Ce travail de thèse s'articule autour de deux axes principaux : l'aide à la détection et l'aide à la caractérisation de la plaque d'athérosclérose. Il s'inscrit dans un programme de recherche qui vise à développer de nouveaux moyens de diagnostic des plaques d'athérome coronariennes et de prédiction du risque de rupture. La première partie de ce manuscrit présente l'athérosclérose, ses conséquences sur la santé des patients et les enjeux de modélisation auxquels nous sommes confrontés, notamment d'un point de vue Mécanique et Mathématique. Ce travail s'inscrit dans la lignée des problèmes inverses en mécanique des milieux continus et plus précisément en élasticité. La deuxième partie présente une méthode de détection de plaque basée sur le principe de palpographie. Cette nouvelle approche permet la prise en compte de toutes les composantes du tenseur des déformations mesurées à l'aide d'une technique intravasculaire ultrasonore (IVUS). La troisième partie est consacrée à l'élaboration d'outils de caractérisation de la plaque d'athérome et la reconstruction des propriétés mécaniques de ses différents constituants. Une nouvelle approche (I-FEM) basée sur la méthode des éléments finis est élaborée pour la résolution des problèmes inverses en élasticité linéaire. On présente le développement de ce nouveau code de calculs éléments finis qui a permis de reconstruire avec succès les cartographies d'élasticité des plaques d'athérome. De façon intéressante, I-FEM est basée sur la discrétisation des propriétés mécaniques (i.e. module d'Young et coefficient de Poisson) aux nœuds de l'élément fini. De plus, une deuxième méthode moins sensible au bruit (appelée "Fast-Modulography") est aussi proposée dans cette recherche doctorale. Elle s'inspire de la technique revisitée de palpographie développée au sein de notre laboratoire et a aussi pour but de fournir la cartographie de module d'Young (i.e. le modulogramme) de la lésion athéromateuse explorée par IVUS. Les méthodes proposées ont toutes été validées sur des données simulées, basées sur des géométries de plaques réelles acquises in-vivo à l'hôpital Cardiologique de Lyon. Une analyse de la sensibilité au bruit issu du signal ultrasonore, ainsi qu'une étude sur la stabilité et la convergence de la solution pour chacune de ces méthodes a été effectuée. L'ensemble des outils proposés semblent prometteurs. Leur utilisation pourrait aider à la compréhension des mécanismes biologiques liés au développement de la plaque d'athérome. En effet, ils pourraient permettre d'analyser les variations des propriétés mécaniques des constituants de la plaque lors de son évolution. De plus, ces mêmes outils cliniques nous permettrons de mieux diagnostiquer le degré de vulnérabilité à la rupture de la plaque explorée in vivo. / This thesis is structured around two main axes: 1) Atherosclerotic plaque detection, and 2) Atherosclerotic plaque characterization. It is a part of a research program which aims to develop new clinical tools to detect coronary atherosclerotic lesions and to predict the risk of rupture. The first part of this manuscript presents the atherosclerosis, its impact on patients' health and introduces modeling challenges we are facing, in particular in applied mechanics and mathematics. This work deals with the resolution of inverse problem in elasticity knowing the strain distributions (i.e. the elastograms). The second part of my manuscript presents a new detection method based on palpography technique. This original technique allows us, by considering all strain components, to quantify accurately the circumferential arterial wall compliance based on intravascular ultrasound (IVUS) sequence. The third part is devoted to the development of an elasticity reconstruction tool for atherosclerotic plaques. An original approach (named I-FEM), based on finite element method, is proposed for the resolution of inverse problem in linear elasticity. We detail the mathematical development of this new code, which was successfully used to reconstruct the Young's modulus maps (i.e. modulograms) of atherosclerotic plaques. Interestingly, I-FEM is based on the discretization of mechanical properties (Young Modulus and Poisson's ratio) at the finite element's nodes. Finally, in the last chapter of this part, I proposed a more robust (with regard to noise) reconstruction elasticity algorithm (called Fast-Modulography). This method was directly inspired by our previous study developed on palpography technique. It also aims to give a Young's modulus map of the atherosclerotic plaque explored by IVUS.All the proposed methods have been validated on simulated data, based on real geometries recorded in-vivo at the Cardiological hospital of Lyon. Analyzes of the noise sensitivity for IVUS data, and a study of the stability and the convergence of the solution have been conducted for all approaches.All these novel techniques appear to be promising. Using them could help for a better understood of the biological mechanisms involved in the atherosclerotic plaque development. Indeed, they could provide information about changes of mechanical properties during the plaque evolution. Furthermore, such clinical tools may be used to diagnose the risk of rupture of a vulnerable atherosclerotic plaque.

Orientador: José Roberto Cury Saad / Banca: Pedro Yoshito Noritomi / Banca: Luiz Alberto Plácido Penna / Banca: Edson Alves de Campos / Banca: Celso Luiz de Angelis Porto / Resumo: Dentes tratados endodonticamente têm uma maior incidência a fraturas, tornando sua restauração um desafio para a Odontologia. Foram selecionados três incisivos centrais superiores humanos os quais foram restaurados com núcleo metálico fundido e coroa de cerâmica IPS emax®Press, núcleo de preenchimento em resina ccomposta associado ao pino de fibra de vidro e coroa de cerâmica IPS emax®Press e endocrown em cerâmica IPS emax®Press. Os dentes foram levados ao teste estático de fratura. Paralelamente foi realizado um modelo virtual de um incisivo central que apresentava características e restaurações representativas dos dentes que foram levados ao teste de fratura. A análise computacional pelo método dos elementos finitos 3D foi realizada. Os resultados obtidos nos dois tipos de análise realizada mostram que a coroa endocrown e o pino de fibra de vidro apresentaram um padrão de fratura que não afetou a estrutura radicular enquanto que o núcleo metálico fundido apresentou um padrão de fratura desfavorável envolvendo a estrutura radicular condenando o dente. Na análise dos elementos finitos obtivemos uma correta previsibilidade de onde as coroas e núcleos poderiam falhar. A análise dos elementos finitos é uma metodologia importante na análise de novas técnicas e novos materiais. / Abstract: Restoration of endodontically treated teeth is a common problem in restorative dentistry, related to the fractures occurring in such teeth. Three human maxillary central incisor were selected and restaured with metal core and IPS emax®ceramic crown, glass fiber post with composite core and IPS emax®ceramic crown and IPS emax®ceramic endocrown. Static loading test were performed on each specimen until failure. Paralleled a 3D model of a maxillary central incisor is presented. The same characteristics of the real teeth used in the mechanical test were applied. A 3D finite elements analysis was made. The results of both analysis shows that endocrown and fiber post have a pattern of fracture that not involve the root while metal core presents a catastrophic pattern of fracture in the root. The FEM analysis is an important methodology in the development of new materials. / Doutor

[pt] Neste trabalho apresenta-se ferramentas computacionais para o projeto de lajes maciças de concreto armado. O projeto de lajes é feito utilizando-se uma análise elástica, elasto- plástica perfeita, um dimensionamento ótimo utilizando programação matemática e um projeto pela análise plástica. O projeto convencional de lajes de concreto armado tem sido feito a partir de esforços solicitantes determinados pela hipótese de comportamento linear elástico do material. Utilizando-se as ferramentas computacionais desenvolvidas neste trabalho é proposto um procedimento de projeto de lajes maciças de concreto armado que utiliza esforços solicitantes obtidos através de uma análise elasto-plástica perfeita desenvolvida pelo método dos elementos finitos. O dimensionamento das armaduras ortogonais, positivas e negativas, em cada ponto da laje é feito de modo a atender aos critérios de resistência definidos em função dos momentos de flexão e de torção e de maneira a se ter o menor consumo de aço. Os estados limites de utilização correspondentes à flecha da laje e à abertura de fissuras também são considerados no projeto. A análise elástica e elasto-plástica perfeita das lajes, descritas pelo seu plano médio e discretizadas pelo método dos elementos finitos, são feitas em regime de pequenos deslocamentos com formulação consistente em deslocamentos. Na análise elasto- plástica perfeita é utilizado o algoritmo de Newton-Raphson para solução das equações de equilíbrio a nível global da estrutura. As relações da Teoria da Plasticidade são resolvidas a nível local, ou seja, para cada ponto de Gauss da estrutura discretizada. O problema de retorno das tensões na análise elasto-plástica perfeita é formulado como um problema de Programação Matemática (PM). O Método dos Pontos Interiores proposto por Herskovits (HERSKOVITS, 1995) é utilizado como algoritmo de retorno das tensões na análise elasto-plástica perfeita. / [en] In this work it is presented computational methodologies for the design of reinforced concrete massive slabs. The design of the slabs is made using an elastic and perfect elastoplastic analysis, an optimum design using mathematical programming and a plastic analysis project. The conventional project of reinforced concrete slabs has been made starting from efforts determined by the hypothesis of linear elastic behavior of the material. Using the computational methodologies developed in this work, it is proposed a procedure of design of reinforced concrete massive slabs that uses efforts obtained through a perfect elasto-plastic analysis developed by the finite element method. The design of the orthogonal reinforcements, positive and negative, in each point of the slab is made in order to assist the yield criteria defined in function of the bending and torsion moments and in order to obtain the lowest consumption of reinforcement. The limit states of serviceability corresponding to the slab deflection and crack opening are also considered in the design.The elastic and perfect elasto-plastic analyses of the slabs, described by their medium plan and discretized by the finite element method, are performed under the hypothesis of small displacements with consistent formulation in displacements. In the perfect elasto-plastic analysis, the Newton-Raphson algorithm is used to solve the equilibrium equations at global level of the structure. The relationships of the Plasticity Theory are resolved at local level,that is, for each Gauss point of the iscretized structure. The return mapping problem in the perfect elasto- plastic analysis is formulated as a problem of Mathematical Programming (PM). The Method of the Interior Points proposed by Herskovits (HERSKOVITS, 1995) is used as a return mapping algorithm in the perfect elasto-plastic analysis.

Os hidrocarbonetos são encontrados sob alta pressão em rochas porosas, denominadas rochas reservatório. A camada pré-sal apresenta rochas reservatório cobertas por uma camada impermeável de sal de grande espessura. Ocorrências de estruturas salinas são favoráveis para o aprisionamento dos hidrocarbonetos e aumentam a probabilidade de sucesso na prospecção de óleo e gás, pois são excelentes rochas capeadoras, de porosidade e permeabilidade praticamente nulas. As rochas salinas apresentam deformação lenta e contínua quando submetidas a tensões constantes, fenômeno conhecido como fluência. Durante a perfuração de poços através de espessas camadas de sal podem ocorrer problemas operacionais, como o aprisionamento da coluna de perfuração e o colapso do poço. Ainda, a fluência pode levar ao colapso os revestimentos de um poço de petróleo revestido. Estes contratempos geram grandes desafios e criam oportunidades de evolução na indústria do petróleo. Neste contexto, este trabalho consiste na análise numérica da escavação de poços em rochas salinas para exploração de petróleo, com o estudo do comportamento geomecânico do sal utilizando o programa de elementos finitos Abaqus®. O efeito da fluência do sal durante e após a perfuração e cimentação dos poços foi verificado utilizando diferentes pesos de fluido de perfuração, simulado como não penetrante. Análises dos deslocamentos, deformações e tensões na parede do poço e em sua vizinhança foram realizadas por meio de análises de deformação plana e análises axissimétricas. Após a instalação do revestimento e cimentação do poço que engloba tanto o processo de endurecimento do cimento, quanto a resposta de fluência da camada de sal, pôde-se analisar os deslocamentos, deformações e o comportamento das tensões na fronteira sal-cimento, evitando possíveis intervenções em poços que acarretam perdas econômicas. Sendo assim, este estudo auxilia no monitoramento e controle do fechamento de poços de petróleo em evaporito, após a escavação e cimentação do poço, evitando os diversos problemas decorrentes do comportamento de fluência do sal. / Hydrocarbons are found under high pressure in porous rocks, called reservoir rocks. The presalt layer shows reservoir rock covered by an impermeable salt thick layer. Occurrences of salt structures are favorable for trapping of hydrocarbons and increase the probability of success in oil and gas prospecting. They are excellent cap rocks with porosity and permeability practically nil. Salt rock present creep when subjected to continuous and constant stress. During well drilling through thick salt layers operational problems may occur like the imprisonment of the drill string and the collapse of the well. Also, creep may cause the collapse of the well casing. These setbacks create great challenges and opportunities for the evolution of the oil industry. In this context, this work proposes the numerical analysis of well excavation in salt rock for oil exploration with the study of the geomechanical behavior of salt using a finite element method (FEM) software Abaqus®. The effect of salt creep during and after drilling and cementing of wells was verified using different weights of the drilling fluid assumed to be non-penetrable with respect to the wellbore formation. Analysis of displacements, strains and stresses on the face of the wellbore and into the salt formation were performed with plane strain and axisymmetric techniques. After installation of the well casing, cementing is simulated encompassing cement hardening as well as salt creep. It was possible to analyze displacements, strains and the behavior of the stress interactions between the existing boundary cement-salt formation, avoiding possible unnecessary workover operations that cause economical losses. Thus, this study assists in the control and monitoring of closing oil wells in evaporite, after excavation and cementing the well, avoiding many problems stemming from the behavior creep of salt.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a study of the characteristics of magnetic materials. The application of this study is the feeding of an electrodeless fluorescent lamp (EFL). This type of lamp is driven by electromagnetic effects and, because of this, the electrodes are eliminated. Thus, the EFL has longer lifetime associated with low lumen depreciation representing an alternative to lighting systems among other discharge lamps. Because of the EFL magnetic characteristics, the operation frequency of this type of system has to be high in order to reduce the size of inductive elements avoiding the shadowing. Thus, the study of different magnetic materials capable of operating under these circumstances is proposed. Experiments were performed in order to obtain material characteristics such as the magnetization curve and the energy losses, and simulations were used to study characteristics not available through practical means. Four different materials are analyzed, the ferrites N87 (from EPCOS) and IP12E (from THORNTON) and amorphous and nanocrystalline alloys. In the ferrites cases, it was possible to carry out practical experiments and prove that they are able to meet the operating needs of EFL. However, it was not possible to acquire toroids alloys, amorphous or nanocrystalline, with the internal diameter required to accommodate the bulb of the EFL therefore, results of simulations are presented for these cores projects. At the end of the work, comparisons are made between the results obtained. / Este trabalho apresenta um estudo das características de materiais magnéticos. A aplicação deste estudo é o acionamento de uma lâmpada fluorescente sem eletrodos (LFSE). O acionamento deste tipo de lâmpada é realizado a partir de efeitos eletromagnéticos, sem a necessidade de eletrodos. Em virtude disso, as LFSE apresentam, dentre as demais lâmpadas de descarga, uma longa vida útil associada a uma baixa depreciação do fluxo luminoso, representando uma alternativa atraente para sistemas de iluminação. Devido as características magnéticas das LFSE, a frequência de operação desse tipo de sistema deve ser elevada, com o objetivo de reduzir o volume dos elementos indutivos, evitando o sombreamento causado pelos mesmos. Com isso, é proposto o estudo de diferentes materiais magnéticos capazes de operar sob estas circunstâncias. Foram realizadas experiências a fim de obter características de materiais, tais como, a curva de magnetização e as perdas de energia, e simulações para estudar características não acessíveis através de meios práticos. Quatro diferentes materiais são analisados, os ferrites N87 (da EPCOS) e IP12E (da THORNTON) e as ligas amorfas e nanocristalinas. No caso dos ferrites foi possível realizar experiências práticas e comprovar que os mesmos são capazes de suprir as necessidades de funcionamento da LFSE. Porém, não foi possível adquirir toroides de ligas, amorfas ou nanocristalinas, com o diâmetro interno necessário para acomodar o bulbo da LFSE, portanto, resultados de simulações são apresentados para os projetos destes núcleos. Ao final do trabalho são realizadas comparações entre os resultados adquiridos.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-21T11:19:33Z No. of bitstreams: 1 DissRPT.pdf: 4811322 bytes, checksum: 5b9ef88d0970029bb522b0d047896637 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:45:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRPT.pdf: 4811322 bytes, checksum: 5b9ef88d0970029bb522b0d047896637 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:45:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRPT.pdf: 4811322 bytes, checksum: 5b9ef88d0970029bb522b0d047896637 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:45:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRPT.pdf: 4811322 bytes, checksum: 5b9ef88d0970029bb522b0d047896637 (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This work presents the development of a numerical model of a composite connection connecting a composite beam to a concrete filled steel tube column using a through plate. The software Ansys® and finite elements methods were used in the numerical analyses and the model was validated by comparison with experimental results. The main guidelines adopted in the choice of finite elements, material properties and constitutive relationships, boundary conditions and restrains and other aspects of numerical modeling are presented and discussed in this work. The validated numerical model was then used in parametric analysis in which was analyzed the influence of geometric and physical parameters as reinforcement ratio of slab, height of I-steel beam, web thickness of I-steel beam, diameter of the bolts, slab thickness, height of the through plate, concrete compressive strength and steel yield strength. The parameters analyzed revealed direct influence on behavior, especially in terms of moment an initial stiffness. Comparative analysis between all parameters allowed comments on the most influential variables and those that present similar behaviors. / Apresenta-se neste trabalho o desenvolvimento de um modelo numérico de ligação mista vigapilar preenchido com chapa passante. Para tanto, utilizou-se o método dos elementos finitos via pacote computacional Ansys®. O modelo numérico foi então validado com base em resultados encontrados na literatura. No presente estudo são apresentadas as principais diretrizes adotadas na escolha dos elementos finitos, propriedades dos materiais e relações constitutivas, condições de contorno e vinculações, carregamentos e outros aspectos referentes à modelagem numérica. O modelo numérico validado foi então utilizado na realização de análises paramétricas nas quais foi analisada a influência de parâmetros geométricos e físicos, como taxa de armadura da laje, altura dos perfis de aço da viga mista, espessura da alma do perfil da viga mista, diâmetro dos parafusos, altura da laje, altura da chapa passante, resistência do concreto e resistência ao escoamento do aço. Os parâmetros analisados revelaram influência direta no comportamento da ligação, principalmente em termos de momento resistente e rigidez inicial. Análises comparativas entre todos os parâmetros permitiram observações sobre as variáveis mais influentes e aquelas que apresentam comportamentos semelhantes.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joanesson S Schmidt.pdf: 1440856 bytes, checksum: df26cfcda5fb5443496a9daa2e65e4e6 (MD5) Previous issue date: 2013-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In structural optimization problems based on derivatives the calculation of the displacements sensitivity with respect to design variables is a critical step. Accurate, stable and efficient methods of sensitivity analysis are sought. The occurrence of errors during the calculation of sensitivity motivates a significant research and this paper presents a way to eliminate the errors that arise when using the semi-analytical displacements sensitivity analysis with respect to shape variables in rigid rotation dominated problems. A finite element formulation for structures modelled with bar elements is developed and the complex variable semi-analytical method is implemented in order to apply to problems with geometric nonlinearity. The sensitivity of the displacements is performed with respect to material and shape parameters and the complex variables semi-analytic method is compared to other classical methods of sensitivity analysis: the finite difference method and real variables semi-analytical method. The comparison is performed using two examples known in the literature for presenting geometric nonlinearity. / Em problemas estruturais de otimização baseados em derivada, o cálculo da sensibilidade dos deslocamentos em relação às variáveis de projeto é uma etapa fundamental. Buscam-se métodos de análise de sensibilidade que sejam precisos, estáveis e eficientes. O aparecimento de erros durante o cálculo da sensibilidade motiva uma pesquisa significativa e o presente trabalho aborda uma forma de eliminar os erros que surgem ao se utilizar o método semianalítico na análise de sensibilidade dos deslocamentos em relação a variáveis de projetos de forma em problemas dominados por rotação rígida. Uma formulação de elementos finitos para estruturas modeladas com elementos de barra é desenvolvida e o método de análise de sensibilidade semi-analítico com variáveis complexas é implementado visando a aplicação em problemas com não-linearidade geométrica. A sensibilidade dos deslocamentos é realizada em relação a parâmetros materiais e de forma e o método semi-analítico com variáveis complexas é comparado com outros métodos clássicos de análise de sensibilidade: método das diferenças finitas e método semi-analítico com variáveis reais. A comparação é realizada através de dois exemplos que são conhecidos na literatura por apresentar não linearidade geométrica.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre-textuais.pdf: 99837 bytes, checksum: 26af6e9b202afa9fa60be43b442df83a (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The finite element method has been traditionally applied in solving problems of elasticity and heat transfer, being widely used in cases with homogeneous isotropic materials. With the advent of new technologies, it has been more frequent to use components with more than one material, aiming to get the most out of each phase. A common example is the application of coating films, with optimal properties, on a substrate. These coating films may be homogeneous or functionally graded (FGM). The latter presents a continuous variation of properties through the geometry, allowing to reduce differences at the interface with the substrate. It is important to analyze the behavior of stresses along the interface between film and substrate, a region prone for the occurrence of failure. As current commercial finite element programs have limitations to handle FGM's, especially at the interfaces, one of the motivations of this dissertation is to develop a method for stress and flux nodal recovery, adequate to work with this type of material. The work presents the analysis of a component made of steel or aluminum coated with a titanium nitride film (homogeneous or FGM) under thermo-mechanical loading. The thermal part of the problem is set in an Eulerian description, leading to heat transfer by conduction and convection in the solid. The mechanical (elasticity) part is set in the usual Lagrangean description. A staggered thermo-mechanical approach is implemented and promising results are obtained. / O método de elementos finitos tem sido tradicionalmente aplicado na solução de problemas de elasticidade e transferência de calor, sendo amplamente utilizado em casos com materiais homogêneos e isotrópicos. Com o advento de novas tecnologias tem sido mais freqüente a utilização de componentes com mais de um material, onde se procura obter o máximo proveito de cada fase. Um exemplo comum é a aplicação de filmes de revestimento com propriedades ótimas sobre um substrato. Estes filmes de revestimento podem ser homogêneos ou funcionalmente gradados (FGM), sendo que o último tem variação continua de propriedades ao longo da geometria, permitindo atenuar diferenças na interface com o substrato. A análise do comportamento das tensões ao longo da interface entre filme e substrato é de suma importância, pois esta é uma região potencial para ocorrência de falhas. Dado que programas comerciais de elementos finitos atuais apresentam limitações para lidar com FGM s, principalmente na região de interface, uma das motivações desta dissertação é desenvolver um método de pós-processamento de tensões e fluxos capaz de trabalhar adequadamente com este tipo de material. O trabalho apresenta a análise de um componente de aço ou alumínio revestido com filme de nitreto de titânio (homogêneo ou funcionalmente gradado), sob carregamento termomecânico. A parte térmica do problema é descrita usando uma abordagem Euleriana, que resulta em condução de calor por convecção e condução no sólido. A parte mecânica (elasticidade) é descrita pela tradicional abordagem Lagrangeana. Um procedimento de solução termomecânica aninhada (staggered) é implementado e resultados promissores são obtidos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The occurrence of distortions of structures is common during welding. Such distortions are more severe in the case of large structures, such as shipbuilding. Since distortions can increase manufacturing costs and time during shipbuilding, a thorough study of causes and consequences of distortions is necessary. Therefore, this work aims to study the distortion phenomenon during welding processes and contribute to ship construction by using numerical and experimental techniques. This work can be split into two steps, in which factors that cause distortions were explored by using numerical approach. The first step was the investigation of distortion occurrence in simple structures, namely common joints employed in welding. The influence of joint type on thermal efficiency, restrictions (boundary conditions) on T joint, heat input and rotational-distortion geometry was also investigated. Afterwards, experimental runs for model calibration were carried out by using inverse method of Differential Evolution (DE) for estimating the parameter of Gaussian-heat distribution. Temperature fields were measured by thermocouples and infrared camera with previous emissivity calibration during weldments. The second step was the simulation of complex structures similar to panels made by thin plate and T joints (reinforcement) commonly found in naval construction. These complex structures are. The initial conditions for the simulation of complex structures were the forces calculated by simulation on the simple structures (basically T joints). This technique is called equivalent forces . The simulations were validated by experimental runs, in which a panel was welded and displacement measured by three-dimensional coordinate table. The results show a very good agreement between the simulations and experimental results for both temperature and displacements values. / Durante o processo de soldagem é comum o aparecimento de distorções das estruturas que estão sendo fabricadas. Tais distorções são ainda mais severas em grandes estruturas como, por exemplo, na fabricação de navios. Uma vez que tais distorções podem aumentar o custo e o tempo da fabricação de tais embarcações, torna-se relevante um estudo mais detalhado das causas e consequências destas distorções em soldagem. Desta forma, este trabalho busca estudar o fenômeno das distorções no processo de soldagem e consequentemente, contribuir para construção naval, utilizando-se técnicas numérica e experimentais. O trabalho foi dividido em duas etapas, onde foram explorados fatores que causam distorções e abordagens numéricas para seu cálculo. A primeira etapa foi investigação da ocorrência de distorções em estruturas simples na forma de juntas comuns à soldagem. Verificou-se a influência do tipo de junta no rendimento térmico de soldagem, a influência das restrições ou fixações das chapas na junta em T e a influência do calor e da geometria na distorção rotacional. Em seguida, foram realizados ensaios experimentais para calibração do modelo através do método inverso para estimação do parâmetro de distribuição gaussiana da fonte de calor utilizando-se a técnica de Evolução Diferencial (ED). Foram também medidos os campos de temperatura com auxílio de termopares e com câmera infravermelha, utilizando-se de calibração prévia da emissividade do material durante a soldagem. A segunda etapa foi a simulação de estruturas complexas que são mais frequentemente encontradas na construção naval. Estas estruturas complexas são similares a painéis contendo chapa fina e juntas em T como reforço estrutural. As condições iniciais para a simulação das estruturas complexas foram as forças calculadas pela simulação de estruturas simples (basicamente juntas em T ). Esta abordagem é chamada de forças equivalentes . As simulações foram validades por ensaios experimentais, onde um painel foi soldado e as deformações medidas por uma mesa de coordenadas tridimensional. Os resultados demonstram concordância entre simulação e medição experimental tanto para os campos de temperatura, quanto para as deformações. / Doutor em Engenharia Mecânica

O conceito de projeto de estruturas de ônibus deve ser determinado em função do carregamento dinâmico ao quais as estruturas são submetidas. Através de procedimentos experimentais e análises numéricas, pode-se avaliar o comportamento da estrutura para diferentes aplicações, variando-se o carregamento e os perfis de pista na qual o ônibus trafega. Carrocerias de ônibus são muitas vezes superdimensionadas, no entanto, empresas encarroçadoras de ônibus têm o desafio de construir produtos cada vez mais leves sem afetar sua integridade estrutural. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento estrutural de uma carroceria de ônibus submetida a diferentes perfis de pista, a fim de determinar o nível de exigência em cada uma delas, como também determinar qual sua vida útil para a condição aplicada. Nesse contexto se desenvolve uma metodologia para avaliação de fadiga no domínio do tempo, utilizando programas comerciais face ao case de aplicação a ser resolvido. A análise estrutural dinâmica foi realizada por meio do método de superposição modal, onde as excitações impostas ao modelo foram sinais experimentais de deslocamentos medidos nas regiões dos cubos das rodas do produto, eixo dianteiro e eixo traseiro, quando o mesmo trafegava em perfis de pista tipo: asfalto, paralelepípedo e estrada de chão batido. As tensões obtidas na análise dinâmica foram utilizadas na estimativa de vida em fadiga do ônibus, pelo método do plano crítico. Por fim, compararam-se os valores obtidos nos ensaios práticos com a análise numérica, no intuito de validar a metodologia desenvolvida. / The design concept of buses structures must be determined by the dynamic loading to which structures are subjected. It is possible to evaluate the performance of the structure to different applications through numerical analyses and experimental procedures by diversifying loading and runway profiles where buses travel on. Buses bodies are often oversized; however bus builders have the challenge of manufacturing products increasingly lighter without affecting its structural integrity. The purpose of this paper is to analyze the structural performance of a bus body subjected to different runway profiles in order to determine the level of demand in each one of them and also determine its useful life as well. In this context develops a methodology for evaluating the fatigue related to time domain by using specific software to solve those case applications already presented. Dynamic structural analyses was performed by method of superposition, in which stimulus imposed on the model were displacement signs measured in the front and rear axle of wheel hubs product, when buses were travelling on asphalt, paving and unpaved roads. The tension obtained in dynamic analysis was used from estimate fatigue life of buses, through the method of critical plan. Finally, were compared the values obtained in practical tests with numerical analysis in order to validate the methodology developed.