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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39372| Título: | Comparação entre análise modal numérica e experimental de um ventilador de aço carbono em condição livre-livre |
| Título(s) alternativo(s): | Comparison between numerical and experimental modal analysis of a carbon steel fan in a free boundary condition |
| Autor(es): | Gonçalvez, Matheus Felipe Miyasaki |
| Orientador(es): | Novak, Paulo Rogerio |
| Palavras-chave: | Análise modal Ventiladores Método dos elementos finitos Dinâmica estrutural Modal analysis Fans (Machinery) Finite element method Structural dynamics |
| Data do documento: | 17-Nov-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | GONÇALVEZ, Matheus Felipe Miyasaki. Comparação entre análise modal numérica e experimental de um ventilador de aço carbono em condição livre-livre. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025. |
| Resumo: | O presente trabalho teve como objetivo realizar a comparação entre a análise modal numérica, desenvolvida no software ANSYS por meio do método dos elementos finitos, e a análise modal experimental, conduzida com um acelerômetro triaxial e martelo de impacto em condição livre-livre. O objeto de estudo foi um ventilador radial de pás curvas fabricado em aço carbono ASTM A36, aplicado na refrigeração de máquinas elétricas girantes. A primeira comparação dos parâmetros modais entre os métodos apresentou erros relativos em torno de -7% e -14%, validando as hipóteses do experimento. No modelo numérico, foram avaliadas diferentes configurações de elementos e a influência das soldas. O modelo composto por elementos de casca para as chapas e sólidos para os cordões de solda, apresentou a melhor correlação com o ensaio experimental em relação aos outros modelos propostos com erros relativos entre -4% e -11%. Após ajustes geométricos considerando as variações de fabricação, o modelo para comparação proposto com aumento do cordão de solda para 9 mm e diâmetro do cubo externo mantido em 210 mm obteve diferenças menores que 3,6% em todos os modos analisados, atendendo aos critérios de validação propostos pela norma ASME V&V 10-2019. O critério Modal Assurance Criterion (MAC) apresentou valores superiores a 0,9 nos três primeiros modos, confirmando a forte correlação entre as formas modais. A metodologia adotada demonstrou a importância da integração entre métodos numéricos e experimentais na caracterização dinâmica de componentes soldados, contribuindo para o desenvolvimento de modelos mais realistas e para a prevenção de ressonâncias em sistemas de ventilação aplicados a máquinas elétricas girantes. |
| Abstract: | This study aimed to compare the numerical modal analysis, developed in ANSYS software using the finite element method, with the experimental modal analysis performed through bump test with a triaxial accelerometer and an instrumented hammer under free boundary conditions. The object of study was a radial fan with curved blades made of ASTM A36 carbon steel, applied to the cooling of rotating electrical machines. The initial comparison of modal parameters between the two methods showed relative errors of approximately –7% and –14%, validating the experimental hypotheses. In the numerical model, different element configurations and the influence of welds were evaluated. The model composed of shell elements for the plates and solid elements for the weld beads presented the best correlation with the experimental test compared to the other proposed models with relative errors between -4% and -11%. After geometric adjustments considering manufacturing tolerances, the proposed validation model with the weld bead increased to 9 mm and the external hub diameter maintained at 210 mm showed differences below 3.6% for all analyzed modes, meeting the validation criteria established by the ASME V&V 10-2019 standard. The Modal Assurance Criterion (MAC) showed values higher than 0.9 in the first three modes, confirming the strong correlation between the mode shapes. The adopted methodology demonstrated the importance of integrating numerical and experimental methods in the dynamic characterization of welded components, contributing to the development of more realistic models and to the prevention of resonances in ventilation systems applied to rotating electrical machines. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39372 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia Mecânica |
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