Dinâmica não linear de meta-estruturas com vistas à coleta de energia

• Processo: 25/20152-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2030
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Guilherme Rosa Franzini
• Beneficiário: Pedro Kayky Sousa Santos
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/02995-9 - Estudos numéricos, analíticos e experimentais em controle passivo de vibrações estruturais e aproveitamento de energia, AP.PNGP.PI
• Assunto(s): Dinâmica não linear Estudos analíticos Estudos experimentais Dinâmica das estruturas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Coleta de Energia | Dinâmica Não Linear | Estudos analíticos | estudos experimentais | Estudos numéricos | Meta-estruturas | Dinâmica das estruturas

Resumo

Em um mundo no qual as atividades dependem cada vez mais de energia elétrica, a busca por fontes energéticas que sejam limpas e eficientes se mostra fundamental. Nessa linha, soluções de coleta de energia a partir de vibrações passaram a ser estudadas como alternativas para alimentar sistemas que demandam baixa potência elétrica como, por exemplo, sensores utilizados em monitoração estrutural. O principal foco do presente projeto é desenvolver estudos teóricos, numéricos e experimentais de meta-estruturas não lineares para a coleta de energia. No tocante à forma de conversão de energia, pretende-se focar nos efeitos eletromagnético e piezoelétrico, embora materiais magnetoestrictivos também possam ser considerados.Serão consideradas excitações harmônicas monocromáticas e policromáticas, bem como carregamentos aleatórios. Tais ações emulam aquelas decorrentes da passagem de trens. Vibrações induzidas pelo escoamento também podem ser consideradas. Serão desenvolvidos modelos matemáticos, com posterior simulação numérica com abordagens de alta hierarquia (Método dos Elementos Finitos) e de ordem reduzida. Estudos de cunho teórico permitirão o entendimento dos fenômenos dinâmicos presentes. Por fim, estudos experimentais para provimento de dados de comparação/validação também fazem parte do escopo do projeto.As meta-estruturas a serem consideradas podem combinar diversos conceitos abordados na literatura como, por exemplo, buracos negros acústicos, cristais fonônicos e ressonadores locais. Dado que não linearidades geométricas serão consideradas como forma de melhoria da performance, estudos referentes à dinâmica global são inevitáveis. Caso necessário, aspectos de não linearidade física podem ser incorporados.Ao final da pesquisa, pretende-se obter metodologias para o projeto de soluções para a coleta de energia baseadas em meta-estruturas não lineares, bem como algumas validações em escala de laboratório. Com relação aos produtos a serem obtidos, além de artigos científicos a serem publicados tanto em anais de evento quanto em periódicos indexados, pretende-se disponibilizar ao público códigos e resultados brutos por meio de repositórios do grupo de pesquisa. Além disso, parte dos estudos e experimentos realizados serão utilizados para a confecção de conteúdos para fins didáticos de graduação e pós-graduação, bem como para alimentar as redes sociais do grupo de pesquisa. A comunicação via redes sociais visa a estabelecer um maior contato com os alunos e com o público que não está afeito com as pesquisas desenvolvidas dentro da Universidade. (AU)