Supressão passiva de vibração em vigas através de absorvedores não-lineares rotativos

• Processo: 24/08286-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 18 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 17 de abril de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Pesquisador responsável: Flávio Donizeti Marques
• Beneficiário: Gabriel Placeres Araujo
• Supervisor: Walter Lacarbonara
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Università degli Studi di Roma La Sapienza, Itália
• Vinculado à bolsa: 23/15207-1 - Absorvedor Não-linear de Vibrações Rotativo com Múltiplos Graus de Liberdade para Controle Passivo de Flutter, BP.MS
• Assunto(s): Vibrações mecânicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Absorvedor de Vibração Não Linear | Controle Passivo | Nonlinear Vibration Absorber | Rotary Nonlinear Energy Sink | Vibração em Vigas | Vibrações Mecânicas

Resumo

Dinâmica estrutural é um tópico importante em diversas áreas de engenharia, uma vez que cargas dinâmicas são uma realidade na maioria das aplicações, o que pode levar à instabilidade ou fadiga em componentes, comprometendo sua operabilidade. Desta forma, diversos métodos ativos e passivos de controle de vibrações foram desenvolvidos ao longo dos anos. Entre eles, controle passivo é promissor por não depender de uma fonte de energia elétrica externa.Nesse sentido, absorvedores não lineares de vibração conhecidos como Nonlinear Energy Sinks (NES) têm sido amplamente relatados na literatura recente como métodos de controle passivo. Esses dispositivos consistem em um absorvedor dinâmico no qual uma massa secundária é acoplada de forma não linear à estrutura principal. Seu mecanismo de supressão baseia-se na Transferência de Energia Direcionada (Targeted Energy Transfer - TET), na qual a energia é transferida da vibração estrutural para a massa secundária para dissipação rápida e irreversível. Sua principal vantagem é que esses dispositivos são capazes de ressonar em qualquer frequência de excitação, mantendo assim o desempenho em faixas de operação mais amplas em comparação com absorvedores lineares.Uma configuração particular dos dispositivos é o Nonlinear Energy Sink rotativo, que é baseado no acoplamento de um pêndulo horizontal à estrutura, capaz de rotacionar livremente e absorver energia. Essa configuração permite um acoplamento inercial puramente não linear com a estrutura, sendo de projeto e conceito simples, embora de dinâmica complexa. Um amortecimento angular viscoso é considerado em seu eixo para modelar a dissipação de energia e permitir que o fenômeno de TET dissipe passivamente a vibração estrutural. Esta configuração não considera energia potencial no modelo, com uma transferência puramente não linear de energia estrutural na forma de energia cinética na massa secundária. Nonlinear Energy Sinks rotativos têm sido propostos para o controle de Vibrações Induzidas por Fluido, como vibrações induzidas por vórtices e flutter, bem como atenuação de excitação sísmica e estruturas de múltiplos graus de liberdade.O controle de vibração de estruturas de vigas configura um assunto interessante, uma vez que elementos de viga são componentes fundamentais de várias estruturas, desde construções civis até estruturas mecânicas e aeronáuticas. O uso de Nonlinear Energy Sinks para supressão de vibrações em vigas é amplamente relatado na literatura, com crescente interesse devido às aplicações em metaestruturas. No entanto, até então não linearidades do tipo polinomial e baseadas em impacto foram mais intensamente exploradas. A fixação de um Nonlinear Energy Sink rotativo de acoplamento puramente inercial para supressão passiva em vigas ainda não foi explorada, e apresenta um tema interessante devido a sua configuração relativamente simples.Este projeto de Estágio de Pesquisa no Exterior propõe o estudo do acoplamento de Nonlinear Energy Sinks rotativos para supressão passiva de vibrações em vigas. Um modelo de viga linear será desenvolvido com base em uma abordagem de elementos finitos e os dispositivos de controle passivo serão fixados nos nós dos elementos. A pesquisa será realizado por meio de simulações numéricas do modelo matemático para uma ou múltiplas configurações de absorvedores, compreendendo uma análise de desempenho da supressão passiva e uma análise paramétrica dos parâmetros do absorvedor. Dependendo do desenvolvimento do projeto, métodos analíticos ou de continuação numérica podem ser explorados para caracterizar a complexa dinâmica não linear do sistema.