Metodologia numérica para projeto de neutralizador dinâmico viscoelástico do tipo sanduíche tubular

Abstract

Resumo: A utilização de neutralizadores dinâmicos de vibrações (também conhecidos como absorvedores dinâmicos de vibrações) é uma solução muito adotada no controle passivo de vibrações, devido à sua praticidade e eficácia. Uma forma de introduzir amortecimento nesses dispositivos e ampliar seu raio de ação é através da utilização de camadas restritas de materiais viscoelásticos. Porém, para as geometrias planas, dentre outras, o controle de vibrações efetuado mostra-se dependente da direção de excitação, instigando a análise de geometrias alternativas, que possuam um caráter de dissipação de energia multidirecional. O corrente documento apresenta, então, uma metodologia para o projeto e avaliação da eficácia de um neutralizador dinâmico de vibrações com geometria tubular e camadas restritas compostas de material viscoelástico. Considera-se, no trabalho, o acoplamento sob dois graus de liberdade entre o neutralizador e o sistema primário, que fornece uma representação mais acurada da dinâmica do sistema composto. O desenvolvimento de modelos numéricos em elementos finitos, aliado ao emprego de métodos de otimização, torna possível a obtenção das variáveis de projeto ótimas do neutralizador aplicado no controle de uma viga engastada. Mostra-se que a metodologia em questão é eficiente e que um controle eficaz em banda larga de frequências pode ser alcançado com o dispositivo analisado.

Abstract: Vibration neutralizers (also called vibration absorbers) are a widely used tool in passive control vibration, due to its practicality and efficacy. A way of introducing damping in these devices and enlarging its range of action is by using viscoelastic materials in a constrained layer fashion. However, for flat geometries, among others, the vibration control depends on the direction of the excitation. This incites the use of alternative geometries, with a multidirectional energy dissipation character. The current document presents a methodology for the design and evaluation of the efficacy of a viscoelastic vibration neutralizer with tubular geometry and viscoelastic constrained layers. The assumption of an existing coupling with 2 degree of freedom between the neutralizer and the primary system provides a more accurate representation of the dynamics of the entire system. The development of numerical finite element models and the use of optimization methods allow the search of the optimum parameters of the neutralizer to be carried out. It is shown that this methodology is efficient and that an effective control in a wide frequency band can be achieved by the analyzed device.