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Título: Algoritmo genético aplicado à otimização da estrutura de bandas de cristais fonônicos 1d
Título(s) alternativo(s): Algoritmo genético aplicado à otimização da estrutura de bandas de cristais fonônicos 1d
Autor(es): Ribeiro, Lucas Sousa
Orientador: Santana, Ewaldo Eder Carvalho
Membro da Banca: Pires, Danúbia Soares
Membro da Banca: Pinto, Mauro Sérgio Silva
Data do documento: 2020-05-18
Editor: Universidade Estadual do Maranhão
Resumo: Este trabalho visa otimizar a estrutura de bandas (diagrama de dispersão) de cristais fonônicos 1D utilizando-se algoritmos genéticos com o método de expansão de ondas planas melhorado, improved plane wave expansion (IPWE). Os cristais fonônicos consistem em uma rede periódica de dispersores imersos em um ambiente hospedeiro. Devido às bandas proibidas, onde há apenas ondas mecânicas (elásticas ou acústicas) evanescentes (ondas não propagantes), eles têm sido extensivamente estudados nas últimas décadas. Existem diversas aplicações dos cristais fonônicos, por exemplo, envolvendo o controle de vibroacústico. Existem várias técnicas na literatura para obtenção da estrutura de bandas. Uma das mais utilizadas é o IPWE, a qual é empregada neste estudo. A variação dos tipos de material e do fator de preenchimento do cristal fonônico pode maximizar as bandas proibidas, aumentando a largura da banda. Desta forma, investigou-se a estrutura de bandas obtida pelo IPWE para cristais fonônicos 1D de barra e de viga de Euller-Bernoulli usando um algoritmo genético. O IPWE é uma técnica semi-analítica utilizada para o cálculo da estrutura de bandas, a partir de um problema de autovalor-autovetor, o qual é resolvido de forma computacional. A técnica de otimização associada ao IPWE é implementada considerando-se a variação da porcentagem de cada material presente na célula unitária do cristal fonônico e dos materiais selecionados, buscando-se um valor otimizado para a largura de banda proibida. Pode-se observar que a técnica de otimização associada ao IPWE é efetiva para aumentar a largura da banda proibida para uma determinada faixa de frequência
Resumo: This work aims to optimize the band structures (dispersion diagrams) of 1D phononic crystal using genetic algorithms with the improved plane wave expansion (IPWE) method. The phononic crystals consist of a periodic network of dispersers immersed in a host environment. Due to band gaps, where there are only evanescent (non-propagating) mechanical (elastic or acoustic) waves, they have been extensively studied in recent decades. There are several applications of phononic crystals, for example vibroacoustic control. There are several techniques in the literature to obtain the band structures. One of the most used is the IPWE, which is applied in this study. The variation of the types of material and the filling factor of the phononic crystal can maximize prohibited bands, increasing the bandwidth. In this way, it is investigated the band structures obtained by IPWE for 1D phononic crystal rods and Euller-Bernoulli beams using a genetic algorithm. IPWE is a semi-analytical technique used for calculating the band structures, based on an eigenvalue-eigenvector problem, which is computationally solved. The optimization technique associated with IPWE is used considering the variation of the percentage of each material present in the unit cell of the phononic crystal and the selected materials, seeking an optimized value for the prohibited bandwidth. It is observed that the optimization technique associated with IPWE is effective to increase the prohibited bandwidth for a specific range of frequency
Palavras-chave: Estruturas periódicas
Método IPWE -método de expansão de ondas planas melhorado,
Otimização
Algoritmos genéticos
Periodic structures
improved plane wave expansion method - IPWE
Otimization
Genetic algorithms
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Engenharia da Computação e Sistemas - CCT - Dissertações

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