Metaestruturas giroscópicas não-lineares para atenuação de vibração em rotores

Abstract

O potencial de aplicação das metaestruturas para de atenuação de vibrações mecânicas tem se mostrado promissor para aplicação em diversos campos recentemente. Esta tese apresenta resultados e análises que estabelecem os fundamentos técnicos que viabilizam a exploração de dois aspectos principais de tais estruturas: (1) a investigação da aplicação das metaestruturas para atenuação de vibrações em rotores e (2) os efeitos da não linearidades em seu desempenho geral de atenuação de vibrações, bem como a fenomenologia associada. Uma abordagem em três etapas foi adotada para permitir uma compreensão progressiva dos fenômenos com nível crescente de complexidade. Em uma primeira etapa, um rotor bi-apoiado com ressonadores lineares foi analisado, levando a uma descrição detalhada do impacto dos efeitos giroscópicos nos mecanismos tradicionais de formação de bandgaps. Os resultados mostraram atenuação consistente de vibrações para arranjos de ressonadores tanto translacionais quanto rotacionais, bem como comportamentos únicos como o fenômeno de polarização e coexistência de modos ópticos e acústicos. Em uma segunda etapa, o conceito de osciladores não lineares foi introduzido usando um modelo base de cadeia unidimensional simples com acoplamentos biestáveis. Os resultados revelaram os efeitos do comportamento caótico no desempenho geral de atenuação de vibrações, especialmente na ampliação da largura de banda de atenuação. Análises adicionais também revelaram que os mecanismos envolvidos na atenuação de vibrações são fundamentalmente diferentes daqueles observados em sua contraparte linear. Finalmente, o mesmo conceito de ressonador não linear foi aplicado a uma estrutura rotativa, o que levou ao surgimento de padrões de resposta dinâmica singulares com degradação do desempenho de atenuação em algumas faixas de frequência. Estas aparentes desvantagens da aplicação impulsionaram o desenvolvimento e a proposta de estratégias inovadoras de disposição e sintonia dos osciladores que melhoram o desempenho geral do sistema, fornecendo recursos práticos valiosos para o projeto de tais metaestruturas.