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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Nonlinear piezoelectric plate framework for aeroelastic energy harvesting and actuation applications

Texto completo
Autor(es):
de Carvalho Dias, Jose Augusto [1] ; Candido de Sousa, Vagner [2] ; Erturk, Alper [3] ; De Marqui Junior, Carlos [1]
Número total de Autores: 4
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Dept Aeronaut Engn, Sao Carlos Sch Engn, BR-13566590 Sao Carlos, SP - Brazil
[2] Univ Estadual Paulista Unesp, Campus Expt Sao Joao da Boa Vista, BR-13876750 Sao Joao Da Boa Vista, SP - Brazil
[3] Georgia Inst Technol, GW Woodruff Sch Mech Engn, Atlanta, GA 30332 - USA
Número total de Afiliações: 3
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Smart Materials and Structures; v. 29, n. 10 OCT 2020.
Citações Web of Science: 0
Resumo

The use of piezoelectric materials in various applications, including the development of bio-inspired structures, vibration control, energy harvesting, among others, has been investigated by several researchers over the last few decades. In most cases, linear piezoelectricity is assumed in modeling and analysis of such systems. However, the recent literature shows that non-linear manifestations of piezoelectric materials are relevant and can modify the electromechanical behavior especially around the resonance. This work extends the investigation of non-linear piezoelectricity, by adding geometric nonlinearities and aerodynamic effects, to aeroelastic problems such as wind energy harvesting. A piezoaeroelastic model that combines a non-linear coupled finite element model and the doublet lattice model of unsteady aerodynamics is presented. The electromechanically coupled finite element model includes the non-linear behavior of piezoelectric material under weak electric fields. Model predictions are validated by experimental data for 1) a double bimorph actuation case and 2) a vibration based energy harvesting case. Later, the piezoaeroelastic behavior of a generator plate-like wing for wind energy harvesting is numerically investigated when linear as well as non-linear piezoelectricity is considered. The experimentally validated geometrically and materially non-linear framework presented here is applicable to both energy harvesting and actuation problems in the presence of air flow. (AU)

Processo FAPESP: 14/21827-3 - Modelagem e verificação experimental de uma asa flexível com atuadores piezelétricos para controle de propriedades geométricas e estruturais
Beneficiário:José Augusto de Carvalho Dias
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 17/08467-6 - Efeitos de elementos com memória de forma sobre o comportamento de sistemas aeorelásticos e metamateriais adaptativos
Beneficiário:Vagner Candido de Sousa
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 15/26045-6 - Efeitos de elementos com memória de forma sobre o comportamento de sistemas aeroelásticos e metamateriais adaptativos.
Beneficiário:Vagner Candido de Sousa
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 16/13717-9 - Modelagem e Verificação Experimental de uma Asa Flexível com Atuadores Piezelétricos para Controle de Propriedades Geométricas e Estruturais
Beneficiário:José Augusto de Carvalho Dias
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado