Projeto otimizado de sonotrodos para transdutores piezeletricos usando otimizacao topologica.

Resumo

Este trabalho tem por finalidade desenvolver um software para otimizar uma estrutura mecânica, chamada de sonotrodo, acoplada a um transdutor piezelétrico de potência, que são estruturas capazes de transformar energia elétrica em deformação mecânica ou vice-e-versa. Muitos estudos estão sendo realizados no projeto do sonotrodo, o qual pode ser encontrado em diversas aplicações como sonares para navegação, limpeza e solda ultrassônica, tomografia acústica, furadeiras ultrassônicas, corte ultrassonico de tecidos, etc. A otimização-topológica aplicada no sonotrodo tem por objetivo sistematizar a obtenção do resultado ótimo para cada tipo de aplicação. Contudo, o projeto do sonotrodo varia para cada aplicação, variando desde a necessidade de se obter o deslocamento máximo em um único ponto do sonotrodo até a uniformização do deslocamento de um plano inteiro da estrutura. Neste trabalho é apresentada a formulação para o projeto do sonotrodo, aplicando técnicas de otimização para aperfeiçoar o desenvolvimento atual, baseado em técnicas de tentativa e erro. O software a ser desenvolvido em linguagem C usa o Método de Elementos Finitos (MEF) para modelar o protótipo e o Método de Otimização Topológica (MOT) para encontrar de maneira mais eficaz a topologia ótima do sonotrodo. Utilizando o software desenvolvido, serão geradas várias configurações otimizadas do sonotrodo, as quais serão, ao final, comparadas com projetos tradicionais apresentadas na literatura. (AU)