MODELAGEM POR ELEMENTOS FINITOS E AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DE SISTEMAS DE CONTROLE PASSIVO DE VIBRAÇÕES EMPREGANDO CERÂMICAS PIEZELÉTRICAS COMBINADAS COM CIRCUITOS ELÉTRICOS SHUNT

Resumo

Dentre as diferentes estratégias de controle de vibrações e ruído de sistemas mecânicos, as técnicas de controle passivo continuam a merecer o interesse de engenheiros e pesquisadores devido ao seu baixo custo e estabilidade inerente. Uma estratégia de controle passivo de vibrações considerada bastante promissora é aquela baseada no uso de cerâmicas piezelétricas conectadas a circuitos elétricos ressonantes passivos, conhecidos como circuitos shunt. Fundamentalmente, trata-se de um circuito RLC em que o elemento piezelétrico acoplado à estrutura desempenha o papel de capacitor. Quando o elemento piezelétrico é deformado em conseqüência do movimento vibratório, parte da energia de deformação nele armazenada é convertida em energia elétrica e dissipada através do resistor. O efeito do circuito shunt é similar ao de um absorvedor dinâmico de vibrações passivo. Desta forma, os valores dos parâmetros do circuito RLC podem ser escolhidos de modo a que se obtenha a atenuação das vibrações em uma dada banda de freqüências. No momento atual, a análise e projeto do sistema de controle baseado na combinação de materiais piezelétricos e circuitos passivos é limitada a componentes estruturais simples, do tipo vigas e placas, para as quais modelos aproximados foram desenvolvidos. Para sistemas mais complexos de Engenharia faz-se necessário o uso de modelos mais detalhados, sendo os mais apropriados aqueles baseados em discretização por elementos finitos. Poucos trabalhos foram desenvolvidos neste sentido, o que justifica o esforço de pesquisa para o desenvolvimento de procedimentos de modelagem e validação dos modelos obtidos.