Masa efectiva y factor de pérdida de energía en amortiguadores granulares

JOB, STÉPHANE; BALDINI, MAURO; FERREYRA, MARÍA VICTORIA; PUGNALONI, LUIS ARIEL

Buenos Aires

Congreso; 103 Reunión de la Asociación de Física Argentina; 2018

Departamento de Física - Universidad de Buenos Aires

Un amortiguador granular es un dispositivo pasivo usado para atenuar vibraciones mecánicas, que consta de un recinto hueco con material granular en su interior y se conecta a una estructura vibrante. La energía de la estructura vibrante es disipada gracias a las colisiones inelásticas y las fuerzas de fricción entre los granos y entre los granos y la pared interna del contenedor. En nuestro trabajo, simulamos el comportamiento de un amortiguador granular de partículas esféricas usando el método de elementos discretos. En nuestro modelo, este dispositivo se anexa a una plataforma rígida oscilante a través de un resorte y un amortiguador viscoso, y se perturba el sistema a partir de una oscilación armónica de la plataforma. Caracterizamos la respuesta mecánica del sistema como una función de la frecuencia y la amplitud, en términos de la masa efectiva y el factor de pérdida, este último estimado a partir de la relación entre magnitudes y fases de la fuerza impulsora y de la aceleración resultante del recinto amortiguador. Para amplitudes moderadas, cuando las partículas no colisionan con el techo del contenedor, encontramos que tanto la masa efectiva del dispositivo y el factor de pérdida escalan con la aceleración del sistema de manera coincidente con experimentos recientes. Además, para amplitudes para las que las partículas chocan contra el techo del recinto, se observan nuevos e interesantes fenómenos. En particular, la masa efectiva del amortiguador presenta una dependencia no monotónica con la aceleración de vibración y puede alcanzar tanto valores negativos como también magnitudes mayores que la masa total del sistema.