Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/37625

TitleFrictional contacts in multibody dynamics
Other titlesContactos com atrito em sistemas mecânicos
Author(s)Marques, Pedro Filipe Lima
Advisor(s)Flores, Paulo
KeywordsFriction
Multibody systems
Contacts
Simulation
Atrito
Sistemas multicorpo
Contactos
Simulação
Issue date2015
Abstract(s)This work has as primary goal to study the influence of friction modeling on the dynamic behavior of mechanical systems. In this sense, an extensive literature review was conducted in order to present the main phenomena due to friction generated between two contacting surfaces. Furthermore, a comprehensive study of different friction modeling approaches was carried in order to explain the main characteristics of the most relevant static and dynamic friction models. The comparison between different methodologies of friction modelling is presented in two distinct phases. The first consists in a simple system with one degree of freedom where friction plays a major role in the behavior of the system. The second phase involves more complex three-dimensional mechanical systems, where just a small part of the presented models is employed. In the latter phase, it is analyzed a kinematic translational joint with friction, where the friction force is implicitly calculated in the resolution of the equations of motion, and a spatial revolute joint with axial and radial clearance where friction is treated as an external force acting on the system. Due to the use of multibody systems in the mentioned examples, it was necessary to introduce the three-dimensional formulation for their dynamic analysis, which in this case is based on the Newton-Euler equations. Some methods for solving the equations of motion are also discussed, as well as their efficiency and accuracy. The dynamic simulations of multibody systems performed in the context of this work were carried out using MUBODYNA (Flores, 2012). The main conclusion of this study is that friction plays a key role in the behavior of multibody systems due to its energy dissipation properties. The main differences between the existing models are in the vicinity of zero relative velocity, thus the disparities occur during motion reversal.
Este trabalho tem como objetivo principal estudar a influência da modelação do atrito no comportamento dinâmico de sistemas mecânicos com múltiplos corpos. Nesse sentido, uma vasta pesquisa bibliográfica foi efetuada, de modo a apresentar quais os principais fenómenos produzidos devido ao atrito gerado entre duas superfícies em contacto. Para além disso, um estudo abrangente sobre diferentes abordagens para o cálculo da força de atrito foi realizado de modo a explanar as características dos modelos de atrito mais importantes. A comparação entre as diferentes metodologias de modelação de atrito é apresentada em duas fases distintas. A primeira consiste na utilização de um sistema simples com um grau de liberdade onde o atrito tem papel preponderante no comportamento sistema. A segunda fase considera sistemas mecânicos tridimensionais mais complexos, onde apenas é estudada uma pequena parte dos modelos apresentados. Nesta fase, analisa- se uma junta cinemática de translação com atrito, onde o atrito é calculado implicitamente na resolução das equações do movimento, e uma junta de revolução com folga radial e axial onde o atrito é tratado como uma força externa que atua no sistema. Devido à utilização de sistemas multicorpo nos exemplos apresentados, foi necessário introduzir a formulação tridimensional para a sua análise dinâmica, que neste caso tem por base as equações Newton-Euler. Alguns métodos para a resolução das equações do movimento também são discutidos, bem como as suas eficiência e precisão. As simulações dinâmicas realizadas no âmbito deste trabalho foram executadas usando o código MUBODYNA (Flores, 2012). A principal conclusão deste trabalho é de que o atrito tem um papel fundamental no comportamento de sistemas multicorpo devido às suas propriedades de dissipação de energia. As principais diferenças entre os modelos existentes encontram-se na vizinhança da velocidade relativa nula, posto isto, estas acontecem durante inversões de sentido.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
URIhttp://hdl.handle.net/1822/37625
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Dissertações de Mestrado Integrado
DEM - Dissertações de Mestrado / MSc Thesis

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