Otimização de dispositivos passivos de dissipação de energia - TMD e K-Damper - para redução de vibração em um modelo de ônibus utilizando o CIOA

Abstract

Este trabalho desenvolveu e avaliou, por meio de simulações numéricas, o uso de dispositivos passivos para a redução de vibrações verticais no assento do motorista de um ônibus. Foram implementadas rotinas computacionais para modelar a dinâmica do veí- culo original, com dez graus de liberdade, e para otimizar os parâmetros de dois modelos modificados com a adição dos seguintes dispositivos: o Tuned Mass Damper (TMD) e o K-Damper. O modelo foi excitado por três perfis de pista estocásticos de classe C, conforme a ISO 8608, 2016, e as otimizações foram realizadas utilizando o Circle-Inspired Optimization Algorithm (CIOA). As análises iniciais no modelo original indicaram que, nas condições de pista consideradas, a aceleração ponderada no assento do motorista ultrapassou limites aceitáveis segundo normas como a NHO-09, 2012, a NR-15, 2022 e a ISO 2631-1, 2016. Nos dois modelos modificados, após a instalação de cada um dos dispositivos otimizados, os resultados mostraram que, enquanto o TMD promoveu reduções moderadas nas acelerações ponderadas, o K-Damper apresentou desempenho superior, alcançando reduções acima de 50% e reclassificando a condição de exposição do condutor segundo normas de saúde ocupacional.

This study developed and evaluated, through numerical simulations, the use of passive devices to reduce vertical vibrations in the driver’s seat of a bus. Computational routines were implemented to model the dynamics of the original vehicle, with ten degrees of freedom, and to optimize the parameters of two modified models incorporating the following devices: the Tuned Mass Damper (TMD) and the K-Damper. The model was excited by three theoretical class C road profiles, according to ISO 8608, 2016, and the optimizations were performed using the CIOA algorithm. Initial analyses indicated that, under the considered road conditions, the weighted acceleration at the driver’s seat exceeded acceptable limits according to standards such as NHO-09, 2012, NR-15, 2022 and ISO 2631-1, 2016. The results showed that while the TMD achieved moderate reductions in weighted accelerations, the KDamper exhibited superior performance, achieving reductions above 50% and reclassifying the driver’s exposure condition according to occupational health standards.