Análise eletromecânica acoplada de sistemas acionados por atuadores cerâmicos piezoelétricos: determinação do consumo de energia do atuador e transferência de energia do sistema

Este artigo apresenta uma análise eletromecânica acoplada de atuadores cerâmicos piezoelétricos (PZT) integrados em sistemas mecânicos para determinar o consumo de energia do atuador e a transferência de energia nos sistemas eletromecânicos. Para um sistema de material com atuadores PZT integrados, a potência consumida pelos atuadores PZT consiste em duas partes: a energia usada para acionar o sistema, que é dissipada na forma de calor como resultado do amortecimento estrutural, e a energia dissipada pelos próprios atuadores PZT devido à sua perda dielétrica e ao amortecimento interno. A análise acoplada apresentada aqui utiliza um modelo simples, um sistema massa-mola-amortecedor de um grau de liberdade acionado por atuador PZT, para ilustrar a metodologia usada para determinar o fluxo de energia do consumo de potência do atuador nos sistemas eletromecânicos acoplados. Este método pode ser aplicado a estruturas ou sistemas mecânicos mais complicados, como uma casca carregada de fluido para controle acústico estrutural ativo. A determinação do consumo de potência do atuador pode ser muito importante no projeto e aplicação de sistemas e estruturas de materiais inteligentes e de particular relevância para projetos que devem ser otimizados para reduzir massa e energia.