Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante (2012)
- Authors:
- Autor USP: GODOY, TATIANE CORRÊA DE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: TOPOLOGIA; PIEZOELETRICIDADE; ENERGIA ELÉTRICA; VIBRAÇÕES DE MÁQUINAS
- Keywords: POER / ENERGY HARVESTING; MATERIAIS E DISPOSITIVOS PIEZELÉTRICOS; CIRCUITOS SHUNT/RESSONANTES; MODELAGEM ESTOCÁSTICAS
- Language: Português
- Abstract: O uso de materiais piezelétricos no desenvolvimento de dispositivos para o aproveitamento de energia provinda de vibrações mecânicas, Energy Harvesting, tem sido largamente estudado na última década. Materiais piezelétricos podem ser encontrados na forma de finas camadas ou pastilhas, sendo facilmente integradas a estruturas sem aumento significativo de massa. A conversão de energia mecânica em energia elétrica se dá graças ao acoplamento eletromecânico dos materiais piezelétricos. A maioria das publicações encontradas na literatura exploram o uso de dispositivos eletromecânicos ressonantes, sintonizados na frequência de operação da estrutura, maximizando assim, a energia elétrica de saída dada uma certa condição de operação. O desempenho desses dispositivos ressonantes para coletar e armazenar energia é altamente dependente da adequada sintonização da sua frequência de ressonância com a frequência de operação do sistema/estrutura. Este trabalho apresenta o projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor armazenador de energia que consiste em uma placa sob duas condições de contorno, engastada-livre (EL) e deslizante-livre (DL), com massa sísmica e materiais piezelétricos conectados a um circuito shunt. Um modelo em elementos finitos de placa laminada piezelétrica conectada a circuitos R e RL é utilizado combinando as teorias de camada equivalente e deformação de cisalhamento de primeira ordem. A disposição/quantidade de material piezelétrico bem como a massa sísmica acoplados à estrutura foram otimizadas utilizando-se um Algoritmo Genético, levando em conta análises mecânica (modelo mecânico, geometria, peso) e elétrica (modelo elétrico, circuito armazenador). Além disso, o efeito de incertezas dos parâmetros dielétrico e piezelétrico do transdutor, e da indutância elétrica ligada em série ao circuito coletor/armazenador de energiafoi estudado. Os resultados indicam que a inclusão de uma indutância sintética ao circuito pode melhorar a coleta de energia em uma banda de frequência e, ainda, que a otimização geométrica pode reduzir a quantidade de material piezelétrico sem no entanto diminuir significativamente a energia gerada
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2012
- Data da defesa: 05.11.2012
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ABNT
GODOY, Tatiane Corrêa de. Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante. 2012. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2012. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/. Acesso em: 19 abr. 2024. -
APA
Godoy, T. C. de. (2012). Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/ -
NLM
Godoy TC de. Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante [Internet]. 2012 ;[citado 2024 abr. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/ -
Vancouver
Godoy TC de. Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante [Internet]. 2012 ;[citado 2024 abr. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/ - Modelagem de placas laminadas com materiais piezoelétricos conectados a circuitos shunt resistivo-indutivo
- Topological otimization of piezoelectric energy harvesting devices for improved electromechanical efficiency and frequency range
- Análise do aproveitameto de energia por dispositivos piezelétricos usando modelo eletromecânico de placa e circuitos ressonantes
- Analysis of the effect of uncertainties on the effectiveness of piezoelectric energy harvesting devices
- Effect of bonding layer uncertainties on the performance of surface-mounted piezoelectric sensors and actuators
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