Diseño de un panel inteligente que controle la banda de supresión de vibraciones mediante un cambio de temperatura

Abstract

En la actualidad se han desarrollado numerosos estudios enfocados en mejorar las características de los materiales para diversas aplicaciones. En particular, en los últimos años ha avanzado notablemente el desarrollo de nuevos tipos de materiales conocidos como metamateriales. Estos materiales se caracterizan por presentar propiedades inusuales, por ejemplo, materiales que permiten controlar la propagación de ondas mecánicas mediante variaciones en su geometría, y generar bandas de frecuencias en las que la onda no se propaga (bandgaps). Estos metamateriales especialmente diseñados son ideales para propósitos multifuncionales en la mitigación de vibraciones mecánicas. El presente trabajo se enfocará en diseñar un panel con una estructura periódica para explorar su capacidad de supresión de vibraciones, utilizando materiales adecuados cuyos módulos de elasticidad dependan fuertemente de la temperatura, obteniendo así una estructura de rigidez variable que permita controlar su bandgap con la temperatura. Para este propósito, se modeló y se simuló la estructura como una armadura en 2D utilizando un código que fue programado en Matlab, permitiendo observar la estructura de bandas del sistema a distintas temperaturas, encontrando así una relación entre la frecuencia del bandgap generado y la temperatura. Finalmente, se demostró que existen metaestructuras capaces de generar bandgaps cuya frecuencia media varíe significativamente al cambiar la temperatura, lo cual permite utilizar esta última como un mecanismo de control de frecuencia.