Controle e coleta de energia de distúrbios vibro-acústicos de baixa frequência usando metaestruturas inteligentes

Resumo

Metamateriais acústicos (MMA) são uma solução promissora na melhoria de projetos de isolamentoacústico, atualmente pesados e de alto custo. Propriedades inusitadas de perda de transmissão sonora(PTS) em baixa frequência são observadas quando arranjos de subestruturas são instalados sobre estruturas primárias de baixa massa e alta rigidez (resultando em um MMA), o que faz com que os MMAs sejam ideais na solução de problemas de isolamento acústico com restrições de adição de massa. Cada unidade do arranjo de subestruturas pode ser um elemento que induza variação de impedância no material (Bragg scattering ) ou podem ser unidades ressonantes lineares (absorvedores mecânicos ou eletromecânicos). A investigação da utilização de absorvedores não lineares para a obtenção de MMAs e os efeitos sobre seu comportamento é um problema ainda não explorado na literatura. Este projeto de pesquisa visa ao desenvolvimento de MMAs por meio do estudo de arranjos de nonlinear energy sinks (NES), a serem implantados na forma de pastilhas piezelétricas conectadas a circuitos elétricos não lineares. Quando acoplados a osciladores lineares (estrutura primária), sistemas NES se comportam como absorvedores dinâmicos que apresentam larguras de banda estendidas. Assim, junto com sua demonstrada capacidade de conversão de energia, sistemas NES tornam-se numa alternativa atrativa no projeto de MMAs. Estruturas hospedeiras de uma e/ou duas dimensões serão o alvo da instalação dos arranjos estudados, que resultam do desenvolvimento de estudos numéricos no comportamento e implicações da periodicidade ou quase-periodicidade do MMA, quantidade de células NES no arranjo, e da influência de incertezas que surgem dos materiais e métodos de manufatura disponíveis. A capacidade dos MMAs de conversão de energia cinética para elétrica é também um alvo desta pesquisa, com base na premissa de se melhorar a característica da energia de ativação requerida pelas células NES , o que poderia resultar da implantação de diferentes topologias dos arranjos. Assim, este projeto de pesquisa pretende propor uma metodologia numérica, munida das respectivas validações por meio de experimentos, de projeto de MMAs com propriedades melhoradas de PTS de banda larga, bem como com capacidade de aproveitamento de energia cinética.