Diseño y evaluación de placas con remoción periódica de material para la reducción de vibraciones

Abstract

La reducción de vibraciones es un aspecto deseable en muchos tipos de materiales y estructuras que se utilizan en gran parte de la sociedad. Es posible reducir las vibraciones usando estructuras periódicas, las cuales suelen ser topológicamente complejas y geométricamente demandantes. Es por esto que se propone una técnica de manufactura basada en la remoción parcial de material, con el fin de evidenciar una manera simple de reducir vibraciones. Se desea explorar el efecto que tiene la remoción periódica de material en la transmisión de vibraciones y de sonido en placas planas de aluminio. Paralelamente a este trabajo se ha logrado encontrar patrones periódicos de remoción que reducen vibraciones en vigas, lo cual refuerza la hipótesis del trabajo. Inicialmente se estimarán los factores de pérdida por amortiguamiento y el Módulo de Young a partir de las vibraciones de una placa homogénea con apoyo simple en los bordes. Luego, se simularán placas con patrones de remoción periódica basadas en celdas de geometrías simples para encontrar un ejemplo que evidencie la reducción de vibraciones. Después se fabricara uno de estos casos en una placa de aluminio para estudiar cómo se comporta en un ambiente experimental controlado, midiendo las vibraciones libres con una excitación de impulso y la pérdida de transmisión con una excitación de un campo acústico difuso. Se logra encontrar que un patrón en arreglo de 5x5 y 6x6 de una celda con remoción en forma de Equis presenta reducción de vibraciones en las simulaciones. Se procede a fabricar uno de estos ejemplos y medir experimentalmente, logrando resultados prometedores al evidenciar un aumento en la pérdida de transmisión de sonido con respecto al comportamiento de una placa homogénea. Se logra encontrar un ejemplo de remoción periódica de material que genere reducción de vibraciones en una placa plana de aluminio, permitiendo a trabajos futuros optimizar y mejorar el modelo de las celdas para mejorar el rendimiento de éste tipo de manufactura.