Metamaterial eletroelástico não-linear para a mitigação de vibrações de baixa frequência e de banda larga

• Processo: 20/01608-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Carlos de Marqui Junior
• Beneficiário: Jaime Alberto Mosquera Sánchez
• Supervisor: Alper Erturk
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Georgia Institute of Technology, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 18/14546-9 - Controle e coleta de energia de distúrbios vibro-acústicos de baixa frequência usando metaestruturas inteligentes, BP.PD
• Assunto(s): Vibrações Materiais piezoelétricos Colheita de energia Banda larga
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Coleta de Energia | metaestruturas inteligentes | Metaestruturas piezelétricas não lineares | Modos localizados de vibração | redução de vibração | Estruturas Inteligentes

Resumo

Metaestruturas localmente ressonantes apresentam bandas de atenuação com larguras de banda e intensidade limitadas. Por outro lado, a literatura recente demonstra resultados promissores de metaestruturas com não linearidades nos ressonadores, que evidenciam um melhor desempenho que as metaestruturas lineares. Metaestruturas não lineares apresentam diversos fenômenos dinâmicos de interesse, como supratransmissão de ondas, bandas caóticas, modos localizados, atenuação não linear de ressonâncias, atenuação multimodal e reconfiguração passiva da banda de atenuação, que podem ser aproveitados na obtenção de uma estrutura multi-propósito inteligente. A presente proposta de pesquisa tem por intuito investigar metaestruturas não lineares para a redução de vibrações e coleta de energia, munidas de ressonadores piezelétricos conectados a circuitos com dispositivos cúbicos e capacitores negativos. Resultados recentes disponíveis de metaestruturas piezelétricas moderadamente e fortemente não lineares mostram possibilidades sobre a existência de modos localizados, que podem ser aproveitados em aplicações de coleta de energia, uma vez que, ainda que a metaestrutura não linear possui ressonadores uniformes (os parâmetros de todos os ressonadores são iguais), o coeficiente não linear dos osciladores é elevado o suficiente para assim elucidar modos localizados de alta energia na metaestrutura. Metamateriais elásticos não lineares surgem como possibilidades promissoras na realização de estruturas inteligentes multi-propósito, debido principalmente à possibilidade de criar e sintonizar as propriedades dos ressonadores eletromecânicos por meio do ajuste dos seus componentes elétricos, o que acaba não exigindo alterações geométricas ou do material constituinte da estrutura hospedeira, nem dos ressonadores. Espera-se com a presente pesquisa dar um passo mais na realização de metaestruturas completamente sintonizáveis para a redução de vibração e coleta de energia, realizando ainda todos os fenômenos dinâmicos e de propagação de onda inusuais porém interessantes, próprios dos metamateriais acústicos não lineares. (AU)