Dissertação
{en_GB=Computational Analysis of the Thermoelastic Damping} {} EVALUATED
{pt=A quantificação de fenómenos de amortecimento é de extrema importância, dada a sua influência crucial em todos os sistemas dinâmicos. Contudo, dependendo de cada situação, estes fenómenos podem estar associados a objetivos diferentes. Por exemplo, na maioria dos sistemas micro-mecânicos o objetivo é minimizar a energia dissipada, pelo que em grandes estruturas a supressão de vibrações indesejadas pode ser vantajosa. Um possível modelo para descrever o amortecimento estrutural é o termoelástico, em alternativa ao histerético. Neste trabalho um programa de elementos finitos foi desenvolvido para avaliar o amortecimento termoelástico em modelos finos. Um elemento de casca do tipo serendipity foi formulado através da teoria de placas de Reissner-Mindlin, condução de calor tri-dimensional e termoelasticidade linear. A consequente implementação computacional foi descrita para elucidar o utilizador sobre a alocação de variáveis e funcionamento geral do programa, que foi validado com problemas simples de elasticidade e transferência de calor para o estudo de fiabilidade de malhas. Finalmente, o amortecimento termoelástico foi avaliado para três casos, começando com uma micro-viga de silicone já estudada anteriormente, continuando para uma viga de uma alumínio e terminando numa placa de alumínio. Apesar dos resultados da placa desviarem-se ligeiramente dos resultados teóricos, os da viga foram satisfatórios. , en=Quantifying damping phenomenons is of utmost importance, once they have a crucial influence on every dynamic system. However, depending on each situation, these phenomenons can be associated with different objectives. For instance, in most micro-mechanical systems the goal is to dissipate the least energy, whereas in large structures the suppression of undesirable vibration can be advantageous. A possible model to describe structural damping is the thermoelastic one, as an alternative to the commonly used hysteretic one. In this work a finite element program was developed in order to evaluate the thermoelastic damping of thin models. A serendipity shell element was formulated through Reissner Mindlin's plate theory, three-dimensional heat conduction and linear thermoelasticity. The consequent computational implementation was described in order to enlighten the user regarding the allocation of the variables and the general functioning of the program, which was validated with simple problems of elasticity and heat-transfer to study the reliability of the meshes. Finally, the thermoelastic damping was evaluated for three cases, beginning with a silicon micro-beam that has already been studied, moving on to an aluminium beam and concluding with an aluminium plate. Although the plate results slightly diverted from the theoretical models, the beam ones were satisfactory. }
novembro 26, 2019, 18:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Nuno Miguel Rosa Pereira Silvestre
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Catedrático