Estudo da homogeneidade da prensagem isostática de calotas hiperesféricas piezocerâmicas e planejamento da usinagem externa em verde

• Processo: 18/07928-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2018
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Carlos Alberto Fortulan
• Beneficiário: Mateus Mota Morais
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Cerâmica piezoelétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cerâmica piezoeletrica | Elementos Finitos | Hidrofone | Prensagem Isostática | usinagem a verde | Prensagem e usinagem de cerâmica

Resumo

Hidrofones são transdutores subaquáticos de natureza eletroacústica que convertem energia mecânica das ondas sonoras em energia elétrica. Tais sensores são utilizados em aplicações como o estudo da biologia marinha, a análise e projeto de embarcações, sistemas sonares, torpedos e sistemas de vigilância. O modelo de hidrofone esférico é composto por duas semiesferas piezocerâmicas ocas revestidas com eletrodos interna e externamente. Seu funcionamento é baseado na geração de sinais elétricos em resposta às vibrações mecânicas do sensor. A qualidade do sinal gerado (amplitude e resposta em frequência) é dependente das características geométricas e dimensionais da camada piezocerâmica. O presente projeto de mestrado tem por objetivo o estudo da conformação por prensagem isostática de semiesferas piezocerâmicas e posterior usinagem em verde garantindo: espessura uniforme, esfericidade e homogeneidade. Para o desenvolvimento do projeto serão realizadas simulações de elementos finitos para auxiliar no projeto otimizado de moldes para prensagem isostática. Será utilizado o software ABAQUS para realizações das simulações utilizando o modelo Drucker-Prager/cap para o pó cerâmico e um modelo hiperelástico para o molde. Para implementação do modelo de elementos finitos serão necessários ensaios mecânicos para calibração dos parâmetros do comportamento do pó cerâmico, do molde e do atrito entre ambos. Eventuais distorções geométricas serão compensadas na subsequente usinagem em verde da superfície externa das semiesferas. Para tal fim, será construído um protótipo funcional de um banco de usinagem abrasivo. A usinagem será otimizada com relação aos parâmetros de corte e trajetória da ferramenta. Como resultado, é esperado o desenvolvimento de uma metodologia de fabricação estruturada de semiesferas piezoelétricas que atendam aos requisitos de alto desempenho de captação de sinais para uma longa vida em serviço.

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)

MORAIS, MATEUS MOTA; DE MELO, CAIUA CALDEIRA; CANTO, RODRIGO BRESCIANI; FORTULAN, CARLOS ALBERTO. Calibration of powder constitutive model using digital image correlation validated for hollow hemisphere of lead zirconate titanate. Powder Technology, v. 392, p. 212-223, NOV 2021. (18/02801-4, 18/07928-2)

Publicações acadêmicas

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

MORAIS, Mateus Mota. Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones. 2020. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.