Análisis del Control y la Generación de Energía de una Placa Compuesta Viscoelástica-Piezoeléctrica

Resumo

 
Un absorbedor dinámico de vibraciones disipa la energía mecánica del sistema sobre el cual se adosa (sistema primario). Un recolector de energía convierte las vibraciones desarrolladas por dicho sistema en energía eléctrica. Un dispositivo recolector-absorbedor (DRA), cumple con el doble propósito de reducir la respuesta vibratoria del sistema primario y generar energía. En este trabajo se presenta un modelo continuo de un DRA formado por una placa de material piezoeléctrico bimorfo (modelo Q220-H4BR-2513YB), una lámina viscoelástica de goma butílica (modelo C1002-01PSA) y una lámina de acero inoxidable que actúa como capa restrictora. El modelo del compuesto conduce a obtener las ecuaciones de movimiento del DRA a partir del principio de Hamilton y utilizando un modelo de derivadas fraccionarias para el material viscoelástico. Aplicando una descomposición modal y en virtud del análisis de Fourier, es posible determinar la frecuencia natural del sistema, su desplazamiento y el voltaje generado, tanto en el dominio temporal como en el de frecuencia. La validez de estos resultados se compara con un modelo de parámetros concentrados desarrollado previamente y una simulación por elementos finitos implementada en un programa comercial.