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Otimização topológica de transdutores piezelétricos com gradação funcional de material: projeto, simulação, análise e fabricação (2010)

  • Authors:
  • Autor USP: RUBIO, WILFREDO MONTEALEGRE - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PME
  • Subjects: MÉTODOS NUMÉRICOS DE OTIMIZAÇÃO; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; SENSORES ELETROMECÂNICOS; DINÂMICA DAS ESTRUTURAS
  • Language: Português
  • Abstract: Materiais piezelétricos geram deslocamentos ao serem excitados com potencial elétrico, bem como potencial elétrico ao serem submetidos com força ou pressão. Eles são amplamente utilizados em aplicações relacionadas principalmente com a área de Mecânica de Precisão, Mecatrônica e aquisição de imagens por Ultra-Som. Por outro lado, os Materiais com Gradação Funcional (MGF) são materiais avançados compostos, os quais são projetados de forma que sua composição varie gradualmente numa direção espacial. Esses materiais combinam as vantagens de certas características de cada fase constitutiva; por exemplo, alta resistência à temperatura dos materiais cerâmicos com alta resistência mecânica dos metais. Vários trabalhos têm mostrado as vantagens de aplicar o conceito MGF ao projeto de transdutores piezelétricos. Entre essas vantagens podem-se mencionar: (i) atuadores flextensionais ou bilaminares sem interface entre materiais (ex: PZT e Alumínio); (ii) suavização da distribuição de tensões mecânicas; e (iii) aumento da largura de banda e redução das ondas refletidas em transdutores de ultra-som, principalmente. No entanto, na mesma literatura se observa uma carência de métodos computacionais para a sua modelagem e o seu projeto otimizado e sistemático. Baseado nessas idéias, este projeto propõe a formulação e desenvolvimento de modelos analíticos, algoritmos de elementos finitos, e algoritmos de otimização topológica para projetar Transdutores Piezelétricos com GradaçãoFuncional (TPGF) inovadores. Adicionalmente, amostras de TPGFs são fabricadas mediante \201CSpark Plasma Sintering\201D \2013 \201CSPS\201D, sendo estudado o seu comportamento dinâmico e as suas características micro-estruturais. ) Assim, através de modelagem, análise, simulação, projeto otimizado, fabricação e caracterização explora-se a potencialidade do conceito de MGF em TPGFs; em particular, evidenciam-se as melhoras que os TPGF podem trazer em aplicações de ensaios não-destrutivos e aquisição de imagens médicas por ultra-som, e no aumento da vida útil de transdutores piezelétricos flextensionais e sonares
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 12.01.2010
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      MONTEALEGRE RUBIO, Wilfredo; SILVA, Emílio Carlos Nelli. Otimização topológica de transdutores piezelétricos com gradação funcional de material: projeto, simulação, análise e fabricação. 2010.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-12082010-121758/ >.
    • APA

      Montealegre Rubio, W., & Silva, E. C. N. (2010). Otimização topológica de transdutores piezelétricos com gradação funcional de material: projeto, simulação, análise e fabricação. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-12082010-121758/
    • NLM

      Montealegre Rubio W, Silva ECN. Otimização topológica de transdutores piezelétricos com gradação funcional de material: projeto, simulação, análise e fabricação [Internet]. 2010 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-12082010-121758/
    • Vancouver

      Montealegre Rubio W, Silva ECN. Otimização topológica de transdutores piezelétricos com gradação funcional de material: projeto, simulação, análise e fabricação [Internet]. 2010 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-12082010-121758/

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