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Título
MODELAGEM MATEMÁTICA DE ESTRUTURAS COMPOSTAS COM MATERIAL VISCOELÁSTICO

Aluno: Jhonattan Dias - Curso de Engenharia Mecânica (MT) - Orientador: Carlos Alberto Bavastri - Departamento de Mecânica - Área de conhecimento: 30503000 - Palavras-chave: estruturas compostas; material viscoelástico; neutralizadores dinâmicos - Coorientador: Eduardo Márcio de Oliveira Lopes.

Todas as estruturas de projetos de engenharia estão sujeitas a problemas de vibrações. Quando um sistema mecânico é excitado numa ou em várias frequências naturais, ou está exposta a autoexcitações ou instabilidades dinâmicas, a resposta resultante será elevada acarretando risco de colapso da estrutura por fadiga ou ainda em elevados níveis de ruído irradiado. A fim de reduzir vibrações provenientes disto podem ser aplicadas as seguintes técnicas: atuar sobre a excitação, sobre a estrutura através de modificações estruturais como uso de neutralizadores dinâmicos ou introduzir amortecimento via material viscoelástico com camadas restritoras ou links viscoelásticos. Os materiais viscoelásticos (MVEs) são aplicados com frequência em controle de vibração e ruído irradiado devido a elevada capacidade de dissipação de energia vibratória e armazenamento de energia potencial elástica. Pelas características dinâmicas, empregam-se eles como estruturas compostas tipo sanduíche. Elas permitem a introdução de amortecimento e criação de estruturas resistentes e duráveis. O presente trabalho estuda o comportamento dinâmico de uma estrutura composta de uma viga de alumínio acrescida de uma fina camada de MVE e de uma restrição metálica (constrained layer). Na metodologia proposta, primeiramente obtêm-se as matrizes de massa e rigidez do conjunto pelo software comercial ANSYS® seguido do processamento delas com códigos numéricos em desenvolvimento em MATLAB® pelo grupo de pesquisa (GVIBS/CNPq). Após isso, implementa-se um modelo de derivadas fracionárias para o MVE, sendo feita correções na matriz de rigidez, onde se considera a influência da temperatura e da frequência. Com as matrizes encontra-se a solução para o problema de autovalores e feita a obtenção da resposta em frequência da estrutura para um dado ponto de excitação e resposta. A fim de validar a resposta numérica obtida construiu-se um protótipo e realizado ensaios para obter a resposta dinâmica experimental. O modelo numérico desenvolvido apresentou uma boa aproximação para o modelo experimental, pois as curvas de resposta apresentaram comportamentos semelhantes sendo que para a numérica o erro foi da ordem de 5% na primeira e segunda frequência natural, sendo superiores a da curva experimental. No momento investigam-se as causas dos erros, mudando o tipo de elemento na construção da malha de elementos finitos para a obtenção das matrizes, realiza-se estudos referentes à frequência e rigidez de referência do MVE, bem como o impacto da temperatura, coeficiente de Poisson e refino de malha na resposta.