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Identificação experimental das propriedades modais de uma estrutura
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Orientador(es)
Resumo(s)
Para estudar, avaliar ou modificar o comportamento dinâmico das estruturas
de engenharia civil recorre-se à modelos computacionais, em geral modelos
modais. Se estiver disponível uma estimativa das propriedades do material,
das características geométricas e das condições de apoio é possível definir um
modelo analítico através do método dos elementos finitos. No entanto, no caso
das estruturas existentes estes modelos nem sempre se encontram corretos.
Uma abordagem alternativa para construir o modelo modal é a chamada análise
modal experimental, que se baseia na medição das forças ou respostas da
estrutura quando excitada artificialmente num ou mais pontos. A identificação
dos parâmetros modais das estruturas é uma ferramenta usada para auxiliar a
modelação numérica.
Neste trabalho, foi implementado um procedimento de identificação modal para
obtenção dos fatores de participação modal, da massa modal e dos modos
de vibração a partir das respostas e ação medidas. O método tem por base a
identificação de sistemas lineares em espaço de estados com recurso a técnicas
de subespaços. O fator de participação modal e a massa modal são estimados
através da matriz de transformação de similaridade entre dois modelos de espaço
de estados. Visto que o método usa apenas a resposta medida num ponto, as
formas modais são obtidas indiretamente, a partir dos fatores de participação
modal.
De forma a avaliar o algoritmo de identificação e validar a sua implementação
computacional, este é utilizado para a identificação modal de vários modelos
com base em dados simulados numericamente e é apresentada uma comparação
entre os resultados experimentais e numéricos, em termos de frequências naturais
e modos de vibração, fator de participação modal e da massa modal. O mesmo foi
ainda aplicado a dados de entrada/saída experimentais de um modelo laboratorial
de uma estrutura com três andares excitado na base com recurso à mesa sísmica.
Na componente prática criou-se um programa desenvolvido em MATLAB e
SIMULINK que permite calcular os parâmetros modais das estruturas.
Descrição
Palavras-chave
Vibrações dinâmicas Análise modal experimental Identificação de sistemas Modelo em espaço de estados Parâmetros modais