Metamateriali Elastomagnetici: Teoria e Controllo
Componente | Categoria |
---|---|
Antonio Culla | Tutor di riferimento |
La possibilità di controllare la propagazione delle onde elastiche è diventata realtà grazie allo sviluppo delle micro-nanotecnologie, insieme alle nuove tecnologie di additive manufacturing. Queste opportunità aprono un nuovo scenario per la progettazione di materiali innovativi che mostrano comportamenti dinamici non convenzionali. Questi materiali innovativi sono noti come Metamateriali e in questo studio sono caratterizzati da forze a lungo raggio e non solo da interazioni a primi vicini. Inoltre si è studiato un modello matematico per descrivere le interazioni a lungo raggio nei sistemi meccanici e una procedura per passare da un sistema continuo alla sua controparte discreta. Per ottenere l'effetto propagativo desiderato attraverso il controllo delle forze d'interazione long-range si vuole applicare una procedura di ottimizzazione per trovare il miglior design del metamateriale. L'ottimizzazione del sistema consiste nel definire la migliore configurazione delle forze a lungo raggio che ne controllano la risposta. Il problema ottimo sarà affrontato applicando un controllore di tipo LQR-Linear Quadratic Regulator. Tuttavia, questa tecnica fornisce una soluzione di controllo attiva, in cui il sistema controllato può ricevere energia dall'esterno. Al contrario, il sistema desiderato deve fornire una risposta dovuta unicamente ad un controllo passivo, associato solo alle interazioni a lungo raggio. Per rendere passive le forze di tipo attivo ottenute con l'LQR si ricorrerà ad una procedura di fitting che assicura una corrispondenza tra le due formulazioni. Sulla base dei risultati ottimizzati verranno identificati i coefficienti delle forze fisiche considerate (ad esempio forza Lorentz, forza Coulomb). L'ottimizzazione viene eseguita per ottenere il miglior design del materiale in modo da veicolare le onde meccaniche per evitare zone sensibili o per raggiungere i punti desiderati. L'intero progetto prevede simulazioni numeriche e campagne sperimentali.