@PhDThesis{Melo:2002:SiIsVi,
author = "Melo, Jos{\'e} Luiz",
title = "Sistemas de isolamento vibracional e de acoplamento
antena-transdutores para o prot{\'o}tipo de um detector de ondas
gravitacionais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2002",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2002-03-21",
keywords = "antenas de ondas gravitacionais, ondas gravitacionais, isoladores
vibracionais, m{\'e}todo dos elementos finitos, gr{\'a}vitons,
gravitational wave antennas, gravitational waves, vibration
isolators, finite element methods, gravitons.",
abstract = "O primeiro prot{\'o}tipo de um detector de ondas gravitacionais
brasileiro est{\'a} sendo constru{\'{\i}}do pelo grupo
GRAVITON. Esse detector, denominado MARIO SCHENBERG, ser{\'a}
constitu{\'{\i}}do de uma massa ressonante esf{\'e}rica de
CuAl(6%) com 65 cm de di{\^a}metro e pesando aproximadamente 1,15
T, com um Q mec{\^a}nico da ordem de 106. Esse detector ser{\'a}
sens{\'{\i}}vel a uma faixa de frequ{\^e}ncias
caracter{\'{\i}}sticas de 3100 a 3300 Hz. Neste trabalho, o
sistema de isolamento vibracional da suspens{\~a}o, o m{\'o}dulo
de acoplamento t{\'e}rmico e a estrutura mec{\^a}nica dos
transdutores da antena foram concebidos e analisados
numericamente. Para a an{\'a}lise num{\'e}rica os sistemas
concebidos foram representados por elementos finitos e as
equa{\c{c}}{\~o}es de movimento correspondentes foram resolvidas
usando o {"}software{"} MSC/Nastran. Esse {"}software{"} foi
validado utilizando as medidas dos modos normais, realizadas
{\`a} temperatura ambiente, de uma massa ressonante de Al 5056 de
25 cm de di{\^a}metro na c{\^a}mara de testes a v{\'a}cuo do
laborat{\'o}rio de ondas gravitacionais. O resultado da
valida{\c{c}}{\~a}o apresentou uma diferen{\c{c}}a m{\'a}xima
de 4,26% entre os resultados medidos e calculados na
determina{\c{c}}{\~a}o dos modos normais. A metodologia
empregada (Velloso, Melo e Aguiar; 2000) consiste basicamente em
se avaliar separadamente todos os elementos das estruturas e
depois integr{\'a}-los, procurando sempre otimizar o
comportamento mec{\^a}nico. No caso do sistema de isolamento
vibracional a otimiza{\c{c}}{\~a}o consiste em aumentar uma
janela espectral livre de resson{\^a}ncias ao redor da faixa de
frequ{\^e}ncias caracter{\'{\i}}sticas do detector. Com esse
procedimento foi poss{\'{\i}}vel obter uma janela livre de
resson{\^a}ncias de 2625 Hz a 3768 Hz, na qual se obteve uma
atenua{\c{c}}{\~a}o de 280 dB (Melo, Velloso \& Aguiar; 2001).
Uma metodologia an{\'a}loga foi usada para projetar o m{\'o}dulo
de acoplamento t{\'e}rmico, o qual ser{\'a} usado para o
resfriamento a milikelvins de toda a estrutura. Um prot{\'o}tipo
deste m{\'o}dulo foi constru{\'{\i}}do e testado usando um
aparato experimental ultracriog{\^e}nico ({"}test-facility{"})
nos laborat{\'o}rios do projeto AURIGA, no Instituto Nacional de
F{\'{\i}}sica Nuclear (INFN) em P{\'a}dova (It{\'a}lia). Para
este prot{\'o}tipo obteve-se uma atenua{\c{c}}{\~a}o do
ru{\'{\i}}do de 30 dB. Complementando o trabalho foi realizado
um estudo sobre o acoplamento mec{\^a}nico entre a estrutura
mec{\^a}nica do transdutor projetado e a esfera ressonante. Nesse
caso, a an{\'a}lise foi feita de modo a sintonizar os
transdutores e a esfera e obteve-se um modo normal de 3190 Hz para
o transdutor (Frajuca, Melo et al., 2001). Por {\'u}ltimo foi
feita uma integra{\c{c}}{\~a}o dos diversos sistemas analisados
anteriormente: sistema de isolamento vibracional da
suspens{\~a}o, m{\'o}dulo de acoplamento t{\'e}rmico e
acoplamento do transdutor com a massa ressonante a fim de se
estudar o comportamento dos sistemas simultaneamente bem como a
influ{\^e}ncia dos ru{\'{\i}}dos sobre todo o sistema acoplado
e continuou a ocorrer a atenua{\c{c}}{\~a}o de 280 dB. ABSTRACT:
The GRAVITON group is building the first Brazilian gravitational
wave detector prototype. This detector, which will be named MARIO
SCHENBERG, will be composed by a a 65 cm diameter CuAl (6%)
resonant spherical mass. This mass will weight 1.15 ton and will
have a high mechanical Q (~ 20 million). This detector will be
sensitive from 3100 Hz to 3300 Hz. In this work, the vibration
isolation system, the thermal link and the transducer mechanical
structure were conceived and numerical analysed. To the numerical
analyses the conceived systems were represented by finite element
models and the corresponding dynamical equations were solved using
the Msc/Nastran software. This software was validated using
measurements of the normal modes made at room temperature for an
Al5056 25cm diameter resonant mass. The validation results showed
a 4,26% maximum differerence between the normal modes measurements
and calculations. The methodology used (Velloso, Melo \& Aguiar;
2000) consists basically on evaluate all the structure elements
separately and after that integrate them in such a manner to obey
a mechanical behaviour optimization. In the case of the vibration
isolation system the optimization consists to increase the window
free of resonances around the detector characteristics
frequencies. With this procedure we obtained a window free of
resonances from 2625 Hz to 3768 Hz, with a 280 dB attenuation
(Melo, Velloso \& Aguiar, 2001). An analogous methodology was
used to design the thermal link, which will be used to cool down
all the structure to milikelvins. A prototype of this thermal link
was constructed and tested using a cryogenic testfacility in the
AURIGA laboratories in the National Institute for Nuclear Research
(INFN) at Padova (Italia). We obtained a 30 dB attenuation to this
prototype. It was also made a study about the sphere transducer
coupling. In this case, the analysis was made in a way to
sintonize the sphere and the transducers. The transducer frequency
obtained was at 3190 Hz (Frajuca, Melo et al.; 2001). At last, it
was made the integration of the several systems analysed:
vibration isolation system, thermal link and the coupling
transducer-resonant mass in order to study the overall system
behavior and the noise influence over it. It continued to occur
the 280 dB atenuation.",
committee = "Wuensche, Carlos Alexandre (presidente) and Aguiar, Odylio Denys
de (orientador) and Velloso J{\'u}nior, W{\'a}lter Ferreira
(orientador) and Ara{\'u}jo, Jos{\'e} Carlos Neves de and
Jablonski, Francisco Jos{\'e} and Pacheco, Jos{\'e} Antonio de
Freitas and Oliveira J{\'u}nior, Nei Fernandes de",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Vibraton isolation systems and antenna-transducers coupling for
the prototype of the gravitational wave detector.",
language = "pt",
pages = "199",
ibi = "6qtX3pFwXQZ3P8SECKy/yembE",
url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZ3P8SECKy/yembE",
targetfile = "paginadeacesso.html",
urlaccessdate = "08 maio 2024"
}