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A seguir são apresentados os principais projetos, já executados e encerrados, com participação ou coordenação de membros do GDS.
Estruturas quase-periódicas e acoplamento de metamateriais para atenuação de vibrações
Resumo
A demanda de estruturas de engenharia que apresentam máxima rigidez com mínima massa e que também atendam critérios de desempenho de sua resposta dinâmica constitui um grande desafio para o projeto estrutural. Estruturas modernas são cada vez mais feitas a partir de materiais compósitos devido aos seus benefícios amplamente conhecidos. Entretanto, existe também uma crescente demanda para o desempenho vibroacústico de compósitos complexos serem devidamente modelados e otimizados. Uma grande quantidade de esforços tem sido empreendida nas últimas décadas no estudo do comportamento de propagação de ondas em estruturas periódicas. Entretanto, existe uma grande categoria de estruturas com caraterísticas e parâmetros de projeto que variam espacialmente em uma determinada direção (e.g., estruturas de asa e cascas cônicas) e que podem ser caracterizadas como estruturas gradiente ou quase-periódicas. É importante enfatizar que atualmente não existem nenhuma técnica ou método reconhecidamente eficiente para a modelagem acurada da propagação de ondas neste tipo de geometrias, apesar do fato delas estarem presentes em uma grande variedade de aplicações industriais. A falta de técnicas computacionais é ainda maior na medida em que o projetista tem de lidar com estruturas gradiente multicamadas, de tal maneira que se fica restrito ao método clássico de Elementos Finitos, o que pode ser proibitivo para otimização da resposta dinâmica em termos de custo computacional. Além do mais, trabalhos recentes têm demonstrado que estruturas quase-periódicas podem ter desempenho superior na atenuação de vibração do que a utilização de estruturas periódicas. Este projeto tem por objetivo investigar os efeitos da quase-periodicidade e de acoplamento de metamateriais no desempenho de bandas de isolamento, ou band gaps. Serão desenvolvidas abordagens numéricas eficientes para a simulação de propagação de ondas em estruturas quase-periódicas. Espera-se contribuir na modelagem de guias de ondas e estruturas periódicas que levem em conta incertezas e variabilidade espacialmente distribuídas, com enfoque no desempenho das bandas de isolamento de vibrações.
- Coordenador: Adriano Todorovic Fabro
- Membros envolvidos: Daniely Amorim das Neves, Pedro Henrique de Melo Casado Matos, George Andre Pacheco Casanova, Igor Gaviano Tavares, Égiton Bruno Machado Vargas.
- Financiador: CNPq
Periodic structure design and optimization for enhanced vibroacoustic performance: ENVIBRO
Resumo
- Resumo: This proposal combines the efforts of research groups from the University of Sao Paulo, State University of Sao Paulo, University of Campinas, Technological Institute of Aeronautics and a number of international collaborators to investigate periodic structures in the context of phononic materials and elastic/acoustic metamaterials. Phononic materials and elastic/acoustic metamaterials can be tailored so that they exhibit specific behavior, such as wave focusing and funneling, diode mechanisms, frequency bandgaps, and energy localization, not observed in natural materials. They have great potential to replace traditional materials in demanding engineering applications and to pave the way for innovative solutions of several engineering problems. The proposal is organized in four work packages to address current scientific challenges related to nearly periodic and coupled structures, design and optimization of metastructures, nonlinear periodic structures and smart metastructures. The intersections of the work packages and the expected achievements have great potential to enable new insights as well as applications with relevant scientific and technological innovation for Mechanical and Aerospace Engineering problems. The distributed nature of the research team in the State of Sao Paulo will ensure that a wide network of researchers in the relatively new area of metamaterials will be formed. This will help to nurture the next generation of Brazilian engineers in this important area.
- Coordenador: Carlos de Marqui Junior (USP).
- Docente do GDS envolvido: Adriano Todorovic Fabro.
- Financiador: FAPESP.
Desenvolvimento de Técnica de Medidas Indiretas de Características de Escoamentos Multifásicos a partir de Análise de Sinais de Assinatura de Pressão
Resumo
- Resumo:A medição de vazão multifásica e detecção de padrões de escoamento tem envidado esforços de diversos setores industriais tanto na produção de petróleo, quanto na indústria nuclear e de produção de alimentos. Entretanto, até o momento apenas técnicas caras, que envolvem técnicas complexas como raios gama ou micro-ondas e técnicas invasivas e intrusivas se mostraram relativamente eficientes no que se propõem. Entretanto, a análise de características de escoamentos multifásicos por sinais de pressão é uma técnica simples e não é uma novidade, e que pode levar a bons resultados se bem desenvolvida, e com a vantagem de ser de aplicação direta em campos de petróleo novos ou já produzindo por necessitar apenas de tomadas de pressão, estas já existentes para outras inalidades. Apesar de tudo, até o momento os trabalhos sobre assinaturas de pressão, em sua grande maioria, não apresentam uma análise conjunta da modelagem de tais escoamentos e da análise de sinais aplicada. Pecando assim, por muitas vezes serem restritos a um determinado banco de dados e aparato experimental. Assim, pela falta de uma análise física mais apropriada, os diversos autores têm utilizado técnicas como redes neurais para, a partir do sinal de pressão e outros sinais, como vibração estrutural definir o padrão de escoamento interno a um tubo. Nesse ponto, este projeto propõe a utilização de sinais de assinatura de pressão, transformadas de Gabor e modelos de escoamento multifásico baseados em modelos de deslizamento levantar experimentalmente características do escoamento multifásico como padrao de escoamento e frações de fase. Este projeto tem como objetivo o estudo da aplicabilidade de medidas de pressão diferencial em escoamentos multifásicos a altas taxas de aquisição, conhecidas como assinaturas temporais de pressão, e vibrações da tubulação induzidas por escoamentos (Flow-InducedVibration) na identificação de padrões de escoamento assim como na estimativa de propriedades típicas dos escoamentos como frações de fases e velocidades in situ.
- Coordenador: Marcelo S de Castro (UNICAMP).
- Docente do GDS envolvido: Adriano Todorvic Fabro.
- Discentes envolvidos: Daniely Amorim das Neves, Pedro Henrique de Melo Casado Matos.
- Financiador: Petrobrás.