Publicação: Dynamic behavior of finite mono-coupled periodic structures with variable cross-section and coupled resonators
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Data
Autores
Orientador
Gonçalves, Paulo José Paupitz 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Mecânica - FEB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (inglês)
The interest in periodic structures has grown significantly in recent years, driven by their ability to efficiently manipulate waves, making them a promising solution for various applications in modern engineering systems. These structures are notable for their capacity to reduce vibrations within specific frequency ranges, with widespread applications in acoustic insulation in the aerospace sector and vibration control in civil structures. Recently, the metastructures, which consist of the integration of vibration absorbers into periodic structures, have been investigated as a means to expand the frequency ranges where vibration attenuation occurs. This study focuses on analyzing the dynamic behavior of finite mono-coupled periodic structures composed of rods with catenoidal, exponential, and conical shapes. To model these rods, their receptance and dynamic stiffness matrices are determined. The transfer matrix method is employed to derive the global properties of the structure based on the transmissibility of a single unit cell. The influence of the structure's geometry is analyzed by considering symmetric and asymmetric cells. It was observed that when the cells are composed of rods of the same length, asymmetric configurations exhibit greater wave attenuation, albeit limited to higher frequency ranges. The introduction of dynamic vibration absorbers into symmetric cells was investigated to create super-attenuation bands and multiple frequency attenuation bands. To validate the proposed methodology, experimental tests were conducted on a structure composed of conical rods, both in the absence and presence of dynamic vibration absorbers. The experimental results showed good agreement with theoretical predictions, reinforcing the effectiveness of the developed approach.
Resumo (português)
O interesse por estruturas periódicas tem crescido significativamente nos últimos anos, impulsionado por sua capacidade de manipular ondas de maneira eficiente, o que as torna uma solução promissora para diversas aplicações em sistemas de engenharia modernos. Essas estruturas destacam-se por sua habilidade de reduzir vibrações em faixas de frequência específicas, sendo amplamente aplicadas em isolamento acústico no setor aeroespacial e no controle de vibrações em estruturas civis. Recentemente, as metaestruturas, que consistem na integração de absorvedores de vibração em estruturas periódicas, têm sido investigadas como uma forma de ampliar as faixas de frequência onde ocorre a atenuação vibracional. Este trabalho tem como foco a análise do comportamento dinâmico de estruturas periódicas monoacopladas finitas, compostas por barras com geometrias catenoidal, exponencial e cônica. Para modelar essas barras, são determinadas suas matrizes de receptância e rigidez dinâmica. O método da matriz de transferência é empregado para derivar as propriedades globais da estrutura a partir da transmissibilidade de uma única célula unitária. A influência da geometria da estrutura é analisada considerando células simétricas e assimétricas. Observou-se que, quando as células são formadas por barras de mesmo comprimento, as configurações assimétricas apresentam maior atenuação de ondas, embora restrita a faixas de frequência mais elevadas. A introdução de absorvedores dinâmicos de vibração em células simétricas foi investigada, visando à criação de bandas de superatenuação e a formação de múltiplas bandas de frequência atenuadas. Para validar a metodologia proposta, foram realizados ensaios experimentais em uma estrutura composta por barras cônicas, tanto na ausência quanto na presença de absorvedores dinâmicos de vibração. Os resultados experimentais demonstraram boa concordância com as previsões teóricas, reforçando a eficácia da abordagem desenvolvida.
Descrição
Palavras-chave
Periodic structures, Symmetrical / asymmetrical structure, Super-attenuation / multi-frequency bands, Dynamic vibration absorbers, Metastructure, Estruturas periódicas, Estrutura simétrica / assimétrica, Super banda de atenuação / bandas multifrequenciais, Absorvedores dinâmicos de vibração, Metaestruturas
Idioma
Inglês
Como citar
Silva, Camila Albertin Xavier da. Dynamic behavior of finite mono-coupled periodic structures with variable cross-section and coupled resonators. 2024. 120 f., Thesis (Ph.D. in Mechanical Engineering) – Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2024.
