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.
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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/bachelorThesis600600e25bf601-09ae-4b03-9190-e9a2dfd85fb2reponame: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/152202023-09-18 18:32:23.383oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15220Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:23Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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