Diferentes estratégias para atenuação de vibração em estruturas unidimensionais utilizando elastômero magneto-reológico - Santos, Valterson Marques [UNESP] (2023)
Elastômero magneto reológico (EMR) é um material inteligente que sob a ação de um campo magnético externo tem a capacidade de ajustar algumas de suas propriedades físicas, como o módulo de elasticidade. Tal característica impactou no interesse de aplicações em várias áreas do conhecimento, o que levou ao desenvolvimento de inúmeros estudos para a compreensão dos mecanismos de resposta deste novo material. Desta forma, este trabalho visa investigar diferentes estratégias de uso do elastômero magneto-reológico como mecanismo de atenuação de vibração mecânica em estruturas unidimensionais. Portanto, estudos utilizando vigas/barras (estrutura unidimensional) com EMRs acoplados a estas foram realizados utilizando modelos de propagação de onda e de elementos finitos. Para o modelo de propagação de onda o estudo, chamado aqui de estratégia I, é baseado na investigação da atenuação de ondas de flexão com camadas de EMR distribuídas simetricamente acopladas à viga. A relação entre a amplitude da onda refletida e a onda incidente, bem como, a relação da onda transmitida e onda incidente é utilizada para mostrar que a variação do módulo de elasticidade do EMR tem o efeito de alterar essas relações em termos de amplitude e comprimento de onda refletida/transmitida. Os efeitos da periodicidade também são investigados. Buscou-se com a investigação da periodicidade mostrar que bandgaps podem ser gerados com propriedades similares às encontradas para uma única célula, sendo que a sintonização de frequência, ou seja a capacidade de ajustar a frequência variando o campo magnético e consequentemente o módulo de elasticidade é mais efetiva para comprimentos de onda maior que a metade do comprimento da camada de EMR acoplado. A desvantagem dessa estratégia, entretanto, consiste no fato da frequência de sintonização e a amplitude de atenuação serem dependentes do momento de inercia equivalente entre os dois materiais de modo que o EMR precisa ser muito mais espesso que a viga, devido a diferença entre os módulos de elasticidade de cada material. Para o segundo estudo de caso, ou seja, aqui chamado de estratégia II, foi realizado um experimento virtual utilizando um modelo de elemento finitos, onde o EMR agiu como um absorvedor dinâmico de vibrações. Para isso foi utilizado um tubo com excitação axial e o absorvedor EMR acoplado a parede interna do tubo. O absorvedor EMR é constituído por uma massa de um material metálico rodeada por EMR. A transmissibilidade foi utilizada para a investigação desse estudo de caso, sendo observado o aumento da atenuação da frequência de antirressonância, bem como, a mudança da frequência que a mesma ocorre (propriedade de sintonização). Para a periodicidade, entretanto, foi demostrado que bandgaps de antirressonâncias e de Bragg são criados, conforme esperado, entretanto pode-se induzir um super-bandgap quando a região de antiressonância merge com o bandgap criado e sintonizado de acordo com a variação do módulo de elasticidade do EMR em função de um campo magnético externo aplicado.