Análise de materiais piezelétricos compósitos para aplicações em transdutores de ultra-som (2006)
- Authors:
- Autor USP: ANDRADE, MARCO AURÉLIO BRIZZOTTI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: MATERIAIS COMPÓSITOS; POLÍMEROS (MATERIAIS); MODELOS MATEMÁTICOS; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
- Language: Português
- Abstract: O objetivo deste trabalho é analisar materiais piezelétricos compósitos com conectividade 1-3 e 2-2 para aplicações em transdutores de ultra-som na faixa de MHz utilizando modelos matemáticos e verificações experimentais. Um material piezelétrico compósito é basicamente uma mistura de material piezelétrico e um polímero e permite que sejam construídos transdutores de banda-larga com alta sensibilidade. O estudo de um material piezelétrico compósito pode ser feito através de seus três principais tipos de modos de vibração: modo planar, modo de espessura e modo lateral. Neste trabalho, é utilizado o método dos elementos finitos para modelar os modos planares, de espessura e laterais de um compósito, e modelos analíticos para modelar o modo de espessura e o modo lateral. A modelagem do modo de espessura de um transdutor de ultra-som é feita a partir de um modelo analítico unidimensional. A modelagem unidimensional de um transdutor de ultra-som é feita através do cálculo das propriedades efetivas do material piezelétrico compósito. Essas propriedades são utilizadas no modelo da matriz distribuída para prever a impedância elétrica de um compósito e a resposta impulsiva de um transdutor de ultra-som. Com o objetivo de validar os modelos, foram construídos um material piezelétrico compósito com conectividade 1-3 e outro com conectividade 2-2 através da técnica "dice-and-fill", utilizando cerâmica de PZT-5A e resina epóxi. O compósito com conectividade 1-3 foiutilizado na construção de um transdutor de ultra-som. Os resultados teóricos da impedância elétrica e da resposta impulsiva são comparados com os obtidos experimentalmente. A impedância elétrica experimental é obtida através de um analisador de impedâncias, enquanto que a resposta impulsiva experimental do eco do transdutor é medida acoplando o protótipo do transdutor a um tarugo de acrílico. ) Devido à periodicidade do compósito foi feito um estudo teórico da propagação de ondas mecânicas em meios periódicos, mostrando que existem determinadas faixas de freqüências que não se propagam no material. Foi verificado que esta periodicidade é responsável pela diminuição das amplitudes dos modos radiais de um material piezelétrico compósito quando comparados com os modos radiais de um disco de cerâmica piezelétrica. Também foram feitos ensaios em tanque de imersão para determinar as propriedades mecânicas de amostras de epóxi e amostras de tungstênio e epóxi em função da fração de volume de tungstênio na amostra. O conhecimento destas propriedades é importante, pois elas são utilizadas nos modelos implementados em elementos finitos e no modelo da matriz distribuída
- Imprenta:
- Data da defesa: 14.03.2006
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ABNT
ANDRADE, Marco Aurélio Brizzotti. Análise de materiais piezelétricos compósitos para aplicações em transdutores de ultra-som. 2006. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08052006-154724/. Acesso em: 27 dez. 2025. -
APA
Andrade, M. A. B. (2006). Análise de materiais piezelétricos compósitos para aplicações em transdutores de ultra-som (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08052006-154724/ -
NLM
Andrade MAB. Análise de materiais piezelétricos compósitos para aplicações em transdutores de ultra-som [Internet]. 2006 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08052006-154724/ -
Vancouver
Andrade MAB. Análise de materiais piezelétricos compósitos para aplicações em transdutores de ultra-som [Internet]. 2006 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-08052006-154724/ - Estudo da força de radiação acústica em patículas produzida por ondas progressivas e estacionárias
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