Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:43:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297142.pdf: 2563251 bytes, checksum: e171b7c44524d66b688142da632f9f36 (MD5) / Alguns aços inoxidáveis austeníticos apresentam uma microestrutura metaestável predominantemente austenítica, podendo se transformar em martensita quando deformados plasticamente em temperaturas abaixo da Md (temperatura máxima de formação da martensita ?). A morfologia da austenita, a composição química do material e o estado de tensões durante a deformação são fatores que influenciam consideravelmente a transformação martensítica. O objetivo do presente trabalho foi realizar um estudo com a finalidade de analisar a evolução das transformações martensíticas induzidas por deformação (efeito TRIP) por diversos caminhos de deformação, para isto foram realizadas deformações gradativas em corpos de prova de aços inoxidáveis austeníticos, AISI 304 N e AISI 304 H, com larguras diferentes, utilizando o ferramental Nakajima. Observou-se, inicialmente, que as deformações com o ferramental Nakajima ocasionaram nas chapas estados de tensões-deformações complexos, especificamente quando as deformações são grandes ou quando elas são pequenas sob efeito de lubrificantes. Com relação à formação de martensita, foi observado que há um aumento dessa fase com incremento da deformação equivalente, sendo que esse incremento é mais acentuado para grandes deformações. As análises magnéticas, de difração de raios x e microestrutural realizadas nas amostras deformadas mostraram que o aço inoxidável austenítico 304 H formou mais martensita que o 304 N, para os mesmos níveis de deformação. Isso foi devido basicamente ao menor teor de cobre deste aço. Nas análises realizadas por microscopia eletrônica de transmissão, foram observadas a presença de austenita e martensita ' e CP, cuja nucleação da martensita ' ocorre nas bandas de deformação e no interior das maclas e da martensita CP se dá no contorno de grão e no interior das maclas de deformação. Finalmente, foi utilizada a regra das misturas de fases, com a finalidade de simular a curva tensão-deformação equivalente. Os resultados mostraram boa concordância entre a simulação da curva e os valores obtidos no ensaio de tração. Entretanto foram obtidos valores não esperados de algumas variáveis da equação desenvolvida pela aplicação da regra das misturas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246861.pdf: 534401 bytes, checksum: aff6ab2309addcd73150f8373cea5465 (MD5) / Demonstramos neste trabalho que a modulação dos parâmetros de interação dos hamiltonianos de Ising e Blume-Capel, segundo seqüências aperiódicas, pode ocasionar uma mudança de classe de universalidade na rede de Bethe e oscilação log-periódica da magnetização. Observamos possível mudança do expoente crítico da magnetização ß em relação a seu valor em sistemas homogêneos ou periódicos. Esta mudança não ocorre quando a seqüência de Fibonacci é usada. Na seqüência de duplicação de período caracterizamos o expoente ß como uma função da razão JA/JB. Na seqüência de Rudin-Shapiro obtemos evidências de que esta aperiodicidade causa mudança na classe de universalidade do sistema.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319126.pdf: 2611543 bytes, checksum: 5f71a7fdd4494a24c01fcb63bd0f0373 (MD5) Previous issue date: 2013 / De forma distinta aos métodos de CFD convencionais, os métodos LB (lattice-Boltzmann) baseados na discretização de equações cinéticas, historicamente denominadas de equações de Boltzmann, descreve o comportamento dinâmico dos fluidos na escala mesoscópica. Na escala citada, fenômenos macroscópicos complexos, como o surgimento e colapso de interfaces, podem ser naturalmente descritos como associados a termos fontes incorporados às equações cinéticas. Utilizando esta característica do LBM, o presente trabalho propõe um novo método numérico para simulação de fluidos monocomponentes não-ideais, onde as fases líquida e vapor podem coexistir. O modelo cinético contínuo para este fluido tem como base a primeira equação da hierarquia BBGKY, na qual a repulsão à curta distância é representada pelo modelo de esferas rígidas de Enskog e a atração à longa distância é descrita utilizando um potencial médio. Por intermédio da análise multi-escala de Chapman-Enskog, demonstra-se que as equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia são compatíveis com aquelas do modelo de interface difusa. Objetivando a obtenção de um modelo mínimo, são realizadas simplificações nas equações cinéticas que não comprometem o comportamento macroscópico. O estudo de uma interface líquido-vapor em equilíbrio permite a derivação de expressões para o perfil de densidade na interface e para a tensão superficial, assim como comprova que o modelo contínuo recupera corretamente as densidades de saturação previstas pelas leis da termodinâmica. A forma discreta para a equação cinética é então obtida aplicando-se o método das abscissas prescritas em conjunto com uma nova forma discreta de terceira ordem para o termo advectivo da equação de Boltzmann. A validação numérica do método discreto é realizada por meio da medida da velocidade do som, da obtenção da curva de coexistência, da conferência da lei de Laplace assim como da relação teórica para a tensão superficial. Tais simulações são realizadas utilizando as equações de estado de Van der Waals, Redlich-Kwong, Redlich-Kwong-Soave, Peng-Robinson e Carnahan-Starling. Os resultados demonstram que a inconsistência termodinâmica apresentada por métodos anteriores é eliminada com a utilização do termo de advecção de terceira ordem. Por fim, o método é aplicado no estudo da coalescência entre duas gotas e no crescimento de bolhas em um meio líquido. Observa-se uma boa concordância com as correlações teóricas e dados experimentais disponíveis. <br> / Abstract : Unlike conventional CFD methods, the Lattice Boltzmann Method (LBM) describes the dynamic behavior of fluids in a mesoscopic scale using discrete forms of the kinetic equations. In this scale, complex macroscopic phenomena as the formation and collapse of interfaces can be naturally described as related to source terms incorporated into the kinetic equations. Based on this characteristic, a novel numerical method for the simulation of a single component multiphase flow is proposed. A continuum kinetic model for this fluid is obtained from the first equation of the BBGKY hierarchy using a short-range repulsion represented by the Enskog hard sphere model and long-range attraction described by a mean-field potential. Using the Chapman-Enskog multiscale analysis, it is shown that the mass, momentum and energy balance equations are compatible with those of the diffuse interface model. A minimal version of the model is then proposed by means of simplifications which do no affect the macroscopic behavior. The study of a flat liquid-vapor interface demonstrates that the continuum model recovers the saturation densities predicted by the laws of thermodynamics and expressions for the density profile and surface tension are derived. A discrete form of the kinectic equation is then obtained by applying the quadrature method based on prescribed abscissas together with a new third order scheme for the discretization of the advection term in the Boltzmann equation. The numerical validation of the method is performed by measuring the speed of sound, retrieving the coexistence curve and verifying both the Laplace's law and the theoretical expression for the surface tension. The simulations are performed with the equations of state of Van der Waals, Redlich-Kwong, Redlich-Kwong-Soave, Peng-Robinson and Carnahan-Starling. The results show that the thermodynamic consistency problem presented in earlier multiphase models are greatly reduced by using the third order discretization scheme for the advection term. Simulations of the coalescence process of drops and of the growth of a bubble in a liquid pool are, finally, presented with good agreement with available theoretical predictions and experimental data.

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:23:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-06. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:29:25Z : No. of bitstreams: 1 000854072.pdf: 677180 bytes, checksum: fdee6d1bd0235c0c413e99845836c841 (MD5) / Estudamos neste trabalho algumas propriedades de escala para a dinâmica do mapa padrão dissipativo. O mapa é descrito por duas variáveis dinâmicas sendo elas a ação, I e o ângulo, θ. O modelo é caracterizado por dois parâmetros de controle k e γ. O parâmetro k controla a intensidade da não linearidade ao passo que o parâmetro fornece a intensidade da dissipação. Para γ= 0, temos o caso não dissipativo. Dependendo do valor de k, o espaço de fase é misto exibindo ilhas de periodicidade, curvas invariantes e caos. Para k > 0; 9716..., as curvas invariantes do tipo spanning são destruídas e a ação pode se difundir sem limites ao longo do espaço de fases. Por outro lado quando γ= 0, o sistema é dissipativo e atratores aparecem no espaço de fases.... / We considered in this work the characterisation of some scaling properties for the dynamics of the dissipative standard map. The map is described by the use of two dynamical variables, the action I, and the angle θ. The model is also characterised by two control parameters k and γ. The parameter k controls the intensity of the nonlinearity while γ describes the amount of dissipation. For γ= 0 the system is non dissipative. Depending on the parameter k, the phase space is mixed containing either periodic islands, invariant curves and chaos. For k > 0:9716..., the invariant spanning curves are all destroyed allowing the action to diffuse unbounded in the phase space. On the other hand when γ= 0, the system is dissipative and attractors appear in the phase space...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-02Bitstream added on 2014-06-13T20:33:12Z : No. of bitstreams: 1 wanzeller_wg_me_ift.pdf: 1104414 bytes, checksum: f6829a4e95fac397804869f7aa9967e9 (MD5) / A teoria da percolação de clusters é empregada para estudar a transição de fase magnética no modelo de Ising bidimensional utilizando simulações de Monte Carlo. A teoria da percolação é de interesse para problemas de transições de fase em matéria condensada e em biologia e química. Mais recentemente, conceitos da teoria de percolação de clusters têm sido invocados em estudos da transição de desconfinamento dos quarks e glúons a altas temperaturas na Cromadinâmica quântica. A dissertação apresenta uma revisão sucinta, mas autocontida, dos princípios básicos da teoria da percolação e sua relação aos fenômenos críticos, e dos principais métodos de Monte Carlo. Alguns resultados obtidos não são novos, no entanto, todos códigos numéricos para as simulações e estimativas de erros são originais. / Abstracts: Cluster percolation theory is employed to study the magnetic phase transition in the two dimensional Ising model using Monte Carlo simulations. Percolation theory is of interest in problems of phase transitions in condensed matter physics, and in biology and chemistry. More recently, concepts of percolation theory have been invoked in studies of quark-gluon deconfinement at high temperatures in quantum Chromodynamics. The dissertation presents a brief, but selfcontained review of the basic principles of percolation theory, the relation of percolation to critical phenomena, and discusses the main Monte Carlo methods. Some of the results obtained are to new, but all numerical codes employed in the simulations and erro estimate are original.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:08:21Z : No. of bitstreams: 1 debarba_t_me_ift.pdf: 382014 bytes, checksum: 4afa66c6a4a88da9339ed53d43aa49c9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Quando temos sistemas quânticos sem análogo clássico a descrição de Weyl- Wigner, para o espaço de fase quântico, não pode ser utilizada, pois a mesma não representa graus de liberdade associados a grandezas discretas. Um exemplo desses sistemas são os estados emaranhados bipartites de spin 1/2. Para tal, se faz necessária a descrição de um espaço de fase quântico discreto e de dimensão finita. Nessa descrição é possível se obter a caracterização do emaranhamento, bem como quantificar o grau dessas correlações entre os sub sistemas; além do que, há a possibilidade de calcular a evolução temporal nessa descrição, tanto para o sistema como um todo quanto para o emaranhamento / For quantum systems without classical analog the Weyl-Wigner description associated to quantum phase space can not be used, since it does not represent degrees of freedom associated with discrete quantities. An example of these systems are spin 1/2 bipartite entangled states. For them, it is needed a discrete quantum phase space description which have nite dimension. In this description, it is possible to obtain entanglement characterization, and to quantify the correlation degree between the subsystems; there is also the possibility of calculating the time evolution, in this description, both for the system as a whole as well as for the entanglement

Orientador: Edson Denis Leonel / Banca: Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos / Banca: Marcus Werner Beims / Resumo: Estudamos neste trabalho algumas propriedades de escala para a dinâmica do mapa padrão dissipativo. O mapa é descrito por duas variáveis dinâmicas sendo elas a ação, I e o ângulo, θ. O modelo é caracterizado por dois parâmetros de controle k e γ. O parâmetro k controla a intensidade da não linearidade ao passo que o parâmetro fornece a intensidade da dissipação. Para γ= 0, temos o caso não dissipativo. Dependendo do valor de k, o espaço de fase é misto exibindo ilhas de periodicidade, curvas invariantes e caos. Para k > 0; 9716..., as curvas invariantes do tipo spanning são destruídas e a ação pode se difundir sem limites ao longo do espaço de fases. Por outro lado quando γ= 0, o sistema é dissipativo e atratores aparecem no espaço de fases.... / Abstract: We considered in this work the characterisation of some scaling properties for the dynamics of the dissipative standard map. The map is described by the use of two dynamical variables, the action I, and the angle θ. The model is also characterised by two control parameters k and γ. The parameter k controls the intensity of the nonlinearity while γ describes the amount of dissipation. For γ= 0 the system is non dissipative. Depending on the parameter k, the phase space is mixed containing either periodic islands, invariant curves and chaos. For k > 0:9716..., the invariant spanning curves are all destroyed allowing the action to diffuse unbounded in the phase space. On the other hand when γ= 0, the system is dissipative and attractors appear in the phase space... / Mestre

Orientador: Diógenes Galetti / Banca: Armando Nazareno Faria Aleixo / Banca: Maria Carolina Nemes / Banca: Miguel Alexandre Novak / Banca: Rogério Rosenfeld / Resumo: Utilizamos as abordagens de potencial e massa efetiva e a de espaço de fase quântico para caracterizar propriedades da molécula magnética de Fe8. Na abordagem de potencial e massa efetiva obtemos a altura da barreira do estado fundamental, o hiato de energia devido ao tunelamento, a medida da temperatura de crossover, o campo magnético de pareamento de níveis e o de saturação. Na descrição de espaço de fase quântico, estudamos qualitativamente as correlações entre o par de variáveis envolvidas através das funções de Wigner e Husimi, calculamos o hiato de energia associado ao tunelamento e fornecemos uma medida via funcional de entropia para a correlação entre as variáveis momento angular e ângulo e sua respectiva intepretação / Abstract: We have used an angle-based description and the quantum discrete phase space formalism to characterize Fe8 cluster properties. Through the angle-based approach we have calculated the the ground state barrier height, the energy splitting of the two lowest levels, the crossover temperature, the matching and the saturation magnetic field intensities. With the quantum phase space approach we also have used the energy splitting in order to study the spin tunneling of the lowest energy levels, a qualitative and a quantitative way to show the correlations between the angle and angular momentum variables via the Wigner and Husimi functions / Doutor

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Na natureza todo material se quebra dependendo do valor de tensÃo aplicada. Dependendo do tipo, forma e outras caracterÃsticas do material ou atà mesmo do ponto de tensÃo, podemos produzir {it fraturas} distintas, como um rasgo em uma folha de papel tensionada, um congestionamento na rede de trÃnsito de uma cidade ou solos rachados por climas Ãridos. Tais fraturas se relacionam economicamente com a extraÃÃo de petrÃleo de reservatÃrios subterrÃneos, com a extraÃÃo de calor e vapor de reservatÃrios geotÃrmicos e atà mesmo com a preservaÃÃo dos lenÃÃis freÃticos. Fenomenologicamente, podemos imaginar que processos de fraturas sÃo aqueles que dividem o sistema em duas ou mais partes, destruindo sua conectividade global. Nesse contexto, construÃmos dois modelos computacionais para estudar, caracterizar e elucidar o comportamento de fenÃmenos naturais semelhantes aos processos de fraturas. No primeiro modelo, exploramos conceitos de percolaÃÃo invasiva aplicados à descriÃÃo da geometria irregular das cumeeiras de montanhas que dividem bacias hidrogrÃficas. Mostramos de forma robusta o carÃcter auto-similar das linhas de divisores de Ãguas, com expoente fractal $D=1.21pm0.001$ para paisagens artificiais nÃo-correlacionadas e, $D=1.10pm0.01$ e $D=1.11pm0.01$ para paisagens correlacionadas reais dos Alpes SuÃÃos e das Montanhas do Himalaia, respectivamente. No segundo modelo, utilizamos caminhos Ãtimos que sÃo sequencialmente interrompidos, levando ao colapso do sistema, produzindo uma fratura percolante. No caso bidimensional, consideramos paisagens artificiais nÃo-correlacionadas com desordem fraca e forte. Em ambos os regimes obtivemos o mesmo expoente fractal para o esqueleto da fratura, $D=1.22pm0.01$. Para paisagens artificiais correlacionadas, encontramos que a dimensÃo fractal do esqueleto da fratura decresce com o aumento do expoente de {it Hurst}. No caso tridimensional, consideramos apenas paisagens nÃo-correlacionadas artificiais com desordem forte. Nesse caso, obtivemos uma superfÃcie percolante com dimensÃo fractal $D=2.47pm0.05$ que fratura o sistema em duas partes. / In the nature all material breaks down depending on the value of stress applied. Depending of kind, shape and other characteristics of the material or even the stress point, we can produce distinct {it fractures}, like a tear on stressed sheet of paper, a congestion in the network traffic of a city or cracked soils by arid climates. Such fractures are economically related with the extraction of oil from the underground reservoirs, with the extraction of heat and steam from geothermal reservoirs and even the preservation of the groundwater. Phenomenologically, we can imagine that fracture processes are the ones that divides the system in two or more parts, destroying its global connectivity. In this context, we built two computer models to study, characterize and elucidate the behavior of natural phenomena similar to fracture processes. In the first model, we explored concepts of invasion percolation applied to description of the irregular geometry of the ridge of mountains that divides hydrographic basins. We shown robustly the self-similar nature of the watershed lines, with fractal exponent $D=1.21pm0.001$ for artificial uncorrelated landscapes and, $D=1.10pm0.01$ and $D=1.11pm0.01$, for real correlated landscapes of the Swiss Alps and the Himalaya Mountains, respectively. In the second model, we used optimal paths that are cracked sequentialy providing the collapse of the system, producing a percolating fracture. In the two-dimensional case, we considered artificial uncorrelated landscapes in the weak and strong disorder. In both regimes, we obtained the same fractal exponent for the backbone fracture, $D=1.22pm0.01$. For artificial correlated landscapes, we found that the fractal dimension of the backbone decreases with increasing of the {it Hurst} exponent. In the three-dimensional case, we considered only artificial uncorrelated landscapes with strong disorder. In this case, we obtained a percolating surface with fractal dimension $D=2.47pm0.05$ that cracks the system in two parts.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Muitos fenÃmenos fÃsicos tÃm forte dependÃncia da desordem do meio no qual ocorrem. A teoria de localizaÃÃo de Anderson, por exemplo, estabelece que a introduÃÃo de desordem em sistemas eletrÃnicos pode promover a transiÃÃo metal-isolante, tambÃm conhecida como transiÃÃo de Anderson. Contudo, para sistemas de baixa dimensionalidade, segundo essa mesma teoria, qualquer grau finito de desordem pode promover a localizaÃÃo exponencial de todas as funÃÃes eletrÃnicas. No entanto, foi mostrado que a teoria geral de localizaÃÃo de Anderson à violada quando correlaÃÃes e interaÃÃes de longo alcance sÃo utilizadas. Nesse cenÃrio, a transiÃÃo metal-isolante ocorre tambÃm para sistemas de baixa dimensionalidade. Nos problemas relacionados com redes, as ligaÃÃes de longo alcance sÃo responsÃveis pela pequena distÃncia mÃdia entre indivÃduos pertencentes à mesma rede social. Esse fenÃmeno à popularmente conhecido como os seis graus de separaÃÃo. AlÃm disso, Kleinberg mostrou que a introduÃÃo de uma distribuiÃÃo em lei de potÃncia de ligaÃÃes de longo alcance em uma rede substrato gera um mÃnimo no tempo de envio de uma informaÃÃo de um sÃtio fonte a um sÃtio alvo da rede. Nesta tese, investigamos como a desordem de longo alcance altera a classe de universalidade de dois modelos matemÃticos que representam os seguintes problemas fÃsicos: o processo de erosÃo na costa de paisagens correlacionadas e a transiÃÃo deslocalizaÃÃo-localizaÃÃo dos modos normais de vibraÃÃo de uma cadeia harmÃnica com ligaÃÃes de longo alcance restritas por uma funÃÃo custo. No primeiro modelo, mostramos que correlaÃÃes espaciais de longo alcance nas propriedades geolÃgicas da costa, no regime crÃtico do nosso modelo, gera um espectro de linhas costeiras fractais cujas dimensÃes fractais variam entre D=1.33 e 1.00 quando variamos o expoente de Hurst no intervalo 0<H<1. AlÃm disso, quando utilizamos superfÃcies nÃo correlacionadas, as linha costeiras, para erosÃes marÃtimas muito intensas, sÃo autoafins e pertencem à mesma classe de universalidade das interfaces descritas pela equaÃÃo de Kardar-Parisi-Zhang (KPZ). No segundo modelo, mostramos que ligaÃÃes de longo alcance inseridas em uma cadeia harmÃnica com uma probabilidade decaindo com o tamanho da ligaÃÃo, p ~ r -&#945;, restritas por uma funÃÃo custo proporcional ao tamanho da cadeia, promovem uma transiÃÃo deslocalizaÃÃo-localizaÃÃo dos modos normais de vibraÃÃo para o expoente &#945; &#8776; 1.25. / Many physical phenomena have strong dependence on the disorder of the medium in which they occur. The {it Anderson} theory localization, for example, states that the introduction of disorder in electronic systems can promote the metal-insulator transition, also known as {it Anderson} transition. However, for low dimensional systems, according to the same theory, any finite degree of uncorrelated disorder is able to promote the exponential localization of all electronic functions. The general {it Anderson} theory localization is violated when long-range correlations and long-range interactions are used. In this scenario, the metal-insulator transition also occurs for low dimensional systems. In network problems, the long-range connections are responsible for the short average distance between individuals belonging to the same social network. This phenomenon is popularly known as six degrees of separation. Furthermore, {it Kleinberg} showed that the introduction of a power-law distribution of long-range links in a network produces a minimum in the transmission time information from a source site to a target site network . In this thesis, we investigate how the long-range disorder changes the universality class of two mathematical models that represent the following physical problems: the erosion process in correlated landscapes and the delocalization-localization transition of the normal modes of a harmonic chain with long range connections restricted by a cost function. In the first model, we show that long-range spatial correlations in the geological properties of the coast, in the critical regime of our model, generates a spectrum of fractals shorelines whose fractal dimensions vary between {it D} = 1.33 and 1.00 when we vary the {it Hurst} exponent in the range $0< H <1$. Furthermore, when we use uncorrelated surfaces, the shoreline, for very intense sea erosion, are self-affine and belong to the same universality class of the interfaces described by the equation of {it Kardar-Parisi-Zhang} ({it KPZ}). In the second model, we show that long-range links in a chain harmonic inserted with a probability with decreasing size of the bond, $p sim r^{-alpha}$, restricted by a cost function proportional to chain length, promotes a delocalization-localization transition of the normal modes for the exponent $ alpha simeq 1.25$.