[pt] MODELAGEM DE ELEMENTOS PIEZOLÉTRICOS PARA EXCITAÇÃO E SENSORIAMENTO DE SINAIS ACÚSTICOS DE ALTA FREQUÊNCIA EM VIGAS COMPÓSITAS

• Main Author: ANTONIO LOPES GAMA
• Publication Date: 2016
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
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• topic: [pt] COMPOSITO LAMINADO; [pt] LAMINADO PIEZOELETRICO; [en] PIEZOELETRIC LAYER; [en] LAYERWISE LAMINATE

[pt] O problema tratado nesta dissertação é o da modelagem da excitação, propagação e sensoriamento de ondas acústicas de alta frequência em compósitos piezoelétricos laminados. Empregou-se uma formulação de vigas baseada na teoria discreta de Reddy para compósitos laminados. Esta teoria tem como característica o emprego de funções de interpolação de ordem arbitrária para descrever a variação dos campos de deslocamento e do potencial elétrico ao longo da espessura do laminado. A utilização deste tipo de teoria possibilita a representação de campos de deslocamento que variam rapidamente ao longo da espessura, e que na faixa de altas frequências, são representativos daqueles associados com ondas guiadas em compósitos laminados. No domínio da frequência, o sistema de equações que descreve a resposta eletromecânica do laminado piezoelétrico é colocado na forma de uma equação de estado. A técnica de solução utilizada é baseada no método da imersão invariante, também conhecido como método da varredura ou método de Riccati. Para avaliar os limites da faixa de frequências onde diferentes aproximações são válidas, empregou-se uma técnica baseada na comparação entre o espectro de dispersão exato e aquele previsto pela teoria aproximada. Os resultados destas comparações, mostram que utilizando-se o número de funções de interpolação apropriado, a teoria discreta de Reddy é capaz de representar ondas de comprimento até quatro vezes menores que a espessura da viga. Na faixa de baixas frequências, os resultados são comparados com soluções numéricas fornecidas pelo método dos elementos finitos. Também são apresentados resultados que mostram a variação na resposta eletro-mecânica da viga quando descontinuidades são introduzidas nesta, bem como resultados de experimentos que envolvem a utilização de piezoelétricos como atuadores e sensores.