Estudos numéricos, analíticos e experimentais em controle passivo de vibrações estruturais e aproveitamento de energia

Resumo

Tendo em vista que os sistemas estruturais têm se tornado cada vez mais leves e esbeltos, o comportamento dinâmico de estruturas tem sido cada vez mais relevante no contexto moderno da engenharia. Em uma abordagem clássica da engenharia, respostas estruturais de natureza dinâmica são indesejadas e formas de mitigá-las são buscadas. No tocante aos esforços dinâmicos que solicitam uma estrutura, eles podem ser tanto monocromáticos quanto policromáticos. No caso de solicitações policromáticas, é um resultado clássico na literatura que sistemas de controle passivo (ou seja, aqueles nos quais não é necessário conferir energia para seu funcionamento) baseados em comportamento dinâmico linear perdem bastante eficiência. Visando a contornar essa limitação, os absorvedores não lineares de vibração têm sido cada vez mais investigados. Embora potencialmente danosas por questão de fadiga, as respostas oscilatórias têm sido buscadas em aplicações modernas relacionadas ao aproveitamento de energia. Nessa linha de pesquisa, a energia cinética da estrutura é convertida em outra fonte de energia como, por exemplo, energia elétrica. Essa conversão eletromecânica de energia pode ser feita via efeitos piezoelétrico e/ou eletromagnético. O presente projeto de pesquisa visa a atacar dois problemas de dinâmica de estruturas em uma abordagem tríplice e complementar, envolvendo estudos numéricos, analíticos e experimentais. O primeiro problema é o desenvolvimento de um sistema composto de vários absorvedores não lineares de vibração para controle passivo de vibrações em um sistema do tipo shear-building de vários pavimentos sob solicitação dinâmica. O segundo problema envolve o desenvolvimento de uma família de soluções para o simultâneo controle passivo e coleta de energia a partir de vibrações estruturais para diversos tipos de ações.A metodologia baseada em abordagem tríplice constitui inovação à proposta. Também são inovadoras as possíveis soluções a serem desenvolvidas no projeto e validadas com modelos em escala reduzida, com potencial para pedidos de depósitos de patentes. Do ponto de vista de recursos humanos, o projeto apoiará diretamente a formação de dois doutores e dois alunos de iniciação científica. Também são legados do projeto diversos vídeos ilustrativos de fenômenos de dinâmica das estruturas que podem ser usados como apoio às atividades de ensino e uma disciplina de pós-graduação que versa sobre dinâmica das estruturas experimental. Os diversos dados gerados ao longo do projeto serão disponibilizados à toda comunidade científica e acadêmica segundo um plano de gestão de dados. (AU)