Dinâmica de estruturas compostas metal/elastômero: uma abordagem generalizada

Abstract

Estruturas compostas metal/elastômero são uma importante ferramenta para a redução de vibrações mecânicas. Em geral apresentam-se na forma de vigas ou placas sanduíche, neutralizadores dinâmicos de vibração ou "links" viscoelásticos A principal conseqüência de uma construção metal/elastômero é a dependência do seu comportamento dinâmico da freqüência e da temperatura. Isto resulta em um problema de autovalores em que a matriz de rigidez é dependente da freqüência e da temperatura. A dinâmica de estruturas com parâmetros variaveis com a freqüência é elaborada e uma tecnica de solução numérica é apresentada. Tais estrutras apresentam matriz de rigidez complexa e dependente da freqüência. Uma solução que determine as freqüências naturais é apresentada na forma de um diagrama tipo Campbell. Os fatores de perda da estrutura são determinados para toda a banda de freqüência e não apenas os fatores de perda modais. Expressões para as respostas em freqüência são feitas. Comparação com resultados experimentais são realizados. A teoria acima é aplicada na formulação da dinâmica de um neutralizador tipo Stockbridge em que a haste é uma viga composta metal/elastômero. A potencialidade de tal neutralizador no controle de vibrações em linhas de transmissão de potência elétrica é discutida.

The main consequence of a metal/elastomer construction is the dependence of its dynamic performance on frequency and temperature. This results in eigenvalue problem in which the stiffness matrix depends on frequency and temperature. A structural dynamics model with the variable parameters dependent on the frequency is developed and a numerical solution technique is presented. Such structures present a complex and frequency dependent stiffness matrix. A solution that determines natural frequencies is presented in the form of Campbell's diagrams. Structure's loss factors are determined for all the band of frequencies and not only modal loss factors. Expressions for frequency response are developed. Comparisons with experimental results are carried out. The previous theory is applied in the formulation of a Stockbridge dynamic vibration neutralizer in which the pole is a metal/elastomer compound beam. The capacity of such neutralizer regarding vibration control in transmission lines of electric power is discussed.