Mecânica de Sistemas Inteligentes

Esta disciplina tem por objetivo introduzir os principais aspectos científicos e tecnológicos dos chamados sistemas inteligentes, com foco no comportamento de materiais que apresentam acoplamentos entre diferentes domínios físicos, como materiais piezoelétricos, magnetoestrictivos e com memória de forma. Busca-se oferecer uma base conceitual sólida sobre os fundamentos físicos, a fenomenologia que descreve o funcionamento desses materiais e suas principais aplicações no campo da engenharia.

Conteúdo Programático

1. Introdução
2. Revisão de Mecânica dos Meios Contínuos
3. Materiais Inteligentes e Suas Aplicações
4. Modelagem e Simulação
   • Materiais Piezoelétricos
   • Materiais com Memória de Forma
   • Materiais Magnetoestrictivos
5. Tópicos Especiais

Bibliografia Principal

• Donald J. Leo (2007), “Engineering Analysis of Smart Material Systems”, John Wiley & Sons, Inc.
• Lopes Jr., V., Steffen Jr, V. & Savi, M.A. (2016), “Dynamics of Smart Systems and Structures”, Springer.
• Mel Schwartz (2002), “Encyclopedia of Smart Materials”, John Wiley and Sons, Inc.
• Dimitris C. Lagoudas (2008), “Shape Memory Alloys”, Springer.

Bibliografia de Apoio

• J. N. Reddy (2013), “An Introduction to Continuum Mechanics”, Cambridge University Press.
• Morton E. Gurtin (1981), “An Introduction to Continuum Mechanics”, Academic Press Inc.
• J. Lemaitre, J. L. Chaboche (1990), “Mechanics of Solid Materials”, Cambridge University Press.
• M. A. Savi (2017), “Dinâmica Não-Linear e Caos”, E-papers Serviços Editoriais Ltda.

Artigos Científicos

Modelos Constitutivos

• F. Falk (1980) - Model Free Energy, Mechanics and Thermodynamics of Shape Memory Alloys
• L. C. Brinson (1993) - One-Dimensional Constitutive Behaviour of Shape Memory Alloys
• Paiva & Savi (2005) - An Overview of Constitutive Models for Shape Memory Alloys

Colheita de Energia

• duToit et al. (2005) - Design Considerations for MEMS-Scale Piezoelectric Mechanical Vibration Energy Harvesters
• Moretti et al. (2020) - A Review of Dielectric Elastomer Generator Systems.pdf

Atuadores/Músculos Artificiais

• Pelrine et al. (2000) - High Speed Electrically Actuated Elastomers with Strain Greater than 100%
• Lee et al. (2020) - 3D-Printed Programmable Tensengrity for Soft Robotics
• Hajiesmaili & Clarke (2019) - Reconfigurable Shape-Morphing Dielectric Elastomers Using Spatially Varying Electric Fields

Outros

• Alù et al. (2025) - Roadmap on Embodying Mechano-Intelligence and Computing in Functional Materials and Structures

Listas de Exercício

• Lista 1

Apresentações

• Tópico 1 - Introdução
• Tópico 2 - Materiais Inteligentes e Suas Aplicações - Piezoelétricos
• Tópico 3 - Materiais Inteligentes e Suas Aplicações - Elastômeros Dielétricos
• Tópico 4 - Materiais Inteligentes e Suas Aplicações - Magnetoestrictivos
• Tópico 5 - Materiais Inteligentes e Suas Aplicações - Materiais com Memória de Forma
• Tópico 6 - Revisão de Dinâmica Não Linear
• Modelagem - Ligas com Memória de Forma

Links Interessantes

• Metabot (Princeton University)
• Velox
• Wing Morphing (Michigan Engineering)
• PaveGen Energy Harvesting
• 3D-Printed Programmable Tensengrity for Soft Robotics
• NASA’s Shape Memory Alloy (SMA) Rover Wheel
• Nitinol
• Wing Folding with SMA
• Shape Memory Polymers
• Dielectric Elastomers
• Shape Morphing with Dielectric Elastomers
• Dielectric Elastomer Generator Principle
• Dielectric Elastomer Generators
• Piezoelectricity
• Piezoelectricity in Bones
• Autovalores e Autovetores em Equações Diferenciais Lineares (Vídeos 14 a 20)