abstract: This study focuses on implementing probabilistic nature of material properties (Kevlar® 49) to the existing deterministic finite element analysis (FEA) of fabric based engine containment system through Monte Carlo simulations (MCS) and implementation of probabilistic analysis in engineering designs through Reliability Based Design Optimization (RBDO). First, the emphasis is on experimental data analysis focusing on probabilistic distribution models which characterize the randomness associated with the experimental data. The material properties of Kevlar® 49 are modeled using experimental data analysis and implemented along with an existing spiral modeling scheme (SMS) and user defined constitutive model (UMAT) for fabric based engine containment simulations in LS-DYNA. MCS of the model are performed to observe the failure pattern and exit velocities of the models. Then the solutions are compared with NASA experimental tests and deterministic results. MCS with probabilistic material data give a good prospective on results rather than a single deterministic simulation results. The next part of research is to implement the probabilistic material properties in engineering designs. The main aim of structural design is to obtain optimal solutions. In any case, in a deterministic optimization problem even though the structures are cost effective, it becomes highly unreliable if the uncertainty that may be associated with the system (material properties, loading etc.) is not represented or considered in the solution process. Reliable and optimal solution can be obtained by performing reliability optimization along with the deterministic optimization, which is RBDO. In RBDO problem formulation, in addition to structural performance constraints, reliability constraints are also considered. This part of research starts with introduction to reliability analysis such as first order reliability analysis, second order reliability analysis followed by simulation technique that are performed to obtain probability of failure and reliability of structures. Next, decoupled RBDO procedure is proposed with a new reliability analysis formulation with sensitivity analysis, which is performed to remove the highly reliable constraints in the RBDO, thereby reducing the computational time and function evaluations. Followed by implementation of the reliability analysis concepts and RBDO in finite element 2D truss problems and a planar beam problem are presented and discussed. / Dissertation/Thesis / M.S. Civil and Environmental Engineering 2012

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.

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.

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.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T21:44:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Okabe_EduardoPaiva_D.pdf: 3699501 bytes, checksum: 9a744709014d0fd925784d9408f38690 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho são investigados os efeitos da estrutura de suporte e de mancais hidrodinâmicos no comportamento de uma máquina rotativa. A estrutura de suporte, também conhecida como fundação, foi analisada experimentalmente, e através da análise modal das funções resposta em freqüência (FRF) foram calculados seus parâmetros modais. Estes parâmetros foram refinados através de dois métodos de otimização, o primeiro foi baseado na busca áurea, e segundo no método de mínimos quadrados não-linear. O modelo modal da fundação foi integrado ao sistema rotor-mancais através do método das coordenadas mistas, para o cálculo da resposta ao desbalanceamento do sistema completo. A análise modal complexa do sistema rotor-mancais-fundação foi utilizada para determinar a função resposta em freqüência direcional (dFRF), na qual foram observados os efeitos dos parâmetros testados sobre os modos diretos e retrógrados do rotor. Duas abordagens diferentes foram adotadas para a modelagem dos mancais hidrodinâmicos: o método das diferenças finitas e uma solução analítica usando a teoria de mancal curto. O método das diferenças finitas foi empregado no cálculo dos coeficientes de amortecimento e rigidez de um mancal hidrodinâmico finito, e estes foram aplicados no cálculo da resposta ao desbalanceamento e dFRF do rotor. A solução analítica foi usada no cálculo da resposta harmônica do rotor para demonstrar o comportamento não-linear do mancal. Os resultados das simulações foram verificados experimentalmente em um banco de testes / Abstract: This work investigates the effects of the support structure and the hydrodynamic bearings on the dynamic behaviour of rotating machinery. The support structure, also known as foundation, was analysed experimentally and its modal parameters determined through the modal analysis of its frequency response functions (FRF). These parameters were refined through two optimization methods, the first one based on the Golden Search, and the other one on the Nonlinear Least Squares method. The modal model of the foundation was integrated to the rotorbearings system through the Mixed Coordinates method for the calculation of the unbalance response of the complete system. The complex modal analysis of the rotor-bearings-foundation system was applied to calculate the directional frequency response function (dFRF), and determine the effects of the tested parameters on the forward and backward modes. Two different aproaches were adopted to model hydrodynamic bearings: the finite difference method and an analytical solution using the short bearing theory. The finite difference method was employed to calculate the stiffness and damping coefficients of a finite journal bearing, and they were applied in the calculation of unbalance response and dFRF of the rotor. The analytical solution was used to calculate the harmonic response of the rotor and demontrate the bearing nonlinear behaviour. The results of the simulations were verified through experimental tests in laboratory / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Elementos dentais endodonticamente tratados geralmente necessitam de retentores intrarradiculares para prover retenção e suporte ao processo restaurador. O objetivo deste estudo foi comparar a eficiência na distribuição de tensões de diferentes modelos de retentores intrarradiculares, através do método dos elementos finitos. Um modelo tridimensional de elementos finitos foi desenvolvido para representar um incisivo central superior endodonticamente tratado e restaurado com uma coroa total cerâmica, e quatro tipos diferentes de pinos pré-fabricados (dois convencionais, e dois modelos customizados) foram inseridos sob esse modelo e comparados quanto à distribuição das tensões às quais foram submetidos. Os quatro pinos diferem em formato e material de composição. O primeiro é um pino pré-fabricado metálico customizado referente à uma patente, com porção coronária anatômica (com curvaturas e formatos semelhantes à coroa anatômica) e flange rosqueável. O segundo pino pré-fabricado é semelhante em formato ao primeiro pino, mas será composto por fibra de vidro. O terceiro é um pino metálico pré-fabricado convencional, sem presença de flange. O quarto pino é semelhante ao terceiro pino em formato, mas será composto por fibra de vidro. Foi aplicada sobre os modelos uma mesma força estática média de 100 N com uma angulação de 135 graus ao longo eixo do dente no centro da face palatina do modelo, com o objetivo de simular a carga mastigatória e obter a distribuição das tensões. A avaliação apresentou os resultados considerando os critérios de Von Mises e tensões máximas principais. Os resultados mostraram que os pinos metálicos customizados resultaram em menores tensões à dentina e à estrutura coronária quando comparados aos pinos convencionais, e que ambos os pinos metálicos apresentaram menores tensões à estrutura coronária se comparados aos pinos em fibra de vidro. Em relação à estrutura dentinária, os pinos metálicos e os pinos em fibra de vidro apresentaram resultados semelhantes quanto à distribuição de tensões. Os modelos em fibra de vidro apresentaram resultados semelhantes em ambas as avaliações. Conclui-se que os modelos customizados foram superiores aos convencionais quando compostos pela liga metálica, mas semelhantes quando compostos por fibra de vidro. / Endodontically treated teeth commonly require a post to provide retention and support to the restorative process. The aim of this study was to compare the efficiency of the distribution stresses of different models of posts through the finite element method. A three-dimensional finite element model was developed to represent an endodontically treated maxillary central incisor restored with a ceramic crown, and four different types of prefabricated posts (two conventional and two customized models) have been inserted in that model and compared regarding the distribution of the stresses to which they were subjected. The four posts differ in size and material composition. The first is a custom metal prefabricated post relating to a patent, with anatomical coronal portion (with curvatures and format similar to the anatomical crown) and threaded flange. The second prefabricated post is similar in format to the first post, but is composed of fiberglass. The third is a conventional prefabricated metal post without the flange. The fourth post is similar to the third in format, but is composed of fiberglass. It was applied on the models the same average static occlusal force of 100N with an angle of 135 degrees to the tooth long axis in the palatal surface of the crown, with an objective of simulate the masticatory load and obtain the stress distribution. The evaluation presented the results considering the Von Mises and Maximum principal stress criteria. The results showed that the customized metal posts resulted in lower stresses to dentin and coronal tooth structure when compared to conventional posts, and both metallic posts had lower stresses in the coronal portion structure compared to glass fiber posts. Regarding the dentinal structure, metal posts and fiberglass posts showed similar results of stresses. The fiberglass models showed similar results in both evaluations. We conclude that the custom models were superior to conventional posts when composed by metal, but similar when composed of fiberglass.

Neste trabalho buscou-se consolidar aspectos referentes à otimização de problemas envolvidos na mecânica dos meios contínuos, envolvendo diferentes áreas do conhecimento, tais como: otimização matemática, diferenciação automática, análise estrutural, análise aerodinâmica, parametrização de curvas, superfícies e sólidos do tipo B-spline racionais não-uniformes (NURBS, acrônimo do inglês), análise IsoGeométrica (IGA, acrônimo do inglês) e análise por Elementos Finitos (FEA, acrônimo do inglês). Como objetivo final busca-se otimizar formas de cascas estruturais e formas de corpos aerodinâmicos imersos em escoamentos compressíveis. No que concerne à análise estrutural, esta é realizada via análise IsoGeométrica utilizando elementos sólidos para modelar cascas. Uma cinemática co-rotacional abrangente e precisa baseada na exata decomposição polar é desenvolvida, para lidar com problemas estáticos e dinâmicos altamente não lineares. Na análise estática foram implementados o método de Newton-Raphson e controle de deslocamentos generalizado, para problemas dinâmicos foram implementados o método -generalizado (G) e o método energia momento generalizado (GEMM+). A análise aerodinâmica é realizada via análise por Elementos Finitos para modelar escoamentos compressíveis viscosos e não viscosos em regimes transônicos e supersônicos. Um esquema característico baseado na separação da equação de momento (CBS, acrônimo do inglês) é utilizado para obter uma adequada integração temporal. No que concerne à otimização matemática, é utilizado um método baseado em gradientes, conhecido por programação quadrática sequencial (SQP, acrônimo do inglês), onde a avaliação as derivadas de Fréchet são levadas a cabo via diferenciação automática (AD, acrônimo do inglês). No que concerne aos resultados finais é realizada a otimização estrutural de forma de cascas modeladas como sólidos são apresentados, evidenciando um desempenho ótimo com respeito à energia de deformação interna. Os resultados de otimização aerodinâmica bidimensionais apresentam perfis aerodinâmicos ótimos com respeito à relação arrasto/sustentação para uma ampla gama de número de Mach, enquanto um resultado tridimensional é apresentado evidenciando a robustez e eficiência da implementação proposta. Pretendese estabelecer com este trabalho as bases para pesquisas em problemas de otimização aeroelástica. / Consolidation of the link among optimization problems in continuum mechanics, involving different fields, such as mathematical optimization, automatic differentiation, structural analysis, aerodynamic analysis, curves, surfaces and solids parameterization using Non Uniform Rational B-spline (NURBS), IsoGeometric Analysis (IGA), Finite Element Analysis (FEA) is looked for. Structural shape optimization of shell structures and aerodynamic shape optimization of immersed bodies in compressible flows are the main goals of this work. Concerning structural analysis, the so-called IsoGeometric analysis is employed. An accurate and comprehensive corotational kinematic based on the exact polar decomposition is developed in order to study highly nonlinear static and dynamic problems. Static analysis is carried out with Newton-Raphson and Generalized Displacement Control Method, while dynamic analysis is carried out with Generalized- (G) and Generalized Energy-Momentum Method (GEMM+). Aerodynamic analysis is carried out via Finite Element Analysis (FEA) in order to solve compressible flows in transonic and supersonic regimes. A Characteristic Based Split (CBS) method is employed to obtain an accurate time integration, which is based on the splitting of the momentum equation. Concerning mathematical optimization, the so-called Sequential Quadratic Programming (SQP) is employed, which is a gradient-based method, where the Fréchet derivatives are evaluated using Automatic Differentiation (AD). Final results consisting in structural optimization shown an optimal behaviour with respect to internal strain energy. While, results concerning aerodynamic bi-dimensional shape optimization exhibit a optimal behaviour with respect drag/lift ratio, for a large range of Mach number, and a simple result for tri-dimensional case is presented in order to show the efficiency and robustness of the implementation. Bases for future research in aeroelastic optimization problems are established in this work.

Esta dissertação apresenta um estudo desenvolvido com o intuito de consolidar uma metodologia para a otimização de projeto de porta-sedes de uma válvula de esfera trunnion. Este trabalho está dividido em dois artigos. Primeiramente, é apresentado um estudo comparativo entre diferentes modelos de porta-sedes, realizado com o apoio do método dos elementos finitos (FEA). O porta-sede de melhor desempenho foi determinado utilizando a Função de Perda Quadrática Multivariada. O objetivo principal deste primeiro artigo é identificar os principais parâmetros da geometria de um porta-sede, que possam garantir o desempenho funcional da válvula e correspondente atendimento dos requisitos de qualidade. O segundo artigo descreve uma aplicação da metodologia de Projeto de Experimentos (DOE), conduzida com o intuito de identificar a configuração geométrica da válvula que conduza a condição ótima de funcionamento, fornecendo, desta forma, subsídio para a área de Desenvolvimento de Produtos na elaboração de válvulas mais robustas. Uma das principais contribuições deste trabalho é a constatação que os quatro fatores controláveis incluídos no estudo exercem efeito significativos sobre as variáveis de resposta utilizadas (pressão de contato e força de reação). Excetuando-se o fator “pressão de operação da válvula”, que caracteriza a condição operação, mas não é um parâmetro de projeto, o fator que revelou efeito mais pronunciado sobre as variáveis resposta foi a “área da pista de vedação”. / This thesis presents a study conducted in order to consolidate a methodology for seat-retainer design optimization of a trunnion ball valve. This work is divided in two papers. Initially a comparative study between different seat-retainer models, developed with the support of the finite element analysis (FEA), is presented. The best performance seat-retainer was determined using the Multivariate Quadratic Loss Function. The main purpose of this first article is to identify the main parameters of the seat-retainer geometry, which could ensure the functional performance of the valve and corresponding quality requirements. The second paper describes an application of Design of Experiments (DOE) methodology, conducted in order to identify the geometric configuration of the valve that leads to the optimal operating condition, providing thereby, contribution to the Product Development area in designing more robust valves. The main contribution of this work is the finding that the four control factors included in the study exert significant effect on the response variables used (contact pressure and reaction force). Except for the factor "valve operating pressure" that characterizes the operation condition, but is not a design parameter, the factor that showed more pronounced effect on the response variables was the “seat sealing area”.

Atletas de diversas modalidades esportivas estão sujeitos a sofrer lesões no complexo dento-maxilo-facial por diversos impactos mecânicos, como choques contra o solo, outros atletas, bolas, etc. As principais preocupações dos cirurgiões-dentistas em relação a esses choques são as lesões irreversíveis em elementos dentais e/ou bases ósseas. A melhor estratégia para controlar a ocorrência e gravidade dessas lesões é a utilização de protetores bucais invidualizados, que além da proteção, não diminuem o desempenho dos atletas. Para avaliar a eficiência dos protetores bucais a análise por elementos finitos foi empregada, e o objetivo do presente trabalho foi avaliar o comportamento mecânico do protetor em EVA de diversas espessuras diferentes. A análise por elementos finitos foi conduzida utilizando a geometria de um incisivo central obtida por meio de tomografia computadorizada. A simulação foi constituída pelo esmalte e dentina do elemento dental, protetor bucal em EVA e uma esfera de borracha que era o objeto impactante. As geometrias foram transformadas em elementos sólidos e apenas os nós do terço apical da dentina radicular foram fixados. O pré-processamento foi realizado no Hypermesh® e no LS-PrePost®,o processamento foi feito pelo software LS-DYNA®.O estudo foi observado em 3D. Foram observadas a máxima e a tensão mínima principal no esmalte e na dentina em cinco variáveis: com protetor bucal de 1mm, 2mm, 3mm e 4mm, e como grupo controle foi utilizada uma geometria simples sem EVA. A tensão mínima principal no esmalte ocorreu no centro da face vestibular e seu valor foi maior sem o protetor bucal e diminuiu com o aumento da espessura do protetor, a tensão máxima no esmalte ocorreu na união entre esmalte e dentina na face vestibular. Na dentina a tensão máxima principal ocorreu na face vestibular da raiz e a tensão mínima ocorreu na face palatina. Os resultados mostraram que o protetor bucal foi benéfico, diminuindo as tensões compressivas e de tração no esmalte, porém não mostrou significante melhoria quando as tensões na dentina foram comparadas. / In different sports, the athletes are likely to experience injuries on teeth, soft tissue and bone, usually by mechanic trauma, such as falling on the ground, shocking against other player, balls, etc. The dentist main concerns are the permanent injuries on teeth and bone complex. The best strategy to fight these impairments still is the prevention, using individualized sports mouthguards. To evaluate the efficacy of the mouthguards, the finite element analysis was used, and the purpose of the present study was to evaluate the mechanical behavior to the EVA mouthguard on different thickness. The finite element analysis was made using geometry of a superior central incisor, which was acquired by computerized tomography. The simulation was made with enamel and dentin from the tooth, an EVA mouthguard and a rubber sphere that was the impacting object. All geometries was transformed into solid elements and the knots on the apical third of the root dentin were fixed. The pre-process was made using Hypermesh® and LS-PrePost® e and processing of data was made on LS-DYNA® software. The results were the maximum and minimum main stress on the enamel and dentin solids in five different situations: no mouthguard and mouthguard with thickness of 1mm, 2mm, 3mm and 4mm. The minimum main stress on the enamel was measured at the center of the vestibular surface and the higher value was observed with no mouthguard and the values decreased as the thickness of the mouthguard increased, the maximum main stress on enamel occurred near the amelodentin junction on the vestibular surface, but no significant changes were observed among the situations. As for the dentin the maximum main stress occurred on the buccal surface of the root, and the minimum main stress on the lingual surface. The results show that the mouthguard was efficient decreasing the compressive and tensile stress on enamel, but did not make significant improvement as on both stresses on dentin.

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.