Texto completo
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| Autor(es): |
Priscilla Brandão Silva
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica |
| Data de defesa: | 2015-08-31 |
| Membros da banca: |
José Roberto de França Arruda;
Renato Pavanello;
Marco Lúcio Bittencourt;
Arcanjo Lenzi;
Domingos Alves Rade
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| Orientador: | Jean Mathieu Mencik; José Roberto de França Arruda |
| Resumo | |
Nesta tese de doutorado, o método dos elementos finitos ondulatórios é utilizado para cálculo da resposta harmônica de sistemas mecânicos envolvendo estruturas com periodicidade unidimensional, i.e., estruturas compostas por subestruturas idênticas arranjadas ao longo de uma direção. Tais sistemas mecânicos podem ser complexos e são comumente encontrados em aplicações de engenharia como, por exemplo, nas fuselagens de aviões. A primeira parte da tese é dedicada ao cálculo das ondas que se propagam ao longo dessas estruturas. Uma breve revisão da literatura sobre as formulações disponíveis para o problema de autovalor associado ao método dos elementos finitos ondulatórios é apresentada, assim como um estudo dos erros numéricos induzidos por estes problemas de autovalor no caso de um guia de ondas sólido. Na segunda parte desta tese, modelagens de superelementos para estruturas periódicas são propostas. Neste contexto, matrizes de rigidez dinâmica e de receptância ou flexibilidade de estruturas periódicas são expressas a partir dos modos de onda. Comparadas às matrizes de rigidez dinâmica e receptância obtidas pelo método dos elementos finitos convencional, as matrizes baseadas no método dos elementos finitos ondulatórios são calculadas de forma bastante rápida e sem perda de acuracidade. Ademais, uma estratégia eficiente de redução de ordem de modelo é apresentada. Comparada às formulações que utilizam a base completa de ondas, esta estratégia proporciona redução do tempo computacional requerido para cálculo da resposta forçada de estruturas periódicas. De fato, é mostrado que elementos espectrais numéricos de alta ordem podem ser construídos a partir do método dos elementos finitos ondulatórios. Isto constitui uma alternativa ao método dos elementos espectrais convencional, cuja utilização está limitada a estruturas simples para as quais soluções analíticas por ondas existam. A motivação por trás das formulações de matrizes de superelementos a partir do método dos elementos finitos ondulatórios está na utilização do conceito de ondas numéricas para calcular a resposta harmônica de sistemas mecânicos acoplados que envolvam estruturas com periodicidade unidimensional e junções elásticas a partir de procedimentos de montagem clássicos de elementos finitos ou técnicas de decomposição de domínio. Este assunto é tratado na terceira parte desta tese. Nesse caso, o método de Craig-Bampton é usado para expressar as matrizes de superelementos de junções por meio de modos estáticos e de interface fixa. Um critério baseado no método dos elementos finitos ondulatórios é considerado para a seleção dos modos da junção que mais contribuem para a resposta forçada do sistema. Isto também contribui para o aumento da eficiência da simulação numérica de sistemas acoplados. Finalmente, na quarta parte desta tese, o método dos elementos finitos ondulatórios é utilizado para mostrar que é possível projetar estruturas periódicas com potencial para funcionar como filtros de vibração em bandas de frequência específicas. Com o intuito de destacar a relevância dos desenvolvimentos propostos nessa tese, ensaios numéricos envolvendo guias de onda sólidos, pórticos planos e estruturas tridimensionais do tipo fuselagem aeronáutica são realizados (AU) | |
| Processo FAPESP: | 10/17317-9 - Estudo da propagação de ondas elásticas em estruturas periódicas |
| Beneficiário: | Priscilla Brandão Silva |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |