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Tipo: TCC
Título: Propagação de ondas mecânicas em quasicristais fonônicos unidimensionais segundo a sequência de fibonacci com espelhamentos simétrico e antissimétrico
Autor(es): Sousa, Matheus Pascoal Martins de
Orientador: Costa, Carlos Humberto Oliveira
Palavras-chave: Fonônica;Quasicristais;Fibonacci convencional e espelhado;Bandas fonônicas proibidas;Método da matriz de transferência
Data do documento: 2021
Resumo: O objetivo deste trabalho é investigar as mudanças decorrentes das modificações no arranjo dos cristais fonônicos unidimensionais onde os materiais constituintes são espacialmente organizados de acordo com as sequências quasiperiódicas espelhadas de Fibonacci simétricas e anti-simétricas. Neste trabalho, estudamos quasicristais fonônicos compostos por dois materiais distintos, chumbo e epóxi, envolvidos por duas camadas semi-infinitas compostas por um terceiro material, o alumínio. Esses cristais possuem propriedades que podem ser ajustadas de acordo com o empilhamento de seus componentes, podendo dar origem a bandgaps acústicos. Por isso, a fonônica é atualmente um campo de pesquisa altamente atrativo e possui diversas aplicações, principalmente em sensores, filtros, isoladores acústicos, entre outras áreas. Aplicando as condições de continuidade nas interfaces, os espectros de transmissão da onda sonora incidente foram calculados numericamente, empregando-se o método de matriz de transferência. Estudamos os efeitos do ângulo de incidência e do arranjo espacial da estrutura. Nossos resultados mostram que a propagação de ondas acústicas longitudinais (ou p) e transversais (ou s) são quase semelhantes porque a velocidade da onda para o modo longitudinal é apenas cerca de metade da velocidade da onda transversal. Além disso, alguns efeitos são obtidos variando-se o ângulo de incidência e a quasiperiodicidade, que tem origem nas correlações de longo alcance dos arranjos simétricos e antissimétricos da sequência espelhada de Fibonacci. É possível observar alguns aspectos que destacam o potencial de aplicações tecnológicas demonstrado pela estrutura, como a presença de bandgaps fonônicos amplos, para aplicação em sistemas de bandgap ultra-largo, e multipicos de transmissão em regiões de bandgap sem a necessidade de introdução de defeitos.
Abstract: The goal of this work is to investigate the changes resulting from the modifications in the arrangement of the one-dimensional phononic crystals where the constituent materials are spatially organized according to the symmetric and anti-symmetric mirrored quasiperiodic Fibonacci sequences. In this work, we study phononic quasicrystals composed of two different materials, lead and epoxy, surrounded by two semi-infinite layers composed of a third material, aluminum. These crystals have properties that can be adjusted according to the stacking of their components, and can give rise to the acoustic bandgaps. Because of this, phononics are currently a highly attractive research field and have several applications, mainly in sensors, filters, acoustic insulators, among other areas. By applying continuity conditions at the interfaces, the transmission spectra of the incident sound wave were calculated numerically by employing the transfer-matrix method. We studied the effects of the incidence angle and the spatial arrangement of the structure. Our results show that the propagation of longitudinal (or p) and transversal (or s) acustic waves are almost similar because the wave speed for longitudinal mode is only about half the wave speed of the transversal one. Besides, some effects are obtained by varying the incidence angle and the quasiperiodicity, which has origin on the long-range correlations of the arrangements symmetric and antisymmetric of the mirrored Fibonacci sequence. It is possible to observe some aspects that highlight the potential for technological applications demonstrated by the structure, such as the presence of wide phononic bandgaps, for application in ultra-wide bandgap systems, and transmission multi-peaks in bandgap regions without the need to introduce defects.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59540
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