Análisis de dispersión de la propagación de ondas planas en metamaterial mecánico basado en redes para la supresión de vibraciones
Autores: Tsushima, Natsuki; Hayashi, Yuta; Yokozeki, Tomohiro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de dispersión de la propagación de ondas planas en metamaterial mecánico basado en redes para la supresión de vibraciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cristales fonónicos
Estructuras de red
Características de dispersión
Supresión de vibraciones
Brecha de banda
Parámetros geométricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
Los cristales fonónicos basados en estructuras de red proporcionan características importantes de dispersión de ondas como estructuras de banda, mostrando una excelente compatibilidad con la fabricación aditiva. Aunque las estructuras de red han mostrado el potencial para la supresión de vibraciones, no se ha establecido una guía de diseño para controlar el rango de frecuencia de la banda prohibida. Este artículo estudia las características de dispersión de la propagación de ondas planas en metamateriales mecánicos basados en redes para lograr una supresión efectiva de vibraciones para aplicaciones potenciales en la industria aeroespacial. Se estudian principalmente estructuras de red periódicas triangulares y hexagonales en este artículo. Se investiga la influencia de diferentes parámetros geométricos en las características de la banda prohibida. Se implementa un enfoque de elementos finitos con los principios de Floquet-Bloch para evaluar de manera efectiva las características de dispersión de las ondas en estructuras de red, lo cual se valida numérica y experimentalmente con una placa de red impresa en 3D. Basado en estudios numéricos con el marco de análisis desarrollado, las influencias de los parámetros geométricos de las estructuras de placas de red sobre las características de dispersión se pueden categorizar principalmente en tres patrones: cambio en ramas específicas relacionadas con vibraciones en el plano o fuera del plano, desplazamiento hacia arriba/abajo en el rango de frecuencia y cambio drástico en las características de dispersión. Los resultados obtenidos del estudio proporcionan información sobre el diseño de estructuras de banda para lograr la supresión de vibraciones a frecuencias específicas para aplicaciones de ingeniería.
Descripción
Los cristales fonónicos basados en estructuras de red proporcionan características importantes de dispersión de ondas como estructuras de banda, mostrando una excelente compatibilidad con la fabricación aditiva. Aunque las estructuras de red han mostrado el potencial para la supresión de vibraciones, no se ha establecido una guía de diseño para controlar el rango de frecuencia de la banda prohibida. Este artículo estudia las características de dispersión de la propagación de ondas planas en metamateriales mecánicos basados en redes para lograr una supresión efectiva de vibraciones para aplicaciones potenciales en la industria aeroespacial. Se estudian principalmente estructuras de red periódicas triangulares y hexagonales en este artículo. Se investiga la influencia de diferentes parámetros geométricos en las características de la banda prohibida. Se implementa un enfoque de elementos finitos con los principios de Floquet-Bloch para evaluar de manera efectiva las características de dispersión de las ondas en estructuras de red, lo cual se valida numérica y experimentalmente con una placa de red impresa en 3D. Basado en estudios numéricos con el marco de análisis desarrollado, las influencias de los parámetros geométricos de las estructuras de placas de red sobre las características de dispersión se pueden categorizar principalmente en tres patrones: cambio en ramas específicas relacionadas con vibraciones en el plano o fuera del plano, desplazamiento hacia arriba/abajo en el rango de frecuencia y cambio drástico en las características de dispersión. Los resultados obtenidos del estudio proporcionan información sobre el diseño de estructuras de banda para lograr la supresión de vibraciones a frecuencias específicas para aplicaciones de ingeniería.