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PROJETO ÓTIMO DE CIRCUITOS SHUNT PARA O CONTROLE DE VIBRAÇÕES DE ESTRUTURAS COMPOSTAS

OPTIMAL DESIGN OF SHUNT CIRCUITS FOR THE PASSIVE CONTROL OF VIBRATION OF COMPOSITE STRUCTURES

Ribeiro, Lorrane Pereira; Lima, Antônio Marcos Gonçalves de;

Artigo Completo:

Este trabalho é dedicado à modelagem numérico-computacional de sistemas estruturais do tipo placas planas compostas contendo materiais piezelétricos acoplados a circuitos elétricos passivos (circuitos shunt) monomodais para o controle passivo de vibrações. Serão também empregadas técnicas de otimização multiobjetivo determinística com vistas ao projeto ótimo de tais circuitos elétricos. Para a modelagem por elementos finitos da estrutura composta contendo elementos piezelétricos, ênfase é dada à combinação das teorias da camada equivalente única, em específico, a teoria cisalhante de primeira ordem (First-Order Shear Deformation Theory-FSDT) com a teoria das camadas equivalentes discretas, também conhecida como Layerwise Theory, para a consideração dos campos elétricos que são assumidos discretos ao longo da espessura da placa composta. 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 de circuitos elétricos shunt para serem aplicados a estruturas compostas 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 composta contendo elemento piezelétrico acoplado a circuitos shunt nominal e otimizados demonstram a eficiência dos mesmos para o controle passivo das vibrações indesejáveis.

Artigo Completo:

This work is devoted to the numerical and computational modeling of composite structural plate like- structures incorporating piezoelectric elements to be coupled with shunted circuits with the aim of passive vibrations attenuation. Also, in the design procedure, deterministic multiobjective optimization strategies will be considering in order to obtain the optimal shunt circuits. 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 to taking into account the discrete electrical fields for piezoelectric paths. 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 an optimal shunt piezoelectric circuit to be applied on a more complex composite engineering system of industrial interest for vibration abatement. The numerical results obtained for a composite beam like- structure with non-optimal shunt circuits and optimal shunt circuit demonstrate the performance of the shunt circuits to reduce the undesirable vibrations of engineering structures.

Palavras-chave: estruturas compostas, materiais piezelétricos, circuitos shunt, controle passivo de vibrações., composite structures, piezoelectric materials, shunt circuits, passive control of vibration,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0056

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Como citar:

Ribeiro, Lorrane Pereira; Lima, Antônio Marcos Gonçalves de; "PROJETO ÓTIMO DE CIRCUITOS SHUNT PARA O CONTROLE DE VIBRAÇÕES DE ESTRUTURAS COMPOSTAS", p. 317-326 . In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN em b-reve, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0056

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