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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Concepção robusta de circuitos elétricos Shunt multimodais para o controle passivo de vibrações de estruturas compostas
Author: Silva, Victor Augusto da Costa
First Advisor: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
First member of the Committee: Duarte, Marcus Antônio Viana
Second member of the Committee: Donadon, Maurício Vicente
Summary: Este trabalho é dedicado à modelagem numérico-computacional de sistemas estruturais do tipo placas planas laminadas de materiais compósitos contendo materiais piezoelétricos acoplados a circuitos passivos (circuitos shunt) multimodais para o controle passivo de vibrações, levando-se em conta as incertezas dos parâmetros de projeto que influem diretamente na eficiência dos circuitos. Serão também empregadas técnicas de otimização multiobjetivo determinística e robusta com vistas ao projeto ótimo-robusto de tais circuitos elétricos via introdução de função de vulnerabilidade a serem otimizadas conjuntamente com as funções custo originais, através da utilização de metamodelos. Para a modelagem por elementos finitos da estrutura laminada contendo elementos piezoelétricos, ênfase é dada à combinação das teorias da camada equivalente única e de primeira ordem (First- Order Shear Deformation Theory - FSDT) com a teoria Layerwise para a consideração dos campos elétricos que são assumidos serem discretos ao longo da espessura da placa laminada. Todo o procedimento de modelagem foi implementado em ambiente de programação MATLAB®. Neste sentido, está disponível hoje um conjunto de programas de fácil acesso e utilização que permitem o projeto ótimo-robusto de circuitos elétricos shunt multimodais para serem aplicados a estruturas laminadas mais complexas de interesse industrial com vistas ao controle passivo de vibrações de tais sistemas. Os resultados numéricos obtidos em termos das respostas dinâmicas de uma viga laminada contendo elemento piezoelétrico acoplado a circuitos shunt não otimizados e otimizados de forma robusta demonstram a eficiência dos mesmos para o controle passivo das vibrações indesejáveis, e coloca em evidência a necessidade de se levar em conta, durante a otimização, as incertezas inerentes às variáveis de projeto.
Abstract: This paper is dedicated to the numerical and computational modeling of composite structural plate like-structures incorporating piezoelectric elements to be coupled with multimodal shunted circuits with the aim of passive vibrations attenuation, taking into account the parametric uncertainties which influence the performance of the circuits. Also, in the design procedure, deterministic and robust multiobjective optimization strategies will be considered in order to obtain the optimal-robust shunt circuits by introducing, during the optimization, supplementary vulnerability functions to be considered during the optimization, by using metamodels. In the context of the finite element modeling procedure, emphasis is placed on the combination of the equivalent single layer theory and the so-named First-Order Shear Deformation Theory (FSDT) with Layerwise functions taking into account the discrete electrical fields for piezoelectric patches. The considered finite element based modeling methodology has been implemented computationally by using the commercial available MATLAB programming code. Thus, based on the available computational programs it is possible to construct a robust-optimal multimodal shunt piezoelectric circuit to be applied in a more complex composite engineering system of industrial interest for vibration abatement. The numerical results obtained for a composite beam like-structure with and without robust shunt circuit demonstrate the performance of the shunt circuits to reduce the undesirable vibrations of engineering structures and put in evidence the necessity of considering parametric uncertainties during the optimization process.
Keywords: Materiais compósitos
Elementos finitos
Circuitos shunt
Smart materials
Composite structures
Finite elements
Piezoelectric materials
Multimodal shunt circuits
Materiais piezoelétricos
Método dos elementos finitos
Estruturas inteligentes
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SILVA, Victor Augusto da Costa. Concepção robusta de circuitos elétricos Shunt multimodais para o controle passivo de vibrações de estruturas compostas. 2014. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14970
Date of defense: 25-Aug-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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