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https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4474| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Study on multi-modal dynamic vibration absorbers applied to helicopters |
| Autor(es): | AMORIM, Luiz Alberto Monnerat de |
| Primeiro Orientador: | CUNHA JUNIOR, Sebastião Simões da |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | SOUSA, Marcelo Santiago de |
| metadata.dc.contributor.referee1: | CUNHA JUNIOR, Sebastião Simões da |
| metadata.dc.contributor.referee2: | GOMES, Guilherme Ferreira |
| metadata.dc.contributor.referee3: | SOUSA, Marcelo Santiago de |
| metadata.dc.contributor.referee4: | ARRUDA, Vanessa Bawden de Paula Macanhan de |
| Resumo: | Controle de vibrações é um desafio crítico na engenharia de helicópteros, onde vibrações estruturais de alta amplitude aceleram o desgaste e a fadiga dos componentes, ao mesmo tempo em que degradam o desempenho e o conforto da tripulação. Uma ferramenta de engenharia bastante aplicada a estes casos é o uso dos Absorvedores Dinâmicos de Vibração (ADVs) que possuem a capacidade de atenuar os níveis de vibrações nos pontos de acoplamento. Como uma evolução dos ADVs, surgem os chamados Absorvedores Dinâmicos de Vibração Multimodais (ADVMM), que podem melhorar o desempenho ao atenuar simultaneamente várias frequências (harmônicas) do rotor com um único dispositivo. Neste trabalho, é proposto um estudo acerca da implementação de uma metodologia de projeto baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF) para ADVMMs adaptados às frequências dos rotores principal e de cauda de um helicóptero Lynx da Marinha do Brasil, utilizando molas de lâmina em fibra de carbono integradas a massas inerciais de aço. A análise experimental de vibração com dados de acelerômetros de ensaios em voo orientou a seleção das frequências-alvo, revelando que, embora as frequências de excitação dominantes sejam governadas pelas harmônicas dos rotores principal e de cauda, a distribuição relativa de amplitude varia significativamente entre as posições do piloto e do copiloto e entre as diferentes condições de voo. A partir dessa análise, quatro frequências-alvo foram selecionadas para atenuação pelo ADVMM. Uma rotina de otimização em dois estágios baseada em algoritmo genético foi implementada: o primeiro estágio alinha as frequências naturais isoladas dos ADVMMs com as frequências-alvo por meio de análise modal, e o segundo estágio refina sua geometria por meio de análise harmônica acoplada, levando em conta o amortecimento e a interação com a estrutura principal. Duas geometrias candidatas foram propostas, aproveitando múltiplos modos de vibração, como flexão e torção. A primeira geometria é composta por dois blocos de massa, cada um contribuindo com dois modos de vibração, gerando duas antirressonâncias por bloco. A segunda geometria é composta por três blocos de massa, cujo movimento combinado contribui para quatro modos de vibração da estrutura, gerando quatro antirressonâncias. Ao gerar múltiplas antirressonâncias em um único dispositivo, os ADVMMs propostos alcançam uma supressão de vibração mais abrangente do que os absorvedores convencionais de modo único, ao mesmo tempo em que fazem um uso mais eficiente do peso do ab |
| Abstract: | Vibration control is a critical challenge in helicopter engineering, where high-amplitude structural vibrations accelerate component wear and fatigue while degrading crew performance and comfort. Conventional Dynamic Vibration Absorbers (DVA) are widely used in helicopters, as an evolution of the DVA, there is the Multi-Modal Vibration Absorber (MMDVA), which can suppress several rotor harmonics simultaneously with a single device. This study implements a finite element method (FEM) based design methodology for MMDVAs tailored to the main and tail rotor frequencies of a Brazilian Navy Lynx helicopter, utilizing carbon fiber leaf springs integrated with steel inertial masses. Experimental vibration analysis using flight test accelerometer data informed target frequency selection, revealing that while the dominant excitation frequencies are governed by main rotor and tail rotor harmonics, their relative amplitude distribution varies significantly between pilot and co-pilot locations and across flight conditions. From this analysis, four target frequencies were selected for each MMDVA to attenuate. A two-stage optimization routine based on a genetic algorithm was implemented: the first stage aligns the isolated natural frequencies of the MMDVAs with the target frequencies using modal analysis, and the second stage refines its geometry through coupled harmonic analysis to account for damping and interaction with the host structure. Two candidate geometries were proposed, taking advantage of multiple vibration mode shapes like flexion and torsion. The first geometry comprises two mass blocks, each contributing with two vibration modes, generating two antiresonances per block. The second geometry comprises three mass blocks, whose combined motion contributes to four vibration modes of the structure, generating four antiresonances. By generating multiple antiresonances with a single device, the proposed MMDVAs achieve broader vibration suppression than conventional single-mode absorbers, making more efficient use of absorber weight compared to adding multiple independent devices to the structure. |
| Palavras-chave: | Vibrações mecânicas Absorvedor dinâmico de vibração Controle de vibração multimodal Análise por elementos finitos Algoritmo genético Mechanical vibrations Dynamic vibration absorber Multi-modal vibration control Finite element analysis Genetic algorithm |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
| Idioma: | eng |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Itajubá |
| Sigla da Instituição: | UNIFEI |
| metadata.dc.publisher.department: | IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica |
| Citação: | AMORIM, Luiz Alberto Monnerat de. Study on multi-modal dynamic vibration absorbers applied tohelicopters. 2026. 79 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4474 |
| Data do documento: | 10-Jul-2026 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações |
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