Investigação experimental de propagação de ondas em estruturas leves : aplicações em compósitos e metamateriais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Neves, Daniely Amorim das
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Ondas - propagação
Painel compósito
Metamateriais
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/35313
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
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spelling Investigação experimental de propagação de ondas em estruturas leves : aplicações em compósitos e metamateriaisOndas - propagaçãoPainel compósitoMetamateriaisDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.O constante avanço tecnológico e no processo de manufatura proporcionam o crescimento da utilização de materiais com atributos físicos-mecânicos não alcançados por insumos convencionais, tais como materiais compósitos e metamateriais. Estes materiais apresentam propriedades vibroacústicas superioriores em regiões de médias e altas frequências, onde os métodos modais tradicionais não são aplicáveis. Parâmetros como número de onda, velocidade de grupo, densidade modal e potência dissipada caracterizam seu desempenho dinâmico e podem ser analisadas por métodos baseados em propagação de ondas. Diante disto, este trabalho apresenta uma investigação de métodos experimentais de caracterização do comportamento dinâmico de estruturas leves: painel compósito do tipo sanduíche com núcleo de honeycomb e vigas de poliamidas com e sem ressonadores mecânicos (metamateriais). Os painéis sanduíches compósitos se destacam devido à suas características de alta resistência combinadas a uma baixa massa específica. Já o metamaterial, destaca-se no controle de vibrações e ruído dados a sua capacidade de atenuação de vibração para certas bandas de frequência, denominado efeito bandgap. Foram analisados três métodos experimentais com o objetivo de obter o número de onda, o primeiro método utiliza a resposta em frequência em três pontos igualmente espaçados na estrutura, o segundo é denominado método de Séries de Fourier Discreta Regressiva (RDFS) em que utiliza o conceito de frequências espaciais e transformada discreta de Fourier e o último método emprega os pontos de máximos do coeficiente de correlação para estimar o número de onda. Uma análise preliminar foi realizada aplicando tais métodos às respostas dinâmicas experimentais de uma estrutura bem conhecida, uma viga de aço. A instrumentação e o sistema de aquisição foram adequadamente adotados para a realização dos ensaios experimentais para cada estrutura analisada, considerando fatores de sensibilidade, faixa de frequência de excitação e relação entre massa da amostra e a massa dos transdutores. Para as estruturas unidimensionais os resultados experimentais foram comparados a resultados analíticos calculados levando em consideração as suas propriedades e geometrias. Já para a estrutura bidimensional, painel compósito, os resultados experimentais são comparados a resultados numéricos presentes na literatura. Os resultados encontrados em todos os métodos aplicados são condizentes com os resultados analíticos e numéricos. No metamaterial foi possível identificar o efeito bandgap na frequência entre 1500 Hz a 1800 Hz. No entanto, o método de correlação mostrou-se mais preciso e com menos parâmetros a serem determinados em comparação aos demais métodos.The constant technological advancement in manufacturing processes allows the growing of the use of materials with physical-mechanical attributes not reached by conventional inputs, such as composites and metamateriais, providing superior dynamic performance. These materials present superior vibroacoustic properties in the mid and high frequency bands, where the classical modal approaches are not suitable. Parameters such as the wave number, group velocity, modal density and dissipated power can then be characterized by wave-based methods. This work makes an investigation of experimental methods aiming to characterize the dynamic behavior of light structures: honeycomb core composite sandwich panel and single polyamide beams and mechanical resonators (metamaterials). The composite sandwich panels stand out because of their high strength characteristics combined with a low specific mass, the metamaterial in the control of vibrations and noise given their ability to attenuation of vibration for certain bands of frequency, called bandgap effect. Three experimental methods were analyzed in order to obtain the wave number, the first method uses the frequency response at three equally spaced points in the structure, the second method is called the Regressive Discrete Fourier Series (RDFS) method in which it uses the concept of spatial frequencies and discrete Fourier transform and the latter method employs points of the correlation coefficient to estimate the wave number. A preliminary analysis was performed applying these methods to experimental dynamic responses of a well-known structure, a steel beam. The instrumentation and the acquisition system were appropriately adopted to perform the experimental tests for each structure analyzed, considering factors of sensitivity, frequency range of excitation and relation between mass of the sample and mass of the transducers. For the one-dimensional structures the experimental results were compared to calculate analytical results taking into account their properties and geometries. For the two-dimensional composite panel, the experimental data are compared to numerical from the literature. The results founded in all of the methods are consistent with the analytical and numerical results. In the metamaterial case, it was possible to identify the bandgap effect in the frequency between 1500 Hz and 1800 Hz. However, the correlation method was more accurate and with fewer parameters to be determined in comparison to the other methods.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasFabro, Adriano TodorovicNeves, Daniely Amorim das2019-08-22T17:01:13Z2019-08-22T17:01:13Z2019-08-222019-02-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfNEVES, Daniely Amorim das. Investigação experimental de propagação de ondas em estruturas leves: aplicações em compósitos e metamateriais. 2019. xiii, 72 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.http://repositorio.unb.br/handle/10482/35313A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-08T21:40:01Zoai:repositorio.unb.br:10482/35313Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-08T21:40:01Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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