Projeto de estruturas de invisibilidade acústica utilizando otimização topológica

Resumo

Invisibilidade acústica é um termo utilizado para descrever estruturas que são capazes de desviar ondas acústicas ao redor de um determinado objeto, de forma que o campo acústico posterior a este objeto seja semelhante ao campo acústico gerado sem a presença dele. Um exemplo prático é o revestimento de paredes de residências para torná-las à prova de ruídos externos, ou colunas em salas de concerto, teatros e cinemas, evitando a reflexão das ondas sonoras. Entretanto, o projeto deste tipo de estrutura não é simples e é necessário desenvolver uma metodologia de projeto robusta e sistemática, atendendo a diferentes aplicações. A proposta deste plano de pesquisa é aplicar o Método de Otimização Topológica com o conceito de guias de ondas no projeto de estruturas para invisibilidade acústica, onde serão implementados duas técnicas de análise. A primeira é a Otimização Topológica de Multirresolução (OTM), onde as variáveis de projeto são desvinculadas da malha de elementos finitos (MEF). Assim, é possível obter uma maior resolução sem aumentar excessivamente o custo computacional. A segunda é nova técnica computacional denominada por Análise Isogeométrica (AI), que integra o MEF clássico com ferramentas de CAD baseadas em NURBS. Uma das principais vantagens da AI é não necessidade de conversão do modelo CAD para o modelo de MEF, tanto na etapa de pré- ou pós-processamento. Esta vantagem é ainda mais expressiva quando se projeta estruturas dinâmicas, pois essas são muito sensíveis às interpretações das variáveis de projeto na etapa de pós-processamento. Os resultados obtidos com essas duas técnicas serão comparados a fim de se verificar a eficiência de cada uma delas. A verificação da metodologia será realizada através de fabricação de protótipos utilizando serviços de usinagem de terceiros. A caracterização experimental será realizada utilizando-se técnicas de ultrassom.