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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2019.tde-14052024-101439
Documento
Autor
Nombre completo
João Henrique Ribeiro Dainezi
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2019
Director
Tribunal
Marqui Junior, Carlos De (Presidente)
Goncalves, Paulo Jose Paupitz
Sales, Thiago de Paula
Título en portugués
Efeitos da formação de bandgaps e de absorvedores não lineares de vibrações no comportamento aeroelástivo de uma asa flexível
Palabras clave en portugués
absorvedores dinâmicos de vibração
absorvedores dinâmicos não linares
aeroelasticidade
dinâmica estrutural
Resumen en portugués
Metamateriais pertencem a uma classe de materiais com propriedades que não seriam observadas naturalmente ou que não seriam obtidas a partir de seus materiais constituintes. Metamateriais acústicos são capazes de reorganizar a propagação de ondas elásticas através da formação de faixas de frequências nas quais ocorre significativa atenuação, conhecidas como bandgaps. Os bandgaps são resultantes da dispersão de ondas devido à existência de regiões com variações periódicas de impedância (dispersão do tipo Bragg) ou são gerados por um conjunto de unidades ressonantes. Metamateriais ressonantes são capazes de produzir atenuação em faixas de baixas frequências e têm sido investigados em aplicações de controle de vibrações. Geralmente, unidades ressonantes lienares têm sido investigadas na literatura. No presente trabalho, são investigados os efeitos de conjuntos de unidades ressonantes no comportamento elástico e aeroelático de uma asa, modelada numericamente como uma placa plana. O comportamento do sistema sob excitação harmônica de base combinada com carregamento aerodinâmico não estacionário é investigado para uma ampla faixa de velocidades do escoamento. Para o caso aeroelástico, o efeito de diversas configurações espaciais das unidades ressoantes, da variação de sua massa, rigidez e amortecimento também é discutido. Adicionalmente, é também discutido o efeito de absorvedores dinâmicos não lineares (nonlinear energy sinks) no comportamento aeroelástico da asa. Os estudos mostram que é possível obter um ganho de estabilidade aeroelástica, tanto com absorvedores lineares, quanto com absorvedores não lineares, sendo estes capazes de previnir o aparecimento de flutter.
Título en inglés
Effects of bandgap formation and nonlinear vibration absorbers on the aeroelastic behavior of an elastic wing
Palabras clave en inglés
aeroelasticity
bandgap
doublet lattice method
dynamic vibration absorbers
nonlinear energy sink
structural dynamics
Resumen en inglés
Metamaterials belong to a class of materials with properties not found naturraly or that could not be obtained from its constituent materials. Acoustic metamaterials are capable of rearranging the elastic wave propagation with the formation of frequancy bands in which large amplitude attenuation accours., known as bandgaps. The bandgaps appear as a result of wave scattering due to regions with periodic impedance variation (Bragg scattering), or as a result of locally resonant units. Resonant metamaterials are able to attenuate wave propagation at low frequancies, being investigated for their potential for mechanical vibration control, usually considering linear locally resonant units. In this work, one investigates the effects of a set of resonant units on the elastic ans aeroelastic behavior of a wing, modeled numerically as a flat plate. The system behavior under harmonic base excitation coupled to unsteady aerodynamic loads in investidated for a wide range of airflow speeds. On the aeroelastic study, the values of mass, stiffness and damping of the resonant units are discussed. The effects of nonlinear energy sinks (NES) on the aeroelastic response of the wing are also discussed. It is shown that both linear and nonlinear vibration absorbers can increase the aeroelastic stability, but the NES are able to supress flutter.
 
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Fecha de Publicación
2024-05-14
 
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