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Análise de vibrações em estruturas otimizadas com materiais piezelétricos
dc.creator | Martins, Anderson Donay | |
dc.date.accessioned | 2023-03-31T20:32:54Z | |
dc.date.available | 2023-03-31T20:32:54Z | |
dc.date.issued | 2022-03-09 | |
dc.identifier.citation | MARTINS, Anderson Donay. Análise de vibrações em estruturas otimizadas com materiais piezelétricos. 2022. 74 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9217 | |
dc.description.abstract | The objective of this work is to solve a topology optimization problem to find the most rigid structure possible for a given volume constraint and compute the vibrations of this structure. Structures are obtained with only one material (aluminum) and with two materials (aluminum and piezoelectric material). The topic of piezoelectricity is addressed, citing some important historical contributions, in addition to the mechanical behavior of piezoelectric ceramics. The equations of piezoelectricity are presented, which will be used in the optimization problems with piezoelectric materials, to define the best location for the piezoelectric material. The theory of topology optimization is presented. Important historical contributions to structural optimization are presented, with main focus on topology optimization. The problem of minimal compliance is presented, which aims to obtain the topology with maximal stiffness satisfying the equilibrium condition and the volume constraint. To solve the problem, the concepts of the density method and optimality criterion are presented, in addition to the iterative scheme used. To solve the problem, the domain is discretized using the finite element method. Possible problems of numerical instability that can occur are presented together with the sensitivity filter, a resource to avoid these instabilities. Some concepts of the dynamics of structures are presented, that are necessary to compute the frequencies and modes of vibration. The results are presented by means of figures of the optimized structures and the figures corresponding to the first three vibration modes. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Sem bolsa | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Modelagem matemática | pt_BR |
dc.subject | Piezeletricidade | pt_BR |
dc.subject | Otimização topológica | pt_BR |
dc.subject | Vibrações | pt_BR |
dc.title | Análise de vibrações em estruturas otimizadas com materiais piezelétricos | pt_BR |
dc.title.alternative | Vibration Analysis in Composite Structures with Piezoelectric Materials and Optimized | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2559168803224216 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7898168715320830 | pt_BR |
dc.description.resumo | O objetivo desse trabalho e resolver um problema de otimização topológica para encontrar a estrutura mais rígida possível sujeita a uma determinada restrição de volume e computar as vibrações dessa estrutura. São obtidas estruturas com apenas um material (alumínio) e com dois materiais (alumínio e material piezelétrico). É abordado o tema da piezeletricidade, sendo citadas algumas contribuições históricas importantes, além do comportamento mecânico das cerâmicas piezelétricas. São apresentadas as equações da piezeletricidade, que serão utilizadas nos problemas de otimização com materiais piezelétricos, para definir a melhor localização para o material piezelétrico. É apresentada a teoria da otimização topológica. São colocadas contribuições históricas importantes para a otimização estrutural, com enfoque maior na otimização topológica. É explicado o problema da mínima flexibilidade, que tem como objetivo obter a topologia com maior rigidez satisfazendo a condição de equilíbrio e a restrição de volume. Para resolver o problema, são apresentados os conceitos do método das densidades e critério ótimo, além do esquema interativo utilizado. O domínio é discretizado com a utilização do método dos elementos finitos. São apresentados os possíveis problemas de instabilidade numérica que podem ocorrer e o filtro de sensibilidades, um recurso para evitar essas instabilidades. São colocados alguns conceitos da dinâmica das estruturas, conceitos que são necessários para poder computar as frequências e modos de vibração. Os resultados são representados, com os gráficos das estruturas otimizadas e os gráficos correspondentes aos três primeiros modos de vibração. | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Física e Matemática | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Molter, Alexandre |