Static, dynamic and modal analysis of tensegrity structures and mechanisms : Análise estática, dinâmica e modal de estruturas e mecanismos tensegrity

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka

Detalles Bibliográficos
Autor: Paiva, Victor Antonio Seixas de Menezes, 1994-
Tipo de recurso: tesis de maestría
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2019
País:Brasil
Institución:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Repositorio:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Idioma:portugués
OAI Identifier:oai::1095200
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637572
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Dinâmica
Estática
Método dos elementos finitos
Vibração
Cinemática
Finite element method
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Flexible structures
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O projetista de um tensegrity pode controlar sua rigidez e formato através da mudança de tensão nos cabos, cujos comportamentos são explorados neste trabalho via protótipos e simulações. Um modelo foi sugerido para otimizar massa e volume de uma antena de satélite, o mecanismo tensegrity foi criado para ser lançado num formato colapsado, economizando volume dentro do foguete, e expandido no espaço através da contração de determinados cabos. Em seguida, as tensões dos cabos de um prisma tensegrity foram variadas e a mudança na rigidez foi avaliada por análise modal. Por fim, uma torre tensegrity bidimensional foi submetida a grandes deformações, sua análise estática não linear foi implementada e as frequências naturais das posições deformadas foram calculadas. As três metodologias foram implementadas e, posteriormente, validadas em três experimentos distintos, estes ressaltando os efeitos de cada propriedade em avaliação. O objetivo deste trabalho é propor um procedimento para desenvolver o projeto e construção de uma estrutura tensegrity que englobe as três metodologias: definindo sua expansão a partir de uma configuração colapsada, o controle da rigidez quando estável e a nova posição caso algum esforço provoque grandes deformações. Portanto, além do objetivo prático do primeiro tópico, este trabalho tem como meta fornecer uma documentação geral de soluções relacionadas a estruturas e mecanismos tensegrityAbstract: The development of lighter, thinner, stiffer or smarter structures is a constant challenge among engineers and scientists of all fields. Tensegrity systems, which are formed by rigid bodies under compression and cables under traction, are likely to be largely used by the space, civil, mechanical, aeronautical and biomedical industries. The designer of a tensegrity can control its stiffness and shape by changing the tension in the cables, these behaviours are explored in this work via prototypes and simulations. A model was suggested to optimize mass and volume of a satellite antenna, a tensegrity mechanism was created to be launched in a reduced shape, saving volume in the launcher, and expanded in space by pulling specific tendons. Secondly, the tensions of a tensegrity prism's cables were varied and the change in stiffness was assessed through modal analysis. Finally, a 2D tensegrity tower was put under large deformations, its nonlinear static analysis was implemented and the natural frequencies of the deformed configurations were calculated. All the three methodologies have been implemented and, later, validated through experiments designed to highlight each property of concern. The objective of this work is to propose procedures to develop and build a tensegrity structure that carry those three methodologies: defining its expansion from a compact configuration, its stiffness control once the expansion is finished and its new shape if any load generates large displacements. Thus, beyond the practical end of the first topic, the goal of this work is to provide a general document of solutions related to tensegrity structures and mechanismsMestradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia MecânicaCNPQ132166/2018-6[s.n.]Kurka, Paulo Roberto Gardel, 1958-Mastelari, NiederauerIzuka, Jaime HideoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS20192019-07-31T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (79 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637572PAIVA, Victor Antonio Seixas de Menezes. Static, dynamic and modal analysis of tensegrity structures and mechanisms: Análise estática, dinâmica e modal de estruturas e mecanismos tensegrity. 2019. 1 recurso online (79 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637572. Acesso em: 28 fev. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1095200Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccessPaiva, Victor Antonio Seixas de Menezes, 1994-2019-11-22T16:15:42Zoai::1095200Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-11-22T16:15:42Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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