Determinação do amortecimento de painel aeronáutico com material viscoelástico

Abstract

A pesquisa apresentada nesta dissertação é voltada para problemas de determinação do amortecimento de estruturas mecânicas, especialmente em painéis de fuselagem e placas reforçadas, com tratamento de amortecimento através de materiais viscoelásticos. Para que sejam realizados projetos eficientes e/ou otimização de estruturas, as propriedades dinâmicas de cada componente, tal como o amortecimento, necessitam ser bem conhecidas. Nesta pesquisa, métodos comumente usados para a determinação do fator de perda de estruturas são revisados. Tendo como objeto de estudo um painel reforçado (modelo de uma fuselagem), análises numéricas e experimentais são conduzidas para estimar o amortecimento, na qual, materiais viscoelásticos são aplicados em diferentes formas geométricas. Devido à complexidade da interação dinâmica dos componentes do sistema e o interesse em avaliar configurações diferentes de materiais viscoelásticos, a determinação do amortecimento por experimentos ou análises numéricas geralmente não é tão prática. Assim, uma técnica que combina o Método de Elementos Finitos (FEM) e a Teoria de Estruturas Periódicas é usada para predizer o fator de perda do painel com e sem material viscoelástico aplicado, baseado no fator de perda associado a cada componente (reforçadores, placa e material viscoelástico). Os resultados obtidos por esta técnica são validados experimentalmente por dois métodos, o método da potência de entrada e o método do decaimento da resposta impulsiva. Os resultados e conclusões, relacionados ao final do trabalho, lançam luzes sobre a representatividade dos fatores de perda estimados numericamente quando comparados com aqueles obtidos experimentalmente. Sugestões de estudos futuros são dadas.

The research presented in this thesis is devoted to the problems of damping estimation in engineering structures, especially fuselage panels and reinforced plates, with damping treatments of viscoelatic materials. In structural design and/or optimization of structures, the dynamics properties of each componente, like the damping loss factor, need to be well known. In this research, currently-used methods to determine the damping loss factor are reviewed. Having a reinforced panel (model of fuselage panel) as the object of study, numerical and experimental analyses are done to estimate the damping loss factor, where viscoelastic materials are applied in some shapes. Due to the complexity of dynamic interaction of the system components and the interest in evaluating many differents configurations of damping treatments, usually the determination of the damping loss factor by experiments or numerical analyses is not so practical. So, a technique that combines the Finite Element method and the Periodic Structure Theory, is used to predict the damping loss factor of a fuselage panel with and without viscoelastic materials based on the loss factor associated with each component of the panel (reinforcer, skin, viscoelastic material). The results obtained by this technique are experimentally validated by two methods, the power input method and the impulse response decay method. The results and conclusions, related at the end of the thesis, highlight the representativity of the numerical estimation of the damping loss factor compared with those obtained by experiments. Suggestion of future research are given.