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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
CONTROLE PASSIVO DE VIBRAÇÕES EM PLACAS VIA OTIMIZAÇÃO DE TOPOLOGIA DE CAMADAS RESTRITAS
Submission Author:
SANDMARA LANHI , PR
Co-Authors:
Ferdinand Kanke, SANDMARA LANHI, Jucélio Tomás Pereira
Presenter: SANDMARA LANHI
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0555
Abstract
Normalmente, a ocorrência de vibrações em estruturas é considerada como um problema relevante, pois, além de gerar ruído causando desconforto acústico, pode conduzir a estrutura ao colapso. Nesse sentido, tornam-se necessários meios de controle que reduzam a vibração. No caso especial de placas e/ou cascas, um método que se destaca devido à sua fácil implementação e ao baixo custo é o controle passivo pelo uso de camada restrita (CR). Neste método, uma camada de material viscoelástico (MVE) é disposta sobre a estrutura vibrante e a camada de MVE é recoberta por outra camada, geralmente de material metálico. Desta forma, uma parcela da energia vibratória é dissipada predominantemente pela distorção em cisalhamento do MVE. Essa distorção é causada pela diferença de deslocamentos entre a estrutura vibrante e a camada metálica restritora. No entanto, as aplicações das camadas restritas devem ser adequadamente projetadas, para que se obtenha êxito no controle de vibração e ruído. Para isso, podem ser utilizadas diversas ferramentas numéricas em conjunto, tais como a associação do Método dos Elementos Finitos (MEF) e técnicas de otimização de topologia estrutural. Com isso, é possível obter a distribuição ótima da CR sobre a estrutura base em análise. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para controle passivo de vibrações em placas isotrópicas excitadas harmonicamente, obtendo a distribuição ótima de uma quantidade limitada de CR. A análise de vibrações da estrutura foi realizada utilizando o MEF, por meio da formulação de placas laminadas com camadas discretas, na qual cada camada é modelada utilizando a teoria cisalhante de primeira ordem. O comportamento do MVE foi descrito pelo modelo constitutivo de Zener fracionário. As posições ótimas das camadas restritas, variáveis de projeto, foram obtidas via algoritmos genéticos considerando uma restrição na quantidade da área de recobrimento. A metodologia proposta foi implementada utilizando o software Matlab®. O caso analisado é uma placa engastada-livre-livre-livre, para qual é apresentdo o controle de vibração em banda larga em frequência, que compreende os três primeiros modos, e controle de vibração do primeiro e segundo modo, individualmente . Os resultados apresentam uma boa redução dos níveis de vibração, de forma que aproximadamente 25 dB foram reduzidos nos picos da inertância para o caso de banda larga e aproximadamente 20 dB no controle do primeiro e segundo modo individuais.
Keywords
Material viscoelástico, Modelo de Zener fracionário, Métodos dos Elementos Finitos (MEF), Modelo de Reissner-Mindlin, algoritmos genéticos
