Título: | INSTABILIDADE E COMPORTAMENTO DINÂMICO NÃO LINEAR DE ESTRUTURAS MULTIESTÁVEIS | ||||||||||||
Autor: |
CARLOS HENRIQUE LIMA DE CASTRO |
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Colaborador(es): |
PAULO BATISTA GONCALVES - Orientador DIEGO ORLANDO - Coorientador |
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Catalogação: | 17/JUN/2024 | Língua(s): | PORTUGUÊS - BRASIL |
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Tipo: | TEXTO | Subtipo: | TESE | ||||||||||
Notas: |
[pt] Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio. [en] All data contained in the documents are the sole responsibility of the authors. The data used in the descriptions of the documents are in conformity with the systems of the administration of PUC-Rio. |
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Referência(s): |
[pt] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/ETDs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=67046&idi=1 [en] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/ETDs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=67046&idi=2 |
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DOI: | https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.67046 | ||||||||||||
Resumo: | |||||||||||||
Nos últimos anos, tem-se observado um interesse crescente em estruturas
multiestáveis. Sistemas com múltiplas configurações de equilíbrio estável
geralmente são obtidos através de uma cadeia de unidades biestáveis conectadas
por elementos rígidos ou flexíveis. Entretanto, pouco se sabe sobre seu
comportamento estático e dinâmico não linear. Neste trabalho realiza-se uma
análise não linear estática e dinâmica detalhada de sistemas multiestáveis formados
por duas unidades biestáveis abatidas, especificamente, duas treliças de von Mises
ou dois arcos, conectados em ambos os casos por elementos rígidos ou flexíveis.
Para isto, as equações não lineares de equilíbrio e de movimento são obtidas através
do princípio da energia potencial estacionária e do princípio de Hamilton,
respectivamente, considerando um material elástico linear. Utilizando algoritmos
de continuação, os caminhos de equilíbrio são obtidos e a estabilidade analisada
utilizando o princípio da energia potencial mínima. Múltiplos caminhos de
equilíbrio são identificados, levando a múltiplas soluções coexistentes, estáveis e
instáveis, e vales potenciais intimamente ligados às simetrias dos sistemas. O efeito
das inevitáveis imperfeições iniciais é também esclarecido. As oscilações não
lineares e as bifurcações dos sistemas sob carregamento harmônico são estudadas
através de diagramas de bifurcação, mapas de Poincaré e bacias de atração. Estuda-se também o efeito do pré-carregamento estático na dinâmica global. Observam-se,
em virtude de sequências de bifurcações emergindo de cada posição de equilíbrio
estável, um elevado número de soluções coexistentes, periódicas e aperiódicas,
levando a bacias de atração complexas e com amplas regiões fractais. Por um lado,
estes cenários podem ser valiosos em diversas aplicações. Por outro, múltiplos
atratores e suas bacias fractais podem levar à perda da estabilidade e integridade
dinâmica. Desta forma, o conhecimento do comportamento estático e dinâmico não
linear de sistemas multiestáveis é imprescindível em qualquer aplicação em
engenharia. Como exemplo de aplicação, se utiliza um sistema formado por treliças
de von Mises no processo de coleta de energia através de elementos piezoelétricos.
O comportamento altamente não linear resulta em movimentos de grande amplitude
para largas faixas de excitação, aumentando sua eficiência e aplicabilidade.
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