Otimização topológica de materiais piezoelétricos periódicos para coletores de energia

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)