Calibração Bayesiana e Modelos Informados por Física para Aprimoramento na Geração de Energia Piezelétrica em estruturas Fan-Foldeds.

• Processo: 23/15931-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 08 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 25 de julho de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Paulo Sergio Varoto
• Beneficiário: Catarina Luz Moura Ibiapina Barros
• Supervisor: Rafael de Oliveira Teloli
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Institut Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique Et Optique - Sciences Et Technologies, França
• Vinculado à bolsa: 22/09350-3 - Projeto e Otimização de Coletores Piezelétricos de Energia Usando Métodos Evolucionários, BP.IC
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bayesian calibration | physics-informed models | piezoelectric energy harvesting | Structural Vibrations | Dinâmica Estrutural, Sistemas Multi-Físicos

Resumo

O presente projeto de pesquisa tem como objetivo principal a aplicação de calibração bayesiana e de modelos informados por física no projeto de coletores piezelétricos de energia possuindo múltiplos graus de Liberdade, com geometria fan-folded. A pesquisa se insere na área de estruturas inteligentes que utilizam os denominados materiais piezelétricos que podem ser usados tanto para atuação em técnicas de controle estrutural quanto em sensoriamento para monitoração de sinais dinâmicos. O escopo do projeto se insere no tema Vibration Piezoelectric Energy Harvesting, que busca projetar dispositivos eletromecânicos, empregando para tanto materiais piezelétricos, que sejam capazes de converter sinais de vibração estrutural de um dado ambiente dinâmico em tensão eléctrica útil, especialmente naqueles casos onde os componentes espectrais principais dos sinais vibratórios se localizam na faixa de frequências correspondente a 0-100 Hz que comumente engloba a maioria dos fenômenos vibratórios denominados ambientais.Mais especificamente, será realizada a calibração Bayesiana do modelo de fan-folded, a partir dos resultados experimentais do ensaio das peças presentes no Laboratório de Dinâmica da EESC-USP, que representam fan-foldeds com 2 a 5 vigas, com espessuras de 1 e 2 mm. Em seguida, o modelo calibrado será utilizado para gerar dados para treinar um metamodelo, que será informado também pela física do sistema. Esse metamodelo será utilizado como um surrogate model, a fim de diminuir o custo computacional elevado que seria requerido pelo uso do modelo numérico como função de fitness da otimização.Também, a fim de alcançar uma aplicação prática para o estudo, propõe-se o ensaio de uma estrutura sujeita a vibrações, com geração de energia por meio dos fan-foldeds.