A 2ª Escola de Engenharia em Estruturas Inteligentes tem o objetivo de oferecer aos alunos conhecimentos fundamentais, atuais e avançados relacionados à área de estruturas inteligentes. O plano de estudos é composto por 11 módulos conforme apresentado abaixo:

MOD01 – Estruturas e Sistemas Inteligentes

MOD02 – Fundamentos da Mecânica do Contínuo

MOD03 – Modelagem de Sistemas Eletromagnetomecânicos

MOD04 – Modelagem de Sistemas Termomecânicos

MOD05 – Materiais com Memória de Forma

MOD06 – Colheita de Energia Mecânica

MOD07 – Monitoramento e Controle de Sistemas: Fundamentos e Aplicações

MOD08 – Fundamentos do Projeto e Análise de Estruturas Compósitas

MOD09 – Ferramentas computacionais para modelagem, caracterização e otimização de estruturas inteligentes

MOD10 – Introdução aos Metamateriais e Cristais Fonônicos

MOD011 – Rotores Inteligentes

 

PROGRAMAÇÃO



 

INFORMAÇÕES SOBRE OS MÓDULOS

MOD01 – Estruturas e Sistemas Inteligentes
Valder Steffen Jr (UFU)
Este módulo introduz as definições e conceitos básicos relacionados a materiais e estruturas inteligentes. São descritos os princípios físicos fundamentais e as principais características de funcionamento de alguns dos materiais inteligentes mais amplamente utilizados em aplicações de engenharia. O potencial da tecnologia de materiais e estruturas inteligentes para soluções inovadoras de problemas práticos é evidenciado por meio da descrição de alguns estudos de pesquisa relevantes e aplicações de engenharia, com o apoio de referências bibliográficas pertinentes.

MOD02 – Fundamentos da Mecânica do Contínuo
Marcelo Amorim Savi (COPPE/UFRJ)
Este módulo apresenta uma introdução aos fundamentos da mecânica dos meios contínuos. Inicialmente, apresenta-se uma revisão sobre análise tensorial que discute a definição de transformações tensoriais e de coordenadas. Na sequência, o movimento contínuo é tratado considerando a cinemática do movimento. Definem-se os tensores de deformação, a derivada material e o teorema de transporte de Reynolds. Posteriormente, uma discussão sobre tensão é apresentada mostrando o princípio de Cauchy. A definição de tensores de tensão é estabelecida apresentando os tensores de Cauchy e de Piola-Kirchhoff. Os princípios de conservação são então analisados: quantidade de movimento linear e angular; massa; e energia. O princípio da entropia é apresentado na sequência. Após essas definições, apresenta-se um resumo das equações fundamentais da mecânica, introduzindo as equações constitutivas. A abordagem dos materiais padrão generalizada é apresentada para elaborar equações constitutivas termodinamicamente consistente. Como exemplos, discutem-se a elasticidade, a elastoplasticidade e fenômenos dos materiais inteligentes como piezoeletricidade, pseudoelasticidade e efeito memória de forma.

MOD03 – Modelagem de Sistemas Eletromagnetomecânicos
Alberto Paiva (UFF)
O comportamento de materiais inteligentes pressupõe algum tipo de acoplamento entre diferentes campos físicos (mecânico, elétrico, magnético, térmico). Em geral, estes acoplamentos proporcionam um comportamento não linear, histerético e ireversível. No caso dos materias com propriedades elétricas (ferroelétricos) ou magnéticas (ferromagnéticos), têm-se acoplamentos eletromecânicos ou magnetomecânicos, cujos comportamentos podem ser considerados lineares e reversíveis sob determinadas hipóteses (piezoeletricidade e magnetoestricção). Além disso, estes materiais apresntam um acoplamento “recíproco”, dando origem a duas possibilidades: um fenômeno denominado efeito direto (onde uma deformação mecânica gera um sinal de voltagem elétrica) e; outro fenômeno denominado efeito inverso (onde a aplicação de uma voltagem por meio de um campo elétrico induz uma energia de deformação no material, que pode proporcionar um deslocamento ou uma força, ao se restringir o deslocamento). Essa versatilidade de comportamento em duas vias permite a concepção de dispositivos utilizando estes materiais (denominados estruturas inteligentes), tanto como sensores bem como atuadores. Cabe notar que sensores utilizam o efeito direto, enquanto atuadores utilizam o efeito inverso. Como exemplos de aplicação desses materiais, têm-se extensômetros piezoelétricos (sensores) e amortecedores magneto-reológicos (atuadores). Ao serem utilizados como atuadores, os dispositivos podem promover um controle passivo (autônomo) ou controle ativo (mediante atuação externa). No caso de controle ativo (aplicando-se campos elétrico ou magnético), duas vantagens notáveis devem ser destacadas: a possibilidade de atuação remota e o tempo de resposta. Ao se considerar o comportamento não linear destes materiais em aplicações dinâmicas, observam-se a riqueza (diversidade) e a complexidade (natureza) de resposta destes dispositivos inteligentes. O foco do presente seminário recai sobre materiais com propriedades elétricas e magnéticas. A apresentação engloba: os aspectos microestruturais responsáveis pela manifestação dos respectivos fenômenos macroscópicos; os comportamentos eletro/magnetomecânicos macroscópicos fundamentais apresentados por estes materiais (a saber: polarização/magnetização em consequência da aplicação de campo elétrico/magnético, livre de tensões mecânicas; despolarização/desmagnetização em consequência da aplicação de tensão mecânica compressiva, livre de campo elétrico/magnético e; efeito de memória de forma.) e; as possibilidades acerca da modelagem constitutiva, considerando os comportamentos lineares e não lineares.

MOD04 – Modelagem de Sistemas Termomecânicos
Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco (CEFET/RJ)
O módulo apresenta uma introdução à modelagem do comportamento fenomenológico de ligas com memória de forma (SMA – Shape Memory Alloys). Os fenômenos associados às SMAs estão relacionados a processos de transformação de fase, que podem ser induzidos tanto pela variação da temperatura quanto pela variação da tensão mecânica. Devido ao forte acoplamento termomecânico característico das SMAs, a modelagem exige a consideração desse acoplamento entre os dois campos físicos. Inicialmente são apresentados os principais comportamentos fenomenológicos das SMAs: efeito de memória de forma e a pseudoelasticidade. Em seguida, são apresentados os principais modelos constitutivos macroscópicos: modelo polinomial, modelos baseados na cinética de transformação de fase assumida e modelos com variáveis internas. Posteriormente, são exploradas estratégias numéricas utilizadas para tratar o acoplamento termomecânico. Finalmente, alguns exemplos são fornecidos para destacar as principais características dos modelos apresentados.

MOD05 – Materiais com Memória de Forma
Carlos José Araújo (UFG)
Materiais com memória de forma, especialmente as ligas com memória de forma (LMF), do inglês shape memory alloys – SMA, são considerados materiais inteligentes capazes de retornar a uma forma previamente definida quando submetidos a um estímulo externo, geralmente calor. Esse comportamento macro mecânico resulta de uma transformação de fase reversível entre diferentes estruturas cristalinas, denominadas martensita e austenita, permitindo deformações “reversíveis” significativas, além de variação controlada de uma série de propriedades mecânicas em função da temperatura. As LMF mais conhecidas, como o Nitinol (níquel-titânio), destacam-se pela excelente capacidade de recuperação de forma, resistência à fadiga e biocompatibilidade. Na prática, esses materiais vêm sendo utilizados em aplicações biomédicas (como stents e fios ortodônticos), mas também como atuadores em áreas como robótica, aeroespacial e engenharia civil, sendo valorizados por sua capacidade de combinar função mecânica e resposta ativa em um único material. Nesse módulo, serão apresentados princípios básicos, informações práticas, aplicações e as tendências mais recentes em componentes mecânicos fabricados a partir de LMF.

MOD06 – Colheita de Energia Mecânica
Luã Guedes Costa (COPPE/UFRJ)
O módulo tem como objetivo apresentar aos participantes os aspectos científicos e tecnológicos da colheita de energia mecânica utilizando materiais e estruturas inteligentes. A abordagem vai desde conceitos consolidados na literatura até os desafios atuais, abrangendo aspectos como fundamentos físicos, concepção, modelagem, simulação, métodos de análise e estratégias para aumento de desempenho. A seguir, estão listados os principais tópicos abordados: Introdução; Tipos de transdutores; Designs tradicionais; Modelagem eletromecânica para sistemas dinâmicos; Técnicas de aumento de desempenho; Análise de dispositivos utilizando uma perspectiva da dinâmica não linear

MOD07 – Monitoramento e Controle de Sistemas: Fundamentos e Aplicações
Douglas Domingues Bueno (FEIS/UNESP)
O módulo aborda conceitos essenciais para monitoramento e controle em sistemas dinâmicos, com foco em aplicações estruturais e mecânicas. Serão exploradas técnicas de monitoramento baseadas em sinais e modelos dinâmicos, destacando métodos de extração de informações relevantes para diagnóstico e acompanhamento da integridade estrutural. A modelagem de transdutores, como sensores e atuadores, será tratada. Por fim, serão apresentadas estratégias de controle ativo.

MOD08 – Fundamentos do Projeto e Análise de Estruturas Compósitas
Gabriel Sales Candido Souza (USP)
Este módulo apresenta os fundamentos do projeto e análise de estruturas compósitas, iniciando com a definição, classificação e motivação para o uso desses materiais, destacando suas vantagens e desafios. Em seguida, são introduzidas as principais metodologias de projeto, abrangendo desde a análise micromecânica — com foco em matrizes, reforços, interfaces, regra da mistura e ensaios mecânicos — até a análise macromecânica, baseada na teoria clássica dos laminados e na avaliação de tensões e deformações nas lâminas. Por fim, são discutidos os principais modos de falha em laminados e os procedimentos utilizados para sua análise.

MOD09 – Ferramentas computacionais para modelagem, caracterização e otimização de estruturas inteligentes
Marcelo Areias Trindade (USP)
Este módulo apresenta um panorama do uso de ferramentas computacionais na análise e modelagem de estruturas inteligentes, abordando desde seu desenvolvimento histórico até os recursos atualmente disponíveis. Serão discutidos aspectos fundamentais da modelagem dessas estruturas, com foco especial em sistemas que incorporam elementos piezelétricos. A abordagem será ilustrada por meio de três estudos de caso: modelagem de estruturas com piezelétricos utilizando MATLAB e ANSYS, caracterização de propriedades eletromecânicas de transdutores, e aplicação de técnicas de otimização robusta no projeto de coletores de energia piezelétricos.

MOD10 – Introdução aos Metamateriais e Cristais Fonônicos
Carlos De Marqui Junior (EESC/USP)
Neste módulo serão discutidas as principais características dos metamateriais e cristais fonônicos. Após uma breve introdução que discutirá o contexto dessas estruturas, discutindo seu comportamento dinâmico e suas características. apresentaremos a estrutura de banda desses materiais e formas de obtê-las. A partir de exemplos práticos, introduziremos o conceito de band gaps, caracterizando uma estrutura infinita. Posteriormente, discutiremos a modelagem de metamateriais finitos e compararemos sua resposta forçada no domínio da frequência com os resultados de estruturas de banda. Por fim, serão apresentados casos práticos envolvendo materiais piezelétricos e ligas com memória de forma, demonstrando aplicações e conceitos avançados

MOD011 – Rotores Inteligentes
Aldemir Aparecido Cavallini Junior (UFU)

 

 

 

PITCH DE IDEIAS
Nessa sessão os apresentadores dos posteres terão de 3 a 5 minutos (a ser definido) para apresentar de forma clara e objetiva o problema abordado, a proposta de solução e os principais resultados esperados ou obtidos, buscando despertar o interesse do público. Com esta etapa, os participantes conseguirão identificar com quem têm maior interesse em conversar depois, tornando as interações da sessão de pôster e networking mais produtivas.