Dissertação

{pt_PT=Modelling and Optimization of Sandwich Panels for Noise Reduction} {} EVALUATED

{pt=No sector dos transportes há atualmente um interesse, por razões relacionadas com a competitividade, que as estruturas sejam optimizadas em relação ao seu custo, peso e atenuação de vibrações e ruído. Neste contexto, estruturas tipo sanduíche são tidas como soluções viáveis no que diz respeito à redução da radiação sonora e vibração estrutural para grande extensão das gamas de frequência. O presente trabalho aborda a redução das vibrações e ruído em painéis sanduíche laminados, com recurso a materiais viscoelásticos e piezoelétricos, utilizando o software comercial ANSYS. Primeiramente apresenta-se um estado da arte abordando os tópicos de interesse para o trabalho. As características de transmissão sonora são calculadas através da potência sonora radiada, para diferentes configurações do painel, utilizando o método do integral de Rayleigh. Ao longo do trabalho são efectuadas melhorias ao painel, nomeadamente com a introdução do conceito de sanduíche electro-viscoelástica. Nas baixas frequências, a redução de vibração e ruído pode ser conseguida a painéis piezoelétricos ligados às superfícies da estrutura sanduíche. Para as altas frequências, o amortecimento é obtido através de materiais viscoelásticos que são utilizados como núcleo dos painéis sanduíche. É realizada uma otimização das espessuras e orientação das fibras das camadas do laminado e, posteriormente, a localização dos painéis piezoelétricos também é otimizada de modo a minimizar o peso e a potência sonora radiada. Os resultados são apresentados e analisados para demonstrar o desempenho dos painéis sanduíche otimizados em termos da eficiência de redução do peso e atenuação do ruído. , en=Structures in the transportation industry should be optimized for cost, weight, vibration and noise attenuation, which are important competitiveness issues nowadays. In this framework, sandwich composite panels may represent an optimized solution for both sound radiation and structural vibration for most frequency ranges. The present work addresses vibration and noise reduction in laminated sandwich plates using both viscoelastic and piezoelectric elements, using the capabilities of the commercial software program ANSYS. The work starts by presenting a state of the art regarding the topics of interest of this work. The sound radiation characteristics of different panels are tested by computing their radiated sound power, using the Rayleigh integral method. Throughout the work, different damping techniques are presented and implemented in order to improve noise reduction performance. In the low frequency range, noise and vibration damping can be accomplished piezoelectric patches bonded to the surfaces of the sandwich. For higher frequency ranges, damping is obtained from viscoelastic materials that are used as the core of the sandwich panels. Optimization of thicknesses, fibre orientation of the composite layers and location of the piezoelectric patches is also conducted for minimization of weight and radiated sound power with the use of both Matlab and ANSYS. Results are presented to illustrate the performance of the optimized sandwich panels in terms of weight and noise reduction efficiency. }
{pt=Estruturas sandwich, Piezoelectricidade, Viscoelasticidade, Amortecimento passivo, Optimização, en=Sandwich structures, Piezoelectricity, Viscoelasticity, Passive damping, Optimization}

Junho 27, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Aurélio Lima Araújo

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado