Metamateriais e Metaestruturas Inteligentes -- Usando ressonâncias internas para aprimorar o controle de vibrações estruturais

Resumo

Metamateriais e metaestruturas tem várias aplicações tais como atenuação de ruído e vibrações, absorção e isolamento acústico, redução de choques e vibração, controle e focalização de propagação de ondas, entre outras. Eles são inspirados em cristais fonônicos que exibem bandgaps, que são faixas de frequências nas quais ondas elásticas e acústicas não propagam. No entanto, bandgaps em metamateriais dependem de propriedades dos ressonadores locais, que atuam como absorvedores de vibração, e não da dimensão das células periódicas. Este conceito motivou a busca por estruturas projetadas com ressonadores locais baseados em metamateriais, chamadas de metaestruturas, que poderiam exibir bandgaps em baixa frequência em estruturas relativamente pequenas. Diversos grupos de pesquisa tem explorado a viabilidade de absorvedores de vibração em estruturas flexíveis leves, incluindo através do uso de pequenos absorvedores de vibração mecânicos e eletromecânicos distribuídos. Os últimos se tornaram possíveis graças ao desenvolvimento de materiais piezelétricos sintéticos, que são materiais inteligentes que acoplam tensão e deformação mecânica com cargas e potenciais elétricos. Existe um crescente interesse no uso de resonânciais internas para aprimorar o controle de vibrações estruturais, enquanto que há espaço considerável para avanços nas técnicas e soluções existentes. Em particular, a combinação de sub-sistemas mecânicos e eletromecânicos, atuando de forma complementar ou simultânea, parece apontar para soluções potencialmente efetivas. O principal objetivo deste projeto de pesquisa é de estudar modelagem, análise, projeto e otimização de estruturas com resonâncias internas mecânicas e eletromecânicas para aprimorar o controle de vibrações estruturais.