Perda de transmissão sonora em metamateriais periódicos usando o método de propagação de ondas por elementos finitos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Zanoni, Giovanna Pisicchio, 1990-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7624
Resumo: Orientador: Alberto Luiz Serpa
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spelling Perda de transmissão sonora em metamateriais periódicos usando o método de propagação de ondas por elementos finitosSound transmission loss of periodic metamaterials using the wave finite element methodIsolamento acústicoMetamateriaisPropagação de ondasMétodo dos elementos finitosAcustical insulationMetamaterialsWave propagationFinite element methodOrientador: Alberto Luiz SerpaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Nesta tese foi estudada a perda de transmissão sonora (STL) de metamateriais periódicos através do uso do método de propagação de ondas por elementos finitos (WFE). Os metamateriais de estudo foram placas com ressonadores concentrados e metamateriais celulares. Estruturas do tipo painel são de grande interesse na área de Acústica e Vibrações e em comparação aos painéis simples, os painéis de metamateriais acústicos possuem a vantagem de promover uma perda de transmissão sonora aumentada em baixas frequências (abaixo de 1000 Hz). Foram estudadas configurações de célula periódica com um único ressonador e de célula periódica com dois ressonadores (ressonadores duplos), para os casos de placa com ressonadores concentrados e configurações de moldura única e molduras múltiplas para metamateriais celulares. A presente tese explora o método de propagação de ondas por elementos finitos para a predição da perda de transmissão sonora em materiais periódicos. A configuração de metamaterial celular com ressonadores múltiplos ainda não foi reportada na Literatura e deseja-se verificar seu comportamento comparativamente com o caso de placa com ressonadores concentrados. Nos resultados, a influência da massa dos ressonadores nos casos de ressonador único e duplo foram estudadas, além da influência dos ângulos de incidência na perda de transmissão sonora oblíqua para o caso de placa com ressonadores. Para a elaboração dos resultados da STL de metamateriais celulares com moldura única e múltiplas, o tamanho da célula foi similar ao de placa com ressonadores e a STL de casos com massa superficiais similares foram comparadas entre os dois tipos de metamateriais. A geometria de metamaterial celular foi escolhida pela sua simplicidade e possibilidade para fabricação em larga escala. Comparando-se os casos de placa com ressonadores e metamaterial celular com massa superficial similar, obteve-se um pico mais largo de STL para baixas frequências para o caso de metamaterial celular, porém houve perda de STL em frequências mais altas, região onde o caso de placa com ressonadores obteve maior STL, seguindo o comportamento da STL de placa simplesAbstract: In this dissertation the sound transmission loss (STL) of periodic metamaterials was studied by using the wave finite element (WFE) method. The metamaterials of study were panels with lumped resonators and cellular metamaterials. Panel-type structures are of great interest in the field of Acoustics and Vibrations and, compared to simple panels, acoustic metamaterial panels have the advantage of promoting increased sound transmission loss at low frequencies (below 1000 Hz). Periodic cell configurations with a single resonator and periodic cell configurations with two resonators (dual resonators) have been studied for the cases of plate with concentrated resonators and single frame and multiple frame configurations for cellular metamaterials. The present dissertation explores the wave finite element method for the prediction of sound transmission loss in periodic materials. The configuration of cellular metamaterial with multiple resonators has not yet been reported in the Literature and it is desired to verify its behavior comparatively to the case of plate with concentrated resonators. In the results, the influence of resonator mass in the single and dual resonator cases have been studied, in addition to the influence of incidence angles on the oblique sound transmission loss for the plate with resonators case. For the STL results of single and multiple frame cell metamaterials, the cell size was similar to that of plate with resonators and the STL of cases with similar surface masses were compared between the two types of metamaterials. The cellular metamaterial geometry was chosen for its simplicity and possibility for large-scale fabrication. Comparing the cases of plate with resonators and cellular metamaterial with similar surface mass, a wider STL peak was obtained for low frequencies for the cellular metamaterial case, but there was a loss of STL at higher frequencies, a region where the plate with resonators case obtained higher STL, following the behavior of single plate STLDoutoradoMecânica de Sólidos e Projeto MecânicoDoutora em Engenharia MecânicaCNPQ14091/2018-0[s.n.]Serpa, Alberto Luiz, 1967-Pavanello, RenatoOliveira, Leopoldo Pisanelli Rodrigues dePasqual, Alexander MattioliLabaki, JosuéUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASZanoni, Giovanna Pisicchio, 1990-20232023-01-09T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (151 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/7624ZANONI, Giovanna Pisicchio. Perda de transmissão sonora em metamateriais periódicos usando o método de propagação de ondas por elementos finitos. 2023. 1 recurso online (151 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7624. 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