Diseño de Materiales para Camuflaje Acústico Usando Derivada Topológica

Abstract

Inspirado por su contraparte electromagnética, el camuflaje acústico se ha convertido en un activo campo de investigación en los últimos años y la base teórica de lo que se denomina "transformación acústica" (TA) ya está bien establecida (A. N. Norris, Proc. R. Soc. A, 464:24112434, 2008). El camuflaje ideal predicho por TA es válido para todas las frecuencias y todas las direcciones; sin embargo, la fabricación de estos dispositivos todavía se encuentra en una etapa de desarrollo debido a las inusuales propiedades elásticas que deben poseer los materiales del camuflaje. Utilizando optimización topológica (S. Amstutz et al., Int. J. Numer. Meth. Engng., 84:733-756, 2010), en este trabajo se muestra cómo estos materiales especiales (metamateriales) pueden ser diseñados. En particular, para la optimización se hace uso de la derivada topológica y como "elemento de volumen representativo" (RVE) se consideran rectángulos y hexágonos con distintas relaciones de aspecto. También se realiza la simulación de la propagación de la onda acústica a través de un obstáculo y se determina la eficiencia del camuflaje (con los materiales diseñados) mediante el cálculo de la sección eficaz de dispersión.