Diseño Computacional de Meta-Dispositivos para Recuperar la Frecuencia Natural de Vibración en Estructuras Alivianadas

Abstract

En este trabajo se presenta un nuevo método para el diseño de meta-dispositivos concebidos para recuperar la frecuencia natural de vibración en estructuras, una vez que estas han sido alivianadas a través de la realizacion de orificios. El mismo consiste en resolver un problema de optimización no lineal a gran escala cuya función objetivo a ser minimizada es el error en cumplir la tarea de recuperar la frecuencia natural de vibración. El desempeño del dispositivo se evalúa utilizando el método de elementos finitos, y el material en cada elemento es seleccionado de un par predefinido de materiales candidatos. Tal problema de optimización es abordado utilizando el método de materiales simples isótropos con penalización, donde la fracción de cada material se define como una función continua. Los materiales candidatos son isótropos, pero el dispositivo así diseñado se comporta como un metamaterial, permitiendo recuperar la frecuencia natural de vibración, mientras que el peso de las estructuras también es reducido.