Damage and condition identi&amp / #64257 / cation of existing structures using non-destructive tests is a common challenge that has been worked on for a long time. In this study, two di&amp / #64256 / erent methods were developed to &amp / #64257 / nd existing force on cables as well as determine bending characteristics (EI coe&amp / #64259 / cients) of beam like structures (such as bridges). Comparing forces in symmetrically placed cables or against values obtained from design drawings would indicate structural imbalance as well as &amp / #64257 / nding EI coe&amp / #64259 / cients at a number of segments on a bridge girder might indicate weak regions that might possibly have undergone structural damage, having weak connections, lost composite action etc. With the help of the proposed algorithm, the sti&amp / #64256 / ness parameters of bridges can be assessed and the location of any damage that is in the magnitude which can a&amp / #64256 / ect displacement behavior of system can be located. The developed methods are demonstrated using the values analytically obtained from the created models and the e&amp / #64256 / ectiveness of the algorithm is criticized. Furthermore, several damage scenarios on a scaled lab beam was used to test the application using real experimental data / including tests on undamaged beam (for identi&amp / #64257 / cation) and tests on the damaged beam. Additional experiments were conducted on a cable stretched in the laboratory instrumented using a load cell to measure instantaneous axial load on the cable and compare these values against the values obtained from the developed tension measurement device. The results are compared and conclusions are derived.

The pipelines used to transport oil and gas from the wellheads to the distribution and refining sites can be subjected to high levels of pressure and temperature. Under such conditions, the pipelines tend to expand, but, if the expansion is inhibited, a significant compressive axial force can arise, leading to their buckling, which can occur in the horizontal or vertical plane. In this context, the objective of the present work is to analyze the upheaval buckling of pipelines, considering the internal pressure to which they are subjected during the transportation of oil and gas as its only triggering. Using the concept of effective axial force, it aims at discussing two different approaches for considering the internal pressure in buckling problems: distributed loads dependent on pipeline curvature and equivalent compressive axial forces with follower and non-follower characteristics. It also discusses the influence of using static or dynamic analysis for such approaches. Concerning the upheaval buckling itself, the work intends to analyze and compare the influence of the soil imperfection amplitudes to the influence of the friction between the pipeline and the ground in the critical loads and in the post-buckling configurations of the pipeline. Besides theoretical research, the objectives are achieved through the development of various numerical models, since geometrically-simple models, without the consideration of the interaction between the pipeline and the ground, until more complex models, with the use of contact models to detect the ground and its imperfections. The models are developed in Giraffe (Generic Interface Readily Accessible for Finite Elements) using geometrically-exact finite element models of beams, undergoing large displacements and finite rotations. Through the research, it is concluded that there is an equivalence between the application of the internal pressure as a distributed load dependent on pipeline curvature and the application of the internal pressure as a follower compressive axial force. Besides this, it is demonstrated that the type of the analysis (static or dynamic) depends on the nature of the physical system analyzed. With the aid of results presented in terms of internal pressure, classical results about the influence of the imperfection amplitudes and of the friction between the pipeline and the ground in buckling are confirmed. It is also showed that the imperfection amplitudes analyzed play a more important role in the post-buckling configurations of the pipeline than the friction. / Os dutos utilizados para transportar petróleo e gás natural das reservas até os locais de distribuição e refino podem estar submetidos a elevados níveis de pressão e temperatura. Sob tais condições, os dutos tendem a se expandir, porém, se a expansão é inibida, uma força axial de compressão significativa pode surgir nos dutos, ocasionando a flambagem lateral ou vertical dos mesmos. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho é analisar a flambagem vertical de dutos, considerando a pressão interna à qual eles estão submetidos durante o transporte de petróleo e gás natural como o único parâmetro desencadeador da flambagem. Usando o conceito de força axial efetiva, o trabalho objetiva discutir duas abordagens diferentes para considerar a pressão interna nos problemas de flambagem: carregamentos distribuídos dependentes da curvatura do duto e forças axiais de compressão equivalentes à pressão com caráter seguidor e não seguidor. O trabalho também discute a influência de usar a análise estática ou dinâmica para analisar essas abordagens de carregamento. Com relação à flambagem vertical propriamente dita, o trabalho pretende analisar e comparar a influência das amplitudes das imperfeições presentes no solo com a influência do atrito entre o duto e o solo nas cargas críticas e nas configuração pós-críticas do duto. Além de pesquisa teórica, os objetivos são atingidos através do desenvolvimento de vários modelos numéricos, desde modelos geometricamente simples, sem a consideração da interação entre o duto e o solo, até modelos mais complexos, com o uso de modelos de contato para detectar o solo e suas imperfeições. Os modelos são desenvolvidos no Giraffe (Generic Interface Readily Accessible for Finite Elements) usando elementos finitos geometricamente exatos de viga, sujeitos a grandes deslocamentos e rotações finitas. Através da pesquisa, conclui-se que existe uma equivalência entre a aplicação da pressão interna como um carregamento distribuído dependente da curvatura do duto e a aplicação da pressão interna como uma força axial de compressão seguidora. Além disso, demonstra-se que o tipo de análise (estática e dinâmica) depende da natureza do sistema físico analisado. Com a ajuda de resultados apresentados em termos de pressão interna, os resultados clássicos sobre a influência das amplitudes das imperfeições e do atrito entre o duto e o solo são confirmados. Também é mostrado que as amplitudes das imperfeições analisadas desempenham uma maior influência nas configurações pós-críticas do duto do que o atrito.

This thesis is focused on study of piston pump with ball screw and submersed motor. Theoretic part is about study using pump and ball screw. Equations for description of pump, motor and ball screw are in computation part. And in last part is construction of pump and valve. Valve is computed in CFD.

São descritas as recomendações da Norma Brasileira NBR-6118/1978 e do Código Modelo do Comité Euro-internacional du Béton CEB-1990 para a verificação da estabilidade de pilares esbeltos de concreto armado com seção variável submetidos à flexão normal composta, empregando-se a teoria do método geral. Para a obtenção dos momentos de segunda ordem são descritos os métodos de Engesser-Vianello e da integração numérica das curvaturas das seções transversais ao longo do pilar. Para a determinação do momento fletor absorvido pelas seções em função da curvatura proveniente da flexão do pilar sob a ação de uma força normal, desenvolvem-se as expressões para seções retangulares e circulares (cheias e vazadas) com base nas relações de tensão-deformação dos materiais segundo a norma e o código supracitados. Apresenta-se também um programa para microcomputador, elaborado em linguagem PASCAL, destinado à verificação da estabilidade de pilares com opção de adoção dos critérios da NBR-6118/1978 ou do CEB-1190. Não foram abordados os efeitos decorrentes de vibrações, fazendo-se apenas a descrição dos métodos de consideração dos efeitos decorrentes da deformação lenta. / The recommendations of Brazilian Code NBR-6118/1978 and Comité Euro-Internacional du Béton Model Code CEB-1990 are described, for stability verification of concrete slender columns with variable cross sections, subjected to axial load and bending moment, using the exact method. To obtain the second order bending moments, the Engesser-Vianello method and the numeric integration of the cross section curvatures along the longitudinal axial of column method are described. To obtain of bending moment supported by the cross sections due to curvature resultant of the column flexure under axialload, expressions for rectangular and circular (full and hollow) cross sections are developed, using stress-strain relations for materials proposed by model codes above mentioned. It\'s also presented a software written in PASCAL language for microcomputer and destined to column stability verification, with option to adopt the NBR-6118/1978 or CEB-1990 model code recommendations. Effects due to vibrations were nor included. Methods to take in account creep effects were described.

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier analytiquement et numériquement le comportementdynamique non-linéaire des rotors, en prenant en compte des effets significatifs comme les grandesdéformations en flexion, les non-linéarités géométriques et le cisaillement. Le manuscrit est diviséen trois parties principales. Dans la première partie, le principe de Hamilton est utilisé pour formulerles équations du mouvement qui prennent en compte un ensemble d’effets non-linéaires comme desdéformations d'ordre supérieur en flexion et le cisaillement. De plus, si les supports du rotor nepermettent pas à l'arbre de se déplacer dans la direction axiale, il y a alors une force dynamiqueharmonique agissant axialement sur le rotor en fonctionnement. Ces modèles se composentd’équations différentielles non-linéaires du deuxième et du quatrième ordre.Les deux parties suivantes sont consacrées à la résolution des différents modèles non-linéairesdéveloppés dans la première partie. Des méthodes analytiques et numériques sont appliquées afin detraiter les équations non-linéaires du mouvement. Une méthode basée sur des développementsasymptotiques, la méthode des échelles multiples (MEM) est utilisée. Les courbes de réponse sonttracées pour différentes résonances possibles et l'effet de la non-linéarité est discuté par rapport àl'analyse linéaire. La réponse forcée du système provoquée par un balourd est également présentéepour plusieurs configurations du rotor. Lorsque les déformations de cisaillement sont prises encompte, l'analyse est effectuée pour différents élancements afin de mettre en évidence cet effet sur ladynamique d’un système arbre-disque / The objective of the present work is to investigate the nonlinear dynamic behavior of the rotorsystems analytically and numerically, taking into account the significant effects, for example, higherorder large deformations in bending, geometric nonlinearity and shear effects.This thesis is dividedinto two major parts. In the first part, Hamilton’s principle is used to derive the equations of motionwhich take into account various effects, for example, nonlinearity due to higher order largedeformations in bending and shear effects. In addition, if the supports of the rotor do not allow theshaft to move in the axial direction, then there will be a dynamical force acting axially on the rotoras it operates. The mathematical models are composed of coupled nonlinear differential equations ofthe 2nd and the 4th order.In the second part, the resolution of various nonlinear models developed in the first part isaddressed. Analytical and numerical methods are applied for treating the nonlinear equations ofmotion. A method based on asymptotic developments, the method of multiple scales (MMS) is used.The response curves are plotted for different possible resonance conditions and the effect ofnonlinearity is discussed with respect to the linear analysis. The forced response of the system due toa mass unbalance is also presented for various configurations of the rotor. When shear deformationsare taken into account, the analysis is performed for various slenderness ratios to highlight sheareffects on the dynamics of the shaft-disk rotor systems

São descritas as recomendações da Norma Brasileira NBR-6118/1978 e do Código Modelo do Comité Euro-internacional du Béton CEB-1990 para a verificação da estabilidade de pilares esbeltos de concreto armado com seção variável submetidos à flexão normal composta, empregando-se a teoria do método geral. Para a obtenção dos momentos de segunda ordem são descritos os métodos de Engesser-Vianello e da integração numérica das curvaturas das seções transversais ao longo do pilar. Para a determinação do momento fletor absorvido pelas seções em função da curvatura proveniente da flexão do pilar sob a ação de uma força normal, desenvolvem-se as expressões para seções retangulares e circulares (cheias e vazadas) com base nas relações de tensão-deformação dos materiais segundo a norma e o código supracitados. Apresenta-se também um programa para microcomputador, elaborado em linguagem PASCAL, destinado à verificação da estabilidade de pilares com opção de adoção dos critérios da NBR-6118/1978 ou do CEB-1190. Não foram abordados os efeitos decorrentes de vibrações, fazendo-se apenas a descrição dos métodos de consideração dos efeitos decorrentes da deformação lenta. / The recommendations of Brazilian Code NBR-6118/1978 and Comité Euro-Internacional du Béton Model Code CEB-1990 are described, for stability verification of concrete slender columns with variable cross sections, subjected to axial load and bending moment, using the exact method. To obtain the second order bending moments, the Engesser-Vianello method and the numeric integration of the cross section curvatures along the longitudinal axial of column method are described. To obtain of bending moment supported by the cross sections due to curvature resultant of the column flexure under axialload, expressions for rectangular and circular (full and hollow) cross sections are developed, using stress-strain relations for materials proposed by model codes above mentioned. It\'s also presented a software written in PASCAL language for microcomputer and destined to column stability verification, with option to adopt the NBR-6118/1978 or CEB-1990 model code recommendations. Effects due to vibrations were nor included. Methods to take in account creep effects were described.

[pt] A união de materiais por soldagem é um dos processos mais utilizados na fabricação de estruturas. A soldagem traz maior confiabilidade, segurança ao projeto e resistência mecânica das uniões. Atualmente, diversas indústrias, tais como aeronáutica e automotiva, têm procurando utilizar materiais de baixa densidade e alta resistência mecânica, como as ligas de magnésio e de alumínio. Porém, estas ligas dificultam o processo de união através da soldagem convencional, que tem no seu principal fundamento a fusão do material, por possuírem baixa soldabilidade. Nas ligas de Mg e de Al há a formação uma camada de óxido que precisa ser removida durante o processo de soldagem, além de apresentarem grande susceptibilidade a geração de defeitos, tais como trincas e poros durante o processo de resfriamento da solda. A soldagem por fricção ou por mistura mecânica (FSW) foi desenvolvida como uma alternativa às técnicas de soldagem e uso mais comum existente na indústria, pois esta técnica elimina a fusão do material reduzindo, assim, os defeitos que surgiriam com a soldagem convencional. Por ser uma solda de estado sólido, tem a possibilidade de unir materiais dissimilares, polímeros, compósitos, ligas ferrosas e não ferrosas. O presente trabalho buscou avaliar parâmetros de soldagem variando a velocidade de soldagem (ν) e velocidade de rotação da ferramenta (ômega) utilizando uma ferramenta com rosca. Foram analisados o torque e as forças presentes no processo. Os resultados foram comparados com os resultados obtidos com uma ferramenta de soldagem sem rosca. A qualidade da solda foi correlacionada com os parâmetros de soldagem utilizados por meio de ensaios de dureza e tomografia. Foi concluído que a ferramenta com rosca gera defeito de túnel e demanda maior energia do processo em relação ao torque e à força axial. O comportamento das forças envolvidas no processo foi o mesmo para ambas as geometrias de ferramenta. A microdureza ao longo do eixo neutro mostrou a mudança entre a zona de mistura, zona termicamente afetada e o metal de base. / [en] The joining of materials by welding is the process most used in the fabrication of structures. Welding brings greater reliability, safety to the design and mechanical strength of the joints. Today, many industries, such as aeronautics and automotive, are looking to use low density and high mechanical strength materials such as magnesium and aluminum alloys. However, these alloys hinder the bonding process through conventional welding, which has in its main foundation the melting of the material, because they have low weldability. In Mg and Al alloys there is a layer of oxide that needs to be removed during the welding process, besides being very susceptible to the generation of defects, such as cracks and pores during the process of cooling the weld. Friction stir welding (FSW) was developed as an alternative to most commonly used in industry welding techniques, as this technique eliminates melting of the material thus reducing defects that would arise with conventional welding. To being a solid state weld, it has the possibility of joining dissimilar materials, polymers, composites, ferrous and non-ferrous alloys. The present work seeked to evaluate welding parameters by varying the welding speed (ν) and tool rotation (omega) using a threaded tool. The torque and forces were analyzed and the results will be compared with the results obtained with a threadless welding tool. The quality of the weld will be correlated with the welding parameters used by means of hardness test and tomography. It was concluded that the threaded tool generates tunnel defect and demands higher process energy. The behavior of the forces involved in the process was the same for both tool geometries. The microhardness along the neutral axis showed the clear the change between the mixing zone, thermally affected zone and the base metal.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6700.pdf: 4829051 bytes, checksum: 3dedb697740d6ae886a30c2418c4d82a (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this paper, a free analysis program is presented for the verification of ultimate and serviceability limit states of reinforced or prestressed concrete sections with polygonal shape submitted to axial forces and biaxial bending. In addition, the program also calculates the bending-axial force-curvature relation (M, N, 1 / r) of the sections, which can be used in further analysis, for example, the general method for calculating pillars. For this is used the object-oriented programming, so that this work can be resumed and amended, providing technical material for future work in the same line, therefore provides that the calculation routines along with the program. The programming lines and routines includes explanations of its operation to encourage its further use as part of other programs. The data entry is presented as a form and the program enables the exchange of data, both input and output via text type files. The criteria adopted follows the brazilian standard ABNT NBR 6118: 2014, which compared to the previous version features suggestions for concrete with superior characteristic strength higher than 50 MPa. The structure of the routines is presented so that criteria of other standards, or updates of the same Brazilian standard referenced, can be easily implemented. Some validation examples for the program are presented in different situations and finally commented and listed some other extensions which can be made. / No presente trabalho, apresenta-se um programa livre e gratuito de análises e verificações de estados-limite último e de serviço de seções de concreto armado e protendido com forma poligonal submetidas à flexão composta oblíqua. Além disso, o programa calcula também a relação momento-normal-curvatura (M, N, 1/r) das seções, que pode ser usada em outras análises, como por exemplo, o método geral para o cálculo de pilares. Para isso se usa a programação orientada ao objeto, a fim de que o presente trabalho possa ser retomado e alterado, dando subsídio técnico para trabalhos futuros da mesma linha, por esse motivo fornece-se as rotinas de cálculo juntamente ao programa. As linhas e rotinas de cálculo constam com explicações de seu funcionamento para incentivar seu uso posterior como parte de outros programas. A entrada dos dados é feita de forma de formulário e o programa permite a troca de dados, tanto de entrada como de saída através de arquivos do tipo texto. Os critérios adotados seguem a norma brasileira ABNT NBR 6118:2014, que em relação à versão anterior apresenta sugestões para concretos com resistência superior a 50 MPa. A estrutura das rotinas é apresentada de maneira que critérios de outras normas, ou ainda atualizações da mesma norma brasileira referenciada, possam ser facilmente implementadas. Apresenta-se vários exemplos de validação do programa em diversas situações e finalmente comentadas e listadas as ampliações que podem ser feitas.

Este trabalho visa a avaliar os efeitos dinâmicos em vigas esbeltas semi-infinitas com contato unilateral em apoio elástico sob flexão composta, e sua possível aplicação a dutos flexíveis de extração de petróleo offshore em configuração de catenária (Steel Catenary Risers) provocados por esforços de movimento da plataforma. O estudo se desenvolve com formulação de vigas semi-infinitas em duas dimensões (2D) com suporte unilateral elástico, considerando-se inicialmente apenas efeito de flexão, à qual se aplica o método das múltiplas escalas (MME) para obtenção dos modos de vibração, e posteriormente o método das variedades invariantes (MVI) para recuperação das relações modais entre as coordenadas generalizadas e as variáveis modais. Trata-se, a seguir, da formulação do problema com consideração da tração, tanto estática como dinâmica, e a projeção da equação de movimento completa segundo os modos obtidos no problema da flexão simples, para obtenção do modelo de ordem reduzida com efeito de tração, que permitiu estudar este último qualitativa e quantitativamente. A formulação inicial teve como ponto de partida a utilização de mudanças de variáveis que permitiu a transformação do problema de condições móveis em condições fixas de contorno, propiciando caracterizar o movimento vertical da viga na solução analítica do problema de vibrações livres, até o limite possível, para depois utilizar técnicas de integração numérica na solução do problema de vibrações forçadas. A motivação para estudo de tais efeitos está ligada à importância indiscutível que tem para a indústria petrolífera e para a economia mundial, além do crescente papel deste segmento em termos nacionais. A descoberta do Campo de Tupi, na Bacia de Santos, que representa a maior reserva de óleo e gás do País, alavancou pesquisas para extração de petróleo em águas ultra-profundas (profundidades da ordem de 2.500m) (fonte: www.petrobras.com.br), além da necessidade já estabelecida de maiores pesquisas em águas profundas (profundidades que podem chegar a 2.000m). Considere-se também a motivação da própria Petrobrás, cujo intuito é ter capacidade de extrair 4,5 milhões de barris por dia até 2020. Tal capacidade de produção deve exigir 45 sistemas de produção, sendo que cada sistema de produção necessita de 4 a 5 barcos de apoio, totalizando assim 200 barcos operando em 2020 (Fonte: O Estado de São Paulo, Ano 131, Nº 42786, Coluna Celso Ming). Apesar da crescente pesquisa em fontes alternativas de energia, a demanda não só por óleo e gás, mas também pela utilização de polímeros e componentes plásticos, ainda sustentará a extração de petróleo por no mínimo algumas décadas. Além disso, técnicas melhores na fixação de carbono (técnicas naturais e artificiais para seqüestro de carbono), permitem sonhar que a utilização de petróleo, desde a sua queima até a produção de material sintético possa se tornar cada vez menos impactante para o meio ambiente. / This work aims at analyzing the dynamical effects in slender reticulated beams on elastic support with unilateral contact under combined axial force and bending, and the possibility of its association with steel catenary risers connected to offshore structures, caused by movement of the platform. The study is developed based on 2D semi-infinite beams on unilateral elastic support, initially considering only bending effects, to which the multiple scales method (MSM) is applied to obtain vibration modes, and thereafter the invariant manifold method (IMM) to obtain the modal relationships between the generalized coordinates and the modal variables. It follows the formulation of the problem considering tension effects, both from static and dynamical sources, and the projection of the full equation of motion with respect to the vibration modes from the first formulation considering only bending effects, which allows us to obtain the reduced order model with tension effects, and its application to steel catenary risers (SCR). The starting point for the mathematical formulation is a variable transformation, which allows us to change a free boundary into a fixed boundary one. It is then possible to obtain the free-vibration analytical solution, as far as possible, and then use numerical integration schemes to obtain the forced vibration time responses. As motivation, we can firstly mention the unquestionable role of the oil and gas industry for the world economy, besides its increasing market share within the national economy. The discovery of the Tupi Field, in the Santos Basin, which represents the biggest oil and gas reserve of the Country, gave impulse to investments and research in all fields associated to the oil and gas area, in ultra deep water (depth around 2.500m), besides the well known need of research in deep water (depth around 2.000m). In spite of the growing research on alternative sources of energy, the world still demands not only oil and gas, but also polymers and plastic components, and this will still be the scenario for the next decades. Besides that, the increasing of knowledge in carbon sequestration may keep up the use of oil and gas for some more decades, hopefully with less environment impact.

The aim of the master’s thesis is to design a condensing steam turbine based on given inputs. Firstly, a design and computation of heat balance is made, followed by thermodynamic calculation of steam turbine channel and a design of compensatory piston of axial forces. Last part of the thesis consists of a review of a change of cooling water temperature in condensator on last turbine stages. The structural drawing of longitudinal section of turbine is included as well.