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Type: Dissertação
Title: Colheita de energia de vibração a partir de sistemas inteligentes e adaptativos utilizando interações magnéticas
Author(s)/Inventor(s): Savi, Pedro Vieira
Advisor: Savi, Marcelo Amorim
Abstract: Este trabalho investiga a colheita de energia induzida por vibrações a partir de dispositivos inteligentes e adaptativos com interação magnética. A conversão da energia mecânica de vibração é promovida por materiais inteligentes, especificamente um material magnetoestrictivo. Exploram-se não-linearidades induzidas por interações magnéticas que conferem características de multiestabilidade ao sistema. As interações magnéticas são descritas por um novo modelo que representa um imã através de múltiplos pontos, melhorando a descrição usual realizada através do método do dipolo de ponto equivalente. A partir da modelagem da interação magnética, apresenta-se o sistema dinâmico associado ao dispositivo de colheita de energia adaptativo composto por uma viga em balanço com uma excitação de base para representar a fonte de energia externa de vibração. O sistema possui um imã na extremidade da viga que interage com outros três imãs. A adaptabilidade do sistema está associada a um grau de liberdade de um dos três imãs, o que modifica as interações magnéticas, alterando aspectos da multiestabilidade do sistema. Uma investigação dinâmica mostra a viabilidade de se aumentar a capacidade de colheita de energia através do movimento do imã. Os resultados mostram que a perspectiva da dinâmica não-linear é capaz de definir as características mais adequadas do dispositivo de acordo com as condições externas.
Abstract: This work investigates the vibration-based energy harvesting from smart and adaptive devices with magnetic interaction. The conversion of the mechanical vibration energy is promoted by smart materials, specifically a magnetostrictive material. It is exploited nonlinearities induced by magnetic interactions that confer multistability characteristics of the system. Magnetic interactions are described by a novel model that represents the magnets by multiple points, improving the usual description of the method of the equivalent magnetic dipole point. Based on the modeling of the magnetic interaction, it is presented a dynamical system associated with an adaptive energy harvesting device composed by a cantilever beam with basis excitation that represents the energy source of external vibration. The system has a magnet at the beam end that interacts with other three magnets. The system adaptability is associated with a degree of freedom of one of the three magnets, modifying system multistability aspects. A dynamical investigation shows the feasibility to enhance energy harvesting capacity changing the magnet position. Results show that the nonlinear dynamics perspective is capable to define the best characteristics of the device according to external conditions
Keywords: Colheita de Energia
Materiais Inteligentes
Dinâmica não linear
Material magnetoestrictivo
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Oct-2022
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: SAVI, Pedro Vieira. Colheita de energia de vibração a partir de sistemas inteligentes e adaptativos utilizando interações magnéticas. 2022. 101 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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