Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/336131
Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Numerical investigation on periodic plate structures for the reduction of vibrations : Investigação numérica de estruturas de placas periódicas para a redução de vibrações
Title Alternative: Investigação numérica de estruturas de placas periódicas para a redução de vibrações
Author: Dal Poggetto, Vinícius Fonseca, 1987-
Advisor: Serpa, Alberto Luiz, 1967-
Abstract: Resumo: O principal objetivo dessa tese é investigar o comportamento da propagação de ondas em metamateriais periódicos, com foco na comparação entre diferentes opções de modelagem e técnicas para prever a ocorrência de bandas proibidas. Uma introdução a estruturas periódicas, ondas elásticas e à teoria de placas é apresentada. A principal técnica de cálculo de bandas proibidas usada é a Expansão em Ondas Planas, que inicialmente é aplicada usando equações clássicas de ondas elásticas e um modelo clássico de placa de Kirchhoff. Também é proposta a utilização dessa técnica em conjunto com o modelo de placa de Mindlin com inclusões circulares, sendo as equações correspondentes demonstradas. Para se usar a Expansão em Ondas Planas, as propriedades dos materiais devem ser expandidas usando uma série de Fourier. A versão mais comum dessa expansão (bidimensional, representando inclusões circulares em uma estrutura quadrada) é \mbox{conhecida}. Porém, quando se utilizam equações tridimensionais, a expansão bidimensional pode não ser representativa. Para se abordar esse problema, uma nova expansão tridimensional das propriedades dos materiais (inclusões esféricas em uma estrutura cúbica) foi desenvolvida nessa tese. Bandas proibidas são calculadas usando um código MATLAB próprio. Resultados para ambos os modelos bidimensional e tridimensional são avaliados usando o Método dos \mbox{Elementos} Finitos (com MSC Nastran) e o Método de Ondas de Elementos Finitos (implementações MATLAB considerando placas de Mindlin e elementos sólidos). Elementos Espectrais também são apresentados e sua utilização para a obtenção de um diagrama de bandas de estruturas tridimensionais é avaliada utilizando uma técnica de otimização de parâmetros dimensionais para um modelo representativo tomando como base a relação entre deslocamentos e forças de uma célula periódica

Abstract: The main objective of this thesis is to investigate the behavior of wave propagation in periodic metamaterials, with a focus on the comparison between different modeling options and techniques to predict the occurrence of band gaps. A background on periodic lattices, elastic waves, and plate theory is given. The main technique regarding band gap calculation used is the plane wave expansion, which is initially applied using classical elastic wave equations and a classical Kirchhoff plate model. The utilization of this technique in conjunction with the Mindlin plate model with circular inclusions is proposed, and the corresponding equations are derived. For using the plane wave expansion method, material properties should be expanded using the Fourier series. The most common version of this expansion (two-dimensional, representing circular inclusions on a square lattice) is known. However, when three-dimensional equations are used, the two-dimensional expansion may not be representative. To address this issue, a novel three-dimensional expansion of material properties (spherical inclusions on a cubic lattice) was derived in this thesis. Band gaps are calculated using a proprietary MATLAB code. Results for both two-dimensional and three-dimensional models are assessed using the finite element method (with MSC Nastran) and the wave finite element method (MATLAB implementations considering Mindlin plates and solid elements). Spectral elements are also presented, and their use for obtaining a band diagram for three-dimensional structures is evaluated using a technique that uses dimensional parameters optimization of a representative model taking as reference the displacement and force ratios of a periodic cell
Subject: Ondas elásticas
Placas
Método dos elementos finitos
Metamateriais
Diagramas de bandas
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: DAL POGGETTO, Vinícius Fonseca. Numerical investigation on periodic plate structures for the reduction of vibrations: Investigação numérica de estruturas de placas periódicas para a redução de vibrações. 2019. 1 recurso online (163 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
DalPoggetto_ViniciusFonseca_D.pdf3.32 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.