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Análise Modal: Cálculo da Frequência Natural de Vibração de Estruturas, Exercícios de Termodinâmica

Neste documento, é apresentado um programa matlab para o cálculo da frequência natural de vibração de estruturas, utilizando o método modal. O programa calcula a rigidez equivalente, matriz de massa, matriz de rigidez, autovalores e vetores de deslocamento e velocidade. O resultado final é a solução nas coordenadas espaciais.

Tipologia: Exercícios

2020

Compartilhado em 22/01/2020

rodrigo-basso-5
rodrigo-basso-5 🇧🇷

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bg1
%Programa análise Modal
%Dados e entrada:
clc
clear all
% Unidades em SI
%% Calculo do Keq
Db = 4.5e-3; %Diametro bambu
Ib = (pi*Db^4)/64 %Momento de inercia do bambu
l = 0.25; %comprimento da vareta de bambu (entre as placas)
Eb = 9.02E9; %Modulo de elasticidade do bambu
n = 8; %Numero de varetas dO bambu
Keq = n*((12*Eb*Ib)/(l^3)); %Rigidez equivalente (viga engastada)
M1 = 0.335; %Massa do primeiro andar
M2 = 0.330; %Massa do segundo andar
M3 = 0.334; %Massa do terceiro andar
M = [M1 0 0; 0 M2 0; 0 0 M3]; %Matriz de massa
K = [2*Keq -Keq 0; -Keq 2*Keq -Keq; 0 -Keq Keq;]; %matriz de rigidez
X0 = [0; 0; 0]; %Desl. Inicial
V0 = [0; 0; 0]; %Veloc. Inicial
%% 1 - M121inv
M12 = chol(M)';
M12inv = M12^(-1);
%% 2 - Matril Ktil
Ktil = M12inv*K*M12inv;
%% 3,4 - Problemas de autovalores
[Vt Vl] = eig(Ktil);
omega = sqrt(diag(Vl));
%% 5 - Matriz S e Sinv
S = M12inv*Vt;
Sinv = Vt'*M12;
%% 6 - Condições inicais nas coordenas nodais
r0 = Sinv*X0;
rv0 = Sinv*V0;
%% 7 - Solução do problema nas coordenas nodais
t0 = 0; %tempo incial
tf = 10; %tempo final
dt = tf/100; %Delta tempo
t = t0:dt:tf;
% Amplitude e angulo phi:
for i=1:length(X0)
A(i) = sqrt(r0(i)^2 + (rv0(i)/omega(i))^2);
phi(i) = atan2 (r0(i)*omega(i), rv0(i));
end
pf2

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%Programa análise Modal %Dados e entrada: clc clear all

% Unidades em SI %% Calculo do Keq Db = 4.5e-3; %Diametro bambu Ib = (piDb^4)/64 %Momento de inercia do bambu l = 0.25; %comprimento da vareta de bambu (entre as placas) Eb = 9.02E9; %Modulo de elasticidade do bambu n = 8; %Numero de varetas dO bambu Keq = n((12EbIb)/(l^3)); %Rigidez equivalente (viga engastada)

M1 = 0.335; %Massa do primeiro andar M2 = 0.330; %Massa do segundo andar M3 = 0.334; %Massa do terceiro andar

M = [M1 0 0; 0 M2 0; 0 0 M3]; %Matriz de massa

K = [2Keq -Keq 0; -Keq 2Keq -Keq; 0 -Keq Keq;]; %matriz de rigidez

X0 = [0; 0; 0]; %Desl. Inicial V0 = [0; 0; 0]; %Veloc. Inicial

%% 1 - M121inv M12 = chol(M)'; M12inv = M12^(-1);

%% 2 - Matril Ktil Ktil = M12invKM12inv;

%% 3,4 - Problemas de autovalores [Vt Vl] = eig(Ktil); omega = sqrt(diag(Vl));

%% 5 - Matriz S e Sinv S = M12invVt; Sinv = Vt'M12;

%% 6 - Condições inicais nas coordenas nodais r0 = SinvX0; rv0 = SinvV0;

%% 7 - Solução do problema nas coordenas nodais t0 = 0; %tempo incial tf = 10; %tempo final dt = tf/100; %Delta tempo t = t0:dt:tf;

% Amplitude e angulo phi: for i=1:length(X0) A(i) = sqrt(r0(i)^2 + (rv0(i)/omega(i))^2); phi(i) = atan2 (r0(i)*omega(i), rv0(i)); end

%Solução r(t): for i=1:length(X0); r(i,:) = A(i)sin(omega(i)t+phi(i)); end

%% 8 - Solução nas cood. fisicas: X = S*r;

%% Relatório Frenquencia_natural_Hz = (omega/(2*pi))