Utilização de material com características periódicas para redução de vibrações em rotor embarcado

• Autor(a) principal: Lima, Rafael Leal
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32438; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5539
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS; Material periódico; material fonônico; mecânica rotativa; rotor embarcado; método de elementos finitos; atenuação de vibrações; Periodic material; phononic crystal; rotative dynamics; onboard rotor; finite element method; vibration attenuation

Esta dissertação apresenta o modelo numérico da atenuação de ondas elásticas em um rotor embarcado com base de materiais periódicos fonônicos, materiais que possuem a propriedade de atenuar ondas mecânicas em bandas de frequência específicas. A utilização de bases periódicas em rotores embarcados visa controlar o nível de excitações externas aplicadas na base do rotor, como ocorre em motores aeronáuticos, reduzir os efeitos de excitações externas no acabamento de máquinas ferramentas e aumentar a durabilidade de sistemas rotativos. Nesse estudo foram avaliados dois tipos de materiais fonônicos, o primeiro deles utiliza o mecanismo de espalhamento de Bragg e é composto por malhas (lattices) de chumbo e epóxi, e o segundo utiliza o mecanismo de ressonância local sendo composto por malhas de chumbo e um conjunto massa mola (ressonador) em paralelo às suas células unitárias. O diagrama de dispersão do material periódico de Bragg apresentou uma banda proibida entre 448 a 2587 Hz, o material fonônico com ressonadores internos apresentou uma banda de atenuação nas proximidades da frequência de 60 Hz. No interior da banda de atenuação de ondas elásticas para cada um dos materiais periódicos calculados identificou-se uma redução significativa das vibrações causadas pelas excitações de base, no entanto, ainda foi encontrado um nível significativo de vibrações causado pelos componentes internos do rotor (massa de desbalanceamento, peso dos componentes, e deformação elástica do eixo) da ordem de 10-4 metros. Nas simulações realizadas estimou-se o comportamento vibratório de um rotor embarcado submetido a excitações de base em bases contínuas e periódicas que utilizam o mecanismo de espalhamento de Bragg e de ressonância local, nessas simulações foi verificada uma redução significativa das amplitudes das respostas de deslocamento do disco do rotor embarcado nas frequências que se encontram no interior da banda proibida das bases fonônicas.