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Projeto de estruturas de invisibilidade acústica utilizando otimização topológica

Processo: 12/16366-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2012
Vigência (Término): 30 de setembro de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica
Pesquisador responsável:Emílio Carlos Nelli Silva
Beneficiário:Sandro Luis Vatanabe
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Método dos elementos finitos   Mecatrônica

Resumo

Invisibilidade acústica é um termo utilizado para descrever estruturas que são capazes de desviar ondas acústicas ao redor de um determinado objeto, de forma que o campo acústico posterior a este objeto seja semelhante ao campo acústico gerado sem a presença dele. Um exemplo prático é o revestimento de paredes de residências para torná-las à prova de ruídos externos, ou colunas em salas de concerto, teatros e cinemas, evitando a reflexão das ondas sonoras. Entretanto, o projeto deste tipo de estrutura não é simples e é necessário desenvolver uma metodologia de projeto robusta e sistemática, atendendo a diferentes aplicações. A proposta deste plano de pesquisa é aplicar o Método de Otimização Topológica com o conceito de guias de ondas no projeto de estruturas para invisibilidade acústica, onde serão implementados duas técnicas de análise. A primeira é a Otimização Topológica de Multirresolução (OTM), onde as variáveis de projeto são desvinculadas da malha de elementos finitos (MEF). Assim, é possível obter uma maior resolução sem aumentar excessivamente o custo computacional. A segunda é nova técnica computacional denominada por Análise Isogeométrica (AI), que integra o MEF clássico com ferramentas de CAD baseadas em NURBS. Uma das principais vantagens da AI é não necessidade de conversão do modelo CAD para o modelo de MEF, tanto na etapa de pré- ou pós-processamento. Esta vantagem é ainda mais expressiva quando se projeta estruturas dinâmicas, pois essas são muito sensíveis às interpretações das variáveis de projeto na etapa de pós-processamento. Os resultados obtidos com essas duas técnicas serão comparados a fim de se verificar a eficiência de cada uma delas. A verificação da metodologia será realizada através de fabricação de protótipos utilizando serviços de usinagem de terceiros. A caracterização experimental será realizada utilizando-se técnicas de ultrassom.

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