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Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante (2012)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: GODOY, TATIANE CORRÊA DE - EESC
  • USP Schools: 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:
  • Data da defesa: 05.11.2012
  • Acesso online ao documento

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    BibliotecaCód. de barrasNúm. de chamada
    EESC31100205526TESE 9505
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    • ABNT

      GODOY, Tatiane Corrêa de; TRINDADE, Marcelo Areias. Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante. 2012.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2012. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/pt-br.php >.
    • APA

      Godoy, T. C. de, & Trindade, M. A. (2012). Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/pt-br.php
    • NLM

      Godoy TC de, Trindade MA. Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/pt-br.php
    • Vancouver

      Godoy TC de, Trindade MA. Projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor de energia proveniente de vibrações mecânicas utilizando transdutores piezelétricos e circuito ressonante [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-08082016-154446/pt-br.php

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