Numerical Characterization of Complex Materials and Vibro-Acoustic Systems
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http://hdl.handle.net/2183/26435Coleccións
- Teses de doutoramento [2106]
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Numerical Characterization of Complex Materials and Vibro-Acoustic SystemsAutor(es)
Director(es)
Prieto, A.Data
2020Resumo
[Abstract] The acoustic characterization of materials plays an important role in a wide range of
industrial applications. To get a proper acoustic characterization of a material, the knowledge
of its intrinsic parameters is fundamental. However, this task is becoming increasingly
difficult due to the continuous development of new materials. A classical parametric approach
can be used to perform the acoustic characterization of a material. Once a model
and its constitutive law are chosen, their unknown parameters are estimated by fitting the
experimental data with the mechanical response of the model. The main drawback of this
methodology is that the wrong choice of the parametric model can lead to get a response
far from the experimental data.
The main pnrpose of this dissertation is to present a non-parametric methodology to
characterize acoustically different materials. This data-driven methodology allows to avoid
the epistemic uncertainty of an unsuitable model selection since the mathematical modeling
of the materials is based only on the available experimental measnrements. The proposed
methodology requires the numerical solution of an inverse problem at each frequency of interest.
To illustrate the efficiency of the methodology, numerical simulations are performed
by using real-world measnrements of porous, viscoelastic, and poroelastic materials. [Resumen] La caracterización acústica de materiales desempeña un papel importante en un gran
número de aplicaciones industriales. Para lograr una caracterización adecuada del material
es fundamental conocer sus parámetros intrínsecos. Sin embargo, la aparición y desarrollo
de nuevos materiales hace esa tarea cada vez más difíciL Para caracterizar un material,
es posible utilizar un enfoque paramétrico clásico: una vez elegido un modelo y su ley
constitutiva, se estiman sus parámetros desconocidos ajustando los datos experimentales
a la respuesta mecánica del modelo considerado. El inconveniente más relevante de esta
metodología es que una elección errónea del modelo paramétrico puede llevar a obtener una
respuesta muy alejada de los datos experimentales.
El principal objetivo de esta tesis es presentar una metodología no paramétrica para
caracterizar materiales acústicamente. Es una metodología basada en datos y evita la
incertidumbre epistémica de una selección de modelo inadecuada, ya que la modelización
matemática de los materiales se basa únicamente en las medidas experimentales disponibles.
La metodología propuesta requiere la resolución numérica de un problema inverso para cada
frecuencia de interés. Para ilustrar la eficiencia de la metodología, se realizan simulaciones
numéricas utilizando datos reales de materiales porosos, viscoelásticos y poroelásticos. [Resumo] A caracterización acústica de materiais xoga un papel importante nun gran número de
aplicacións industriais. Co fin de obter una axeitada caracterización do material, é esencial
coñecer os seus parámetros intrínsecos. Non obstante, a aparición e desenvolvemento de
novas materiais fai que esta tarefa sexa cada vez máis difícil. Para caracterizar un material,
é posible empregar un enfoque paramétrico clásico: unha vez escollido un modelo e a súa lei
constitutiva, estímanse os seus parámetros descoñecidos axustando os datos experimentais
á resposta mecánica do modelo elixido. A desvantaxe máis relevante desta metodoloxía é
que unha elección errónea do modelo paramétrico pode levar a obter unha resposta moi
afastada dos datos experimentais.
O principal obxectivo desta tese é expoñer unha metodoloxía non paramétrica para caracterizar
materiais acusticamente. É unha metodoloxía baseada en datos e evita a incerteza
epistémica dunha selección de modelo inadecuada, xa que a modelización matemática dos
materiais baséase únicamente nas medidas experimentais dispoñibles. A metodoloxía proposta
require a resolución numérica dun problema inverso para cada frecuencia de interese.
Para ilustrar a efectividade da metodoloxía, realízanse simulacións numéricas empregando
datos reais de materiais porosos, visco elásticos e poroelásticos.
Palabras chave
Sonido-Absorción
Materiales porosos
Acústica-Normas
Construcción-Materiales-Innovaciones
Materiales porosos
Acústica-Normas
Construcción-Materiales-Innovaciones
Descrición
Programa Oficial de Doutoramento en Métodos Matemáticos e Simulación Numérica en Enxeñaría e Ciencias Aplicadas. 551V01
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