Comparação de técnicas de redução de modelo

Abstract

Em análise dinâmica de estruturas, a modelagem numérica com o uso do método de elementos finitos (MEF) se tornou popular devido a sua capacidade de produzir resultados satisfatórios em domínios de geometria complexa. Na busca de precisão dos resultados produzidos pelo MEF, modelos com muitos graus de liberdade e matrizes de elevada ordem são facilmente produzidos. No entanto, a manipulação de tais matrizes se torna dispendiosa e muitas vezes inviável. Para contornar tal problema surgem os métodos de redução de modelo, que tentam condensar sistemas grandes descaracterizando-os o mínimo possível. Este trabalho se dedica a elaborar e implementar um algoritmo que parte de um modelo inicial de 𝑛 graus de liberdade, reduzindo-o por diferentes métodos e comparando o desempenho de cada método no cálculo de funções de resposta em frequência. Os métodos de redução comparados são a condensação estática (ou de Guyan), Improved Reduction System (IRS) e System Equivalent Reduction-Expansion Process (SEREP). O sistema utilizado nas reduções é uma turbina eólica, onde foi considerado apenas a vibração torcional não amortecida do trem de força, em que os nós do rotor e do gerador são os graus de liberdade mestres e os nós dos eixos e da caixa multiplicadora são graus de liberdade escravos. Os três métodos apresentaram boa precisão, porém o mais preciso foi o SEREP, tanto na amplitude quanto na frequência natural. O método que consumiu menor tempo de CPU foi o de Guyan, mas o IRS apresentou a melhor relação entre precisão e tempo de CPU.