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Nonlinear Energy Sink Metamaterial Approaches for Flow-Induced Vibration Attenuation

Descrizione del progetto

Dissipatori di energia non lineari per indebolire le vibrazioni indotte dal flusso

Le vibrazioni indotte dal flusso possono verificarsi in molti sistemi e strutture di ingegneria quali ponti, strutture in mare aperto e cavi marini a causa dell’elevata velocità del flusso. Un metodo innovativo per indebolire tali vibrazioni potrebbe essere l’implementazione di metamateriali meccanici, materiali artificiali con speciali caratteristiche di propagazione delle onde elastiche. Questo perché i dissipatori di energia non lineari sono assorbitori di vibrazioni più efficaci rispetto a quelli lineari. Il progetto METASINK, finanziato dall’UE, intende migliorare la funzionalità dei metamateriali a un livello successivo migliorando la progettazione, la modellizzazione e gli aspetti sperimentali della ricerca sui materiali avanzati associando le proprietà di un dissipatore di energia non lineare isteretico, raccolta di energia, effetti di dissipazione e messa a punto delle proprietà dei metamateriali basate sul composito magnetoreologico nella progettazione della subunità metamateriale.

Obiettivo

Flow-induced vibration can occur in many engineering systems and structures such as bridges, transmission lines, aircraft control surfaces, offshore structures, marine cables, and other hydrodynamic applications. A novel approach to attenuate such vibrations could be the application of mechanical metamaterials, which are artificial engineering materials having unique elastic wave propagation properties based on the existence of stop and pass bands originating from the material or geometric periodicity. Nonlinear energy sinks are having a wider frequency band of vibration attenuation than linear vibration absorbers due to strong nonlinear stiffness. This project aims at taking the functionality of metamaterials to the next level by performing the design, modeling and experimental aspects of advanced materials research by combining the features of a hysteretic nonlinear energy sink, energy harvesting, dissipation effects and tuning of metamaterial properties based on magnetorheological composite in the metamaterial subunit design. This, in turn, will give rise to a novel class of semi-active magnetorheologically tuned metamaterials (MTMs) for flow-induced wing flutter and pipeline vibration control using linear and nonlinear approaches for bandgap forming, vibration attenuation, and energy harvesting. The computational framework based on numerical and semi-numerical methods together with pseudo-arc continuation techniques will be developed to discover dispersion characteristics of linear models, and frequency-responses and bifurcation points of nonlinear models. Novel 3D printing techniques will be developed for the fabrication of MTMs with magnetorheological composite. Experiments will serve to validate mathematical models and identify parameters of the nonlinear MTM models for the purpose of numerical simulations. Optimization procedures will be carried out to maximize the efficiency of developed metamaterials for flutter and pipeline vibration control.

Coordinatore

SWANSEA UNIVERSITY
Contribution nette de l'UE
€ 224 933,76
Indirizzo
SINGLETON PARK
SA2 8PP Swansea
Regno Unito

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Regione
Wales West Wales and The Valleys Swansea
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 224 933,76