Propagação de ondas geradas por fontes 3D na presença de meios 2D através do método dos elementos de fronteira

Abstract

O correcto conhecimento da propagação de ondas em meios sólidos e fluidos revela-se essencial no desenvolvimento de algumas áreas da Engenharia Civil, nomeadamente na utilização de técnicas de ensaio não destrutivas, na acústica, na prospecção e análise sísmica. Nalgumas destas áreas a perfeita modelação da interacção sólido-fluido pode desempenhar um papel importante na correcta definição dos fenómenos físicos envolvidos, tal como acontece na área da acústica. Diferentes técnicas têm vindo a ser desenvolvidas com o objectivo de modelar estes problemas com maior rigor. De entre estas, o Método dos Elementos de Fronteira (BEM) é uma das técnicas mais adequadas pois permite satisfazer as condições de fronteira em campo afastado de forma automática, requerendo apenas a discretização das superfícies das descontinuidades. O problema é formulado no domínio da frequência, no qual as fontes pontuais são descritas como uma soma de fontes lineares com variação sinusoidal ao longo da direcção em que a geometria não varia. As respostas no domínio do tempo são obtidas através de transformadas inversas de Fourier, usando frequências complexas que permitem evitar a ocorrência de fenómenos de “aliasing”. A dissipação de energia devida às perdas internas existentes no interior do meio propagado é simulada através da utilização de factores de perdas do material. A potencialidade dos diferentes algoritmos numéricos desenvolvidos é demonstrada na resolução de diferentes problemas. Uma das aplicações permite estudar o isolamento sonoro, aos sons aéreos, conferido por uma parede divisória simples, ou por uma barreira acústica, que separa dois espaços acústicos confinados. Um segundo conjunto de aplicações consiste na modelação da propagação de ondas na proximidade de furos de prospecção sísmica (“boreholes”), tendo-se estudado a influência da geometria da secção transversal dos mesmos, nas respostas obtidas. Por último, estudam-se as alterações na resposta sísmica gerada na proximidade da superfície de um meio elástico semi-infinito, quando a referida superfície é deformada e/ou é inserida uma inclusão no meio elástico.