In the current framework of Evolutionary Biology, Paleontology has an important role to play. The fossil record represents a fundamental aspect in studies on the evolution of morphology, since from its study it is possible to retrieve reliable data on many pertinent aspects, e.g., rates of evolution, the role of mass extinctions on species diversity, the polarity of character changes, and a glimpse into morphotypes that dont exist nowadays. At the same time, new tools and methods, such as computed tomography, digital reconstructions, and Finite-Element Analysis, known collectively as digital or virtual paleontology, have brought novel possibilities on how to formulate and answer paleontological questions. In this Thesis, I employ digital paleontological techniques to analyze the patterns of morphological evolution of the skull of turtles and, based on these data, I provided novel interpretations of the neuroanatomical and functional relations of specific cranial traits to the whole skull architecture. Organized in four chapters, an overview of the osteological, muscular, developmental, and functional evolution of the craniocervical system of turtles is provided. By applying computed tomography and other 3-D digital methods, I performed reconstructions of the jaw adductor musculature and the neuroanatomical structures of one of the earliest turtles, Proganochelys quenstedti, to investigate the early evolution of the adductor chamber and the sensorial anatomy in this taxon. A new extinct side-necked turtle species, Yuraramirim montealtensis, is described, and its brain, inner ear, and neurovascular system were reconstructed in order to provide an account of the paleoneuroanatomy in one of the major turtle groups, the pleurodires. For the last chapter, I performed Finite-Element Analyses based on 3-D digital models of a series of extinct and extant taxa, together with hypothetical simulated morphotypes, to analyze the relation between muscle stress distribution patterns and skull architecture in the group. A scenario of progressive correlation between neck and skull morphological modifications is presented, which may be related to the great diversification of turtles during the Jurassic / No estado atual da Biologia Evolutiva, a Paleontologia possui um importante papel. O registro fossilífero representa um aspecto fundamenteal em estudos da evolução da morfologia, uma vez que, por meio de seu estudo, é possível recuperar dados confiáveis acerca de muitos importantes aspectos, e.g., taxas de evolução, o papel das extinções em massa na diversidade de espécies, a polaridade de mudanças de caracteres e um vislumbre de morfótipos que não mais existem atualmente. Ao mesmo tempo, novas ferramentas e métodos, como tomografia computadorizada, reconstruções digitais e análises de elementos finitos, conhecidos coletivamente como paleontologia digital ou virtual, trouxeram novas possibilidades acerca de como formular e responder perguntas paleontológicas. Nesta Tese, eu utilizo técnicas da paleontologia digital para analizar os padrões de evolução morfológica do crânio das tartarugas e, com base nestes dados, forneço novas interpretações sobre as relações neuroanatômicas e funcionais de características cranianas específicas para com a arquitetura craniana como um todo. Organizada em quatro capítulos, uma visão geral sobre a evolução osteológica, muscular, ontogenética e funcional do sistema craniocervical das tartarugas é apresentada. Aplicando tomografia computadorizada e outros métodos digitais 3-D, realizei reconstruções da musculature adutora da mandíbula e de estruturas neuroanatômicas de uma das mais antigas tartarugas, Proganochelys quenstedti, para investigar a evolução inicial da câmara adutora e anatomia sensorial neste táxon. Uma nova espécie de tartaruga pleurodira, Yuraramirim montealtensis, é descrita, e seu cérebro, ouvido interno e sistema neurovascular foram reconstruídos fornecendo informações sobre a paleoneuroanatomia em um dos principais grupos de tartarugas, Pleurodira. No último capítulo, foram conduzidas análises de elementos finitos baseadas em modelos digitais 3-D de uma série de táxons extintos e viventes, além de morfótipos hipotéticos simulados, para analizar a relação entre padrões de distribuição de estresse gerados por contração muscular e arquitetura craniana no grupo. Um cenário de correlação progressiva entre modificações morfológicas no pescoço e no crânio é apresentado, que pode estar relacionado à grande diversificação das tartarugas durante o Jurássico

Ainda não existe um consenso sobre o nível em que os implantes cone Morse devem ser inseridos em relação à crista ósse alveolar. A literatura mostra diversas pesquisas em animais e laboratoriais com implantes posicionados acima, abaixo ou ao nível da crista. Contudo, diferentes metodologias e técnicas dificultam a definição do melhor nível de localização. O presente trabalho optou por analisar qualitativa e quantitativamente por meio da fotoelasticidade e do método dos elementos finitos (MEF), implantes em diferentes níveis de inserção sob carga compressiva estática, visando elucidar esse tema. Quatro níveis foram simulados: 1 mm acima da crista (AC); ao nível da crista (AN); 1 mm abaixo da crista sem aposição óssea sobre a plataforma (AB-S); e 1 mm abaixo da crista com aposição óssea sobre a plataforma (AB-C). Os resultados fotoelásticos demonstraram maiores valores de ordem de franja na região apical e menores na região cervical, em todos os modelos, independente do tipo de carga. No MEF verificou-se que o aprofundamento do implante da posição AC para AB-S reduziu progressivamente as tensões de von Mises na região cortical independente do tipo de carga, respectivamente, 0,5595 - 0,3842 Mpa nas cargas cêntricas e 1,5261 - 0,9787 MPa nas excêntricas. Concluiuse que houve redução na concentração de tensões posicionado-se o implante abaixo do crista óssea e uma tendência de aumento de tensão nas amostras AB-C, provavelmente devido à tração do osso existente sobre a plataforma do implante. / There is still no consensus on the level that the Morse taper implants should be inserted in relation to the alveolar crestal bone. The literature shows several studies in animals and laboratory implant positioned above, at level or subcrestal. However, different methodologies and techniques make it difficult to define the best level of the implant. This study analyzes qualitatively and quantitatively by using photoelastic analysis and the finite element method (FEM), implants at different levels under static compressive load, to elucidate this issue. Four levels were simulated: 1 mm above the crest (AC); the crest level (AN); 1 mm below the crest free bone apposition on the platform (AB-S); and 1 mm below the crest with bone apposition on the platform (ABC). Photoelastic results demonstrated higher fringe order of values in the apical region and lower in the cervical region, in all models, regardless of the loading type. In MEF found that the deepening of the implant position from AC to AB-S progressively reduced von Mises equivalent stresses in cortical region independent of the load type, respectively, 0.5595 - 0.3842 MPa in centric loads and 1.5261 - 0.9787 MPa in eccentric loads. It was concluded that there was a reduction in stress concentration on the implant positioned below the alveolar crest and a tendency of an increase in tension in the AB-C samples, probably due to traction on the existing bone implant platform.

OBJETIVO: Verificar, através da análise por elementos finitos, a influência do formato da infraestrutura e protocolo de resfriamento nas tensões térmica residuais (TTR) e nas tensões após carregamento oclusal de coroas com infraestrutura de zircônia YTZ-P. MÉTODOS: Foram construídos modelos 3D de coroa em segundo molar inferior com dois diferentes formatos de infraestrutura: uniforme (IU) e anatômico (IA). Análise da transferência de calor foi conduzida com dois protocolos de resfriamento: lento (RL) e rápido (RR). Os dados de temperatura foram utilizados na análise da tensão térmica, na qual foi considerada a mudança do coeficiente de contração térmico linear e do módulo de elasticidade da porcelana próximo a sua Tg. Sobre os modelos com tensões térmicas residuais foi simulado o carregamento oclusal: 400 N distribuídos em 2 áreas de 1 mm2 nas cúspides vestibulares. Foram analisadas as distribuições das tensões máxima principal (1) e mínima principal (3) residuais (após resfriamento) e finais (após carregamento oclusal) na porcelana de cobertura. RESULTADOS: Os modelos com RL apresentaram maiores tensões de tração (1 positiva) e de compressão (3 negativa), além de amplas áreas com ausência de tração (1 negativa) na oclusal e na cervical. Nos modelos com RR as mesmas áreas eram isentas de compressão (3 positiva). Ao comparar as infraestruturas no RL, o modelo com IA apresentou maior área com ausência de tração, menor pico 1 (IA: 27,6 MPa; IU: 32,8 MPa) e maior pico de 3 (IA: -61,2 MPa; IU: -46,8 MPa). Com o carregamento oclusal, notou-se, de modo geral, um pequeno aumento das tensões de tração na face lingual e diminuição da tração na região cervical da face vestibular, para ambos os formatos de infraestrutura. CONCLUSÃO: A distribuição observada nos modelos resfriados rapidamente tende a oferecer menos proteção à propagação de trincas, pois na face oclusal foram geradas regiões sem compressão. Os modelos com IA, quando resfriados lentamente, apresentaram distribuição de tensões, antes e após carregamento oclusal, que pode diminuir o risco de lascamento da porcelana. / OBJECTIVE: To analyze, using a 3D finite element model, the residual thermal stress distribution and occlusal stress distribution in a veneered zirconia crown regarding the framework design and cooling protocol. METHODS: 3D models of second lower molar veneered zirconia crowns were built with two different core designs: uniform (U) or anatomic (A). Heat transfer analyses were conducted with two cooling protocols: slow (S) and fast (F). The output of temperatures was used to calculate thermal stresses. The non-linear increase in porcelain modulus and coefficient of thermal expansion close to its Tg was taken into account. An occlusal load (400 N in two 1 mm2 contact area at the buccal cusps) was applied in the pre-stressed model. The maximum (1) and minimum (3) principal stresses at the porcelain were analyzed. RESULTS: Slowly cooled models showed higher tensile (positive 1) and compressive stresses (negative 3). In addition, tension-free zones were shown in their occlusal and cervical regions, while compression-free zones were shown in the same regions of rapidly cooled models. Regarding the framework design, the anatomic model showed larger tension-free zones at the occlusal face, lower 1 peak (A: 27.6 MPa; U: 32.8 MPa) and higher 3 peak (A: -61.2 MPa; U: -46.8 MPa). After occlusal loading, the tensile stress values increased in the lingual face and decreased in the cervical of buccal face, but the general pattern of residual thermal stress distribution was maintained. CONCLUSION: The stress distribution of rapidly cooled models is less prone to protect the porcelain from crack propagation, because of the compression-free zones in the occlusal and cervical regions. The anatomic design in slowly cooled models showed stress distribution more favorable to prevent porcelain chipping.

A reabsorção óssea mandibular severa é um problema, muitas vezes difícil de ser sanado, devido a largura e altura insuficientes de tecido ósseo, tornando impossível o emprego de implantes convencionais sem realizar qualquer tipo de procedimento para aumento ósseo. Várias técnicas para aumento de rebordo alveolar são empregadas, contudo podem apresentar alguns inconvenientes que dificultam o tratamento. Outra alternativa é a utilização de implantes curtos, mas a disponibilidade óssea pode limitar a utilização dos desenhos convencionais atuais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar pelo método dos elementos finitos a distribuição de cargas em planejamentos com desenho experimental de implantes, em titânio e zircônia, posicionados na região pré foramen mental em mandíbulas com reabsorção severa e diferentes espessuras de cortical externa (1 e 2mm) e próteses totais fixas implantossuportadas. A mandíbula reabsorvida foi modelada com 12mm de altura, considerando o osso trabecular circundado por 2 mm de osso cortical e 1mm de cortical externa. Posteriormente, foi modelado um implante com geometria prismática e posicionado ao nível do osso, um em cada lado, na região interforaminal. Inicialmente, foi realizado um teste preliminar, simulando aplicação de forças axiais e oblíquas com diferentes direções em implantes de titânio e zircônia e osso cortical com 1mm e 2mm de espessura. Após adequação da geometria do implante, foram realizadas as simulações com as próteses confeccionadas em resina acrílica termopolimerizada apoiadas em uma barra com liga à base de Co-Cr. Foi empregada uma carga resultante dos quatro músculos principais da mastigação. Os implantes e pilares de titânio, e a barra protética foram analisados com tensão equivalente Von Mises, enquanto as tensões perimplantares no osso cortical, na região apical do osso trabecular e nos pilares e implantes de zircônia foram analisadas por tensões máximas e mínimas principais. O deslocamento foi fixado em valores mínimo e máximo para comparação do grau de movimentação entre os modelos. A análise foi realizada por meio da visualização gráfica do mapa de cores. O modelo de titânio com 1 mm de espessura de osso cortical apresentou o menor valor (13,27 MPa) de tensão máxima principal no osso, seguido pelo de 2mm (16,22 MPa) e pelos de zircônia de 1mm (16,94 MPa) e 2mm (18,43 MPa). Já os menores valores de tensão mínima foram evidenciados nos modelos com 1mm de osso cortical de titânio (-28,94 MPa) e zircônia (-33,30 MPa). Modelos com implantes de titânio e zircônia apresentaram valores iguais de deslocamento nas espessuras de 1mm (0,15mm) e 2mm (0,19mm). Pelos valores apresentados conclui-se que todos estão dentro nos limiares fisiológicos, com os implantes de titânio propiciando os menores valores de tensão. / Severe mandibular bone resorption is a problem, often difficult to be treated due insufficient width and height of bone tissue, making it impossible to use conventional implants without performing any procedure for bone augmentation. Several techniques for alveolar ridge augmentation are employed, but may present some drawbacks that hinder the treatment. Another alternative is the use of short implants, but the available bone can limit the use of current conventional designs. Thus, the aim of this study was to evaluate through finite element method the load distribution in plannings with an experimental design of implants, in titanium and zirconia, located in the pre-mental foramen region in mandibles with severe resorption and different external cortical thickness (1 and 2 mm) and complete implant-supported fixed dentures. The resorbed jaw was modeled with 12mm in height, considering the trabecular bone surrounded by an external cortical bone of 2 and 1mm. Subsequently, was modeled an implant with prismatic geometry and located at bone level, one on each side, between the mental foramen region. Initially, a preliminary test was performed simulating the application of axial and oblique forces with different directions over titanium and zirconia implants and with cortical bone thickness of 1mm and 2mm. After adjustment of implant geometry, analyses with prostheses made of heat-polymerized acrylic resin and supported on a Co-Cr framework were performed. It was employed a resultant load of the main four chewing muscles. The titanium implants and abutments and framework were analyzed through equivalent Von Mises stresses, while the stresses in the periimplant cortical bone, at apical region of the trabecular bone and the zirconia implants and abutments were analyzed through maximum and minimum principal stresses. Total deformation was set at minimum and maximum values to compare the degree of movement between the models. The analysis was performed through the graphical visualization of the color map. The model in titanium with 1mm-thick of cortical bone showed the lowest maximum principal stress value (13.27 MPa) at bone, followed by the 2mm-thickness (16.22 MPa) and the zirconia of 1 mm (16.94 MPa) and 2 mm (18.43 MPa). The lowest minimum stress values were observed in models with 1 mm of cortical bone in titanium (-28.94 MPa) and zirconia implants (- 33.30 MPa). Models with titanium and zirconia implants had equal total deformation values in thicknesses of 1mm (0.15 mm) and 2 mm (0.19 mm). By the observed values it may conclude that all models were within the physiological limits, with titanium implants providing the lowest stress values.

Em casos de edentulismo parcial, especialmente na ausência de três ou mais dentes posteriores contíguos, não há consenso sobre o número ideal de implantes a serem utilizados nem sobre a conveniência biomecânica de unir ou não as coroas protéticas. O presente estudo teve como finalidade analisar a influência da esplintagem de restaurações protéticas fixas e do número de implantes na distribuição das tensões de von Mises em modelos matemáticos bidimensionais obtidos pelo método de elementos finitos. A partir da imagem digitalizada de uma peça anatômica real, correspondente ao corte sagital da porção posterior esquerda de uma mandíbula, três modelos foram desenvolvidos com as seguintes configurações: (1) coroas protéticas isoladas sobre três implantes; (2) coroas protéticas esplintadas sobre três implantes; e (3) prótese parcial fixa sobre dois implantes, com um pôntico intermediário. Uma carga estática de 300N foi dividida, com igual magnitude, por 15 áreas de aplicação nas superfícies oclusais e angulada em 15º em relação ao longo eixo das restaurações. Os resultados mostraram que o modelo com coroas esplintadas sobre três implantes apresentou os menores valores de tensão, enquanto os maiores valores de tensão foram encontrados no modelo com coroas isoladas. O limite de proporcionalidade dos materiais e estruturas analisadas não foi alcançado nos três modelos, fato que não contra-indicou nenhuma das configurações estudadas. Entretanto, os resultados sugeriram que o planejamento do tratamento deve ser adequado a condições anatômicas, oclusais e biomecânicas específicas. / In cases of partial edentulism, specially in the absence of three or more contiguous posterior teeth, there is not a consensus about the ideal number of implants nor the biomechanical convenience of splinting or not prosthetic crowns. The aim of the present study was to analyze the influence of the splinting of fixed prosthetic restorations and the number of implants on von Mises stress distribution within mathematical two-dimensional models obtained from finite element method. From the digitalized image of a real anatomical piece, corresponding to the sagital slice of the left posterior portion of a mandible, three models were constructed in the following configurations: (1) non-splinted prosthetic crowns on three implants; (2) splinted prosthetic crowns on three implants; and (3) fixed partial denture on two implants, with an intermediate pontic. A 300N static load was divided, in equal magnitude, by 15 application areas on occlusal surfaces and angled in 15º in relation to the long axis of the restorations. The results showed that the model with splinted crowns on three implants presented the lowest stress values, whereas the highest stress values were found in the model with non-splinted crowns. The proportional limit of the analyzed materials and structures was not reached in the three models, fact that did not contraindicate any studied configuration. However, the results suggested that treatment planning may be adequate to anatomical, occlusal and biomechanical specific conditions.

Reconstruções de dentes unirradiculares com tratamento endodôntico envolvem, muitas vezes, a instalação de um retentor intrarradicular. Vários tipos de retentores intrarradiculares fabricados com diferentes materiais são utilizados atualmente, dentre eles se destacam os metálicos fundidos e os pré-fabricados. A fragilidade da união entre os retentores intrarradiculres pré-fabricados e os materiais de preenchimento, assim como a forma pela qual as cargas oclusais se dissipam pelo remanescente dentário, são fatores importantes na durabilidade dessas restaurações. O método dos elementos finitos tem sido utilizado para estudar o efeito dessas cargas nos dentes. Utilizando programa de modelagem tridimensional Rhinoceros 4.0 três modelos de retentores intrarradiculares metálicos pré-fabricados (RIRMPF) foram desenvolvidos variando seu formato na região de transição entre sua porção radicular e porção coronária na região de assentamento do RIRMPF sobre o remanescente dentinário da raiz. O primeiro com a superfície de assentamento perpendicular ao longo eixo do RIRMPF (AP); o segundo com a superfície de assentamento formando ângulo de 45 graus com o longo eixo do RIRMPF; e o terceiro com canaleta de assentamento (AC). As mesmas variações na porção cervical de cada sólido de simulação de dentina radicular foram feitas de tal maneira que cada RIMPF se assentasse perfeitamente sobre seu respectivo sólido de simulação de raiz. Os sólidos foram importados para o programa de MEF, FEMAP/NEiNASTRAN para então estabelecer as regiões de contato e definidas as propriedades dos materiais e gerar as malhas definitivas. As análise foram feitas em relação ao seu deslocamento total e tensões principais máximas para cargas axiais e oblíquas a 450 com intensidade de 10 N. Os maiores valores de deslocamentos foram encontrados na porção coronária dos RIRMPF para os três modelos estudados para ambas direções de cargas aplicadas, e o modelo com canaleta na superfície de assentamento apresentou os menores valores; o componente centrípeto de distribuição das tensões apareceu com mais intensidade na porção cervical do modelo com canaleta que também apresentou os menores resultados em relação a concentração de ensões nas paredes internas do conduto. Apresentou-se o sistema de instrumentos abrasivos diamantados e RIRMPF para dentes unirradiculares. Pode-se concluir que os modelos com a presença de canaleta na superfície de assentamento mostraram comportamento mais favorável, em relação aos outros modelos estudados, nas simulações com método dos elementos finitos. / The restoration of endodontic treated single-rooted teeth often involves post and core restorations. A great number of post and core made of different materials are used today, they stand out among the cast metal and prefabricated. The fragile union between prefabricated posts and core filling materials as well as the ways of occlusal loads dissipating on the remaining dental tissues, are important factors in the long term use of these restorations. Finite element method simulation has been used in last years for analysing the biomechanical performance of post-core restorations and have been interpreted in most of the studies using maximum principal stress criterion. Using finite element method, three different seat platform of titanium post and core (flat, 450 incline and grooved, AP, AA and AC respectively) were made in tridimentional software Rhinoceros 4.0 and FEMAP/NEiNASTRAN. The values of its displacement were evaluated under axial and 450 10N loads and have been interpreted using maximum principal stress criterion. The results showed the highest values of displacements in the core for the three models studied in both directions of loads, with grooved model showing the lowest, the centripetal distribution stress appeared with more intensity in the cervical portion of grooved model that also showed the lowest values in stress concentration on the inner walls of the radicular channel. With these results a system of diamond burs and titanium post and core for endodontically treated teeth had been propoused. It can be concluded that templates with the groove in seating surface showed favorable behavior by the others in all cases studied with the finite element method.

A expansão de maxila cirurgicamente assistida (EMCA) é a modalidade de tratamento que tem como objetivo romper as regiões de reforço maxilar permitindo seu movimento expansivo gradativamente. Tal movimento pode ser realizado às custas de aparelhos dento-suportado, dento-muco-suportado, implanto-suportados ou ósseo-suportado. Os efeitos produzidos pelo tratamento vão desde alterações esqueléticas (aumento da base, cavidade e do espaço aéreo nasais) até inclinações dentárias (principalmente nos dentes de suporte do aparelho expansor), dentre outras. O objetivo desta pesquisa foi avaliar, por meio do Método de Elementos Finitos (MEF), a distribuição das tensões produzidas pela EMCA nas estruturas maxilares utilizando-se aparelho expansor ósseo-suportado. Material e métodos: Foi confeccionado um modelo tridimensional de maxila para simulação da EMCA com osteotomia tipo LeFort I descendente sem degrau, com disjunção pterigomaxilar utilizando um modelo de aparelho ósseo-suportado para o teste com a simulação de abertura de 1mm. Os resultados mostraram maior abertura da maxila na região anterior de incisivos a pré-molar (1 mm) e em menor quantidade (0,6mm) na região de molares. A tensão máxima principal (TMXP) mostrou a concentração de tensões principalmente em toda face palatina da maxila de pré-molar ao túber maxilar. Pela face lateral, ficou mais evidente a TMXP nas região de osso alveolar posterior ao pré-molar, molares e túber, assim como na região de pilar zigomático acima da osteotomia. Pelo plano transversal foi possível observar a transmissão de tensões ao longo das estruturas ósseas mostrando pouca dissipação para as raízes do molar. Enquanto que as forças de compressão (Tensão Mínima Principal), evidenciadas pela tensão mínima principal, se manifestaram nas áreas de pilar zigomático e adjacentes as osteotomias, assim como na áreas de contato do apoio do aparelho com o osso palatino. Tensões de tração e compressão também foram evidenciadas na região de processo pterigoide. A análise de tensão de Von Mises mostrou que a parte que mais sofre estresse é a haste que liga o módulo do aparelho com a plataforma de apoio. Conclusão: Houve maior abertura da maxila na região anterior e as tensões resultantes de forças transmitidas ao osso alveolar dos dentes adjacentes ao aparelho, parecem não ser suficientes para deslocar os dentes. / Surgically assisted maxillary expansion (SARME) is the modality of treatment that aims to weaken the points of maxillary reinforcement allowing its gradual expansion. Such movement can be performed at the expense of dento-supported, dento-muco-supported, implanto-supported or bony-backed devices. The effects produced by the treatment range from skeletal changes (increase of nasal base, cavity and nasal air space) to dental inclinations (mainly in the supporting teeth of the expander apparatus), among others. The objective of the present research was to evaluate the distribution of stress produced by SARME in the maxillary structures using the bone-supported expander apparatus by the Finite Element Method (FEM). Material and methods: A three-dimensional hemi-maxilla model was simulated for SARME with a non-step descending LeFort I osteotomy with pterygomaxillary disjunction using a bone-supported device model for the 1mm aperture simulation test. The results showed a greater opening of the maxilla in the anterior region of the incisors to the premolar (1 mm) and smaller (0.6 mm) in the molar region. The principal maximal stress (TMXP) showed the concentration of the tension forces mainly in all the palatine face of the pre-molar maxilla to the maxillary tuft. Due to the lateral aspect, the TMXP was more evident in the posterior alveolar bone region, the molars and tuber, as well as in the epilating zygomatic region above the osteotomy. From the transversal plane, it was possible to observe the transmission of stress along the bony structures showing little dissipation for the roots of the molar. Meanwhile, the forces of compression (Principal Minimum Tension) evidenced by the principal minimal stress, were manifested in the areas of the zygomatic pillar adjacent to the osteotomies, as well as in the areas of contact of the support of the apparatus with the palatine bone. Tension and compression forces were also evidenced in the pterygoid process region. Von Mises\' stress analysis showed that the most stressed part is the rod connecting the device module to the support platform. Conclusion: There was a greater opening of the maxilla in the anterior region and the resulting forces of tension transmitted to the alveolar bone of the teeth adjacent to the appliance did not seem to be sufficient to displace the teeth.

Este trabalho apresenta os princípios básicos utilizados no desenvolvimento de um sistema especialista para síntese de cavernas de embarcações. Uma fatia do navio, contendo o anel transversal a ser analisado, é extraída do restante da estrutura e modelada como bidimensional. A interação da fatia com a estrutura longitudinal é feita considerando os elementos longitudinais pesados como apoios elásticos nos pontos de interseção com a fatia. A interação com o chapeamento é representada por uma distribuição de tensões de cisalhamento ao longo dos elementos no anel. Consegue-se, assim, condições de contorno para o modelo bidimensional muito semelhantes àquelas encontradas em um modelo tridimensional. O sistema desenvolvido, denominado TRANSEC, admite como dados de entrada a linha moldada da seção transversal, discretizada em elementos de viga, os carregamentos devido a pressão lateral ou concentrado, e uma tabela de perfis de onde o sistema buscará o perfil adequado para cada trecho de viga discretizado. O perfil adequado ou ótimo será aquele de menor peso e que resulte em solicitações estruturais enquadradas em uma faixa de tensões admissíveis previamente estabelecida pelo usuário. O sistema é composto por três módulos: um de elementos finitos, responsável pelos cálculos estruturais; um módulo gráfico, encarregado da elaboração de desenhos da estrutura; e um módulo de gerenciamento, com o objetivo de fornecer uma comunicação amigável com o usuário, além de gerenciar os outros dois módulos. O programa foi utilizado para a síntese de duas estruturas anteriormente otimizadas por modelos tridimensionais em elementos finitos. Foram encontrados resultados similares pelas duas metodologias porém com uma diferença significativa: o tempo dispensado utilizando o sistema TRANSEC, poucas horas, contra semanas pelo modelo tridimensional. O sistema TRANSEC se mostrou uma poderosa ferramenta, principalmente nas fases iniciais da espiral de projeto de embarcações. / This work presents the basic principles used in the development of an expert system for ship's transversal frame synthesis. A slice of the ship which contains the transversal frame is taken out from the remaining structure and modelled as a two-dimensional shape. The interaction of the transversal frame with the longitudinal structure is done considering the longitudinal stiffeners as elastic supports for the slice. The interaction with the shell plating is represented by a shear stress distribuition along the transverse frame. Based on this assumption, it is possible to get boundary conditions for the two-dimensional model similar to those associated with a three-dimensional model. The developed system, named TRANSEC, accept as input data the transverse section molded line, discretized by beam elements ; the load due to the lateral pressure and a beam cross section table from where the system chooses which one is suitable for each discrete piece of the beam. The suitable or optimum beam cross section will be the one with less weigh and which results in structural loads according to previouly adopted admissible stress levels. The system contains three units: one of Finite Element, that does structural calculus; one Graphic Module for the model's drawings and one Manager Module, aiming to provide a user friendly communication, besides controling the two other modules. The program was applied on two structures synthesis that were optimized by three-dimesional Finite Element models. The obtained results are similar for both procedures, but with a significant difference: the time spent on using the expert system, few hours, is much less than the days spent on using three-dimensinal models. The TRANSEC system can be considered a powerful tool , mainly in the initial phase of ship transverse structural design.

Atualmente, a madeira ainda é o material mais usado nas cruzetas das redes aéreas de distribuição de energia elétrica no Brasil, o que vem causando problemas às companhias distribuidoras de energia elétrica quanto a: (i) degradação devida a defeitos e a ataques de fungos e de insetos, (ii) aumento dos custos operacionais, para a substituição das peças danificadas e (iii) problemas ambientais, uma vez que a matéria-prima está se tornando escassa e apresenta restrições ambientais. Nesse sentido, estudos vêm sendo realizados visando a substituição da madeira por outros materiais, tais como aço, concreto e materiais poliméricos reforçados com fibras. Embora os materiais termoplásticos com função estrutural sejam de uso bastante recente, quando comparados com madeira, concreto ou metais, vários fatores contribuem para sua utilização (e.g., o alto consumo energético na produção do aço e do cimento e a abundância de material plástico com custo competitivo). Diante disso, este trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma cruzeta de polímero reciclado, de modo que ela seja comercialmente competitiva e que apresente vantagens quando comparada com as demais cruzetas existentes no mercado, tais como peso reduzido, facilidade de instalação e possibilidade de retorno de parte do capital investido, uma vez que, quando danificadas, o material pode ser novamente reciclado. Para tanto, realizou-se uma análise das propriedades geométricas de possíveis seções transversais para as cruzetas. Uma vez definidas as seções mais adequadas, foram feitos modelos reduzidos de cruzetas poliméricas e ensaios experimentais, cujos resultados foram validados por análise numérica feita com o programa ANSYS. Constatou-se que os modelos numéricos desenvolvidos representaram de forma satisfatória o comportamento verificado nos ensaios e comprovaram a viabilidade de empregar os polímeros reciclados em cruzetas e em outros elementos estruturais. Entretanto, com era de se esperar, será necessário melhorar algumas de suas características, tais como a resistência e a rigidez. / Nowadays, wood is still the most used material in crossarms of aerial power distribution lines in Brazil. However, it has caused problems to power utilities concerning (i) degradation due to defects and attacks of fungi and insects, (II) higher operational costs to replace damaged pieces and (III) environmental problems, as the raw material has become scarce and presented environmental restrictions. In this sense, studies have been conducted aiming to replace wood by other materials, such as steel, concrete and polymeric materials reinforced with short fibers. Although thermoplastic materials with structural function have a recent use, when compared to wood, concrete or metals, several factors contribute to their application (e.g., high energetic consumption in the production of steel and cement and the abundance of plastic material with competitive cost). Therefore, this work aims contribute to the development of a recycled polymer crossarm, to be commercially competitive, with advantages over the ones existing in the market, such as lower weight, easiness of installation and possibility of recovering part of the invested capital, when damaged, the material can be recycled again. An analysis of the geometric properties of possible transversal sections for the crossarms was conducted. After defining the most adequate sections, reduced models of polymeric crossarms and experimental tests were made. The results were validated by numerical analysis performed by ANSYS. The numerical models developed satisfactorily represented the behavior verified in the tests, proving the viability of using the recycled polymers in crossarms and other structural elements. However, as expected, some of their characteristics, such as resistance and stiffness, must be improved.

Fatigue analysis is essential for the optimization of products subjected to dynamic loads. However, a number of fatigue analysis theories have been developed, how to apply an established method in real-world product designs is not a trivial task. Most of small or medium sized enterprises (SMEs) still rely heavily on the experiments to evaluate the fatigue lives of products. Among existing fatigue design methods (i.e., experiments, analytical methods, and simulations), the simulation-based methods have the advantages of low cost, low risk environment and enable a designer to determine the accuracy and performance of a product design without building physical prototypes. Regarding the methodologies for fatigue analysis, some identified challenges are (1) the characterization of dynamic loads, (2) the formulation of finite element models which can be aligned with applications or testing scenarios, and (3) the verification and validation of simulations. To make a simulation-based fatigue analysis more practical for real-world product designs, the solutions to the aforementioned problems must be found. This thesis aims to establish a systematic methodology to perform the fatigue analysis for product design with any material, carbon steel material is used for the present case study to illustrate and verify the proposed methodology for fatigue analysis. Major tasks involved in this thesis study are: 1).The method for the characterization of dynamic loads. It is a numerical method to simulate the kinematic and dynamic behaviors subjected to the given motion, and it is expected to extract interacting dynamic forces of components to be analyzed. 2).The systematic method and procedure to formulate the problem of fatigue analysis as a finite element analysis model and find the solution of fatigue life of product.3).The procedure and approaches are developed to verify and validate fatigue analysis models and procedure used for the present case study.4).The parametric studies with a set of design variables to show the feasibility and flexibility of using simulation methods to evaluate the influence of multiple design variables on wheel products.<br>