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Modelos matemáticos de elementos finitos aplicados a estruturas em material compósito ativo

Processo: 10/13596-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de março de 2011
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2013
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
Pesquisador responsável:Volnei Tita
Beneficiário:Murilo Sartorato
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Método dos elementos finitos   Materiais compósitos

Resumo

Durante as ultimas duas décadas, o estudo da aplicação de materiais inteligentes a estruturas aeronáuticas, tanto no meio acadêmico quanto no meio industrial foi intensificado. Uma das causa para esse aumento foi a criação de materiais compósitos ativos formados por fibras piezoelétricas, MFCs (Macro-fiber composites) e AFCs (Active fiber composites), que, incorporados a materiais compósitos laminados criam materiais inteligentes capazes de diversas aplicações que podem aumentar o desempenho e a segurança de aeronaves. Dentre essas aplicações encontram-se: monitoramento constante da integridade estrutural (health monitoring); criação de estruturas auto-reparáveis (self-repairing structures); controle das características de laminaridade e turbulência dos escoamentos aerodinâmicos externos as asas (flow control); atenuação vibrações mecânicas ativa ou passivamente, inclusive problemas aeroelásticos como flutter e buffeting; podendo inclusive converter a energia das vibrações em energia elétrica utilizável (energy harvesting). Porém, devido a essas estruturas serem muito novas e pouco difundidas, seu comportamento não é completamente conhecido, sendo os modelos existentes atualmente em pacotes comerciais pouco eficientes. Dessa forma, este trabalho visa a criação de elementos finitos para análise de compósito ativos com eficiência computacional e que possam, dentro de limitações realistas, simular o comportamento dessas estruturas. Para tal, a metodologia a ser adotada será dividida em três fases distintas: uma fase de implementação do elemento; uma fase de desenvolvimento e ensaios experimentais; e uma fase de verificação do modelo computacional e criação da metodologia de transporte do modelo computacional feito para utilização como super-elemento. Por fim, vale ressaltar que a presente proposta se insere num projeto mais amplo financiado pelo CNPq no formato de INCT, sendo o mesmo referido como INCT de Estruturas Inteligentes em Engenharia (Processo CNPq: 574001/2008-5).

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE MEDEIROS, RICARDO; SARTORATO, MURILO; VANDEPITTE, DIRK; TITA, VOLNEI. A comparative assessment of different frequency based damage detection in unidirectional composite plates using MFC sensors. Journal of Sound and Vibration, v. 383, p. 171-190, NOV 24 2016. Citações Web of Science: 10.
SARTORATO, MURILO; DE MEDEIROS, RICARDO; TITA, VOLNEI. A finite element formulation for smart piezoelectric composite shells: Mathematical formulation, computational analysis and experimental evaluation. COMPOSITE STRUCTURES, v. 127, p. 185-198, SEP 1 2015. Citações Web of Science: 19.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
SARTORATO, Murilo. Desenvolvimento de um elemento finito para análise de compósitos inteligentes: formulação, implementação e avaliação. 2013. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos São Carlos.

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