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Disertación de Maestría
DOI
10.11606/D.18.2008.tde-12062008-112524
Documento
Autor
Nombre completo
Tatiane Corrêa de Godoy
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2008
Director
Tribunal
Trindade, Marcelo Areias (Presidente)
Lopes Júnior, Vicente
Nicoletti, Rodrigo
Título en portugués
Modelagem de placas laminadas com materiais piezoelétricos conectados a circuitos shunt resistivo-indutivo
Palabras clave en portugués
Circuitos shunt
Materiais piezoelétricos
Método dos elementos finitos
Placas laminadas
Teorias de cisalhamento
Resumen en portugués
Este trabalho apresenta uma modelagem de placas laminadas com sensores/atuadores piezoelétricos integrados e conectados a circuitos tipo shunt resistivo-indutivo (RL). O modelo faz uso de duas teorias de placa, FSDT (First-order Shear Deformatíon Theory) e TSDT (Third-order Shear Deformatíon Theory), e considera a possibilidade de inserção de pastilhas piezoelétricas trabalhando nos modos de extensão e cisalhamento. Um modelo de elementos finitos para placas laminadas piezoelétricas, em camada equivalente (Equivalent Single Layer), foi desenvolvido usando como graus de liberdade os deslocamentos mecânicos generalizados e a carga elétrica gerada nos circuitos acoplados. Após, uma implementação computacional foi realizada e validada através de comparações com resultados encontrados na literatura. Então, foram realizados estudos para configurações de placa laminada com diferentes quantidades de pastilhas piezoelétricas através de uma análise paramétrica para obtenção das posições de maior acoplamento entre pastilhas e estrutura para os primeiros modos de vibração da placa. Estes resultados possibilitaram a otimização da eficiência do acoplamento eletromecânico através da distribuição das pastilhas piezoelétricas para uma placa com maior quantidade de pastilhas bem como a comparação dos resultados obtidos entre as duas teorias utilizadas.
Título en inglés
Modeling of laminate plates with piezoelectric materiaIs connected to resonant shunt circuits
Palabras clave en inglés
Finite element method
Laminate plates
Piezoelectric materials
Shear deformation theories
Shunt circuits
Resumen en inglés
This work presents the modeling of laminate plates with embedded piezoelectric sensors and actuators connected to resistive-inductive (RL) shunt circuits. The model considers two plate theories, FSDT (First-order Shear Deformation Theory) and TSDT (Third-order Shear Deformation Theory) and allows embedded piezoelectric patches in extension and thickness-shear modes. A finite element model for piezoelectric laminate plates, using equivalent single layer (ESL), was developed considering the generalized mechanical displacements and the electric charges induced in the coupled electric circuits as degrees of freedom. Then, the model was implemented and validated by means of comparisons with results found in the literature. Thereafter, some laminate plate configurations with different numbers of piezoelectric patches were studied through a parametric analysis to obtain the positions that maximize the electromechanical coupling between patches and structure for the first vibration modes. These results allowed the optimization of the electromechanical coupling efficiency through piezoelectric patches distribution for a plate with a larger number of patches and the comparison between the results obtained with the two plate theories considered.
 
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Tatianegodoy.pdf (1.93 Mbytes)
Fecha de Publicación
2008-06-24
 
ADVERTENCIA: El material descrito abajo se refiere a los trabajos derivados de esta tesis o disertación. El contenido de estos documentos es responsabilidad del autor de la tesis o disertación.
  • CORRêA DE GODOY, Tatiane, and AREIAS TRINDADE, Marcelo. Modeling and analysis of laminate composite plates with embedded active–passive piezoelectric networks [doi:10.1016/j.jsv.2010.08.010]. Journal of Sound and Vibration [online], 2011, vol. 330, n. 2, p. 194-216.
  • GODOY, T.C., and TRINDADE, M.A. Modeling and analysis of laminate composite plates with embedded active-passive piezoelectric networks [doi:10.1016/j.jsv.2010.08.010]. Journal of Sound and Vibration [online], 2011, vol. 330, p. 194-216.
  • GODOY, T.C., and TRINDADE, M. A. Modeling of laminate composite plates with embedded piezoelectric sensors connected to resonant shunt circuits. In XIII International Symposium on Dynamic Problems of Mechanics (DINAME 2009), Angra dos Reis, 2009. Proceedings of the XIII International Symposium on Dynamic Problems of Mechanics (DINAME 2009).Rio de Janeiro : ABCM, 2009.
  • GODOY, T.C., and TRINDADE, M.A. Vibration control of laminate composite plates using embedded active-passive piezoelectric networks. In VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica (CONEM), Campina Grande, 2010. VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica (CONEM).Rio de Janeiro : ABCM, 2010.
  • GODOY, T.C., e TRINDADE, M.A. Modeling and analysis of laminate composite plates with embedded active-passive piezoelectric networks. In ISMA2010 - International Conference on Noise and Vibration Engineering including USD2010, Leuven, 2010. Proceedings of ISMA2010 - International Conference on Noise and Vibration Engineering including USD2010., 2010.
  • GODOY, T.C., e TRINDADE, M.A. Modelo de elementos finitos para placas laminadas com sensores e atuadores piezoelétricos em extensão e cisalhamento. In X Encontro de Modelagem Computacional, Nova Friburgo, 2007. X Encontro de Modelagem Computacional., 2007.
  • TRINDADE, M. A., et al. Structural vibration control using piezoelectric materials. In Brazil AFOSR Workshop on Advanced Structural Mechanics and Computational Mathematics, Campinas, 2008. Brazil AFOSR Workshop on Advanced Structural Mechanics and Computational Mathematics. : UNICAMP/AFOSR, 2008.
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