Manipulando Ondas Mecânicas Utilizando Estruturas Periódicas Programáveis

• Processo: 18/18774-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Carlos de Marqui Junior
• Beneficiário: Danilo Beli
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/15894-0 - Projeto e otimização de estruturas periódicas para aprimoramento de desempenho vibroacústico, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/12700-3 - Manipulando ondas elásticas através de modos topológicos: fase II, BE.EP.PD 19/22464-5 - Manipulando ondas elásticas utilizando modos topológicos - fase I, BE.EP.PD
• Assunto(s): Propagação das ondas Metamateriais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cristais fonônicos | Estruturas periódicas programáveis | Isoladores topológicos | Materais inteligentes | metamateriais | Propagação de ondas | Dinâmica dos corpos rígidos e elásticos

Resumo

Metamateriais mecânicos têm sido amplamente estudados devido as suas propriedades dinâmicas extraordinárias que propiciam atenuação de ruído e vibração, assim como manipulação de ondas. O termo metamaterial é, atualmente, utilizado para designar materiais periódicos artificiais projetados para apresentar características dinâmicas não encontradas na natureza. A presença de bandas proibidas (band gap), uma faixa de frequências na qual vibrações não propagam através da estrutura, é uma característica fundamental de metamateriais. Bandas proibidas propiciam a criação de barreiras acústicas e de vibrações em baixas frequências, barreiras sísmicas, diodos acústicos, guias de onda bidimensionais e isoladores topológicos. Usualmente, as estruturas periódicas possuem comportamento dinâmico não ajustável após o projeto de sua célula unitária. Logo, sua faixa de frequência de trabalho ou mesmo suas funções seriam somente modificadas a partir de um novo projeto e com a fabricação de uma nova estrutura. As funcionalidades e aplicações de estruturas periódicas seriam significativamente expandidas caso fosse possível ajustar ou reconfigurar ativamente as propriedades de suas células unitárias, o que resultaria em bandas proibidas adaptáveis e, logo, cristais fonônicos e metamateriais programáveis. Estruturas periódicas programáveis podem apresentar potencialidades extraordinárias e versatilidade que não poderiam ser obtidas com estruturas passivas. Portanto, o presente projeto de pesquisa visa investigar metamateriais e cristais fonônicos inteligentes e programáveis para atenuar ruído e vibração e também manipular ondas mecânicas de forma mais eficiente e versátil. A propagação de ondas em estruturas periódicas é uma área de pesquisas rica e dinâmica, com vários tópicos abertos e cujas soluções possuem potencial para resolver problemas tradicionais de engenharia, de criar novas tecnologias e impactar nossa vida cotidiana.

Publicações científicas

(9)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SOUZA, MARCOS R.; BELI, DANILO; FERGUSON, NEIL S.; ARRUDA, JOSE ROBERTO DE F.; FABRO, ADRIANO T.. A Bayesian approach for wavenumber identification of metamaterial beams possessing variability. MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, v. 135, JAN 1 2020. (14/19054-6, 18/15894-0, 18/18774-6)

RIBEIRO, LUIZ H. M. S.; POGGETTO, VINICIUS F. DAL; BEL, DANILO; FABRO, ADRIANO T.; ARRUDA, JOSE R. F.. Investigating the stochastic dispersion of 2D engineered frame structures under symmetry of variability. Journal of Sound and Vibration, v. 541, p. 25-pg., 2022-12-22. (18/18774-6, 19/00315-8, 18/15894-0)

BELI, DANILO; RUZZENE, MASSIMO; DE MARQUI JR, CARLOS. Bridging-Coupling Phenomenon in Linear Elastic Metamaterials by Exploiting Locally Resonant Metachain Isomers. PHYSICAL REVIEW APPLIED, v. 14, n. 3, p. 14-pg., 2020-09-11. (18/18774-6, 19/22464-5, 18/15894-0)

RIBEIRO, LUIZ H. M. S.; DAL POGGETTO, VINICIUS F.; CLAEYS, CLAUS; CHRONOPOULOS, DIMITRIOS; ARRUDA, JOSE R. F.. Computing dispersion diagrams and forced responses of arbitrarily varying waveguides. INTERNATIONAL JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCES, v. 258, p. 19-pg., 2023-06-30. (20/15328-5, 18/18774-6, 19/00315-8, 18/15894-0)

ASSIS, GEORGE F. C. A.; BELI, DANILO; DE MIRANDA JR, EDSON J. P.; CAMINO, JUAN F.; DOS SANTOS, JOSE MARIA C.; ARRUDA, JOSE ROBERTO F.. Computing the complex wave and dynamic behavior of one-dimensional phononic systems using a state-space formulation. INTERNATIONAL JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCES, v. 163, NOV 2019. (18/18774-6, 14/19054-6, 18/15894-0)

BELI, DANILO; ROSA, MATHEUS INGUAGGIATO NORA; DE MARQUI JR, CARLOS; RUZZENE, MASSIMO. Mechanics and dynamics of two-dimensional quasicrystalline composites. EXTREME MECHANICS LETTERS, v. 44, APR 2021. (18/18774-6, 19/22464-5)

THOMES, RENAN LIMA; BELI, DANILO; DE MARQUI JUNIOR, CARLOS. Space-time wave localization in electromechanical metamaterial beams with programmable defects. MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, v. 167, n. B, MAR 15 2022. (18/18774-6, 18/15894-0)

THOMES, RENAN L.; BELI, DANILO; SUGINO, CHRISTOPHER; ERTURK, ALPER; DE MARQUI JUNIOR, CARLOS. Programmable Moving Defect for Spatiotemporal Wave Localization in Piezoelectric Metamaterials. PHYSICAL REVIEW APPLIED, v. 19, n. 6, p. 8-pg., 2023-06-09. (18/18774-6, 18/15894-0)

BELI, DANILO; ROSA, MATHEUS INGUAGGIATO NORA; DE MARQUI JR, CARLOS; RUZZENE, MASSIMO. Wave beaming and diffraction in quasicrystalline elastic metamaterial plates. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 4, n. 4, p. 13-pg., 2022-10-17. (19/22464-5, 18/18774-6, 18/15894-0)