[pt] O intuito deste trabalho é aplicar metamateriais elásticos na mitigação de esforços impulsivos gerados por um disparo de um armamento. Os impactos ou forças impulsivas são caracterizados por forças de magnitudes muito altas aplicadas em um tempo extremamente pequeno, implicando em grandes acelerações e desacelerações. Tal comportamento é amplamente estudado na literatura nas esferas impactantes do Berço de Newton e este trabalho tem seu início por meio da análise do comportamento dessas esferas e dos modelos das forças de contato entre elas. Em seguida é analisado o Berço de Newton por meio do enfoque da propagação de ondas e uma comparação entre a modelagem numérica e analítica é comprovada. Os metamateriais elásticos, componentes com propriedades especiais, são apresentados e sua característica de bloquear propagações em determinadas faixas de frequência é verificada. Também é desenvolvida experimentalmente uma célula unitária e é feita a comprovação da capacidade de atenuação da propagação de determinada faixa de frequência. O sistema de recuo, local proposto para verificar a eficiência do emprego dos metamateriais, é modelado de forma simplificada, bem como dois novos modelos são propostos com o objetivo de se verificar qual é mais indicado para a aplicação dos metamateriais. Finalmente é feita a modelagem de uma possível aplicação, visando a construção de um dispositivo composto por metamateriais elásticos para ser empregado na mitigação de esforços impulsivos e a redução da força transmitida para o suporte que todo o conjunto está fixo é numericamente comprovada. / [en] The purpose of this work is to apply elastic metamaterials in the mitigation of impulsive efforts generated by a firing of an armament. Impacts or impulsive forces are characterized by very high magnitudes of forces applied in an extremely small period of time, implying large accelerations and decelerations. Such behavior is widely studied in the literature in the impacting spheres of Newton s Cradle and this work has its beginning through the analysis of the behavior of these spheres and its contact force models. Next, Newton s Cradle is analyzed through the wave propagation approach and a comparison between numerical and analytical modeling is proven. Elastic metamaterials, components with special properties, are presented and their feature to block propagation in certain frequency bands is verified. A unit cell is also experimentally developed and its capacity to attenuate the propagation of a particular frequency band is tested. The recoil system, where the efficiency of employing the metamaterials is proposed, is modeled in a simplified way, as well as two new models are proposed in order to verify which one is most suitable for the application of metamaterials. Finally, the modeling of a possible application is made, aiming the construction of a device composed of elastic metamaterials to be employed in the mitigation of impulsive efforts and the reduction of the force transmitted to the support that the whole set is fixed is numerically proven.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:32965 |
| Date | 08 February 2018 |
| Creators | GUSTAVO SIMAO RODRIGUES |
| Contributors | HANS INGO WEBER |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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