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dc.creatorStoppa, Marcelo Henrique-
dc.date.accessioned2020-11-18T18:02:14Z-
dc.date.available2020-11-18T18:02:14Z-
dc.date.issued2003-
dc.identifier.citationSTOPPA, Marcelo Henrique. Modelagem numérica e projeto ótimo de sistemas de amortecimento viscoelásticos aplicados a placas retangulares. 2003. 164 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2003.13pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30428-
dc.description.abstractViscoelastic materiais have been extensively used for the passive control of sound and vibration. They can be deployed either as discrete devices (mountings, for instance) or as surface treatments. In this last case, the damping effectiveness can be significantly increased by using the so-called passive constraining layer damping (PCLD), which is obtained by inserting a viscoelastic layer between the base structure and a thin metal sheet. Such procedure enables to increase the shear strain of the viscoelastic core, thus increasing the amount of dissipated energy. Additionally, hybrid active-passive control methodologies have also been developed recently, based on the use of piezoelectric patches combined with viscoelastic films. Such combination has been named active constraining layer damping (ACLD). The present work is devoted to various aspects of numerical modeling, analysis and design of rectangular plates treated with PCLD and ACLD. Finite element models of laminated plates are developed, considering both a three-layer non-symmetric and a five-layer symmetric configurations. Both models are adapted to include the direct and inverse piezoelectric effects, enabling to represent the sensing and actuation capabilities of ACLD systems. The typical dependency of the viscoelastic behavior with respect to the vibration frequency is introduced into the modeling procedure by means of three different viscoelastic models, namely: the Golla-Hughes-MacTavish (GHM) model, the Anelastic Displacement Field model (ADF) and the Fractional Derivative model. The modeling procedure is validated through the comparision of finite element-predicted dynamic responses and the experimentally derived counterparts. Based on the validated models, it is carried-out a study about the influence of some design parameters on the damping effectiveness of PCLD systems. Aiming at reducing the high computation cost involved in the numerical processing of the systems of equations of motion, a model reduction technique based on the modal transformation is evaluated. It is also suggested a methodology for the optimal placement of partial PCLD treatments based on Genetic Algorithms. Finally, it is developed a technique of sensitivity analysis of complex eigenvalues and frequency response functions with respect to design parameters of PCLD systems. It is also addressed the sensitivity analysis of frequency response functions with respect to the temperature. This last procedure is illustrated by means of numerical simulations.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectCamada restritapt_BR
dc.subjectVíscoelasticidadept_BR
dc.subjectPiezeletricidadept_BR
dc.subjectOtimizaçãopt_BR
dc.subjectAnálise de sensibilidadept_BR
dc.subjectAmortecimentopt_BR
dc.subjectConstraining layerpt_BR
dc.subjectViscoelasticitypt_BR
dc.subjectPiezoelectricitypt_BR
dc.subjectOptimizationpt_BR
dc.subjectSensitivity analysispt_BR
dc.subjectDampingpt_BR
dc.titleModelagem numérica e projeto ótimo de sistemas de amortecimento viscoelásticos aplicados a placas retangularespt_BR
dc.title.alternativeNumerical modeling and optimal design of viscoelastic damping systems applied to rectangular platespt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Steffen Junior, Valder-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6838375689601075pt_BR
dc.contributor.advisor1Rade, Domingos Alves-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3356131637634546pt_BR
dc.contributor.referee1Pavanello, Renato-
dc.contributor.referee2Melo, Gilberto Pechoto-
dc.contributor.referee3Silva, Luciano Afonso da-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1532505326645535pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoMateriais viscoelásticos têm sido amplamente utilizados para fins de controle passivo de vibrações, podendo ser dispostos sob a forma de dispositivos discretos (coxins, por exemplo) ou aplicados como tratamentos especiais. Neste último caso, a eficiência do sistema de controle pode ser significativamente aumentada empregando-se a configuração denominada "camada viscoelásfica restrita” , que consiste em dispor a camada viscoelástica entre a estrutura principal e uma fina lâmina metálica externa, o que permite aumentar a deformação de cisalhamento da camada viscoelástica e, em consequência, a dissipação da energia vibratória. Adicionalmente, foram propostas metodologias de controle híbrido (ativo-passivo) de vibrações baseadas no emprego de pastilhas piezelétricas combinadas com filmes viscoelásticos, em configurações denominadas "camada restrita ativa” . O presente trabalho trata da modelagem numérica e do projeto ótimo de placas retangulares tratadas com camadas restritas passivas e ativas. São desenvolvidos modelos de elementos finitos de placas retangulares multi-camadas, considerando-se uma configuração assimétrica com três camadas e uma configuração simétrica com cinco camadas. Os modelos são adaptados para o caso de camadas restritas ativas, mediante a introdução dos efeitos piezelétricos direto e inverso, conferindo ao tratamento, capacidade de atuação e sensoriamento. A típica dependência do comportamento viscoelástico em relação à frequência é introduzida na modelagem por elementos finitos utilizando três modelos viscoelásticos distintos: o modelo de Golla-Hughes-MacTavish (GHM), o modelo dos Campos de Deslocamentos Anelásticos (ADF) e o modelo de Derivadas Fracionárias. O procedimento de modelagem é validado mediante confrontação com resultados obtidos em ensaios experimentais. Com base nos modelos desenvolvidos, é feito um estudo da influência de alguns parâmetros de projeto no comportamento dinâmico das placas tratadas com camada restrita passiva. Visando minimizar as dificuldades geradas pela elevada dimensão dos modelos de elementos finitos incorporando materiais viscoelásticos, é formulada e avaliada numericamente uma técnica de redução de modelo baseada na transformação modal. Em seguida, é proposta e avaliada uma metodologia para o posicionamento ótimo do tratamento superficial empregando Algoritmos Genéticos. Finalmente, é desenvolvida a formulação para a análise de sensibilidade de autovalores complexos e de funções de resposta em frequência de placas tratadas com camada restrita passiva. É também formulada a sensibilidade de funções de resposta em frequência em relação à temperatura. Tal procedimento é ilustrado por meio de simulações numéricas.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration164pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2003.13pt_BR
dc.crossref.doibatchid853d40d1-cca9-4588-868d-ce4953cff0ba-
dc.subject.autorizadoPlacas (Engenharia)pt_BR
dc.subject.autorizadoVíscoelasticidadept_BR
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