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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem por elementos finitos de sistemas dinâmicos combinando materiais viscoelásticos e materiais com memória de forma para o controle passivo de vibrações e ruído
Other Titles: Finite element modeling of dynamic systems combining viscoelastic materials and shape memory materials for the passive control of vibration and noise
metadata.dc.creator: Guaraldo Neto, Bruno
metadata.dc.contributor.advisor1: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.referee1: Araújo, Cleudmar Amaral de
metadata.dc.contributor.referee2: Lacerda, Helder Barbieri
metadata.dc.contributor.referee3: Tita, Volnei
metadata.dc.description.resumo: É sabido que o mecanismo de amortecimento dos materiais tradicionais utilizados para o controle passivo de vibrações, tais como os elastômeros, são fortemente dependentes de parâmetros ambientais e operacionais como frequência e temperatura de operação. Com relação à temperatura, um aspecto importante a ser considerado é o fenômeno de autoaquecimento interno, que pode comprometer significativamente a capacidade dissipativa em sistemas críticos tornando-se necessária a utilização de dispositivos amortecedores que sejam eficazes em altas temperaturas. As ligas com memória de forma apresentam vantagens significativas em relação aos elastômeros em razão de seu comportamento pseudoelástico em um diagrama tensão-deformação, o que permite seu emprego como dispositivos dissipadores de energia e elementos estruturais em várias aplicações de engenharia. Neste trabalho é apresentado um procedimento de modelagem no domínio do tempo, de estruturas contendo materiais viscoelásticos e ligas com memória de forma. O principal objetivo é o desenvolvimento de uma metodologia, implementada via Matlab, baseada no método dos elementos finitos para a realização de análises de estruturas de engenharia tratadas com camada restrita passiva a e fios discretos de ligas com memória de forma visando o aumento de amortecimento passivo nas mesmas. Uma vez que as propriedades mecânicas dos materiais viscoelásticos são dependentes da frequência e da temperatura foi utilizado o modelo derivativo fracionário caracterizado por quatro parâmetros. Para a modelagem das respostas histeréticas das ligas com memória de forma, fez-se uso de um modelo fenomenológico simplificado adequado à realização de estudos paramétricos dos sistemas dinâmicos propostos. Após a discussão de vários aspectos teóricos, respostas no domínio do tempo são calculadas para uma viga sanduíche de três camadas combinando material viscoelástico e fios de ligas com memória de forma e os principais aspectos da metodologia são destacados.
Abstract: It is widely known that the damping mechanisms of most traditional damping materials applied as passive control of vibrations such as elastomers are highly dependent upon environmental and operational parameters such as the excitation frequency and temperature. Regarding this later, variations due to the self-heating phenomenon can jeopardize the damping capability in critical systems, which lead to the requirement of conceiving damping systems with the desired effectiveness at higher temperatures. Shape memory alloys present potential advantages over the traditional elastomers due to their large pseudoelastic hysteresis loop in stress-strain relationship and it can be used as damping material and structural elements in various engineering applications. In this work, a time-domain modeling procedure of structures containing viscoelastic materials and shape memory alloys is addressed. The main goal is the development of methodology based on FEM, implemented in Matlab, in order to perform the analysis of engineering structures treated by passive constraining damping layers and pseudoelastic shape memory alloy wires for passive damping augmentation. Since the mechanical properties of viscoelastic materials are frequency- and temperature-dependent, a four-parameter fractional derivative model has been retained. To model the hysteresis response of the shape memory alloy, a suitable phenomenological simplified model for performing the parametric study of such dynamic system has been used. After the discussion of various theoretical aspects, the time-domain responses are calculated for a three-layer sandwich beam containing viscoelastic materials and shape memory alloy wires and the main features of the methodology are highlighted.
Keywords: Controle passivo
Amortecimento viscoelástico
Ligas com memória de forma
Método dos elementos finitos
Passive control
Viscoelastic damping
Shape memory alloys
FEM
Amortecimento (Mecânica)
Vibração
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: GUARALDO NETO, Bruno. Finite element modeling of dynamic systems combining viscoelastic materials and shape memory materials for the passive control of vibration and noise. 2012. 121 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14923
Issue Date: 5-Apr-2012
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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