au estudadas obseva-se ue: k k e. Paa estutuas totalete vuladas e o a sua assa be defda, as eegas oteal e éta são see dfeetes de zeo e ostvas, uasue ue seja os desloaetos e as velodades, oatíves o os víulos do sstea. Ass: V w k w k w w det (6.3) det (6.4) Exeções ooe aa: - estutuas o ovetos de oos ígdos V w k w det k (6.5) - estutuas o gaus de lbedade se assa (odelo adeuado) w w det (6.6)

3 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL SISEA LIVRE SE AOREIENO Paa os odelos leaes, ão aotedos, w k w (6.7) vaos oua soluções a foa ( t) W se( t ) w (6.8) e (6.7) esulta Alado (6.8) e sua devada w( t) W se( t ) Wse t k Wse t (6.9) ou seja: k W W (6.) Fazedo e A k, obté-se o oblea de autovaloes e autovetoes: A W W (6.) aa o ual ode-se ova ue exste autovaloes tal ue W,,, dados o W, W e autovetoes leaete deedetes W W W W o,,,

4 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL NORALIZAÇÃO - ESALONAENO Se W é u autoveto etão W tabé é. Etão seja vetoes adesoas tas ue W (6.) ode a ostate ode se esolhda aa atede deteado téo de esaloaeto. Os segutes téos de esaloaetos ou oalzações são feueteete usados:. oodeada ualue esolhda:. oodeada áxa do veto: ode ax( ) 3. Noa do veto utáa: 4. assa odal utáa: Defe-se: - assa odal: (6.3) - gdez odal: k (6.4) A at de (6.) te-se aa o odo : k, ue é-ultlado o k (6.5) Potato k (6.6)

5 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL OROGONALIDADE DOS ODOS DE VIBRAR Alado (6.) aa os autovaloes e, obteos: k (6.7) e k (6.8) Pé-ultlado (6.7) o e (6.8) o, obté-se k (6.9) e k (6.) asodo a euação (6.) e lebado ue k k e, obté-se k (6.) Etão subtado (6.) de (6.9) obté-se (6.) Etão aa, obté-se de (6.) e k (6.3) Potato, dz-se ue odos de vba são otogoas ete s odeados elas atzes de assa e de gdez.

6 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL 83 Defdo: - atz odal (6.4) - atz assa odal (6.5) - atz gdez odal k (6.6) uado se faz os odos de vba são dtos otooas e, este aso, - atz assa odal I (6.7) e - atz gdez odal k (6.8) ode e Lebe-se as defções da gdez odal k e da assa odal. Potato, ofoe já vsto k (6.9)

7 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL ARIZES DE AOREIENO Nos odelos de aoteeto vsoso as foças de aoteeto ue atua sobe as assas são dadas o: w f aot, ode é a atz de aoteeto. Estas atzes são deoadas: oooal uado: é dagoal ão-oooal uado: ~ ão é dagoal Neste aítulo osdea-se aeas o aso de aoteeto vsoso oooal, ou seja: (6.3) Defdo-se o fato de aoteeto odal, e aaloga o ssteas de gl, oo: (6.3) obté-se (6.3) Alado (6.3) e (6.3) obté-se: (6.33) See ue a atz fo oooal, te-se: k k (6.34)

8 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL ARIZES DE AOREIENO PROPORIONAL As atzes de aoteeto ode se ostuídas a at de odelos ue utlza-se de dados da aálse odal exeetal. Po exelo: a at de ua feüêa atual aoteeto odal oesodete, ode-se usa dos odelos: e do ) seja adotado o odelo: a (6.35) Pé ultlado (6.35) o e ós-ultlado o obté-se a ou a e alado (6.3), obté-se a (6.36) Ass aa se alula o aoteeto do -éso odo faz-se; a ou a (6.37) ) seja adotado o odelo: k a (6.38)

9 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL 86 Pé ultlado (6.38) o e ós-ultlado o obté-se a k ou a e alado (6.9) e (6.3), obté-se a (6.39) Ass aa se alula o aoteeto do -éso odo faz-se; a ou a (6.4) A at de duas feüêas atuas e s, e dos oesodetes aoteetos odas e s, ode-se usa o odelo de aoteeto de Raylegh dado a segu. ) seja adotado o odelo de Raylegh: a a k (6.4) Pé-ultlado ela atz e ós-ultlado o, atz odal, obteos a a k ou a a Ass a atz é dagoal aa uasue ostates eas e ostvas a e a.

10 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL 87 Pé ultlado a atz o obté-se a I a Paa a lha te a segute elação: a a a a (6.4) Paa a lha s s s a s a s ss a a s (6.43) Resolvedo este sstea, euações (6.4) e (6.43), obté-se as ostates a e a, dadas as feüêas atuas e s, e os aoteetos odas oesodete e s. a s s s (6.44) s a s s (6.45) s Ass aa se alula o aoteeto do -éso odo faz-se a a a a (6.46)

11 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL 88 v) atz de aoteeto exata a at das oedades odas do sstea. Seja (6.47) Lebado da defção de assa odal ode-se obte adaete: (6.48) e (6.49) Pé-ultlado (6.47) o (6.49)e ós ultlado o (6.48) obté-se (6.5) Pode-se alula: Z ou Z (6.5)

12 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL 89 Potato a euação (6.5) fa gual a Z (6.5) Vaos exaa o oduto Z esevedo e subatzes: Z (6.53) ue é gual à Z (6.54) ode (6.55) e alado (6.54) e e (6.5), obté-se (6.56) Obseve ue a atz de aoteeto [] tabé ode se obtda de foa oleta, osdeado aeas algus odos, os ue são elevates. Paa odos, sedo (6.57)

13 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL OORDENADAS ODAIS Paa ualue state de teo, ode-se eseve ualue desloaeto w (t) oo obação lea dos odos, ou seja, ( t ( t) ( t) ( t) ( t) w ) (6.58) E foa atal a (6.58) ode se esta oo ua tasfoação lea de oodeadas da segute foa w t) t ( (6.59) ode defe-se o veto das oodeadas odas t t t t (6.6) A atz odal é vesível os te e suas oluas os odos de vba leaete deedetes. A vesa da atz odal é dada o (6.48), ou seja:, ue são (6.6) Obseve ue uado se tabalha o os odos otooas, a atz assa odal é ua atz detdade, ou seja: I. Neste aso a euação (6.6) é dada o (6.6)

14 VIBRAÇÕES EÂNIAS - APÍULO 6 - ANÁLISE ODAL N GL DESAOPLAENO DAS EUAÇÕES DE OVIENO Seja dado o odelo de u sstea eâo o gaus de lbedade: w w k w f (6.63) ode w w(t) é o veto de desloaetos, de desão, e f (t) f é o veto de foças exteas aladas, de desão. Alado a tasfoação de oodeadas w t) t obteos: (, dada e (6.59), a euação (6.63) k f (6.64) Pé-ultlado (6.64) o k f (6.65) Alado (6.5), (6.6) e (6.3) e (6.65) e osdeado oooal a atz de aoteeto [], obteos o segute sstea desaolado F (6.66) ode e são dagoas elas oedades de otogoaldade, o aoteeto oooal ofoe ostado ateoete e é dagoal osdeado F f é o veto aga odal (6.67)

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