Análise dinâmica em vigas compostas com amortecimento utilizando o método dos elementos espectrais e elementos finitos

Abstract

New viscoelastic materials have recently been developed to help improve noise levels and vibrations in mechanical structures for applications in all kinds of industries such as aeronautics, space, naval, civil, railway and automobile. Treatment of the viscoelastic layer applied to solid metallic structures change two properties that are related to the mass distribution and the damping mechanism. The other dynamic property controlling system is a mechanical stiffiness which changes with the application of viscoelastic material. The system for this kind is usually complex because the viscoelastic material may have nonlinear behavior, in contrast to the various tools available for linear dynamics. In this work, the dynamic behavior of the composite beams are modeled by methods of spectral elements and the finite elements using different types of elements that are then compared with experimental results developed in the laboratory for various beams with different viscoelastic material layer. After obtaining the data generated in the laboratory models of spectral elements and finite elements are updated to help understand the effects on damping for various natural frequencies and the trade-off between the attenuation and the added mass structure

Novos materiais viscoelásticos tem sido desenvolvidos recentemente para ajudar a melhorar níveis de ruído e vibrações em estruturas mecânicas para aplicações em todo tipo de indústria como a aeronáutica, espacial, naval, civil, ferroviária e automobilística. O tratamento da camada viscoelástica aplicada a estruturas metálicas sólidas modifica duas propriedades principais que estão relacionadas com a distribuição de massa e o mecanismo de amortecimento. A outra propriedade controlando a dinâmica de um sistema mecânico é a rigidez, a qual sofre alterações com a apliacação do material viscoelástico. O modelo de sistema deste tipo é geralmente complexo, pois o material viscoelástico pode apresentar comportamento não linear, em contraste com as varias ferramentas disponíveis para a dinâmica linear. Neste trabalho, o comportamento dinâmico das vigas compostas são modelados através dos métodos de elementos espectrais e dos elementos finitos, utilizando diferentes tipos de elementos que serão então comparados com os resultados experimentais desenvolvidos em laboratório para várias vigas com diferentes materiais de camada viscoelástica. Após a obtenção dos dados gerados no laboratórios, os modelos de elementos espectrais e de elementos finitos são atualizados para ajudar a entender os efeitos nos amortecimentos para variar frequências naturais e do trade-off entre a atenuação e a massa adicionada a estrutura