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[en] ACTIVE NONLINEAR CONTROL OF VIBRATIONS IN FLEXIBLE STRUCTURES / [es] CONTROL ACTIVO DE LAS VIBRACIONES NO LINEALES DE EXTRUCTURAS FLEXIBLES / [pt] CONTROLE ATIVO DAS VIBRAÇÕES NÃO-LINEARES DE ESTRUTURAS FLEXÍVEIS

OSVALDO CASERES PINTO 24 August 2001 (has links)
[pt] Neste trabalho estuda-se uma estratégia para o controle ativo não-linear de estruturas flexíveis submetidas a carregamentos dinâmicos. O algoritmo de controle é deduzido com base na teoria de controle ótimo não-linear com realimentação de estado, utilizando uma representação tensorial. Desenvolve-se as equações polinomiais de controle para diferentes ordens, partindo-se do controle linear clássico até um controle não-linear de quinta ordem. A estratégia é particularizada para aplicação em sistemas com um grau de liberdade que apresentem não-linearidades quadráticas e cúbicas, que podem representar, de forma aproximada, a maioria dos elementos estruturais encontrados nas Engenharias Civil e Mecânica, tais como vigas, arcos, placas e cascas. Determina-se analiticamente os coeficientes de ganhos até a terceira ordem, e utiliza-se os mesmos para estudar o feito das forças de controle sobre a não- linearidade e estabilidade do sistema. Vários exemplos numéricos de aplicação são apresentados, utilizando-se diferentes tipos de excitação. Uma atenção especial é dedicada a sistemas caracterizados pela coexistência de dois vales potenciais, um deles correspondente a uma posição de equilíbrio pós- flambagem. A influência do sistema de controle sobre a carga de escape é estudada. O efeito do retardo na aplicação das forças de controle é analisado tanto numericamente como analiticamente, utilizando-se o método das múltiplas escalas para desenvolver expressões que permitem encontrar situações críticas de retardo. Como exemplo de aplicação prática, estuda-se o problema de uma viga flambada submetida a um carregamento dinâmico lateral. / [en] The present thesis studies a strategy for the active non- linear control of dynamically loaded flexible structures. The control method is based on the non-linear optimal control theory using state feedback and the solution of the non-linear optimal control problem is obtained by representing system non-linearities and performance indices by power series with the help of algebraic tensor theory. General polynomial representations of the non-linear control law are obtained up to the fifth order. This methodology is applied to systems with quadratic and cubic nonlinearities, capable of representing most of the elements usually used in civil and mechanical engineering structures, such as beams, plates, shells and arcs. Control gains up to the third order are analytically derived and the effect of the control forces on the system is studied. Special emphasis is placed on systems susceptible to chaotic vibrations, escape from a potential well and dynamic jumps. Several examples are provided to illustrate the control approach. Strongly nonlinear systems subjected to free vibration, simple harmonic excitations, impact and ground acceleration are tested. The variation of the dynamic buckling load with the degree of the control algorithms is studied for the problem of structures with two potential wells, one of them corresponding to a post-buckling equilibrium position. The effect of time delay on controlled systems is studied analytically and numerically. The studied methodology is also applied to control the oscillations of simply supported buckled beams, in order to mitigate the effects of dynamic loading on the vibration amplitudes and prevent dangerous instability phenomena. / [es] En este trabajo estudia se una estrategia para el control activo no-lineal de extructuras flexibles sometidas la cargas dinámicas. EL algoritmo de control es deduzido con base en la teoría de control ótimo no lineal con realimentación de estado, utilizando una representación tensorial. Se dearrollan las ecuaciones polinomiales de control para diferentes órdenes, desde el control lineal clásico hasta el control no lineal de quinta orden. Se particulariza la estrategia para la aplicación en sistemas con un grado de liberdad que presenten no linealidades cuadráticas y cúbicas, que pueden representar, de forma aproximada, la mayoría de los elementos extructurales encontrados en las Ingenierías Civil y Mecánica, tales como vigas, arcos y placas. Se determinan analiticamente los coeficientes de ganancias hasta tercer orden, y se utilizan los mismos para estudiar las fuerzas de control sobre la no linealidad y estabilidad del sistema. Varios ejemplos numéricos de aplicación son presentados, utilizando diferentes tipos de excitación. Atención especial se le dedica a los sistemas caracterizados por la coexistencia de dos vales potenciales, uno de ellos correspondiendo a una posición de equilibrio posflameado. Se estudia también la influencia del sistema de control sobre la carga de escape. EL efecto de retardo en la aplicación de las fuerzas de control se anlaiza tanto numérica como analíticamente, utilizando el método de las múltiples escalas para dearrollar expresiones que permiten encontrar situaciones críticas de retardo. Como ejemplo de aplicación práctica, se estudia el problema de una viga flameada sometida a una carga dinámica lateral.
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Phononic frequency combs

Ganesan, Adarsh January 2018 (has links)
Optical frequency combs have resulted in significant advances in optical frequency metrology and found wide application to precise physical measurements and molecular fingerprinting. A direct analogue of frequency combs in the phononic or acoustic domain has not been reported to date. This thesis describes a series of results to provide the first clear evidence for the generation of phononic frequency combs in the domain of micromechanical resonators. These results are supported by a theoretical framework which was originally developed to predict the existence of such features of combs in physical systems described by Fermi-Pasta-Ulam dynamics. The phononic frequency combs is mediated by nonlinear coupling between a primary driven mode and one or more parametrically excited internal modes. We provide experimental evidence for the formation of such phononic frequency combs in systems comprising of 2 or more coupled modes, with results qualitatively consistent with previous numerical studies based on Fermi-Pasta-Ulam dynamics. Additionally, externally pumped comb processes are also reported. Through systematic experiments at different drive frequencies and amplitudes, we portray the well-connected processes of phononic frequency comb formation and define attributes to control their concomitant features. Further, the interplay between these new nonlinear resonances and the well-established Duffing phenomenon is also discussed. While the experimental verification of the existence of phononic frequency combs is of scientific interest, several potential engineering applications exist including the unique capability to track resonant frequency of a micromechanical resonator without the requirement for an external feedback loop to sustain oscillations at the resonant frequency. The initial experimental results also demonstrate that good short-term frequency stability may be obtained for such micromechanical resonators operated under ambient conditions.
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Identificação automática de atrito em atuadores pneumáticos utilizando equipamento de baixo custo / Automatic identification of friction in pneumatic actuators using rig of low cost

Felix, Roger Oliva 27 July 2018 (has links)
Submitted by Roger Oliva Felix (roger.oliva.felix@hotmail.com) on 2018-08-17T18:58:00Z No. of bitstreams: 1 felix_dissertation.pdf: 7309569 bytes, checksum: 90790c5622c5031e74dcc461ccefb15b (MD5) / Rejected by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - Inserir no corpo do texto a ata de aprovação, pois é um item obrigatório. Agradecemos a compreensão. on 2018-08-21T12:19:26Z (GMT) / Submitted by Roger Oliva Felix (roger.oliva.felix@hotmail.com) on 2018-08-21T12:44:28Z No. of bitstreams: 1 felix_dissertation.pdf: 7309569 bytes, checksum: 90790c5622c5031e74dcc461ccefb15b (MD5) / Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2018-08-21T12:57:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 felix_ro_me_bauru.pdf: 7133378 bytes, checksum: 7876ad942a5467301d81cd82ddae630d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:57:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 felix_ro_me_bauru.pdf: 7133378 bytes, checksum: 7876ad942a5467301d81cd82ddae630d (MD5) Previous issue date: 2018-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho aborda o estudo experimental das características não lineares de atrito interno em atuadores pneumáticos. Os atuadores pneumáticos contêm uma tecnologia limpa comparados com os atuadores hidráulicos, ótima relação entre potência e massa suportada, e baixo custo em relação a atuadores elétricos. Também possuem internamente características não lineares que influenciam no controle de um servoposicionador, incluindo principalmente a vedação do êmbolo com o perfil do atuador e a vedação da haste. Portanto, para obter a precisão de posicionamento é necessária uma caracterização do atrito interno. Os métodos utilizados para o desenvolvimento da pesquisa são: investigação do problema de atrito com o modelo LuGre; desenvolvimento do equipamento experimental com um controlador de baixo custo Raspberry Pi; e realização dos experimentos com a identificação automática de atrito em atuadores pneumáticos. Obtendo assim, a visualização gráfica da força de atrito em função da velocidade em regime permanente. A força de atrito em relação aos parâmetros do modelo é calculada em tempo real, possibilitando, dessa forma, a visualização do comportamento da força ao longo do deslocamento do êmbolo do atuador. Os resultados têm a finalidade de verificar as características de atrito do atuador pneumático através dos parâmetros identificados. Desse modo, é possível classificar o atuador pneumático mais adequado para aplicação em sistemas de posicionamento e monitorar o seu desgaste. / This work presents an experimental procedure for determination of the nonlinear characteristics of internal friction of pneumatic actuators. Pneumatic actuators are a clean technology compared to hydraulic actuators, have good relationship between power and supported mass, and low cost compared to electric actuators. They also have nonlinear characteristics which influence the control of the servo positioner, including mainly the piston seal with the intern surface of the pneumatic actuators and rod seal, therefore to get the positioning accuracy it is necessary a good characterization of internal friction. The methods used for the development of the research are: investigation of the friction problem with the LuGre model; development of experimental equipment with a low cost controller Raspberry Pi; and achievement of the experiments with the automatic identification of friction in pneumatic actuators. Thus, it is obtained the graphical visualization of the friction force as a function of the velocity in steady state. The friction force in relation to model parameters is calculated in real time, enabling the visualization of behaviour of pneumatic force along of displacement piston of the actuator. The results have as purpose verify the friction characteristics of the pneumatic actuator using the identified parameters, thus, it is possible to classify the best pneumatic actuator for application in positioning systems and to monitor the your wear.
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Quebra de dinâmica ponderomotiva como um eficiente mecanismo de aceleração e focagem de partículas carregadas

Russman, Felipe Boff January 2018 (has links)
A presente dissertação estuda a dinâmica uni e tridimensional de uma part cula solitária eletricamente carregada sob a ação de uma onda eletrostática de alta frequência lentamente modulada. A onda dota a partícula de energia potencial elétrica e o seu movimento e conhecido através do emprego do formalismo hamiltoniano, onde se faz a consideração de efeitos relativísticos devido as altas velocidades envolvidas no processo. Enquanto a velocidade máxima experimentada pela partícula permanece suficientemente abaixo da velocidade de fase característica da onda que a acelera, sua dinâmica pode ser bem descrita por uma re nada aproximação ponderomotriz. Com esta abordagem, prevê-se corretamente a velocidade média, máxima e m nima desenvolvida pela partícula ao longo de seu movimento através das curvas que permeiam e envelopam o per l de velocidade. Os limites de validade da aproximação são bem estabelecidos e, uma vez ultrapassados, a partícula com velocidade ressonante e capturada pela onda. Sob as adequadas condições calculadas neste trabalho, o mecanismo de captura instala, espontaneamente, a partícula em fase otima relativa a onda e a acelera a velocidades muito próximas da velocidade da luz no vácuo. Em consonância, o processo de aceleração e otimizado com a focagem da partícula em direção ao eixo de propagação da onda durante um certo intervalo de tempo e de comprimento aproveitáveis. / The present dissertation studies the one and three-dimensional dynamics of an electrically charged solitary particle under the action of a slowly modulated high frequency electrostatic carrier wave. The wave gives the particle electrical potential energy and its movement is known through the use of Hamiltonian formalism, where relativistic e ects are considered due to the high velocities involved in the process. Meanwhile the maximum speed experienced by the particle remains su ciently below the characteristic phase velocity of the accelerating carrier wave, its dynamics can be well described by a re ned ponderomotive approach. With this approach, the average, maximum and minimum speed developed by the particle along its movement through the curves that permeate and envelop the velocity pro le. The limits of validity of the approximation are well established and, once exceeded, the particle with resonant velocity is captured by the wave. Under the appropriate conditions calculated in this work, the capture mechanism spontaneously installs the optimum phase particle relative to the wave and accelerates towards the speed of light in the vacuum. At same time, the acceleration process is optimized by focusing the particle towards the wave propagation axis for a certain usable time interval and length.
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Nonlinear Dynamics of Uncertain Multi-Joint Structures

January 2016 (has links)
abstract: The present investigation is part of a long-term effort focused on the development of a methodology for the computationally efficient prediction of the dynamic response of structures with multiple joints. The first part of this thesis reports on the dynamic response of nominally identical beams with a single lap joint (“Brake-Reuss” beam). The observed impact responses at different levels clearly demonstrate the occurrence of both micro- and macro-slip, which are reflected by increased damping and a lowering of natural frequencies. Significant beam-to-beam variability of impact responses is also observed. Based on these experimental results, a deterministic 4-parameter Iwan model of the joint was developed. These parameters were randomized following a previous investigation. The randomness in the impact response predicted from this uncertain model was assessed in a Monte Carlo format through a series of time integrations of the response and found to be consistent with the experimental results. The availability of an uncertain computational model for the Brake-Reuss beam provides a starting point to analyze and model the response of multi-joint structures in the presence of uncertainty/variability. To this end, a 4-beam frame was designed that is composed of three identical Brake-Reuss beams and a fourth, stretched one. The response of that structure to impact was computed and several cases were identified. The presence of uncertainty implies that an exact prediction of the response of a particular frame cannot be achieved. Rather, the response can only be predicted to lie within a band reflecting the level of uncertainty. In this perspective, the computational model adopted for the frame is only required to provide a good estimate of this uncertainty band. Equivalently, a relaxation of the model complexity, i.e., the introduction of epistemic uncertainty, can be performed as long as it does not affect significantly the uncertainty band of the predictions. Such an approach, which holds significant promise for the efficient computational of the response of structures with many uncertain joints, is assessed here by replacing some joints by linear spring elements. It is found that this simplification of the model is often acceptable at lower excitation/response levels. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Mechanical Engineering 2016
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Quantum Nonlinear Dynamics in Graphene, Optomechanical, and Semiconductor Superlattice Systems

January 2016 (has links)
abstract: Conductance fluctuations associated with quantum transport through quantumdot systems are currently understood to depend on the nature of the corresponding classical dynamics, i.e., integrable or chaotic. There are a couple of interesting phenomena about conductance fluctuation and quantum tunneling related to geometrical shapes of graphene systems. Firstly, in graphene quantum-dot systems, when a magnetic field is present, as the Fermi energy or the magnetic flux is varied, both regular oscillations and random fluctuations in the conductance can occur, with alternating transitions between the two. Secondly, a scheme based on geometrical rotation of rectangular devices to effectively modulate the conductance fluctuations is presented. Thirdly, when graphene is placed on a substrate of heavy metal, Rashba spin-orbit interaction of substantial strength can occur. In an open system such as a quantum dot, the interaction can induce spin polarization. Finally, a problem using graphene systems with electron-electron interactions described by the Hubbard Hamiltonian in the setting of resonant tunneling is investigated. Another interesting problem in quantum transport is the effect of disorder or random impurities since it is inevitable in real experiments. At first, for a twodimensional Dirac ring, as the disorder density is systematically increased, the persistent current decreases slowly initially and then plateaus at a finite nonzero value, indicating remarkable robustness of the persistent currents, which cannot be discovered in normal metal and semiconductor rings. In addition, in a Floquet system with a ribbon structure, the conductance can be remarkably enhanced by onsite disorder. Recent years have witnessed significant interest in nanoscale physical systems, such as semiconductor supperlattices and optomechanical systems, which can exhibit distinct collective dynamical behaviors. Firstly, a system of two optically coupled optomechanical cavities is considered and the phenomenon of synchronization transition associated with quantum entanglement transition is discovered. Another useful issue is nonlinear dynamics in semiconductor superlattices caused by its key potential application lies in generating radiation sources, amplifiers and detectors in the spectral range of terahertz. In such a system, transition to multistability, i.e., the emergence of multistability with chaos as a system parameter passes through a critical point, is found and argued to be abrupt. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2016
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[en] MODAL COUPLING AND MODAL INTERACTION ON THE DYNAMIC INSTABILITY OF CYLINDRICAL / [pt] ACOPLAMENTO E INTERAÇÃO MODAL NA INSTABILIDADE DINÂMICA DE CASCAS CILÍNDRICAS

ZENON JOSE GUZMAN NUNEZ DEL PRADO 31 October 2001 (has links)
[pt] Com base nas equações de Donnell para cascas abatidas, estudam-se as vibrações não-lineares e a instabilidade dinâmica de cascas cilíndricas carregadas axialmente, considerando o efeito simultâneo de cargas estáticas e harmônicas. Para isto, o problema é primeiro reduzido a um sistema finito de graus de liberdade usando o método de Galerkin. O sistema de equações diferenciais de movimento não-lineares é resolvido através do método de Runge-Kutta. Na análise do fenômeno de acoplamento modal foi usado um modelo com dois graus de liberdade, que reflete de maneira consistente o comportamento pós-crítico inicial da casca. Os resultados obtidos com esse modelo simplificado foram comparados com diversas modelagens encontradas na literatura, permitindo assim aferir o modelo utilizado. Para o estudo da interação modal, escolheram-se três modelos distintos com freqüências e cargas críticas próximas ou semelhantes. Para estudar o comportamento não- linear da casca, diversas estratégias numéricas foram usadas para se obter os mapas de Poincaré, expoentes de Lyapunov, pontos fixos estáveis e instáveis, diagramas de bifurcação e bacias de atração. Particular atenção foi dada a dois fenômenos de instabilidade dinâmica que podem ocorrer sob estas condições de carregamento, a saber: excitação paramétrica dos modos de flexão e escape da bacia de atração pré-flambagem. Os cálculos foram realizados nas regiões principal e secundária de instabilidade paramétrica associadas com a menor freqüência natural da casca. Mostra-se de forma detalhada a determinação dos limites de instabilidade no espaço de controle e a identificação dos mecanismos de escape relacionados com estes limites. Os resultados mostram a importância do acoplamento e da interação modal na solução pós-crítica e no comportamento dinâmico não-linear de cascas cilíndricas. / [en] Based on Donnell shallow shell equations, the nonlinear vibrations and dynamic instability of axially loaded circular cylindrical shells under both static and harmonic forces are analyzed. For this, the problem is first reduced to that of a finite degree-of-freedom system by the Galerkin method. The resulting set of coupled non-linear ordinary differential equations of motion is, in turn, solved by the Runge-Kutta method. For the study of modal coupling, a 2 DOF model was used that describes consistently the initial post-buckling behavior of the shell. This model was compared favorably with others found in literature. For the analysis of modal interaction three different models were used considering shells with close or equal frequencies and critical loads. To study the non-linear behavior of the shell several numerical strategies were used to obtain Poincaré maps, Lyapunov exponents, stable and unstable fixed points, bifurcation diagrams and basins of attraction. Particular attention is paid to two dynamic instability phenomena that may arise under these loading conditions:parametric excitation of flexural modes and escape from the pre-buckling potential well.Calculations are carried out for the principal and secondary instability regions associated with the lowest natural frequency of the shell. Special attention is given to the determination of the instability boundaries in control space and the identification of the bifurcational events connected with these boundaries. The results also clarify the importance of modal coupling and modal interaction to the post-buckling solution and non-linear dynamic behavior of cylindrical shells.
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Efeitos da hidratação sobre a modulação autonômica e parâmetros cardiorrespiratórios durante e após exercício físico de longa duração

Moreno, Isadora Lessa [UNESP] 19 November 2010 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-19Bitstream added on 2014-06-13T18:08:38Z : No. of bitstreams: 1 moreno_il_me_prud.pdf: 1203904 bytes, checksum: 26f18ba1587bec3464dc0f5b7f346c05 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A necessidade de reposição das perdas hídricas decorrentes da atividade física tornou-se estabelecida e difundida em consensos internacionais. Entretanto, permanece pouco compreendida a influência da reposição de fluido quando administrada, igualmente, durante e após o exercício sobre parâmetros cardiorrespiratórios e sobre a modulação autonômica cardíaca. Objetivo: analisar os efeitos da reposição hidroeletrolítica na frequência cardíaca (FC), pressão arterial sistólica (PAS), pressão arterial diastólica (PAD), saturação parcial de oxigênio (SpO2), frequência respiratória (f) e nos índices de variabilidade da frequência cardíaca (VFC) calculados por métodos lineares [SDNN, RMSSD, LF(nu), HF(nu), LF(ms2), HF(ms2) e LF/HF] e não lineares (SD1, SD2, SD1/SD2, REC, DET, ApEn, DFA total, alfa-1, alfa-2) de jovens durante e após um exercício... / The reposition necessity of hydric loss from physical activity became well-known and established in international consensus. However, it is not well established the influence of fluid reposition, especially when administered equally during and after the physical activity, in cardiorespiratory parameters and autonomic cardiac modulation. Objective: analyze the effects of hydroelectrolyte reposition in heart rate (HR), systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), partial oxygen saturation (SpO2), respiratory rate (f) and heart rate variability indexes (HRV) calculated by linear methods [SDNN, RMSSD, LF(nu), HF(nu), LF(ms2), HF(ms2) and LF/HF] and nonlinear methods (SD1, SD2, SD1/SD2, REC, DET, ApEn, DFA, alpha- 1, alpha-2) in young during and after a long-term exercise ... (Complete abstract click electronic access below)
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Análise dinâmica de um modelo matemático não-linear e não-ideal de um dispositivo MagLev para a coleta de energia do meio ambiente / Dynamic analysis of a non-linear and non-ideal mathematical model of a MagLev device for harnessing energy from the environment

Arbex, Hassan Costa [UNESP] 16 December 2016 (has links)
Submitted by HASSAN COSTA ARBEX null (h.arbex@terra.com.br) on 2016-12-28T21:32:59Z No. of bitstreams: 1 TESE_DOC_HASSAN.pdf: 5609342 bytes, checksum: e8da1e714391dbfdfaec2c7f7b47e705 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-03T16:12:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arbex_hc_dr_bauru.pdf: 5609342 bytes, checksum: e8da1e714391dbfdfaec2c7f7b47e705 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-03T16:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arbex_hc_dr_bauru.pdf: 5609342 bytes, checksum: e8da1e714391dbfdfaec2c7f7b47e705 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Recentemente, o interesse e a pesquisa de coleta de energia têm aumentado substancialmente no meio técnico-científico. Com a grande demanda mundial por energia elétrica, muitos pesquisadores, no Brasil e no Mundo, têm concentrado seus esforços na busca de novas fontes de energia. No processo de coleta de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do meio ambiente através de um transdutor. Fontes de vibração do meio ambiente podem ser causadas em estruturas através do movimento de veículos, ondas do mar e até o deslocamento de pessoas. Com isso, este trabalho tem como objetivo estudar a coleta de energia utilizando um dispositivo MagLev não-linear excitado externamente em sua base por uma fonte não ideal. A metodologia empregada para a realização das análises deste trabalho foram: utilizar o método de múltiplas escalas para buscar as melhores configurações dos parâmetros e realização de simulações numéricas utilizando o método de Runge-Kutta de quarta e quinta ordem com passo variável buscando otimizar a coleta de energia através da variação de parâmetros, diagramas de bifurcação, expoente de lyapunov, históricos no tempo entre outros. Em geral serão feitas duas comparações entre o resultado numérico e o resultado obtido analiticamente pelo método das múltiplas escalas, bem como a melhor configuração de parâmetros para uma melhor coleta de energia. / Recently, interest and energy harvesting research have increased substantially in the technical-scientific community. With the high global demand for electricity, many researchers in Brazil and the world, have concentrated their efforts in the search for new energy sources. Energy collection process, electrical energy is obtained by converting mechanical energy created by a vibration source of the environment through a transducer. environmental sources of vibration may be caused in structures by the movement of cars, train, sea waves, and even the movement of people. Thus, this work aims to study the collection of energy using an excited nonlinear MagLev device externally at its base by a non ideal source. The employed methodology for the carrying out the analyzes of this study were to use the method of multiple scales to find the best parameter settings and performing numerical simulations using the Runge-Kutta method of fourth and fifth order with variable step in order to optimize the collection energy by variation of parameters, bifurcation diagrams, exponent lyapunov, historical time among others. In general two comparisons are made between the numerical result and the analytical result obtained by the method of multiple scales, and the best parameter setting for improved energy harvesting.
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On saturation phenomenon in energy harvesting based on nonlinear piezoelectric materials coupled to a portal frame foundation with ideal and non-ideal excitations /

Rocha, Rodrigo Tumolin. January 2016 (has links)
Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Airton Nabarrete / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Vinicius Piccirillo / Banca: Atila Madureira Bueno / Abstract: Recently, the interest and research about energy harvesting has been increasing substantially in the technical-scientific community. With the great world demand for electrical energy, many researchers, in Brazil and in the World, have concentrated their efforts to seek new energy sources. In addition, with the technological advances is possible to use low-power consumption devices, that are, most of time, powered by a battery, which are limited energy sources having the necessity of recharging or substituting them periodically. In the energy harvesting process, the electrical energy is obtained through the conversion of mechanical energy created by a vibrating source in the environment using a transducer. Among the most common energy transduction mean, the use of piezoelectric materials has been of great interest in the energy harvesting matter due to its ease of application and its use to harvest energy in a wide range of frequencies. Vibration sources in the environment may occur in structures by vehicle traffics, a train movement, sea waves and even people. With that, the objective of this work is to study the energy harvesting using a nonlinear two-degrees-of-freedom portal frame platform with a nonlinear piezoelectric material coupled to one of its columns and externally base-excited. The nonlinear platform possesses two-to-one internal resonance between its two vibration modes. The nonlinearities of the piezoelectric material is considered as a nonlinear mathematical r... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Recentemente, o interesse e a pesquisa de coleta de energia têm aumentado substancialmente no meio técnico-científico. Com a grande demanda mundial por energia elétrica, muitos pesquisadores, no Brasil e no Mundo, têm concentrado seus esforços na busca de novas fontes de energia. Além disso, com os avanços da tecnologia, é possível utilizar dispositivos de baixo consumo de energia, que são, na maioria das vezes, alimentados por uma bateria, que são fontes de energia finita havendo a necessidade da recarga ou troca periodicamente, das mesmas. No processo de coleta de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do meio ambiente através de um transdutor. Entre os mais comuns meios de transdução de energia, o uso de materiais piezoelétricos vêm sendo de grande interesse em meio a coleta de energia devido sua facilidade de aplicação e seu uso para coleta de energia em um amplo intervalo de frequências. Fontes de vibração do meio ambiente podem ser causadas em estruturas através do movimento de veículos, um trêm, ondas do mar e até o deslocamento de pessoas. Com isso, este trabalho tem como objetivo estudar a coleta de energia utilizando uma plataforma aporticada não-linear de dois graus de liberdade contendo um material piezoelétrico não-linear acoplado a uma de suas colunas e excitado externamente em sua base. A plataforma não-linear possui ressonância interna 2:1 entre seus modos de vibrar. A não-linearidade do... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

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