Título: MODELAGEM ELETROMECÂNICA DE ESTRUTURA ZIGUE-ZAGUE PARA COLHEITA DE ENERGIA
Título alternativo: ELECTROMECHANICAL MODELING OF A ZIGZAG STRUCTURE FOR ENERGY HARVESTING
Autoria de: Ana Gabriela Matthes de Moraes
Orientação de: Wander Gustavo Rocha Vieira
Coorientação de: Mauricio Francisco Caliri Junior
Presidente da banca: Wander Gustavo Rocha Vieira
Primeiro membro da banca: Maurício Francisco Caliri Junior
Segundo membro da banca: Henrique Leandro Silveira
Palavras-chaves: Dinâmica Estrutural, Colheita de Energia, Elementos Finitos, MATLAB, Análise modal.
Data da defesa: 25/09/2025
Semestre letivo da defesa: 2025-2
Data da versão final: 09/10/2025
Data da publicação: 09/10/2025
Referência: Moraes, A. G. M. d. MODELAGEM ELETROMECÂNICA DE ESTRUTURA ZIGUE-ZAGUE PARA COLHEITA DE ENERGIA . 2025. 60 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
Resumo: O crescente interesse em tecnologias de colheita de energia tem impulsionado o desenvolvimento de estruturas inovadoras baseadas em materiais piezoelétricos. Esses sistemas se destacam por possibilitar a geração de energia a partir de vibrações mecânicas do ambiente, oferecendo soluções sustentáveis para alimentar dispositivos autônomos de baixa potência, como sensores em aplicações industriais, biomédicas e de monitoramento estrutural. Nesse contexto, estruturas em zigue-zague têm se mostrado promissoras, por apresentarem maior flexibilidade geométrica e capacidade de operar em baixas frequências, faixa típica de muitas aplicações práticas. Este trabalho tem como objetivo validar um modelo estrutural de uma viga em zigue-zague desenvolvido no MATLAB, obtido a partir da adaptação de um código previamente formulado para vigas simples. A metodologia consistiu em duas etapas principais inicialmente, realizou-se um estudo paramétrico no software Hypermesh, a fim de avaliar a influência de variáveis geométricas, como número de dobras, espessura e dimensões globais, sobre o comportamento dinâmico da estrutura. Em seguida, foi conduzida a comparação entre os modelos estruturais obtidos no MATLAB e no Hypermesh, com o intuito de avaliar a consistência dos resultados e validar a representatividade do modelo desenvolvido. Os resultados obtidos demonstraram que o modelo numérico em MATLAB apresentou boa correspondência com o Hypermesh, tanto para as frequências naturais quanto para os modos de vibração, validando a abordagem proposta. Constatou-se ainda que o modelo é capaz de prever com confiabilidade o comportamento dinâmico de estruturas em zigue-zague, evidenciando sua robustez. Conclui-se, portanto, que o modelo desenvolvido possui potencial de aplicação em sistemas de colheita de energia, contribuindo para o avanço de tecnologias autônomas baseadas em piezoeletricidade.
Abstract: The growing interest in energy harvesting technologies has driven the development of innovative structures based on piezoelectric materials. These systems stand out for enabling the generation of energy from environmental mechanical vibrations, offering sustainable solutions to power low-consumption autonomous devices, such as sensors used in industrial, biomedical, and structural monitoring applications. In this context, zigzag structures have proven to be promising due to their greater geometric flexibility and ability to operate at low frequencies, a typical range for many practical applications. This work aims to validate a structural model of a zigzag beam developed in MATLAB, obtained from the adaptation of a previously formulated code for simple beams. The methodology consisted of two main stages initially, a parametric study was carried out in the Hypermesh software to evaluate the influence of geometric variables, such as the number of folds, thickness, and global dimensions, on the dynamic behavior of the structure. Subsequently, a comparison was conducted between the structural models obtained in MATLAB and Hypermesh, to assess the consistency of the results and validate the representativeness of the developed model. The results showed that the numerical model in MATLAB exhibited good agreement with Hypermesh, both in terms of natural frequencies and vibration modes, thus validating the proposed approach. It was also found that the model is capable of reliably predicting the dynamic behavior of zigzag structures, demonstrating its robustness. Therefore, it is concluded that the developed model has potential applications in energy harvesting systems, contributing to the advancement of autonomous technologies based on piezoelectricity.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Ana Gabriela Matthes de Moraes e Universidade Federal de Lavras
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