Cadeia granular quase unidimensional como dispositivo para absorção de impactos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Machado, Luis Paulo Silveira
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/5764
Resumo: Granular chains are one dimensional systems where elastic grains placed along a line are in contact and interact with neighbors. These systems are excellent nonlinear waveguides allowing the control of some properties of the wave through different disposition of the grains. Among the applications of practical interest, the impact absorption draws attention. In this thesis, we propose to study a tapered granular chain, very short and decorated with grains appropriately positioned to maximize shock absorption. We call this system quasi-one-dimensional chain, because it is a three-dimensional distribution of grains whose dynamic of interest take place along a fixed direction. To study the dynamics of this system, we integrated numerically the equations of motion. Perturbations caused by collision with the grains at the edge of the chain spread quickly throughout the system and do not propagate as solitary waves. Results shows that impact pulses are attenuated almost completely and combinations of materials are important. Futhermore, dissipation, gravity and impact velocities almost do not influence the dynamics of the system. The decorating grains act as an auxiliary chain which traps part of the energy and linear momentum, preventing the formation of pulses and playing a central role in impact mitigation. Therefore, we present a new granular chain where we increase the number of grains per units length and maximize the dispersion of the momentum.
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spelling Cadeia granular quase unidimensional como dispositivo para absorção de impactosQuasi one-dimensional granular chain as a device for absorving impactCadeia granularPropagação do momento linearPropagação da energiaGranular chainMomentum propagationEnergy propagationCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAGranular chains are one dimensional systems where elastic grains placed along a line are in contact and interact with neighbors. These systems are excellent nonlinear waveguides allowing the control of some properties of the wave through different disposition of the grains. Among the applications of practical interest, the impact absorption draws attention. In this thesis, we propose to study a tapered granular chain, very short and decorated with grains appropriately positioned to maximize shock absorption. We call this system quasi-one-dimensional chain, because it is a three-dimensional distribution of grains whose dynamic of interest take place along a fixed direction. To study the dynamics of this system, we integrated numerically the equations of motion. Perturbations caused by collision with the grains at the edge of the chain spread quickly throughout the system and do not propagate as solitary waves. Results shows that impact pulses are attenuated almost completely and combinations of materials are important. Futhermore, dissipation, gravity and impact velocities almost do not influence the dynamics of the system. The decorating grains act as an auxiliary chain which traps part of the energy and linear momentum, preventing the formation of pulses and playing a central role in impact mitigation. Therefore, we present a new granular chain where we increase the number of grains per units length and maximize the dispersion of the momentum.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESCadeias granulares são sistemas unidimensionais onde grãos elásticos enfileirados estão em contato e interagem com dois vizinhos. Estes sistemas são excelentes guias de onda não lineares capazes de controlar algumas características das ondas através de diferentes arranjos de grãos. Dentre as aplicações de interesse prático, chama a atenção a absorção de impacto. Nesta tese, o que propomos estudar é uma cadeia granular afilada, bastante curta e decorada com grãos adequadamente posicionados para maximizar a absorção de impactos. Nós chamamos este sistema de cadeia quase unidimensional, a qual é uma distribuição tridimensional dos grãos, cuja dinâmica de interesse se dá ao longo de uma direção fixa. Para estudar a dinâmica desse sistema, integramos numericamente as equações de movimento. Perturbações causadas por colisão com os grãos nas extremidades da cadeia se espalham rapidamente através do sistema inteiro e não se propagam como ondas solitárias. Resultados das simulações mostram que pulsos de impacto são atenuados quase completamente e combinações de materiais são importantes. Além disso, dissipação, gravidade e velocidades de impactos quase não influenciam a dinâmica do sistema. Os grãos decorados atuam como uma cadeia auxiliar que aprisiona parte da energia e momento linear, impedindo assim a formação de pulsos e têm papel central na atenuação de impactos. Assim, apresentamos uma cadeia granular inovadora onde aumentamos a quantidade de grãos por unidade de comprimento e maximizamos a dispersão do momento linear.Universidade Federal da Paraí­baBRFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBRosas, Alexandre da Silvahttp://lattes.cnpq.br/0758283899410437Machado, Luis Paulo Silveira2015-05-14T12:14:16Z2018-07-21T00:09:02Z2015-01-272018-07-21T00:09:02Z2014-04-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMACHADO, Luis Paulo Silveira. Cadeia granular quase unidimensional como dispositivo para absorção de impactos. 2014. 88 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal da Paraí­ba, João Pessoa, 2014.https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/5764porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2018-09-06T00:29:13Zoai:repositorio.ufpb.br:tede/5764Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2018-09-06T00:29:13Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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