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Otimização topológica de materiais piezoelétricos periódicos para coletores de energia

Processo: 18/00075-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de abril de 2018
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Renato Pavanello
Beneficiário:Breno Vincenzo de Almeida
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
Assunto(s):Otimização topológica   Topologia

Resumo

O principal objetivo deste projeto de pesquisa é desenvolver um algoritmo que encontra a topologia ótima de um coletor de energia piezoelétrico compósito periódico. Para alcançar esse objetivo, propõe-se inicialmente revisar as equações constitutivas de piezoeletricidade, aplicar o método de discretização por Elementos Finitos gerando um modelo bidimensional sob hipótese de estado plano de deformação e avaliar a possiblidade de estender o modelo para considerar elementos de casca ou tridimensionais. O próximo passo é escrever o problema de otimização topológica visando maximizar a razão de conversão de energia mecânica para energia elétrica do coletor de energia piezoelétrico. A seguir, o método de otimização estrutural evolucionário bidimensional (BESO) é aplicado para encontrar a estrutura otimizada. Serão também estudados outros métodos de otimização como a programação linear inteira. Os procedimentos de otimização serão aplicados no coletor de energia considerando cargas estáticas e dinâmicas e uma hipótese de periodicidade será aplicada de forma a modelar um mecanismo compósito periódico. O solicitante da bolsa já tem experiência em trabalhar com otimização topológica de coletores de energia piezoelétricos não periódicos por ter feito Iniciação Científica na área, logo o tema proposto pode ser considerado uma extensão orgânica para um projeto de mestrado. O solicitante está em processo de matrícula para um curso de mestrado em engenharia mecânica na Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas no Departamento de Mecânica Computacional e tem todos os recursos necessários para o projeto. Ademais, o grupo de pesquisa do solicitante está inserido no Center for Computational Engineering and Sciences (CCES), podendo se beneficiar da infraestrutura computacional do centro. (AU)

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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 ALMEIDA, BRENO VINCENZO; PAVANELLO, RENATO. Topology Optimization of the Thickness Profile of Bimorph Piezoelectric Energy Harvesting Devices. JOURNAL OF APPLIED AND COMPUTATIONAL MECHANICS, v. 5, n. 1, p. 113-127, WIN 2019. Citações Web of Science: 1.

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