@unpublished{upm14687,
             doi = {10.20868/UPM.thesis.14687},
           title = {Amplificador de se{\~n}al anal{\'o}gico basado en conceptos biomim{\'e}ticos. Desarrollo de modelos computacionales y validaci{\'o}n experimental},
          school = {Industriales},
            year = {2012},
            note = {Unpublished},
             url = {https://oa.upm.es/14687/},
          author = {Guadalupe Suarez, Viana Lida},
        abstract = {La presente tesis doctoral estudia las caracter{\'i}sticas de un transductor ac{\'u}stico bioinspirado en la estructura del maxilar inferior de un Zifio de Couvier (Ziphius cavirostris). El mecanismo de funcionamiento del sensor se basa en las caracter{\'i}sticas de un sistema acoplado formado por los distintos componentes ac{\'u}sticos identificados en el maxilar. Para analizar las caracter{\'i}sticas del sensor se propone un modelo simplificado 2D que consta de una cavidad cerrada con forma de bocina acoplada a una leng{\"u}eta. Una parte de la leng{\"u}eta se encuentra dentro de la cavidad y otra en el exterior. Dicha leng{\"u}eta detecta los cambios de presi{\'o}n ac{\'u}stica y las vibraciones generadas por el sonido y las transmite con ondas de flexi{\'o}n al interior de la cavidad. La excitaci{\'o}n prolongada sobre la placa puede provocar la activaci{\'o}n de los modos propios del sistema acoplado. Dichos modos se caracterizan porque presentan un m{\'a}ximo de presi{\'o}n en el cono de la bocina la cual a su vez act{\'u}a como un amplificador ac{\'u}stico. Mediante el M{\'e}todo de los elementos Finitos se analizan las caracter{\'i}sticas ac{\'u}sticas del sensor y se construye un prototipo experimental para validar los resultados evaluados en el modelo num{\'e}rico. Se propone una metodolog{\'i}a num{\'e}rica que permite desarrollar y validar un elemento tetra{\'e}drico para caracterizar el comportamiento isotr{\'o}pico de los medios porosos. La metodolog{\'i}a permite construir elementos de l{\'i}nea y bidimensionales. A partir de esta metodolog{\'i}a se desarrolla un elemento plano ortotr{\'o}pico. Se realiza un modelo de la cavidad en el que una de las paredes de la bocina est{\'a} constituida por material poroso y se une la parte exterior de la leng{\"u}eta a dicho material para que constituya una viga sobre un apoyo el{\'a}stico. Se calcula la respuesta modal y se discuten los efectos del material poroso en la eficiencia del transductor y las posibles mejoras a introducir en el mismo. SUMMARY This Thesis studies the characteristics of an acoustic transducer bioinspired by the structure of the lower maxilla of an odontoceto. In this case a Cuvier's beaked whale (Ziphius cavirostris). The transducer working mechanism is based in a coupled system, with components identified in the maxilla. To analyze the transducer a simplified 2D model composed by a horn shaped closed cavity is modeled. The cavity is coupled with a flat belt. The belt has one part inside the cavity and the other part outside of it. The belt traverses the cavity wall and it is in charge to pick the vibrations from outside and introduce it inside the cavity. The transmission is obtained through the belt bending. A sustained external load with the right frequency contents will allow the system to reach a stationary pressure intensity distribution inside the cavity. Frequencies with modal shapes that show an important intensity increase at the horn tip are of special interest because of the signal amplification. A finite element model is constructed to study the transducer coupled modes and a prototype is constructed to validate the numerical results. A numerical methodology to construct and validate a tetrahedral finite element for isotropic porous materials is presented. The methodology allows constructing linear and 2D elements. It is extended to model orthotropic porous materials behavior. At the end, one of the horn walls is made of an orthotropic material and the external belt is glued to it in order to configure a belt over an elastic foundation. Modal response is evaluated and the porous material effects in the transducer efficiency and further improvements are discussed.}
}