Modelagem e Verificação Experimental de uma Asa Flexível com Atuadores Piezelétricos para Controle de Propriedades Geométricas e Estruturais

Resumo

Diversos grupos de pequisa têm extensivamente investigado materiais inteligentes ao longo das últimas décadas. Aplicações variando desde o uso como sensores, atuadores e a combinação de ambos em problemas de controle de vibrações e, mais recentemente, em problemas de coleta de energia. Entre os materiais inteligentes disponíveis, os piezelétricos têm recebido grande atenção na literatura. Eles podem ser utilizados como sensores ou atuadores, simultânea ou separadamente, com variadas possibilidades de instalação, ampla faixa de frequências e diversas configurações comercialmente disponíveis. Entre as diferentes aplicações, a engenharia aeronáutica tem se beneficiado das pesquisas relacionadas aos materiais inteligentes. Em particular, estes materiais propiciam avanços no desenvolvimento de estruturas bio-inspiradas, caracterizada como pesquisa interdisciplinar para a variação ativa e otimizada de geometrias (morphing), flapping, ou mesmo o controle de propriedades estruturais para melhorar o desempenho aeroelástico. A equação constitutiva da piezeletricidade linear tem sido utilizada para a modelagem destes sistemas. Entretanto, a literatura recente mostra que manifestações não lineares devido ao material piezelétrico são relevantes e podem modificar significativamente o comportamento de sistemas eletromecanicamente acoplados em usos como atuadores ou sensores. O objetivo neste projeto é a modelagem eletroaeroelástica de uma asa flexível com atuadores piezelétricos para morphing, flapping e controle de propriedades elásticas incluindo o comportamento não linear do material piezelétrico. Um modelo por elementos finitos de placa não linear tem sido desenvolvido para obter as equações que governam o sistema. O modelo físico para o comportamento não linear do material piezelétrico será desenvolvido durante a visita ao Smart Structures and Dynamical Systems Laboratory (SSDSL) da Georgia Tech. O modelo eletroaeroelástico não linear resultante será verificado experimentalmente.