[pt] As estruturas ajustáveis ou dobráveis (deployable structures) consistem em um grupo de estruturas capazes de modificar sua forma e volume para atender a uma variedade de aplicações. Geralmente, são estruturas pré-fabricadas compostas por barras retas ou curvas unidas por meio de articulações que permitem que se movimentem para formar um arranjo compacto e se desdobrem em formas estruturais de grande porte. Essas estruturas atuam como mecanismos durante sua implantação e se tornam estruturas capazes de suportar cargas externas durante a fase de serviço. Além disso, elas devem ser leves e compactas a fim de serem facilmente transportadas e simples e rápidas de montar. Todas essas restrições dificultam a escolha dos melhores parâmetros que levem ao menor peso, maior rigidez e que permitam à estrutura desempenhar suas duas funcionalidades e garantir sua reutilização. Entre os tipos de estruturas dobráveis, os elementos pantográficos (tesouras) têm despertado grande interesse de engenheiros e arquitetos nos últimos anos. Este estudo avalia o comportamento não linear geométrico de arcos planos constituídos por dois tipos clássicos de elementos pantográficos: polar e translacional. Para isso, uma análise geométrica não linear detalhada é conduzida por meio de software de elemento finito elaborado com formulação corrotacional, a fim de avaliar a influência dos parâmetros geométricos da estrutura, como o tipo de elemento patográfico, o tipo de apoio e número de elementos no comportamento não linear e na estabilidade da estrutura. Os resultados obtidos por nossas análises revelam, na maioria dos casos, um comportamento eminentemente não linear característico de arcos esbeltos, com o caminho de equilíbrio exibindo vários pontos limites de carga e deslocamento, onde podem ocorrer saltos para configurações remotas e indesejáveis. Com base nestes resultadods, a influência dos parâmetros do sistema na capacidade de carga do arco é quantificada. / [en] Deployable structures consist of a group of structures capable of modifying their shape and volume in order to meet a range of conditions and needs. They are usually prefabricated structures consisting of straight or curved bars linked together in a compact bundle, which can then be unfolded into large-span, load bearing structural shapes. These structures have dual functionality since they act as mechanisms during its deployment and become immovable structures capable of supporting external loads during the service phase. In addition, they should be lightweight and compact to be easily transported and simple and quick to deploy. All these restrictions make it difficult to choose the best parameters regarding the shape and material of the structure, since many analyzes must be performed in order to find parameters that give lowest weight, highest stiffness, and that allow the structure to perform its two functions and ensure its reuse. Among the types of folding structure, those made of pantographic elements (scissors) have attracted great interest from engineers and architects in recent years. This study evaluates the geometric nonlinear behavior of plane arches constituted by two classic type of pantographic element, namely: polar and translational. For this, a detailed nonlinear geometrical analysis is conducted through tailored corotational finite element software in order to evaluate the influence of the structure s geometrical parameters, type of scissor units and supports on the nonlinear behavior and stability of the structure. The results obtained by our analyzes reveal, in most cases, a characteristic non-linear behavior of these structures with the nonlinear equilibrium path exhibiting several load and displacement limit points where jumps to remote and undesirable configurations may occur. Based on them, the influence of system parameters on the load carrying capacity of the arch is quantified.

[pt] Em décadas recentes, renovou-se o interesse no campo da estabilidade estrutural em função das novas aplicações envolvendo estruturas inteligentes e ajustáveis, micro e nano componentes e a mecânica dos metamateriais. Em muito destas estruturas deseja-se um comportamento multiestável, que pode ser obtido por materiais tradicionais ou novos materiais capazes de sofrer grandes deformações elásticas. Neste trabalho o comportamento não linear, estabilidade e vibrações de uma treliça neo-Hookeana que exibe comportamento multiestável é investigada. Neste caso, a teoria de grandes deformações é essencial para modelar as barras da treliça. Muitos trabalhos na literatura investigam a estabilidade de treliças, porém são restritos ao comportamento linear dos materiais. No presente trabalho uma análise paramétrica detalhada de treliças abatidas e não abatidas submetidas à carga estática vertical ou horizontal é realizada, considerando a elasticidade em seu domínio não linear completo para derivar as equações não lineares de equilíbrio e movimento. Imperfeições de carga e geométricas são consideradas. Assim, os caminhos de equilíbrio são obtidos, sua estabilidade é investigada utilizando o princípio da energia potencial mínima, frequências naturais e conceito de bacias de atração. Os resultados demonstram que a presença simultânea da não linearidade do material e geométrica dá origem a novos caminhos de equilíbrio que não são esperados para os materiais elásticos lineares, resultando em várias soluções estáveis e instáveis coexistentes e em uma complexa superfície de energia potencial, esclarecendo a influência do modelo neo-Hookeano nos resultados. Os presentes resultados poderão ajudar no desenvolvimento de novas aplicações na engenharia onde a multiestabilidade é desejada. / [en] Recent decades have seen a renewed interest in the field of structural stability due to new applications involving smart and deployable structures, micro- and nanocomponents and mechanical metamaterials, among others. In many of these structures multistable behaviour is desirable, which can be accomplished by traditional and new materials capable of undergoing large elastic deformations. In this paper the nonlinear behaviour, stability and vibrations of a hyperelastic neo-Hookean truss exhibiting multistable behaviour is investigated. In such case, the large deformation theory is essential to model the truss members. Most papers in the literature dealing with this problem is however restricted to linear material behaviour. In the present work a detailed parametric analysis of shallow and steep trusses under horizontal or vertical loads, considering elasticity in the fully non-linear range is employed to derive the nonlinear equilibrium and motion equations. Then, all equilibrium paths are obtained and their stability is investigated using the minimum energy principle, natural frequencies and the basins of attraction concept. Load and geometric imperfections are considered. The results show that the simultaneous presence of geometric and materials nonlinearities lead to new equilibrium paths which are not expected for linear elastic materials, resulting in several coexisting stable and unstable solutions and a complex potential energy landscape, clarifying the influence of the constitutive hyperelastic model on the results. The present results may help the development of new engineering applications where multistability is wanted.

[pt] Neste trabalho é apresentado um método numérico de resolução para a equação diferencial de placas: o método de Galerkin Iterativo. O método é utilizado para obtenção das cargas críticas de flambagem e das freqüências naturais para placas retangulares com condições de contorno arbitrárias. São determinados ainda os modos de vibração de placas para diversas condições de contorno. É também apresentada uma análise do comportamento estático e dinâmico de placas planas retangulares. Utilizando-se dos resultados obtidos nesta análise e do método de Galerkin Iterativo, analisa- se a influência dos carregamentos axiais sobre as propriedades de vibração de uma placa com diversas condições de contorno, como proposta de um meio de controle passivo de vibrações em placas retangulares. Realiza-se uma análise linear para o carregamento no plano médio da placa e outra não-linear no caso de placas submetidas a carregamentos excêntricos, ou seja, fora do plano médio da placa. Mostra-se que o método de Galerkin Iterativo permite a obtenção de modos de vibração ortogonais possibilitando a resolução de problemas dinâmicos através do método de superposição de modos. Além disso, mostra-se que o método de controle passivo de vibrações em placas, através da aplicação de forças de compressão no plano, reduz a amplitude da resposta na região de ressonância. / [en] The aim of this work is to present a procedure for the solution of differential equations for plates: the Iterative Galerkin method. With the aid of this method, the buckling loads and natural frequencies of plates are obtained for plates with arbitrary sets of boundary conditions. The vibration modes of plates with various boundary conditions are obtained and compared with results found in literature. An analysis of the static and dynamic behavior of unloaded and in-plane loaded rectangular plates is presented. The use of in-plane loads as a passive vibration control technique for rectangular plates is investigated using the results obtained by the Iterative Galerkin`s method. A linear analysis is conducted for loads applied on the plate mid-surface and a non-linear one for plates with in-plane eccentric loads. Moreover, it is shown that the Iterative Galerkin method leads to a set of orthogonal vibration modes allowing the use of superposition methods in the solution of dynamic problems. Furthermore, the results show that the proposed passive vibration control through the use of in- plane compression loads, decrease the response in the resonance region.

[pt] O tema abordado neste trabalho é a observação e análise, em regime permanente e dinâmico, da ocorrência de um fenômeno que já foi observado em condições reais de operação do sistema elétrico brasileiro, que é a relação oposta à usual entre a grandeza controlada e a grandeza controladora. Nestes caso, mesmo que haja margem de recursos para manter a tensão controlada, ela não é útil. Por exemplo, uma diminuição na relação de transformação num transformador de tapes variáveis, com intuito de aumentar a tensão controlada acaba por reduzí-la, até que os limites de troca de tapes sejam atingidos ou o sistema entre em colapso. Para demonstrar a existência do problema, foram executadas simulações, em regime permanente e dinâmico, e verificado o efeito do controle de tensão por um transformador com tapes variáveis e por compensadores estáticos de potência reativa, situações corriqueiras de um sistema de potência. Foram demonstradas situações em que foi possível verificar a mudança da região de operação. Para a análise em regime permanente foi utilizado um algoritmo de fluxo de carga, e para a análise dinâmica, uma simulação no domínio do tempo. Nas simulações envolvendo transformadores de tapes variáveis, foi possível verificar a existência o efeito reverso da ação de controle de tensão nas análises estática e dinâmica. Nas simulações utilizando o compensador estático de potência reativa houve divergência entre os resultados das duas análises. / [en] This work presents the observation and analysis, in steady state and dynamic performance, of the phenomenon already observed in real operation conditions of the Brazilian Electric System, which is the opposite relationship between the controlled value and the target value. In this case, even if the resources have margin to keep the voltage controlled, this is not useful. For example, the reduction in the turn ratio on load tap changer transformer, with the aim of increase in the controlled voltage, result in its reduction, until the tap changer limit is reached or the system is led to the collapse. To demonstrate the existence of this problem, steady state and dynamic performance simulations were done, and the voltage control effect by on load tap changer transformer and static var compensator , current situations in a power system. Several situations where is possible verify the operation region changing was demonstrated. For steady state analysis was used a load flow algorithm and, for the dynamic analysis, a time domain simulation. In the simulations with on load tap changer transformer, it was possible to verify the existence of the reverse effect of the voltage control action in the static and dynamic analysis. In the simulations using static var compensator, a divergence was found between the results in the two analyses.

[pt] Alguns projetos pilotos de injeção de polímeros em campos de produção de petróleo mostraram um incremento na recuperação de óleo, embora os mecanismos que governam a dinâmica do escoamento não são bem compreendidos. Recentes investigações experimentais mostraram que as propriedades viscoelásticas de soluções poliméricas podem alterar o comportamento do escoamento na escala de poros e reduzir a saturação residual de óleo. Para entender esses fenômenos em meios porosos, é importante estudar o escoamento de soluções viscoelásticas através das gargantas dos poros. Este trabalho apresenta um estudo experimental do escoamento de uma solução viscoelástica de PEO (0,1 porcento em peso de óxido de polietileno) de alto peso molecular escoando através de uma constrição, utilizado como modelo de uma geometria de garganta de poro de um meio poroso. Medições de queda de pressão e campos de velocidade do escoamento são obtidos utilizando a técnica de velocimetria por imagem de partículas (Micro-PIV). Experimentos com uma solução viscosa de glicerina (45 porcento em peso de glicerina em água) de viscosidade similar à solução de PEO foram também realizados com a finalidade de estimar os efeitos elásticos da solução de PEO. O escoamento da solução de PEO exibiu uma queda de pressão extra (comportamento não linear) acima de uma condição crítica do escoamento, acima da qual os efeitos elásticos passam a ser preponderantes. Para toda a faixa de vazão explorada, os campos de velocidade da solução de glicerina mostraram um regime de escoamento Newtoniano, enquanto a solução de PEO apresenta instabilidade no escoamento a partir de um número de Weissenberg crítico, coincidindo com o aumento da queda de pressão. Esta instabilidade pode ser relacionada ao aumento da viscosidade extensional na entrada da garganta acima de uma determinada taxa de extensão. Os resultados obtidos indicam a variação do padrão do escoamento da solução polimérica de PEO devido à presença dos efeitos elásticos do polímero, e fornecem informações importantes sobre o comportamento das soluções poliméricas viscoelásticas em um meio poroso e que podem impactar sua utilização na recuperação melhorada de óleo. / [en] Some pilot projects of polymer injection in oil fiel ds have shown an increase in oil recovery, although the mechanisms that govern the flow dynamics are still not well understood. Recent experimental investigations have shown that the viscoelastic properties of polymer solutions may change the pore-scale flow behavior and reduce the residual oil saturation. To understand these phenomena in porous media, it is important to understand viscoelastic flow behavior through the pores-throats. This work presents experimental study of the flow of a high molecular viscoelastic PEO solution (0.1 wt percent Polyethylene Oxide) flowing through a constricted capillary, used as model for a pore-throat geometry of a porous media. Pressure drop measurements are performed and velocity fields are obtained using the micro-particle image velocimetry (Micro-PIV) technique. Experiments with a viscous solution of glycerin (45 wt percent glycerin in water), of similar shear viscosity to the PEO solution were also performed in order to isolate the elastic effects of the PEO solution. The flow of the PEO solution exhibited an extra pressure drop (nonlinear behavior) above a critical flow condition beyond which the elastic forces become relevant. For the entire flow rate range explored, the velocity field of the glycerin solution showed a Newtonian flow regime, while the PEO solution shows instability in the flow above a critical Weissenberg number, coinciding with the onset of the extra pressure drop. This instability in the flow is associated with the high extensional viscosity near the constriction at high enough extension rates. The results show the changes in the flow pattern of the PEO polymer solution due to the presence of the elastic effects of polymer, and provide important information on how viscoelastic polymer solutions behave in a porous media and can impact their use in Enhanced Oil Recovery operations.

[pt] Estruturas com elementos de seção aberta e paredes delgadas são amplamente utilizados em estruturas metálicas. Estes elementos têm, em geral, baixa rigidez a torção. Para seções monosimétricas e assimétricas, quando o centro de cisalhamento não coincide com o centro de gravidade, pode ocorrer acoplamento entre flexão e torção. Devido à baixa rigidez à torção, podem ocorrer grandes rotações das seções transversais da viga. Assim, uma análise do comportamento de tais elementos estruturais, levando em consideração a não linearidade geométrica, é desejável. Com este objetivo, equações diferenciais parciais de movimento que descrevem o acoplamento flexão-flexão-torção são utilizadas, em conjunto com o método de Galerkin, para se obter um conjunto de equações discretizadas de movimentos, que é resolvido pelo método Runge-Kutta. A partir das equações linearizadas, obtêm-se as frequências naturais, cargas críticas axiais e a relação entre carga axial e frequência para vigas com diferentes condições de contorno. A seguir, estudam-se as oscilações não lineares e bifurcações de uma viga engastada-livre submetida a cargas laterais harmônicas. Uma análise paramétrica detalhada, usando várias ferramentas de dinâmica não linear, investiga o comportamento dinâmico não linear e não planar da viga nas três primeiras regiões de ressonância e a influência da não linearidade, posição do carregamento, restrições à torção e parâmetros de controle do carregamento na estabilidade dinâmica da estrutura. / [en] Structural elements with open and thin-walled section are widely used in metal structures. These elements have, in general, low torsional stiffness. For monosymmetric and asymmetric sections, when the shear center does not coincide with the center of gravity coupling between bending and torsion may occur. Due to the low torsional stiffness, large twist beam cross sections may arise. Thus, an analysis of the behavior of such structural elements, taking into account the geometric nonlinearity, is desirable. For this purpose, partial differential equations describing the flexural-flexural-torsional coupling are used in conjunction with the Galerkin method to obtain a set of discretized equations of motion, which is solved by the Runge-Kutta method. From the linearized equations, we obtain the natural frequencies, axial critical loads, and the axial load and frequency relationship for beams with different boundary conditions. Next, we study the nonlinear oscillations and bifurcations of a clamped-free beam subjected to harmonic lateral loads. A detailed parametric analysis, using various nonlinear dynamics tools, investigates the nonlinear dynamic behavior and nonplanar motions of the beam for the first three regions of resonance and the influence of the non-linearity, loading position, torsional restraints and load control parameters on the dynamic stability of the structure.

[pt] O presente trabalho consiste no projeto, construção e qualificação de um aparato para o estudo experimental de bolhas de separação laminar sobre uma placa plana. A previsão do comportamento das bolhas de separação é importante para o projeto de aeronaves, turbinas e geradores eólicos, pois o desprendimento dessas bolhas tem grande impacto na performance de aerofólios. A dinâmica das bolhas não é bem compreendida, além de ser difícil de ser capturada por simulações numéricas que utilizam modelagem da turbulência. Por isso, ensaios experimentais são muito utilizados para a calibração dos modelos utilizados em simulações de engenharia. Neste trabalho, foram criados equipamentos para simular experimentalmente bolhas de separação laminar sobre uma placa plana. Os dispositivos foram projetados para o canal de água do Laboratório de Engenharia de Fluidos da PUC-Rio. O gradiente de pressão necessário para induzir a separação da camada limite e consequente formação da bolha foi ajustado com uma parede falsa, de modo a criar um canal convergente-divergente com a placa plana. Foi projetado um mecanismo de sucção da camada limite na parede falsa para evitar a separação do escoamento nessa superfície. A localização e as vazões de cada ponto de sução foram determinadas com o auxílio de simulações numéricas. Também foi projetado e testado um sistema de sopro e sucção para a excitação de ondas de instabilidade do tipo Tollmien-Schlichting na camada limite da placa plana. O funcionamento de cada dispositivo foi avaliado através da medição da velocidade do escoamento. Para isso, foram empregadas técnicas de medição por velocimetría laser doppler e velocimetría por imagem de partículas. Os resultados obtidos validam o projeto e qualificam o aparato para o estudo de bolhas de separação laminar. / [en] The present work involves the design, construction and performance test of an apparatus for the investigation of laminar separation bubbles in a flat plate boundary layer. Laminar separation bubbles are relevant for many engineering applications and the dynamic of such bubbles has a strong impact on the performance of aircrafts and turbines. The separated boundary layer reattaches to the surface due to the laminar-turbulent transition in the bubble region. This dynamic process is highly challenging for flow simulation tools used for engineering purposes. Thus, there is a demand for experimental studies that can be used for calibration of models present in those simulation tools. To this end, an apparatus was designed and built for the water channel of the Laboratory of Fluid Engineering at PUC-Rio. The boundary layer separation on the flat plate was induced by imposing a constant adverse pressure gradient to the flow. To this end a false wall was built, in order to form a converging-diverging channel with the flat plate. Flow separation on the false wall was avoided using a suction mechanism that was designed to reduce locally the boundary layer thickness. Location of suction and suction flow rates were determined with aid of numerical simulations. In addition, it was designed and built a disturbance source to generate Tollmien-Schlichting waves in the boundary layer of the flat plate. This device was used to trigger the boundary layer transition in a controlled manner. All equipment were tested and their designs were validated against experimental measurements. Laser Doppler anemometry and Particle Image Velocimetry techniques were adopted for assessment of each equipment. Results validate the design and show that separation bubbles can be investigated in detail using this apparatus.

[pt] O presente trabalho tem por objetivo estudar o comportamento crítico e pós-crítico de placas dobradas. Placas dobradas, tanto de aço quanto de concreto, têm sido usadas com grande freqüência em obras de engenharia, particularmente como paredes portantes e coberturas de grandes vãos. Neste último caso, placas dobradas têm uma aplicação semelhante a de cascas esbeltas, sendo, porém, mais simples de construir, dado que são compostas de superfícies planas. Neste trabalho utiliza-se o software ABAQUS para análise de placas dobradas compostas de duas placas formando um dado ângulo entre si. Estuda-se o uso destas placas como paredes portantes sob compressão, sendo conduzido um estudo paramétrico para determinar a influência dos diversos parâmetros geométricos e condições de contorno nas cargas críticas e modos críticos da placa dobrada. A seguir são determinados os caminhos pós-críticos e estuda-se a influência dos diversos parâmetros na rigidez pós-crítica e sensibilidade a imperfeições. Finalmente, estuda-se o comportamento não-linear destas placas sob flexão, sendo investigados os fenômenos de perda de estabilidade associados a este problema. / [en] The aim of the present work is to study the buckling and post-buckling behavior of folded plates. Folded plates, made of steel or concrete, have been widely used in engineering construction as load-bearing walls designed to carry floor and roof loads or roofs for large spaces. In the last case, folded plates work as a thin shell, being however easier to build since they are formed by flat surfaces joined along the fold lines. In this work the software ABAQUS is used to study the behavior of V-shaped folded plates. Initially it is analyzed the behavior of these plates when used as load-bearing walls under axial compression. A detailed parametric analysis is conducted to identify the influence of the geometrical parameters and boundary conditions on critical loads and modes. The influence of these parameters on the post-buckling response, post-critical stiffness and imperfection sensitivity is also investigated. Finally, the non-linear response of V-shaped folded plates under flexure is investigated and the possible instabilities under these loading conditions are analyzed.

[pt] Em virtude de sua eficiência, elementos estruturais de paredes finas com seções abertas são comuns em estruturas de aço, sendo secção em I, L, C e T usuais na prática de engenharia. A maior parte das vigas de parede fina tem uma boa resistência à flexão em relação ao eixo principal de inércia, mas uma baixa rigidez à flexão em relação ao eixo de menor inércia e uma baixa rigidez em torção. É por isso que estes elementos apresentam em geral uma instabilidade que leva a um acoplamento de flexo-torção. Muitas destas estruturas trabalham em um regime não linear e uma formulação não linear que leve em conta grandes deslocamentos e os acoplamentos inerentes é necessária. Neste trabalho um modelo não linear para vigas de seção aberta e paredes finas, considerando grandes deslocamentos, os efeitos de encurtamento e acoplamentos em flexão e torção é adotado. Inicialmente um estudo das frequências naturais, das cargas críticas e da relação frequência-carga axial é apresentado para diversos perfis. Com base nestes resultados, faz-se um estudo detalhado do comportamento dinâmico não linear destes perfis destacando o efeito do acoplamento não linear na região de ressonância e sua influência na estabilidade dinâmica da estrutura. Para isto são usadas diversas ferramentas de dinâmica não linear, tais como diagramas de bifurcação, respostas no tempo e plano de fase e bacias de atração. Os resultados mostram que a consideração dos acoplamentos não lineares é essencial para se avaliar o nível de segurança destas estruturas. / [en] Due to its efficiency, thin-walled structural elements with open sections, such as I, L, C and Z profiles, are common in steel structures, being usual in engineering applications. Most thin-walled beams have a good flexural strength around of the principal axis of inertia, but a low one around the axis of lower inertia as well as low torsional stiffness. That is why these elements, generally, show instabilities that lead to flexural torsional coupling. Many of these structures do not work in a linear range and a non-linear formulation that takes into account large displacements and associated couplings is required. This dissertation presents a nonlinear model for extensional beams with thin-walled open section, considering large displacements, and flexural-torsional couplings. Initially a study of the natural frequencies, critical load and axial load vs. frequency relation is presented for different profile kinds. Based on these results, a detailed study of the dynamic behavior of non-linear profiles is made, highlighting the effect of non-linear coupling in the resonance region and its influence on the dynamic stability of the structure. For this, various tools of nonlinear dynamics are used, such as bifurcation diagrams, time histories and phase-space portraits and basins of attraction. The results show that the consideration of non-linear couplings is essential to availed the safety level of these structures.

[pt] Esta tese tem como objetivo analisar o comportamento estático não-linear e possíveis instabilidades de membranas e cascas hiperelásticas. Uma análise experimental detalhada de membranas e cascas com diferentes geometrias e submetidas à tração axial e pressão interna uniforme é realizada. Um aparato foi desenvolvido para possibilitar a tração da estrutura enquanto a mesma era preenchida por ar. As cascas e membranas utilizadas na análise experimental são compostas por elastômero isotrópico, homogêneo e hiperelástico, o qual é modelado como um material Neo- Hookeano incompressível, descrito por uma única constante elástica, ou por material do tipo Mooney-Rivlin ou Ogden, descritos por duas constantes elásticas. Estas constantes são obtidas pela comparação de resultados experimentais e numéricos para a estrutura sob tração axial uniforme. A estrutura foi discretizada utilizando-se elementos finitos de casca ou membrana mais apropriados e as equações de equilíbrio não-lineares resultantes resolvidas usando-se o programa de elementos finitos ABAQUS. Quando a estrutura tracionada é preenchida com ar observa-se que a pressão inicialmente cresce juntamente com o volume interno até um certo valor crítico. Após atingir este valor crítico um bulbo de deformação é formado subitamente num local ao longo do comprimento da estrutura e a pressão interna decresce subitamente, entretanto o volume interno da estrutura continua a crescer. Os resultados experimentais aproximam-se de maneira satisfatória aos resultados numéricos. Uma análise paramétrica detalhada é desenvolvida para estudar a influencia da tração inicial bem como dos parâmetros geométricos no comportamento não-linear e na capacidade de carga da estrutura. A influencia de diferentes tipos de imperfeições locais também é detalhadamente analisada. / [en] This thesis investigates the large deformations of hyperelastic membranes and shells. The static nonlinear behavior and possible instabilities of the membrane are both analyzed. A detailed experimental analysis was carried out involving cylindrical membranes and shells with different geometries and initial axial forces and the influence of the axial force and the internal pressure were investigated. An apparatus was developed to support vertically the extended structure while it is filled with air. The membranes and shells used in the experiments are composed of an isotropic, homogeneous and hyperelastic rubber, which is modeled as a Neo-Hookean incompressible material, described by a single elastic constant, or a Mooney-Rivlin or Ogden material, described by two elastic constants. Theses constants were obtained by comparing the experimental and numerical solutions for the structure under traction. The structure was discretized using appropriate membrane or shell finite elements and the resulting nonlinear equilibrium equations solved using the FE software ABAQUS. When the extended structure was filled with air, it was observed that the pressure increased initially as the volume increased until a certain critical value was reached, after which a bubble was suddenly formed along the structure and the internal pressure decreased markedly with increasing volume. The experimental results are, as shown in the thesis, in satisfactory agreement with the theory. A detailed parametric analysis was also carried out to study the influence of the initial traction and geometric parameters on the non-linear behavior and load carrying capacity of the structure. The influence of different types of local imperfections was also studied in detail.