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Tipo: TCC
Título: Estudo sobre a propagação de ondas mecânicas no plano em cristais fonônicos bidimensionais segundo o carpete de Sierpinski
Autor(es): Junqueira, João Paulo Maia
Orientador: Costa, Carlos Humberto Oliveira
Palavras-chave: Fonônica;Cristais fonônicos;Carpete de Sierpinski;Bandas fonônicas proibidas;Software COMSOL Multiphysics
Data do documento: 2022
Citação: JUNQUEIRA, João Paulo Maia. Estudo sobre a propagação de ondas mecânicas no plano em cristais fonônicos bidimensionais segundo o carpete de Sierpinski. 49 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Ceará, Campus de Russas, Russas, 2022.
Resumo: Os cristais fonônicos são estruturas periódicas artificiais que podem ser fabricados utilizando dois ou mais materiais com diferentes propriedades mecânicas distintas. Além disso, sabe-se que a utilização de estruturas segundo redes fractais possui um grande potencial de aplicação devido a apresentarem resultados que não são obtidos nas redes regulares, é possível projetar importantes avanços no estudo de propagação de ondas mecânicas em cristais com geometrias bidimensionais como, por exemplo, aplicações em filtros acústicos. O presente trabalho busca obter numerica- mente a estrutura de bandas de ondas mecânicas e identificar as faixas de frequência onde elas são proibidas de se propagarem. Para tanto, foi utilizado o software COMSOL Multiphysics ® , onde foram modeladas redes cristalinas com geometria fractal conforme o Carpete de Sierpinski quadrado e analisamos as três primeiras gerações deste fractal. Consideramos dois sistemas, um constituído de cilindros quadrados de chumbo (Pb) imersos numa matriz e epóxi; e um segundo sistema composto de cilndros quadrados de quatzo (SiO 2 ) também embebidos numa matriz de epóxi. Através dos gráficos de dispersão de ondas mecânicas nestes sistemas, analisamos a influência dos materais constituintes e das gerações do fractal e, posteriormente, foi realizada comparações nos efeitos de geração de bandas proibidas entre os sistemas estudados e suas possíveis aplicações.
Abstract: Phononic crystals are artificial periodic structures that can be manufactured by using two or more materials with different mechanical properties. In addition, one can know the use of structures according fractal lattices have an enormous potential application, such as applications in acoustic filters, due to they present results that can not be obtained in regular crystals. The present work intends to numerically obtain the structure of mechanical wave bands and identify the frequency ranges where they are prohibited of propagating. For this, the COMSOL Multiphysics ® software was used, where bidimensional crystalline lattices with fractal geometry were modeled according to the square Sierpinski Carpet and analyzed as three first generations of this fractal. We consider two systems, one consisting of square cylinders of lead (Pb) in a matrix and epoxy; and a second system composed of square cylinders of quartz (SiO 2 ) also embedded in an epoxy matrix. By means of dispersion curves of wave mechanics on these systems, the influence of the constituent materials and generations of the fractal were analyzed and, later, comparisons were made in the effects of the generation systems and forbidden bands between the studied systems and their possible applications.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64672
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