ModÃlisation et Optimisation robuste de systÃmes mÃcaniques en prÃsence dâamortissement viscoÃlastique / Modelagem e otimizaÃÃo robusta de sistemas mecÃnicos em presenÃa de amortecimento viscoelÃstico

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Nos Ãltimos anos, os materiais viscoelÃsticos tÃm sido amplamente utilizados para reduzir os nÃveis de vibraÃÃo e de ruÃdo no domÃno da dinÃmica de estruturas, em virtude de sua capacidade inerente de absorver uma parte da energia vibratÃria dos sistemas mecÃnicos e de dissipÃ-la sob a forma de calor. Esses materiais sÃo aplicados com freqÃÃncia seja sob a forma de tratamentos discretos como juntas viscoelÃsticas rotacionais ou apoios viscoelÃsticos translacionais, seja sob a forma de tratamentos superficiais. Para estes Ãltimos, a eficiÃncia do material viscoelÃstico pode ser significativamente aumentada pela utilizaÃÃo de uma configuraÃÃo chamada de camada restrita passiva que consiste em dispor uma camada de material viscoelÃstico entre a camada da estrutura base e uma fina camada metÃlica. Este tipo de configuraÃÃo permite aumentar enormemente as deformaÃÃes cisalhantes na camada viscoelÃstica e, como conseqÃÃncia, um aumento na dissipaÃÃo de energia vibratÃria. Neste trabalho de tese, à apresentada a modelagem por elementos finitos de elementos retangulares de placas multicamadas considerando-se duas configuraÃÃes bÃsicas: uma configuraÃÃo assimÃtrica composta por trÃs camadas; e uma configuraÃÃo simÃtrica formada por cinco camadas. Estes elementos sÃo combinados com modelos de elementos finitos de sistemas de geometria complexa modelados via cÃdigo de elementos finitos ANSYS, o que permite expandir o domÃnio de aplicaÃÃo desses materiais ao domÃno industrial. Para considerar a dependÃncia em freqÃÃncia e em temperatura das propriedades mecÃnicas dos materiais viscoelÃsticos, optou-se por utilizar o modelo frequencial mÃdulo complexo, bem adaptado para o cÃlculo da resposta dinÃmica de sistemas amortecidos viscoelasticamente. Uma extensÃo natural da modelagem de sistemas viscoelÃsticos durante a fase de projeto à o uso de tÃcnicas de otimizaÃÃo numÃrica dos dispositivos viscoelÃsticos visando a reduÃÃo do custo e do tempo de execuÃÃo dos projetos, e o aumento da eficiÃncia, em termos de amortecimento, desses materiais. Na busca pela otimizaÃÃo de sistemas complexos de engenharia tratados com materiais viscoelÃsticos, optou-se por utilizar o mÃtodo Non-dominated Sorting Genetic Algorithm. Em vista do grande nÃmero de avaliaÃÃes exatas das funÃÃes objetivo associadas a ao procedimento numÃrico de otimizaÃÃo, propÃem-se o acoplamento desse algorÃtmo multiobjetivo com estratÃgias de condensaÃÃo robusta adaptada para sistemas viscoelÃsticos, e metamodelos, tais como o uso das redes neurais artificiais e de superfÃcies de resposta clÃssicas e adaptativas. O objetivo à reduzir com vantagem o tempo de cÃlculo das soluÃÃes Ãtimas-robustas. PropÃem-se igualmente metodologias de propagaÃÃo de incertezas e avaliaÃÃo da sensibilidade paramÃtrica de sistemas viscoelÃsticos. Com relaÃÃo à sensibilidade, ela à calculada atravÃs das funÃÃes resposta em freqÃÃncia dos sistemas amortecidos por camada restrita passiva atravÃs do cÃlculo de derivadas de primeira ordem das matrizes fatoradas do modelo de elementos finitos multicamadas parametrizado. Com relaÃÃo Ãs incertezas, optou-se por utilizar a tÃcnica de discretizaÃÃo de campos aleatÃrios fundada no desenvolvimento de Karhunen-LoÃve para sistemas unidimensionais e bidimensionais, respectivamente. AtravÃs de vÃrios exemplos de simulaÃÃes numÃricas e de ensaios experimentais com sistemas de engenharia razoavelmente complexos tratados com materiais viscoelÃsticos, pode-se ilustrar os desenvolvimentos abordados ao longo deste trabalho.

ASSUNTO(S)

otimizaÃÃo estrutural modelagem por elementos finitos otimizaÃÃo multiobjetivo metamodelagem couche contrainte mÃtamodÃlisation engenharia mecanica elementos finitos estocÃsticos amortecimento viscoelÃstico optimisation multiobjectif amortissement viscoÃlastique vibraÃÃo camada restrita sensibilidade paramÃtrica modÃlisation ÃlÃment finis sensibilità paramÃtrique ÃlÃments finis stochastiques viscoelasticidade

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados