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VIBRACIONES – En sistemas físicos

$498

Hay existencias

Autor:  MAJEWSKI SZYMIEC, Tadeusz

Páginas:   336

Año:   2016

Edición:   1

Editorial:  Alfaomega

Apoyos:   Web

Presentación:

E-Book:  https://www.alfaomegaeditor.com.mx/default/vibraciones-en-sistemas-fisicos-8118.html

Nivel:  

Encuadernación:  Rústica

Hay existencias

ISBN: 9786076228791 Categorías: ,

Descripción

En el diseño y construcción de nuevas máquinas surgen algunos problemas con las vibraciones que éstas emiten y que es necesario resolver. Para resguardar el funcionamiento de tales máquinas, el diseñador requiere conocer las propiedades de los sistemas dinámicos. En el presente texto se muestran los elementos de sistemas vibratorios, sus propiedades y posibles movimientos, así como las definiciones utilizadas para las vibraciones. Para la solución de este tipo de problemas de define su modelo matemático, y de acuerdo con la complejidad del sistema tal modelo matemático puede ser simple o complejo.

Además del análisis teórico se presentan hardware y software útiles para medir las vibraciones de un sistema real. Para la adquisición de experiencia en el cálculo de frecuencias y amplitudes de la vibración se ofrecen ejemplos numéricos y problemas para practicar; la solución de estos ejemplos se efectúan utilizando el software MATLAB, que es el más adecuado para determinar las características del sistema que se esté analizando. Se exponen los métodos que deben utilizarse para calcular las amplitudes de vibraciones excitadas, modos de vibraciones y frecuencias naturales de las vibraciones de sistemas con parámetros distribuidos como cuerda, barra y viga. Asimismo, se estudian los equipos utilizados en la medición de vibraciones tales como los acelerómetros y vibrómetros de láser.

VENTAJAS

• En el inicio de cada capítulo se encuentra un listado de los objetivos del mismo y una introducción que da cuenta de los temas abordados; asimismo, al final de cada capítulo se presenta un resumen de éste.
• A lo largo del libro se encuentran ejemplos, ejercicios e ilustraciones que refuerzan la comprensión de cada apartado.
• Cuenta con una plataforma de contenidos interactivos con material complementario relativo a los temas del libro.

CONOZCA

• La descripción analítica de los movimientos vibratorios más importantes.
• El comportamiento dinámico de los sistemas con diferentes grado de libertad.
• Las ecuaciones para determinar los modos y frecuencias de las vibraciones de los sistemas con masa distribuida como cuerda, barra y viga.
• Los métodos e instrumentos básicos utilizados en la medición de las vibraciones.

APRENDA A

• Calcular la frecuencia natural y la amplitud de las vibraciones excitadas.
• Obtener de manera fácil ecuaciones de movimiento utilizando para ello las ecuaciones de Lagrange.
• Resolver las ecuaciones diferenciales que muestran las pequeñas vibraciones de los sistemas con N grados de libertad en torno de sus posiciones de equilibrio.

DESARROLLE SUS HABILIDADES PARA

• Identificar la influencia de vibraciones en el cuerpo humano y algunas normas que determinan el tiempo de exposición a las mismas.
• Utilizar el software MATLAB para obtener ecuaciones de movimiento y así definir los principales parámetros de los diferentes sistemas vibratorios.
• Aplicar el método de elemento finito en estructuras vibratorias.

A QUIÉN VA DIRIGIDO

Este libro está dirigido tanto a estudiantes de Ingeniería Mecánica, Mecatrónica, Automática y Civil como a ingenieros de estas áreas.

Introducción XI
Capítulo 1 Introducción a las vibraciones 1
1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2. Cinemática de las vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1. Movimiento armónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2. Movimiento periódico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.3. Movimiento no periódico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.4. Suma de dos o más vibraciones armónicas en la misma dirección 6
1.3. Resortes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.1. Combinación de Resortes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4. Amortiguamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.1. Amortiguamiento viscoso (lineal) . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.2. Fricción seca. Fricción Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4.3. Histéresis interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5. Grados de libertad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.7. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Capítulo 2 Análisis armónico de vibraciones 27
2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2. Series de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3. Análisis discreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4. Signalcalc Ace Dynamic Signal Analyzer . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Capítulo 3 Sistemas con un grado de libertad 41
3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.2. Vibraciones libres de un sistema sin amortiguamiento . . . . . . . . . . 42
3.3. Vibraciones libres amortiguadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.1. Movimiento sobre amortiguado h > ω0, = c/ccr > 1 . . . . . . 46
3.3.2. Movimiento sub amortiguado h<ω0, < 1 . . . . . . . . . . . 47
3.3.3. Amortiguación crítica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.4. Vibraciones excitadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.5. Excitación cinemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.6. Vibraciones excitadas por desbalance del rotor . . . . . . . . . . . . . 59
3.7. Vibraciones con excitación periódica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.8. Respuesta para cualquier excitación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.9. Aplicaciones de las vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.10. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Capítulo 4 Ecuaciones de Lagrange 89
4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2. Ecuaciones de Lagrange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3. Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.4. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Capítulo 5 Sistemas con dos grados de libertad 109
5.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2. Vibraciones libres sin amortiguamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.3. Vibraciones forzadas no amortiguadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.4. Absorsor dinámico de vibraciones. Amortiguador de vibraciones de Frahm119
5.5. Vibraciones libres del sistema con amortiguamiento . . . . . . . . . . . 120
5.6. Excitación armónica del sistema con amortiguamiento . . . . . . . . . 122
5.7. Sistemas semi-definidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.8. Vibraciones de un coche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.9. Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.10. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Capítulo 6 Sistemas de N grados de libertad 147
6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.2. Energía potencial y cinética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.3. Vibraciones alrededor de la posición de equilibrio . . . . . . . . . . . . 149
6.4. Vibraciones libres no amortiguadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.5. Modos de las vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.6. Vibraciones excitadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.7. Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.8. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Capítulo 7 Vibraciones en sistemas continuos 167
7.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
7.2. Vibraciones transversales de cuerdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.3. Vibraciones longitudinales de barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.4. Vibraciones transversales de vigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
7.4.1. Solución por separación de variables . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.5. Vibraciones forzadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
7.6. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
7.7. Bibliografía: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Capítulo 8 Medición de las vibraciones y sus aplicaciones 203
8.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.2. Medición de las vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.2.1. Acelerómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.2.2. Vibrómetro Láser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.2.3. Excitador de vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.2.4. Vibradores electro-magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.2.5. Martillo de impacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.2.6. Sensor de fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
8.2.7. Preamplificadores y amplificadores . . . . . . . . . . . . . . . . 214
8.2.8. Filtros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
8.2.9. Convector análogo-digital (A/D) . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.2.10. Adquisición de datos y el software para analizar los resultados 216
8.3. Análisis modal experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.4. Monitoreo y diagnóstico de la condición de la máquina . . . . . . . . . 225
8.5. Verificación experimental de la resistencia a las vibraciones y golpes . 231
8.6. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Capítulo 9 Método de elemento finito 233
9.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
9.2. Elemento tipo barra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
9.3. Elemento viga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
9.4. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
9.5. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Capítulo 10 Control de las vibraciones 245
10.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
10.2. Reducción la carga dinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
10.3. Aplicación del amortiguamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
10.4. Aislamiento de vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
10.4.1. Aislamiento pasivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
10.5. Absorsor dinámico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
10.6. Eliminador activo de vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.7. Eliminador sincrónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
10.8. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Capítulo 11 Respuesta humana a las vibraciones 257
11.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
11.2. Respuesta humana a las vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
11.3. Normas de exposición a vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
11.4. Terapia vibratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
11.5. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Capítulo 12 Mecánica vibratoria 265
12.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
12.2. Rotación de un rotor con desbalance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
12.3. Balanceo automático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
12.4. Fricción con vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
12.5. Transporte vibratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
12.5.1. La pista vibra en dirección horizontal . . . . . . . . . . . . . . 280
12.5.2. Movimiento vibratorio de la pieza como resultado de las vibraciones del plano en dos direcciones x0(t), y0(t) . . . . . . . . . 282
12.5.3. Tazón vibratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
12.5.4. Inspector vibratorio de tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
12.5.5. Acabado vibratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
12.6. Eliminador dinámico de las vibraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
12.7. Péndulo con vibraciones del eje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
12.8. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Capítulo 13 Vibraciones no lineales y paramétricas 305
13.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
13.2. Vibraciones no lineales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
13.3. Vibraciones autoexcitadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
13.4. Sistemas con características variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13.5. Caos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
13.6. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

Información adicional

Peso .750 kg
Dimensiones 23 × 17 × 2 cm

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© Copyright 2012 -    |   Alfaomega Grupo Editor S.A. de C.V.
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