Modelagem e avaliação numérica de absorvedores dinâmicos de vibrações sintonizáveis baseados em ligas com memória de forma

• Main Author: Paulo Júnior, Wellington Luziano
• Other Authors: Rade, Domingos Alves
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Uberlândia 2016
• Subjects: Ligas com memória de forma; Absorvedores dinâmicos de vibrações; Materiais inteligentes; Controle de vibrações; Ligas com efeito de memória; Shape memory alloys; Dynamic vibration absorbers; Smart materials; Vibration control; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Online Access: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14941

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais === In the context of the so-called smart materials, shape memory alloys (SMA) have been extensively investigated aiming at various applications in different types of engineering prob- lems as well as interdisciplinary problems. Specifically, SMAs have been used for the mitiga- tion of mechanical vibrations, owing to their characteristic pseudoelastic effect, which is re- sponsible for the occurrence of hysteresis. Another relevant feature of these materials is the coexistence of two crystallographic phases (martensite and austenite), which have dissimilar mechanical properties, whose relative fractions depend on temperature and stress. In the present dissertation, this latter feature is explored in association with a strategy of passive vibration control which is based on tunable dynamic vibration absorbers (TDVA). These de- vices, once connected to a vibrating structure, can have their inertia and/or stiffness and/or damping adjusted to match the excitation frequency. Specifically, such tuning is achieved by controlling the martensite/austenite fraction by applying convenient thermal loads. By means of numerical simulations, which include the integration of the equations of motion, it is put in evidence the possibility of tuning a TDVA applied to a single degree-of-freedom system, with- in a given frequency band using two configurations of the resilient element (SMA rod and helicoidal spring). The results enable to evaluate the levels of vibration mitigation achieved and confirm that the strategy investigated can provide improved performance in terms of vibration attenuation. === No contexto dos chamados materiais inteligentes, as ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys SMA) vêm sendo intensivamente investigadas com vistas a aplicações em diversos tipos de sistemas de engenharia e em problemas interdisciplinares. Especificamente, as SMA têm sido utilizadas para a mitigação de vibrações mecânicas, graças ao chamado efeito pseudoelástico, responsável pela ocorrência de histerese. Outra característica relevante desses materiais é a coexistência de duas fases cristalográficas (martensita e austenita), com propriedades mecânicas distintas, cujas frações relativas dependem da temperatura e da tensão. No presente trabalho, esta última característica é explorada em associação com uma estratégia de controle passivo de vibrações, baseada nos chamados absorvedores dinâmicos de vibrações sintonizáveis (ADV), que são dispositivos conectados à estrutura vibratória, cuja rigidez e/ou inércia podem ser ajustados em conformidade com a frequência de excitação, de modo que a vibração da estrutura seja altenuada. Especificamente, explora-se a possibilidade de confecção de ADVs sintonizáveis cuja rigidez pode ser ajustada por meio de variações controladas da fração relativa martensita/austenita induzidas por alterações da temperatura. Por meio de simulações numéricas, evidencia-se a possibilidade de sintonizar um ADV aplicado a um sistema vibratório de um grau de liberdade, dentro de uma dada faixa de valores de frequência, utilizando duas configurações do elemento resiliente (barra e mola helicoidal de SMA), e quantificam-se as reduções de amplitudes obtidas. Os resultados das simulações confirmam o aumento da eficiência na atenuação de vibrações proporcionado pela estratégia empregada. === Mestre em Engenharia Mecânica