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Previous issue date: 2014-04-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Granular chains are one dimensional systems where elastic grains placed along a line are in contact and interact with neighbors. These systems are excellent nonlinear waveguides allowing the control of some properties of the wave through different disposition of the grains. Among the applications of practical interest, the impact absorption draws attention. In this thesis, we propose to study a tapered granular chain, very short and decorated with grains appropriately positioned to maximize shock absorption. We call this system quasi-one-dimensional chain, because it is a three-dimensional distribution of grains whose dynamic of interest take place along a fixed direction. To study the dynamics of this system, we integrated numerically the equations of motion. Perturbations caused by collision with the grains at the edge of the chain spread quickly throughout the system and do not propagate as solitary waves. Results shows that impact pulses are attenuated almost completely and combinations of materials are important. Futhermore, dissipation, gravity and impact velocities almost do not influence the dynamics of the system. The decorating grains act as an auxiliary chain which traps part of the energy and linear momentum, preventing the formation of pulses and playing a central role in impact mitigation. Therefore, we present a new granular chain where we increase the number of grains per units length and maximize the dispersion of the momentum. / Cadeias granulares são sistemas unidimensionais onde grãos elásticos enfileirados estão em contato e interagem com dois vizinhos. Estes sistemas são excelentes guias de onda não lineares capazes de controlar algumas características das ondas através de diferentes arranjos de grãos. Dentre as aplicações de interesse prático, chama a atenção a absorção de impacto. Nesta tese, o que propomos estudar é uma cadeia granular afilada, bastante curta e decorada com grãos adequadamente posicionados para maximizar a absorção de impactos. Nós chamamos este sistema de cadeia quase unidimensional, a qual é uma distribuição tridimensional dos grãos, cuja dinâmica de interesse se dá ao longo de uma direção fixa. Para estudar a dinâmica desse sistema, integramos numericamente as equações de movimento. Perturbações causadas por colisão com os grãos nas extremidades da cadeia se espalham rapidamente através do sistema inteiro e não se propagam como ondas solitárias. Resultados das simulações mostram que pulsos de impacto são atenuados quase completamente e combinações de materiais são importantes. Além disso, dissipação, gravidade e velocidades de impactos quase não influenciam a dinâmica do sistema. Os grãos decorados atuam como uma cadeia auxiliar que aprisiona parte da energia e momento linear, impedindo assim a formação de pulsos e têm papel central na atenuação de impactos. Assim, apresentamos uma cadeia granular inovadora onde aumentamos a quantidade de grãos por unidade de comprimento e maximizamos a dispersão do momento linear.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5764 |
| Date | 14 April 2014 |
| Creators | Machado, Luis Paulo Silveira |
| Contributors | Rosas, Alexandre da Silva |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Física, UFPB, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -8949983414395757341, 600, 600, 600, 600, -6618910597746734213, -8327146296503745929, 2075167498588264571 |
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