Resumo: Os metamateriais acústicos representam um avanço significativo em estruturas artificiais, despertando crescente interesse devido à sua capacidade de atenuar a propagação de ondas acústicas em faixas de frequência específicas. Este trabalho investiga modelos de metamateriais acústicos, incluindo ressonadores de Helmholtz, silenciadores de câmara de expansão e silenciadores de câmara de expansão com dutos microperfurados. A análise foi realizada por meio da modelagem utilizando a matriz de transferência e validada por métodos de elementos finitos com o auxílio de softwares comerciais. A pesquisa também abordou os modos de defeito em silenciadores de câmara de expansão, explorando os efeitos da quebra de periodicidade e a concentração da pressão acústica em frequências específicas. Este estudo foi pioneiro na obtenção experimental de modos de defeito em sistemas acústicos, contribuindo para a validação de modelos teóricos. Adicionalmente, a investigação dos metamateriais com ressonadores transversais demonstrou que a periodicidade amplifica significativamente a atenuação sonora. A aplicação de algoritmos de evolução diferencial permitiu a otimização dos parâmetros dos modelos acústicos, resultando em uma ampliação da largura de faixa de atenuação em baixas frequências. Por fim, foi analisado o impacto da porosidade em silenciadores de câmara microperfurada, demonstrando que microperfurações menores oferecem maior eficiência no controle de ruído, até o ponto de saturação. As técnicas e modelos desenvolvidos nesta pesquisa proporcionam uma compreensão dos mecanismos de controle acústico, contribuindo para o avanço no design e na otimização de materiais acústicos avançados, com aplicações práticas em uma ampla gama de setores Ver menos

Abstract: Acoustic metamaterials represent a significant advancement in artificial structures, generating growing interest due to their ability to attenuate the propagation of acoustic waves in specific frequency ranges. This work investigates models of acoustic metamaterials, including Helmholtz resonators, expansion chamber mufflers, and micro-perforated chamber expansion mufflers. The analysis was carried out through modeling using the transfer matrix method and validated by finite element methods with the aid of commercial software. The research also addressed defect modes in expansion chamber mufflers, exploring the effects of periodicity breaking and energy concentration at specific frequencies. This study was groundbreaking in experimentally obtaining defect modes in acoustic systems, contributing uniquely to the validation of theoretical models. Additionally, the investigation of metamaterials with transverse resonators showed that periodicity significantly enhances noise attenuation. The use of differential evolution algorithms enabled the optimization of acoustic model parameters, leading to a broader attenuation bandwidth at lower frequencies. Finally, the influence of porosity on micro-perforated chamber mufflers was investigated, demonstrating that smaller micro-perforations offer greater efficiency in noise control, up to the point of saturation. The techniques and models developed in this research provide a deep understanding of acoustic control mechanisms, contributing to the advancement of the design and optimization of advanced acoustic materials, with practical applications across a wide range of industries Ver menos