Utilização de rigidez e amortecimento não lineares para aumento de eficácia de recuperador de energia do tipo diapasão

Abstract

Neste trabalho, o comportamento dinâmico de um giroscópio do tipo diapasão para recuperação de energia será estudado. O giroscópio consiste em duas vigas verticais engastadas sobre uma massa de suspensão. A massa suspensa é sujeita a força de excitação vertical, e pode-se mostrar que o sistema é um sistema parametricamente excitado. Quando as vigas oscilam em fase, a excitação paramétrica pode levar a vibração no movimento horizontal da massa de suspensão. O problema é particularmente interessante para captação ou recuperação de energia. Devido à interação entre os graus de liberdade do sistema, a energia é transferida a partir da direção vertical à direção horizontal. Estudos paramétricos serão realizados para analisar o comportamento dinâmico do sistema no que se refere ao desempenho de recuperação de energia. Será analisado o impacto da introdução de não linearidades de rigidez e amortecimento para aumentar a eficiência do dispositivo. Será analisada também a existência de regimes periódicos e caóticos, e sua influência na transferência de energia entre as direções vertical e horizontal.

In this work, the dynamical behaviour of a tuning-fork gyroscope for energy harvesting will be studied. The gyroscope consists of two vertical beams fixed on a suspension mass, which is subject to vertical excitation force. It can be shown that the system is parametrically excited. When the beams oscillate in phase, the parametric excitation can lead to vibration in the horizontal direction. The problem is particularly interesting for energy harvesting. Due to the interaction between the degrees of freedom of the system, energy is transferred from the vertical toward the horizontal direction. Parametric studies will be performed to analyse the dynamical behaviour of the system with respect to energy recovery performance. The impact of the introduction of nonlinear stiffness and damping to increase the device efficiency will be analised. The existence of periodic and chaotic regimes will be investigated, and its influence on the energy transfer between the vertical and horizontal directions.