Banca de DEFESA: Nicolas da Silva Dias

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : Nicolas da Silva Dias
DATA : 09/07/2026
HORA: 09:00
LOCAL: Microsoft TEAMS
TÍTULO:

ANÁLISE E CONTROLE DE VIBRAÇÕES TORCIONAIS EM UM COMPRESSOR ALTERNATIVO NA PRESENÇA DE NÃO-LINEARIDADES

PALAVRAS-CHAVES:

vibração torcional, atenuação de vibração, metaestrutura rainbow, compressor alternativo

PÁGINAS: 135
RESUMO:

Sistemas acionados por virabrequim, como motores de combustão interna, compressores alternativos e unidades de geração de energia em pequena escala, estão sujeitos a vibrações torcionais que podem comprometer seu desempenho, confiabilidade e vida útil. Nesse contexto, esta tese investiga o emprego de metaestruturas para mitigar essas vibrações em um virabrequim monocilíndrico. Duas configurações distintas de metamateriais são analisadas, compostas por ressonadores idênticos e por um arranjo rainbow. O virabrequim é modelado como um sistema contínuo não-linear, em decorrência da inércia variável do mecanismo biela-manivela, e submetido a três cenários distintos de excitação. Inicialmente, considera-se a versão linearizada do modelo. Os resultados mostram que ambas as metaestruturas reduzem significativamente as amplitudes de vibração na vizinhança da frequência de sintonia. Entretanto, o arranjo rainbow amplia a banda de atenuação em aproximadamente 378% em relação aos ressonadores idênticos, mantendo a mesma razão de inércia adicionada. Posteriormente, analisa-se o modelo não-linear submetido a uma excitação puramente harmônica. Na ausência de metamateriais, o sistema apresenta fenômenos dinâmicos complexos, incluindo multiestabilidade, coexistência de atratores e caos transiente. A incorporação das metaestruturas simplifica significativamente essa dinâmica, conduzindo o sistema a respostas estáveis de período 1 com amplitudes reduzidas e eliminando o caos transiente. Além disso, ambas as configurações promovem a formação de bandas de atenuação, sendo que o arranjo rainbow produz um bandgap até 63% mais amplo do que o obtido com ressonadores idênticos para a mesma inércia adicionada. Considerando-se os torques do compressor alternativo como excitação, a resposta do virabrequim apresenta regimes periódicos e coexistência de atratores. A inclusão das metaestruturas não apenas reduz as amplitudes de vibração, mas também reorganiza a dinâmica do sistema, promovendo o surgimento de diferentes regimes periódicos, quase-periódicos e caóticos. Por fim, analisa-se uma excitação combinada formada pelos carregamentos anteriores. Nesse caso, a dinâmica do sistema permanece complexa tanto na ausência quanto na presença das metaestruturas, com regiões predominantemente caóticas intercaladas por estreitas janelas periódicas. Diferentemente dos casos anteriores, nos dois últimos cenários de excitação, os ressonadores idênticos apresentam desempenho superior ao arranjo rainbow, proporcionando maior redução das vibrações torcionais na região próxima à frequência de sintonia e também em faixas superiores.
De modo geral, os resultados demonstram que metaestruturas constituem uma estratégia promissora para a mitigação de vibrações torcionais em sistemas rotativos não-lineares, evidenciando que sua eficiência depende não apenas da configuração dos metamateriais, mas também das características dinâmicas do sistema e da natureza da excitação aplicada.

 

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - JESSÉ AUGUSTO DOS SANTOS PAIXÃO - PUC - RJ
Interno - 2126286 - ADRIANO TODOROVIC FABRO
Presidente - 1769309 - ALINE SOUZA DE PAULA
Externo à Instituição - MARCELO AMORIM SAVI - UFRJ
Externo ao Programa - 1619095 - MARCUS VINICIUS GIRAO DE MORAIS - null