Projeto e verificação experimental de um metamaterial localmente ressonante aplicado a problemas aeroelásticos

• Processo: 23/01222-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Vagner Candido de Sousa
• Beneficiário: Mateus Fernandes Darini
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/18330-1 - Estudos sobre metamateriais localmente ressonantes aplicados a problemas aeroelásticos, BE.EP.IC
• Assunto(s): Aeroelasticidade Estruturas inteligentes Flutter Metamateriais Vibrações
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aeroelasticidade | estruturas inteligentes | Flutter | metamateriais | Oscilações aeroelásticas | Vibracoes | Aeroelasticidade

Resumo

Este trabalho propõe uma investigação na área de dinâmica dos corpos rígidos e elásticos e foca na elaboração, aplicação e teste de uma estrutura tipicamente conhecida como metamaterial localmente ressonante, com o intuito de promover controle passivo de oscilações aeroelásticas (vibrações induzidas pelo escoamento exibidas por superfícies aerodinâmicas) em um aerofólio clássico. O aerofólio considerado possui dois graus de liberdade (deslocamentos em translação e rotação) e exibe movimentos acoplados que remetem às deformações flexo-torcionais que seriam observadas nas asas de uma aeronave convencional que opera (inadvertidamente ou para fins de testes) em velocidades próximas ou acima da sua velocidade crítica de flutter. A natureza dos movimentos (acoplados) impõe desafios adicionais considerando que os casos mais típicos da literatura sobre metamateriais envolvem algum tipo específico de comportamento (e.g., vibrações transversais de vigas ou placas). Outro fator desafiante é que as frequências dos movimentos aeroelásticos costumam mudar conforme a velocidade do escoamento muda, enquanto que os metamateriais costumam ser projetados para uma frequência objetivo preestabelecida. Apesar da frequência objetivo ser específica, uma característica marcante dos metamateriais é a capacidade de manifestar uma região de atenuação de vibrações que compreende uma faixa relativamente ampla de frequências. Essa região de atenuação é conhecida como bandgap, e a frequência objetivo do metamaterial corresponde à uma das bordas (a inferior ou a superior, dependendo do caso) desse bandgap. A manifestação de um bandgap em torno da frequência de flutter de uma superfície aerodinâmica pode ser atrativa e, portanto, é considerada nesta investigação. O trabalho envolve estudos e aplicação de teorias consolidadas sobre vibrações, metamateriais e aeroelasticidade, implementação de códigos-fontes e realização de simulações, construção e verificação experimental (ensaios em túnel de vento) de um protótipo de aerofólio projetado para incorporar características de um metamaterial localmente ressonante.