Análise numérica e experimental de estruturas utilizando pastilhas piezoelétricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Fernando Henrique Tanaka
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7312
Resumo: O presente trabalho propõe realizar um estudo de um material piezoelétrico acoplado a uma chapa metálica como sensor e como atuador. O material piezoelétrico utilizado é o titanato zirconato de chumbo, conhecido como PZT. Para realizar este estudo são necessários conceitos de vibrações mecânicas, piezoeletricidade, análise modal e simulação computacional através do método de elementos finitos. Para realizar o estudo do comportamento atuador e sensor da pastilha piezoelétrica é necessário conhecer as frequências naturais do sistema. As frequências são obtidas através de uma análise modal utilizando de um software de análise por elementos finitos. Conhecidas as frequências naturais um experimento utilizando um sistema de aquisição de dados, acelerômetros e um martelo instrumentado é realizado para validar a modelagem por software. Uma metodologia experimental foi desenvolvida para analisar as capacidades sensoriais da pastilha piezoelétrica atuando de forma análoga a um acelerômetro. E por fim foi desenvolvida uma metodologia experimental para o estudo das capacidade atuadoras da pastilha piezoelétrica utilizando-a de forma análoga a um shaker.
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spelling 2020-11-10T18:23:13Z2020-11-10T18:23:13Z2016-06-08SANTOS, Fernando Henrique Tanaka. Análise numérica e experimental de estruturas utilizando pastilhas piezoelétricas. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2016.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7312O presente trabalho propõe realizar um estudo de um material piezoelétrico acoplado a uma chapa metálica como sensor e como atuador. O material piezoelétrico utilizado é o titanato zirconato de chumbo, conhecido como PZT. Para realizar este estudo são necessários conceitos de vibrações mecânicas, piezoeletricidade, análise modal e simulação computacional através do método de elementos finitos. Para realizar o estudo do comportamento atuador e sensor da pastilha piezoelétrica é necessário conhecer as frequências naturais do sistema. As frequências são obtidas através de uma análise modal utilizando de um software de análise por elementos finitos. Conhecidas as frequências naturais um experimento utilizando um sistema de aquisição de dados, acelerômetros e um martelo instrumentado é realizado para validar a modelagem por software. Uma metodologia experimental foi desenvolvida para analisar as capacidades sensoriais da pastilha piezoelétrica atuando de forma análoga a um acelerômetro. E por fim foi desenvolvida uma metodologia experimental para o estudo das capacidade atuadoras da pastilha piezoelétrica utilizando-a de forma análoga a um shaker.This work proposes the study of a piezoelectric material attached to a metallic plate as both sensor and actuator. The piezoelectric material used is the lead zieconate titanate, known as PZT. To accomplish this study, concepts of mechanical vibrations, piezoelectricity, modal analysis and computer simulation through finite element method are needed. To accomplish the study of the behavior of the piezoelectric wafer as both sensor and actuator, the natural frequencies of the system are needed. The natural frequencies are obtained through a modal analysis using a software of finite element analisys. With the frequencies known, an experiment using a data acquisition system, accelerometers and an impact hammer is made to validate the modeling made using software. An experimental methodology was developed to analyze the sensor properties of the piezoelectric wafer, acting in a similar fashion of an accelerometer. And finally, an experimental methodology was developed to study the actuator properties of the piezoelectric wafer using it analogously as a shaker.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCornelio ProcopioEngenharia MecânicaUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAPiezoeletricidadeAnálise modalMétodo dos elementos finitosPiezoelectricityModal analysisFinite element methodAnálise numérica e experimental de estruturas utilizando pastilhas piezoelétricasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCornélio ProcópioBorges, Adailton SilvaBorges, Adailton SilvaCosta, Romeu Rony Cavalcante daCamara, Fernando Henrique de OliveiraSantos, Fernando Henrique Tanakainfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRLICENSElicense.txttext/plain1290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/7312/1/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD51ORIGINALCP_COEME_2016_1_07.pdfapplication/pdf2181897http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/7312/2/CP_COEME_2016_1_07.pdf7e95c483fd74fecda62705f7ce2b2c29MD52TEXTCP_COEME_2016_1_07.pdf.txtExtracted texttext/plain60016http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/7312/3/CP_COEME_2016_1_07.pdf.txt00fa2079c0208eb4c370fa1175daaab0MD53THUMBNAILCP_COEME_2016_1_07.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1285http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/7312/4/CP_COEME_2016_1_07.pdf.jpga4922636e5bdbf5589662ccec9eeff6dMD541/73122020-11-10 16:23:13.482oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2020-11-10T18:23:13Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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