FORMULAÇÃO EM ELEMENTOS FINITOS DE ESTRUTURAS COMPOSTAS LAMINADAS AMORTECIDAS PASSIVAMENTE POR CIRCUITOS SHUNT

Albert Willian Faria¹; Domingos Alves Rade¹; Raquel Santini Leandro Rade¹

¹ Universidade Federal de Uberlândia

Resumo

Este artigo apresenta a formulação por elementos finitos de estruturas compostas laminadas dotadas de materiais piezelétricos acoplados a circuitos shunt em vista ao controle passivo de vibrações. A estrutura composta laminada é formulada numericamente por meio da teoria HSDT na aproximação das quantidades mecânicas e pela teoria Layerwise na aproximação das variáveis elétricas, constituindo assim a chamada Teoria Mista. O elemento adotado na formulação numérica apresenta oito nós, onze graus de liberdade mecânicos por nó e graus de liberdade elétricos por interface de camadas do laminado. São apresentados os parâmetros ótimos de sintonização dos circuitos shunt resistivo e ressonante em série e paralelo. Uma simulação numérica é efetuada para evidenciar o amortecimento de vibrações promovido por meio da utilização dos circuitos shunt. A aplicação utiliza uma viga composta de grafite/epóxi, em balanço dotada de uma pastilha piezelétrica colada sob sua face superior. A pastilha é acoplada a um circuito shunt nas topologias resistiva e ressonante em série e paralelo. Os resultados numéricos evidenciam o aumento do amortecimento promovido pela sintonização ótima dos parâmetros de resistência e indutância elétrica dos circuitos passivos estudados.

Palavras-chave: materiais compostos laminados; efeito piezelétrico; amortecimento passivo de vibrações; circuitos elétricos shunt; elementos finitos