| dc.description.abstract | Diversas aplicaciones en la industria, en particular la industria automotriz y aeronáutica,
requieren medidas estrictas de reducción de ruido y vibraciones. Las investigaciones realizadas
en los últimos años muestran que los metamateriales acústicos pueden cumplir con dichos
requisitos. Los metamateriales son materiales compuestos artificiales, cuyas propiedades pueden
ser diferentes a las de sus materiales constitutivos. Esta característica se logra diseñando
estructuras con geometrías específicas acorde a las propiedades requeridas.
En particular, una de las propiedades que se pueden lograr en el diseño de estos materiales,
corresponde a la posibilidad de suprimir vibraciones mecánicas a ciertas bandas de
frecuencias. A partir de lo anterior, resulta interesante estudiar la implementación de estos
metamateriales en vigas, dado que corresponden a un componente básico en ingeniería, siendo
uno de los objetos principales en el control de vibraciones. El presente trabajo tiene como
objetivo el diseño y evaluación de vigas con remoción periódica de material para la supresión
de vibraciones. Para ello, se desarrollará el diseño numérico mediante elementos finitos de
vigas con remoción periódica de material, en el sentido del espesor, para la supresión de
vibraciones. Para lograr dicho objetivo, se utilizará el software SDT de Matlab, herramienta
especializada en el modelamiento de elementos finitos para problemas de vibraciones. Posterior
al estudio analítico, se continuará con el análisis experimental con el fin de validar el
modelo desarrollado previamente.
Para una longitud de viga fija, se realizaron simulaciones numéricas con diferentes números
de celdas periódicas y relaciones de espesor. Se realizaron mediciones de vibraciones sin
contacto en las vigas estudiadas. Los resultados experimentales coinciden con las predicciones
numéricas. Se observó que la periodicidad óptima de la celda y el contraste de espesores
dependen de las dimensiones de la viga. En particular, el contraste de espesores influye
significativamente en el número, ancho y el nivel de las brechas de banda generadas. Los
resultados obtenidos indican, en general, que las operaciones de mecanizado simples pueden
ser una forma sencilla pero eficaz para la generación de huecos de banda en estructuras
aligeradas tipo viga.
El tema de investigación se encuentra financiado por el gobierno Canadiense para cooperación
Quebec-Chile ’Coopération Québec-Chili 2021-2023’ en donde el título del proyecto
ganador del fondo es "Métamatériau à bilan énergétique positif pour la réduction du bruit".
Además, se cuenta con el financiamiento del proyecto Fondecyt 1210442 ’Optimal Design of
Ultralight Sandwich Panels with Cellular Truss Cores and Large Phononic Band Gaps’. El
trabajo a desarrollado es en colaboración con académicos de la Universidad de Sherbrooke,
Canadá. | |
