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Investigando modos topológicos em guias de onda acústicos e elásticos unidimensionais

Processo: 19/20235-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de novembro de 2019
Vigência (Término): 31 de outubro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
Pesquisador responsável:José Roberto de França Arruda
Beneficiário:Danilo Braghini
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/15894-0 - Projeto e otimização de estruturas periódicas para aprimoramento de desempenho vibroacústico, AP.TEM
Assunto(s):Eletrônica   Espaços topológicos   Ondas acústicas   Cristais fotônicos   Caracterização   Modelos matemáticos   Análise espectral   Análise modal experimental

Resumo

Modos de interface foram investigados num primeiro estágio de Iniciação Científica pelo aluno. Neste estudo inicial usou-se o cristal fonônico de barras elásticas proposto no trabalho de Carneiro et al. (Carneiro et al., 2018) a fim de se tentar compreender e adaptar os métodos de determinação de fases geométricas presentes na literatura científica (Xiao et al., 2014) a este caso. Os dados experimentais do trabalho de Carneiro et al. foram usados para isso. Entretanto, nossas tentativas de determinação da fase geométrica ainda não obtiveram sucesso. Portanto, a proposta é focar os esforços neste objetivo. Para realizar estas investigações, faz-se necessário estudar os modelos físicos e os métodos matemáticos mais usados na análise de tais sistemas periódicos. O aluno já vem estudando este tópico e, portanto, pôde expor uma breve contextualização histórica, traçando o tema desde os estudos pitagóricos do som até métodos mais recentemente formulados de análise espectral. Além disso, esta proposta resume os modelos de parâmetros concentrados e os modelos obtidos pelo método do elemento espectral, ou SEM (do inglês Spectral Element Method). Para fins de validação dos modelos é feita uma comparação com os resultados da análise modal clássica. Sob a luz de duas ferramentas fundamentais - diagramas de dispersão e o conceito de fase geométrica (do inglês geometric phase (GP)) - temas também estudados previamente pelo aluno como consta na introdução do texto, propõe-se a realização de novas medidas com o modelo do experimento de Carneiro et al. e o cálculo das fases geométricas deste sistema. Além disso, será projetado um novo sistema de cristais fonônicos e será feita sua caracterização experimental, tendo em vista melhorar a correlação entre dados experimentais e simulados e também aprofundar a interpretação das fases geométricas para a determinação de modos topológicos em cristais elásticos. (AU)