Otimização topológica de materiais piezoelétricos periódicos para coletores de energia

• Processo: 18/00075-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Acordo de Cooperação: 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Beso | harvester | metamaterial | periodic | piezoelectric | Structural Optimization | Otimização topológica

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)

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. (18/00075-4, 13/08293-7)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

ALMEIDA, Breno Vincenzo de. Topology optimization of periodic piezoelectric materials for energy harvesting devices: Otimização topológica de materiais piezoelétricos periódicos para coletores de energia. 2019. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica Campinas, SP.