Modelos vibroacústicos de médias e altas frequências de painéis aeronáuticos de compósitos

Abstract

A análise do comportamento vibroacústico dos materiais compostos possui grande importância em função da aplicação destes materiais em vários produtos ou sistemas onde o quesito ruído é relevante. O foco principal de aplicação destes materiais é a fuselagem de aeronaves, pois existe uma tendência de substituição do alumínio por compósitos, tendo em vista várias vantagens como baixo peso e ótimas propriedades mecânicas. Painéis típicos aeronáuticos geralmente possuem vigas de reforço estrutural acopladas. Logo, o comportamento vibroacústico em relação à influência de vigas de reforço nos painéis pode ser analisado sob alguns pontos de vista, relativos a parâmetros como: eficiência de radiação, perda de transmissão, densidade modal e amortecimento estrutural dos painéis. Estes parâmetros podem ser determinados através de procedimentos experimentais, sendo assim utilizados como parâmetros de entrada em modelos baseados no método de análise estatística energética (SEA) e o método híbrido entre elementos finitos e SEA, conhecido por método híbrido FE-SEA. Estes apresentam grandes vantagens para altas frequências, pois são baseados na troca de energia entre os subsistemas. Dentre os parâmetros avaliados, o fator de perda por amortecimento é um parâmetro peculiar, sendo estimado exclusivamente por métodos experimentais. Dentre os inúmeros métodos disponíveis na literatura, dois destes foram analisados: método do decaimento e método da potência de entrada. Por fim, a comparação entre os resultados numéricos e experimentais é necessária para a validação dos métodos numéricos, sendo que os parâmetros vibroacústicos calculados podem ser utilizados para avaliar de forma eficaz o comportamento vibroacústico de um sistema.

The analysis of vibro-acoustic behavior of composites is importance due to the application of these materials in several products or systems where noise is relevant. The main focus of the application of these materials is in the airplane fuselage, because there is a tendency to substitute aluminum for composite to improve mechanical properties and reduce weight. The plane samples of typical aeronautics panels generally have structural reinforcement beams. However, the vibro-acoustic behavior in relation to the reinforcement panels influence can be analyzed in many ways, related to parameters such as radiation efficiency, transmission loss, modal density and structural damping of the panels. These parameters can be determined through experimental procedures, and thus used as input parameters in models based on the method of statistical energy analysis (SEA) and the hybrid method of finite elements and SEA, known as hybrid FE-SEA Method. These parameters present many advantages in the high frequency region, because they are based in energy changes between subsystems of a structure. For the parameters discussed, the damping loss factor is an unusual parameter, as it can only be estimated by experimental procedure. Out of the several methods discussed in literature, two of them were analyzed: the decay method and the power input method. Finally, a comparison between numerical and experimental results its necessary to validate the numerical models, and thus the calculated vibro-acoustics parameters can be utilized to evaluate efficiently the vibro-acoustic behavior of a system.