Dynamics of viscoelastic-magnetorheological sandwich structuresmultiphysics analysis

Resumen

En la actualidad, numerosos sectores industriales tienen como objetivo disminuir la amplitud de las vibraciones con el fin de alargar la vida útil de los componentes y reducir la radiación acústica. Con este propósito se utilizan sándwich viscoelasticos, ya que son sencillos de implementar, de bajo coste y eficaces en la atenuación de vibraciones estructurales. Sin embargo, estos sándwich no tienen la capacidad de adaptarse en tiempo real a las condiciones de trabajo, por lo que las últimas investigaciones en control de vibraciones se centran en estructuras inteligentes. Los materiales magnetorreológicos son capaces de modificar sus propiedades reológicas en respuesta a campos magnéticos externos, y por tanto son idóneos para fabricar estructuras sándwich inteligentes. El objetivo principal de la presente tesis doctoral es conocer la respuesta dinámica de sándwich viscoelasticos-magnetorreológicos finos. En ausencia de campo magnético el comportamiento dinámico de estos sándwich es análogo al de los sándwich viscoelasticos, sin embargo al aplicar un campo magnético su comportamiento dinámico se modifica como resultado del acoplamiento de múltiples fenómenos físicos generados en las pieles y en el núcleo. Se ha analizado el comportamiento dinámico de los sándwich viscoelasticos finos para entender la respuesta de los sándwich viscoelasticos-magnetorreológicos en ausencia de campo magnético. Para ello, se han caracterizado sándwich de diferentes composiciones y se han generado modelos numéricos. Con estos análisis se ha establecido la influencia de la composición y del espesor tanto del adhesivo viscoelastico, como de las pieles metálicas en las propiedades dinámicas del sándwich. Se han estudiado las corrientes de Foucault que se generan en las pieles metálicas de los sándwich. Dada la capacidad de amortiguación de estas corrientes, se ha propuesto un nuevo sándwich híbrido que combina el amortiguamiento viscoelastico, con las corrientes de Foucault. Además, se ha desarrollado un nuevo método inverso que estima la influencia de este fenómeno en la respuesta dinámica de los sándwich. En el núcleo viscoelastico-magnetorreológico concurren dos fenómenos: el efecto magnetorreológico, propio de la inteligencia del núcleo, y la fuerza magnética que se origina por el acoplamiento de las vibraciones del núcleo magnetizado con el campo magnético aplicado. Ambos fenómenos se han incluido en un nuevo modelo numérico, que se ha validado con resultados experimentales, y se ha establecido su influencia en la dinámica del sándwich. Por último, se ha estudiado experimentalmente la influencia de las partículas magnéticas, y de la intensidad y posición del campo magnético en el comportamiento dinámico de los sándwich viscoelastico-magnetorreológico finos. El conocimiento adquirido con esta tesis, ha permitido determinar los fenómenos físicos que rigen la dinámica del sándwich viscoelastico-magnetorreológico y explicar el comportamiento magneto-dinámico experimental observado.