Estudo do fluxo de energia vibratória em vigas e placas

Abstract

Neste trabalho de dissertação apresenta-se um estudo da intensidade estrutural, tendo sido estabelecida uma formulação consistente para a intensidade estrutural em vigas e placas em vibração estacionária harmónica. A formulação é estabelecida em termos dos campos de deslocamento e/ou velocidade e dos respectivos esforços internos dinâmicos. Através de modelos analíticos, modelos numéricos e modelos experimentais comprovou-se a aplicabilidade da formulação estabelecida na determinação do fluxo de potência e na localização das fontes e dissipadores de energia em regime estacionário harmónico. Para a resolução analítica do modelo, em casos particulares de condições de fronteira, adoptou-se a análise modal para exprimir os campos de resposta e dos esforços internos dinâmicos. Os resultados obtidos evidenciam a necessidade da inclusão de uma base modal de banda larga. Na resolução numérica do modelo estabelecido por recurso ao método dos elementos finitos adoptou-se um procedimento de determinação directa do campo de resposta a partir do modelo espacial, com base no qual se determinam os esforços internos ao nível dos elementos. O método revelou-se muito preciso na determinação da intensidade estrutural e do seu divergente. Quanto à determinação da intensidade estrutural por via experimental, foram utilizados dois algoritmos para derivação espacial dos campos de deslocamento e/ou velocidade medidos. Um dos algoritmos é baseado no ajustamento polinomial e o outro no método das diferenças finitas, ao qual se lhe associa uma pré filtragem no domínio do número de onda. Os resultados obtidos em ensaios com vigas permitiram identificar a distribuição da intensidade estrutural e a localização da fonte e do dissipador de energia vibratória, tendo-se verificado uma boa concordância entre os resultados experimentais e os previstos analiticamente, quer ao nível da potência injectada no sistema e da respectiva distribuição do fluxo de potência, quer ao nível da localização da fonte e do dissipador de energia. Estes resultados revelam, igualmente, uma grande sensibilidade evidenciada pela intensidade estrutural com a fase da resposta. Em síntese, a realização deste trabalho demonstra o interesse da intensidade estrutural na caracterização da trajectória do fluxo de energia vibratória numa estrutura e na localização das fontes e dos dissipadores de energia através do seu divergente.