Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Maria Carolina Barcellos de
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220
Resumo: Smart materials and their applications in engineering for vibration control have been studied for some years and it has brought important discoveries and applications; in particular, one can mention piezoelectric materials, the type that has electromechanical coupling, in other words they have the ability to use their deformation to generate electric current and vice versa. In this monograph, the vibration-absorbing effect of piezoelectric material was investigated when connected to shunt circuits, which are designed to maximize energy dissipation trough the Joule effect. To meet this end, a cantiliever beam was used, simulating vibrating structure, a piezoelectric ceramic on each face of the beam, a shunt circuit and an accelerometer. Practical studies were carried out for the purely resistive case and computational studies for both purely resistive and resistive-inductive cases. The effectiveness of the piezoelectric+shunt was proven in the matter of mitigating vibrations, where, in the experimental case, there was a 25% decrease in the acceleration level. In the computational study, always considering the best vibration mitigation scenario, in the purely resistive case, the displacement after 0.2 second was half of what it was right after the impulse input (0.29 meter), while in the resistive-inductive case, after the same period of time had gone by, it was 98% smaller (0.01 meter). In terms of magnitude of vibration, the resistive-inductive scenario presented a value approximately, 83% smaller than the purely resistive case.
id SCAR_46e15654e39397faba99eacd4e4ccd52
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15220
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Oliveira, Maria Carolina Barcellos deShiki, Sidney Brucehttp://lattes.cnpq.br/0573973677787523http://lattes.cnpq.br/12668701667958882021-12-01T16:57:55Z2021-12-01T16:57:55Z2021-01-15OLIVEIRA, Maria Carolina Barcellos de. Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220Smart materials and their applications in engineering for vibration control have been studied for some years and it has brought important discoveries and applications; in particular, one can mention piezoelectric materials, the type that has electromechanical coupling, in other words they have the ability to use their deformation to generate electric current and vice versa. In this monograph, the vibration-absorbing effect of piezoelectric material was investigated when connected to shunt circuits, which are designed to maximize energy dissipation trough the Joule effect. To meet this end, a cantiliever beam was used, simulating vibrating structure, a piezoelectric ceramic on each face of the beam, a shunt circuit and an accelerometer. Practical studies were carried out for the purely resistive case and computational studies for both purely resistive and resistive-inductive cases. The effectiveness of the piezoelectric+shunt was proven in the matter of mitigating vibrations, where, in the experimental case, there was a 25% decrease in the acceleration level. In the computational study, always considering the best vibration mitigation scenario, in the purely resistive case, the displacement after 0.2 second was half of what it was right after the impulse input (0.29 meter), while in the resistive-inductive case, after the same period of time had gone by, it was 98% smaller (0.01 meter). In terms of magnitude of vibration, the resistive-inductive scenario presented a value approximately, 83% smaller than the purely resistive case.Materiais inteligentes e suas aplicações na engenharia para controle de vibrações têm sido objeto de estudo por alguns anos e com descobertas e aplicações importantes; em especial, pode-se citar os piezoelétricos, materiais com acoplamento eletromecânico, ou seja, com a capacidade de usar de sua deformação para gerar corrente elétrica e vice-versa. Nesta monografia foi investigado o efeito absorvedor de vibrações desse tipo de material quando conectado a circuitos shunt, os quais são projetados para maximizar a dissipação de energia por meio de efeito Joule. Para tal, foram utilizados uma viga metálica engastada, simulando uma estrutura vibratória, uma cerâmica piezoelétrica em cada face da viga, um circuito shunt e um acelerômetro. Foram realizados estudos práticos para o caso puramente resistivo e computacionais para o puramente e resistivo e o resistivo-indutivo. Foi comprovada a eficácia do conjunto piezoelétrico+shunt na mitigação das vibrações do sistema, onde, no caso experimental, notou-se diminuição de 25% na aceleração. No estudo computacional, sempre considerando os cenários de melhor mitigação da vibração, no caso puramente resistivo, o deslocamento após 0,2 segundo era praticamente a metade do que era logo após a entrada impulso (0,29 metro), enquanto que no caso resistivo-indutivo, após o mesmo intervalo de tempo, era 98% menor (0,01 metro). Em se tratando da magnitude da vibração, o cenário resistivo-indutivo apresentou um valor, aproximadamente, 83% menor do que o puramente resistivo.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Mecânica - EMecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessAbsorvedor de vibraçõesAbsorção passivaPiezoelétricoVibration absorberPassive vibration dampingPiezoelectricENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSInvestigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricasInvestigation on the vibration passive control on mechanical structures through piezoelectric ceramicsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdfTCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdfapplication/pdf3862991https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/1/TCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdfb40349337756f2603feb4ebf7ab7dc26MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.txtTCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.txtExtracted texttext/plain82256https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/3/TCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.txt64f8bdf4b775cf3a31bf06e4f2ddac3eMD53THUMBNAILTCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.jpgTCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8313https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/4/TCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.jpg65ca33d805674bb5876cace6bcaa9610MD54ufscar/152202021-12-02 03:38:27.222oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15220Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222021-12-02T03:38:27Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Investigation on the vibration passive control on mechanical structures through piezoelectric ceramics
title Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
spellingShingle Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
Oliveira, Maria Carolina Barcellos de
Absorvedor de vibrações
Absorção passiva
Piezoelétrico
Vibration absorber
Passive vibration damping
Piezoelectric
ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
title_short Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
title_full Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
title_fullStr Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
title_full_unstemmed Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
title_sort Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas
author Oliveira, Maria Carolina Barcellos de
author_facet Oliveira, Maria Carolina Barcellos de
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1266870166795888
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Maria Carolina Barcellos de
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Shiki, Sidney Bruce
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0573973677787523
contributor_str_mv Shiki, Sidney Bruce
dc.subject.por.fl_str_mv Absorvedor de vibrações
Absorção passiva
Piezoelétrico
topic Absorvedor de vibrações
Absorção passiva
Piezoelétrico
Vibration absorber
Passive vibration damping
Piezoelectric
ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
dc.subject.eng.fl_str_mv Vibration absorber
Passive vibration damping
Piezoelectric
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
description Smart materials and their applications in engineering for vibration control have been studied for some years and it has brought important discoveries and applications; in particular, one can mention piezoelectric materials, the type that has electromechanical coupling, in other words they have the ability to use their deformation to generate electric current and vice versa. In this monograph, the vibration-absorbing effect of piezoelectric material was investigated when connected to shunt circuits, which are designed to maximize energy dissipation trough the Joule effect. To meet this end, a cantiliever beam was used, simulating vibrating structure, a piezoelectric ceramic on each face of the beam, a shunt circuit and an accelerometer. Practical studies were carried out for the purely resistive case and computational studies for both purely resistive and resistive-inductive cases. The effectiveness of the piezoelectric+shunt was proven in the matter of mitigating vibrations, where, in the experimental case, there was a 25% decrease in the acceleration level. In the computational study, always considering the best vibration mitigation scenario, in the purely resistive case, the displacement after 0.2 second was half of what it was right after the impulse input (0.29 meter), while in the resistive-inductive case, after the same period of time had gone by, it was 98% smaller (0.01 meter). In terms of magnitude of vibration, the resistive-inductive scenario presented a value approximately, 83% smaller than the purely resistive case.
publishDate 2021
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-12-01T16:57:55Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-12-01T16:57:55Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2021-01-15
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv OLIVEIRA, Maria Carolina Barcellos de. Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220
identifier_str_mv OLIVEIRA, Maria Carolina Barcellos de. Investigação do controle passivo de vibrações em estruturas mecânicas através de cerâmicas piezoelétricas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15220
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Engenharia Mecânica - EMec
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Engenharia Mecânica - EMec
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/1/TCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/2/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/3/TCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15220/4/TCC_2021-01_MCB_Oliveira.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv b40349337756f2603feb4ebf7ab7dc26
e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34
64f8bdf4b775cf3a31bf06e4f2ddac3e
65ca33d805674bb5876cace6bcaa9610
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1777472144807034880