Investigation of end-stop motion constraint for a wave energy converter

This work develops a design protocol for wave energy converter motion constraint, endstop systems. It applies the protocol by first using a numerical hydrodynamic wave energy converter (WEC) model to obtain preliminary design loads. Following a definitive set of selection criteria, comprehensive design of a system of load-bearing, helical springs is produced. A preliminary design is modeled with finite element analysis, and compared to analytical results. New dynamical collision models are conceived for impact damping systems based on spring-mass and anisotropic surface friction phenomena, by applying the concept observed on the snake ventral skin. Friction and compressive forces are correlated by classical mechanics. Finally, dimensional analysis is applied to yield design parameterization to directly compare the micro and macro influences within these distinct models, resulting in new knowledge on the physical relationships within contact interfaces and a dimensionless mechanical impedance formulationEsta dissertação desenvolve um protocolo para projetos de sistemas de restrição de movimentos associado a um limitador de fim de curso em conversores de energia das ondas. Inicialmente, é aplicado um modelo numérico hidrodinâmico para análise de cargas em um conversor de energia das ondas (WEC). Em seguida, é apresentado um conjunto definitivo de critérios de seleção, para análise de um sistema de molas helicoidais compressivas, para atenuar as forças provocadas pelos movimentos extremos da boia. Um projeto preliminar é modelado com análises de elementos finitos e comparado com os resultados analíticos. Novos tipos de modelos dinâmicos são idealizados para amortecimento do impacto, baseados em molas e no fenômeno de atrito superficial anisotrópico, aplicando o conceito observado na pele ventral de cobras. As forças de atrito e compressivas foram correlacionadas por meio de princípios de mecânica clássica. Finalmente, uma análise adimensional é utilizada para gerar a parametrização do projeto, para comparar diretamente as micro e macro influências entre esses modelos distintos, resultando em novos conhecimentos sobre as relações físicas nas interfaces de contato e uma formulação adimensional de impedância mecânica