Estudo do emprego de Elastômero Magneto Reológico para controle de vibrações em estruturas
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Data
2023-03-02
Autores
Carvalho, Henrique Edno Leoncini de
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Elastômeros Magneto Reológicos (EMR) são materiais compósitos “inteligentes” que, sobre o efeito de um campo magnético externo, podem mudar substancialmente suas propriedades viscoelásticas, atributo que confere a este material grande potencial para desenvolvimento de tecnologias de controle de vibrações, que exigem o estudo do comportamento dinâmico do material através de modelos teóricos e experimentais: uma área onde ainda existem lacunas para a proposição de metodologias. Dividindo a última década em dois períodos de cinco anos, o número de patentes relacionadas a EMRs triplicou-se, segundo Organização Mundial da Propriedade Intelectual, indicando o crescente interesse no tópico pela comunidade científica. Unindo a demanda pelo estudo e desenvolvimento de métodos de caracterização do material EMR, bem como a importância de estudos nacionais voltados a problemas dinâmicos em estruturas, este trabalho é motivado em contribuir à comunidade científica propondo uma maneira inovadora de caracterização dinâmica, com procedimento experimental e abordagem teórica originais, explorando diferentes regimes de tensão de entrada de ensaio, que permitiu o melhor entendimento da relação entre tensão e campo magnético aplicado, assumida como linear com um erro de 4.8 %. Foram elaboradas técnicas de fabricação de amostras, reduzindo o surgimento de bolhas, bem como o foi estudada a aplicação deste material em dispositivos de para controle de vibrações em estruturas por meio de simulações generalizadas com sistemas de um grau de liberdade, sendo possível, através do acionamento do campo e alteração da frequência natural amortecida, a supressão de sua resposta em magnitude para valores abaixo da meia potência, adotado como parâmetro de alvo.
Magnetorheological elastomers (MRE) are “smart” composite materials that can significantly change their viscoelastic properties under the influence of an external magnetic field. This property gives this material a great potential for the development of vibration control technologies, which require the study of the dynamic behavior of the material through theoretical and experimental models: an area where gaps still exist for methodological proposals. Dividing the last decade into two five-year periods, the number of patents related to MRE has tripled, according to the World Intellectual Property Organization, indicating the growing interest of the scientific community in this topic. Combining the demand for studies and characterization methods with the demand for national studies focused on structural dynamics, this work is motivated to contribute to the scientific community by proposing an innovative arrangement for dynamic characterization, with an original experimental procedure and theoretical approach that explores different input voltage regimes, allowing a better understanding of the relationship between voltage and applied magnetic field, which is assumed to be linear with an error of 4.8 %. Techniques for fabricating samples that reduce the occurrence of bubbles have been elaborated, and the application of MREs in control devices for structures has been explored through generalized simulations with a single degree-of-freedom system that allows the activation of the magnetic field and the increase of the damped natural frequency and the suppression of the response in magnitude to values below half the power assumed as the target parameter
Magnetorheological elastomers (MRE) are “smart” composite materials that can significantly change their viscoelastic properties under the influence of an external magnetic field. This property gives this material a great potential for the development of vibration control technologies, which require the study of the dynamic behavior of the material through theoretical and experimental models: an area where gaps still exist for methodological proposals. Dividing the last decade into two five-year periods, the number of patents related to MRE has tripled, according to the World Intellectual Property Organization, indicating the growing interest of the scientific community in this topic. Combining the demand for studies and characterization methods with the demand for national studies focused on structural dynamics, this work is motivated to contribute to the scientific community by proposing an innovative arrangement for dynamic characterization, with an original experimental procedure and theoretical approach that explores different input voltage regimes, allowing a better understanding of the relationship between voltage and applied magnetic field, which is assumed to be linear with an error of 4.8 %. Techniques for fabricating samples that reduce the occurrence of bubbles have been elaborated, and the application of MREs in control devices for structures has been explored through generalized simulations with a single degree-of-freedom system that allows the activation of the magnetic field and the increase of the damped natural frequency and the suppression of the response in magnitude to values below half the power assumed as the target parameter
Descrição
Palavras-chave
Elastômero Magneto Reológico, Caracterização, Estruturas, Controle de vibrações, Simulação, Magneto Rheological Elastomer, Characterization, Structures, Vibration control, Simulation