[pt] Um dos grandes desafios da computação gráfica é conseguir representar ambientes virtuais que assemelham-se aos ambientes reais observados pelos seres humanos em seu dia-a-dia. A fim de alcançar essa representação, diversos estudos foram realizados na área de renderização fotorealística e, principalmente, na que diz respeito à modelagem física e representação de fenômenos naturais. Esse estudo propõe explicar e analisar técnicas que representam o fenômeno de dispersão atmosférica; responsável por definir a cor da atmosfera/céu. Para alcançar esse objetivo, serão apresentadas duas técnicas: uma técnica baseada em um modelo físico e outra baseada em um modelo analítico e de aproximações. Esse estudo apresenta os detalhes de cada uma das técnicas e apresenta um comparativo para auxiliar na escolha da técnica de acordo com a necessidade e os requisitos da aplicação que irá representar o fenômeno de dispersão atmosférica. / [en] One of the greatest challenges of computer graphics is to represent virtual environments that resemble real environments observed by humans in their day-to-day. In order to achieve this representation, several studies have been conducted in the area of photorealistic rendering, and especially in regards to physical modelling and representation of natural phenomena. This study aims to explain and analyze techniques that represent the phenomenon of atmospheric scattering; responsible for setting the color of atmosphere/sky. To achieve this goal, two techniques are presented: one based on a physical model and the other based on an analytical model and approximations. This study presents the details of each technique and a comparative to help in choosing the technique according to the need and requirements of the application that will represent the phenomenon of atmospheric scattering.

[pt] A modelagem de dados que qualificam as transações de ativos financeiros, tais como, preço, spread de compra e venda, volume e duração, vem despertando o interesse de pesquisadores na área de finanças, levando a um aumento crescente do número de publicações referentes ao tema. As primeiras propostas se limitaram aos modelos de duração. Mais tarde, o impacto da duração sobre a volatilidade instantânea foi analisado. Recentemente, Manganelli (2002) incluiu dados referentes aos volumes transacionados dentro de um modelo vetorial. Neste estudo, nós estendemos o trabalho de Manganelli através da inclusão do spread de compra e venda num modelo vetorial autoregressivo, onde as médias condicionais do spread, volume, duração e volatilidade instantânea são descritas a partir de uma formulação exponencial chamada Exponential Multivariate Autoregressive Conditional Model (EMACM). Nesta nova proposta, não se fazem necessárias a adoção de quaisquer restrições nos parâmetros do modelo, o que facilita o procedimento de estimação por máxima verossimilhança e permite a utilização de testes de Razão de Verossimilhança na especificação da forma funcional do modelo (estrutura de interdependência). Em paralelo, a questão de antecipar movimentos nos preços de ativos financeiros é analisada mediante a utilização de um procedimento integrado, no qual, além da modelagem de dados financeiros de alta freqüência, faz-se uso de um modelo probit ordenado contemporâneo. O EMACM é empregado com o objetivo de capturar a dinâmica associada às variáveis e sua função de previsão é utilizada como proxy para a informação contemporânea necessária ao modelo de previsão de preços proposto. / [en] The availability of high frequency financial transaction data - price, spread, volume and duration -has contributed to the growing number of scientific articles on this topic. The first proposals were limited to pure duration models. Later, the impact of duration over instantaneous volatility was analyzed. More recently, Manganelli (2002) included volume into a vector model. In this document, we extended his work by including the bid-ask spread into the analysis through a vector autoregressive model. The conditional means of spread, volume and duration along with the volatility of returns evolve through transaction events based on an exponential formulation we called Exponential Multivariate Autoregressive Conditional Model (EMACM). In our proposal, there are no constraints on the parameters of the VAR model. This facilitates the maximum likelihood estimation of the model and allows the use of simple likelihood ratio hypothesis tests to specify the model and obtain some clues about the interdependency structure of the variables. In parallel, the problem of stock price forecasting is faced through an integrated approach in which, besides the modeling of high frequency financial data, a contemporary ordered probit model is used. Here, EMACM captures the dynamic that high frequency variables present, and its forecasting function is taken as a proxy to the contemporaneous information necessary to the pricing model.

[pt] Processos de ustulação cloretante podem ser realizados de forma direta, utilizando o Cl2 como agente cloretante, ou através de agentes cloretantes alternativos. Neste contexto, compostos organoclorados são promissores, pois além de serem facilmente volatizados, já apresentam na mesma molécula o agente cloretante e redutor. O presente estudo teve como principal objetivo a avaliação quantitativa da cinética de cloração do pentóxido de tântalo com tetracloroetileno através dos modelos do núcleo não reagido (SC) e auto catalítico (AC). Tanto o material inicial, quanto o mesmo após o processo, bem como o produto sólido depositado na saída do reator foram caracterizados via DRX e MEV/EDS. Através de simulações termodinâmicas foi possível verificar a viabilidade de cloração de amostras puras de Ta2O5 com C2Cl4 diluído em atmosfera de N2 na faixa de temperatura entre 800 a 950 graus Celsius, sendo os principais cloretos gasosos formados, TaOCl3 e TaCl5. Verificou-se ainda a possível decomposição térmica do agente cloretante no caminho entre a entrada do reator e a amostra. Os resultados provenientes das caracterizações comprovaram as tendências apontadas pelas simulações termodinâmicas, comprovando a formação exclusiva de cloretos voláteis. No que diz respeito à modelagem cinética ambos os modelos permitiram o ajuste dos dados em nível quantitativo, sendo os valores de energia de ativação global iguais a 93,8 kJ/mol (SC) e 32 kJ/mol (AC). A comparação dos valores obtidos com dados da literatura sugere que o controle é de natureza química, sendo a decomposição do C2Cl4 na superfície das nanopartículas de Ta2O5, possivelmente, a etapa controladora. / [en] Chlorination roasting can be carried out directly, using Cl2 as a chlorinating agent, or through alternative reagents. In this context, organochlorine compounds are promising, since besides being easily volatilized, they already present in the same molecule the chlorinating and reducing agents. The present study had as main objective the quantitative evaluation of the chlorination kinetics of tantalum pentoxide with tetrachlorethylene through the shrinking core (SC) and auto catalytic (AC) models. The initial material, as well as post-processed materials, and also the solid product deposited at the reactor s exit were characterized through DRX and MEV/EDS. By means of thermodynamic simulations, it was possible to verify the viability of pure Ta2O5 samples chlorination with C2Cl4 diluted in N2 in the temperature range of interest (800 - 950 Celsius Degree), thereby producing only gaseous chlorides, TaOCl3 and TaCl5. The possible C2Cl4 thermal decomposition in the path between the reactor inlet and sample was also identified. The characterization results were in accordance with the tendencies indicated by the thermodynamic simulations, proving the exclusive formation of volatile chlorides. With regard to the kinetic study, both tested models allowed quantitative adjustment of the conversion data, with overall activation energies equal to 93.8 kJ/mol (SC) and 32 kJ/mol (AC). The comparison of the values obtained with literature data suggests that the control is of chemical nature, the decomposition of C2Cl4 on the surface of the Ta2O5 nanoparticles being, possibly, the main control reaction step.

[pt] Existe uma crescente necessidade em transferir energia e comunicar dados entre dispositivos através de paredes metálicas de forma não intrusiva. Os meios de comunicação tradicionais para este fim, em sua maioria, baseiam-se essencialmente no uso de condutores elétricos ou ondas eletromagnéticas. O primeiro necessita de algum mecanismo de penetração e o segundo, apesar de não intrusivo, torna-se limitado devido ao efeito de blindagem de Faraday. Uma alternativa é encontrada no uso de ondas acústicas para transferir os dados e energia através de paredes metálicas. Recentemente, grande esforço tem sido empregado nesse tipo de comunicação, todavia há ainda carência de trabalhos que tratem do canal acústico na presença de multicamadas além de resultados experimentais com paredes metálicas curvas. Possíveis aplicações nestes contextos são encontrados no monitoramento de vasos de pressão com fluido no seu interior ou até mesmo de tubulações metálicas transportando líquidos. A presente dissertação avalia, de forma analítica, numérica e experimental, a transmissão de energia e a comunicação através de um canal acústico composto por camadas metal-líquido-metal com paredes curvilíneas. Para tal, inicialmente, são analisados e comparados dois modelos, existentes na literatura, fundamentados na propagação de ondas ultrassônicas, um analítico e outro numérico, ambos baseados em analogias acustoelétricas. Os dois modelos são estendidos permitindo a inclusão de múltiplas camadas de diferentes materiais. A avaliação da eficiência de energia e a capacidade de transferência de dados é feita com base nos modelos e validada experimentalmente utilizando uma placa reta de alumínio e um par de transdutores piezoelétricos axialmente alinhados e acoplados ao mesmo. Um circuito elétrico é desenvolvido para a transmissão de energia entre as duas faces da placa e para a comunicação de dados digitais por meio de modulação do tipo ASK. O circuito é então simulado utilizando-se um software de simulação de circuitos elétricos, PUC-Rio - Certificação Digital N. 1521906/CA projetado e montado com placas de circuito impresso. Em seguida, é realizado um segundo experimento utilizando uma seção curva metálica com uma camada intermediária de água como canal acústico . Nesse, são estudadas as transferências de energia e dados utilizando o circuito elétrico desenvolvido o qual é conectado a um par de transdutores piezoelétricos acoplados ao canal acústico. Resultados do experimento na placa reta de alumínio revelam boa consonância entre os modelos e o experimento, tanto por uma análise em frequência quanto no domínio do tempo. Tendo sido o modelo analítico o que melhor representa o fenômeno físico em questão devido ao maior rigor no tratamento do mecanismo de perdas. Para o segundo experimento, resultados comprovam a possibilidade de comunicação através de múltiplas camadas metálicas e líquidas em paredes curvas, mostrando que o sistema é capaz de transmitir dados de um sensor de temperatura e pressão a uma taxa de 9600 bps. Tanto o sensor quanto os seus circuitos periféricos são integralmente alimentados pela energia que atravessa o canal acústico, num total de aproximadamente 140 mW. / [en] Nonintrusive power transfer and data communication between devices through metallic walls is an increasing need in several sensing systems. Traditional means of communication mainly use electric conductors or electromagnetic waves. The first needs some mechanism for penetration whereas the latter, although nonintrusive, can be extremely limited due to the Faraday shielding effect. An alternative is found in the use of acoustic waves to transfer data and energy through metallic walls. Although great effort has been recently directed towards this type of communication, there still is a shortage of data dealing with the acoustic channel in the presence of multiple layers as well as of experimental results with curved metallic walls. Possible applications in these contexts may be found when monitoring pressure vessels filled with a fluid or pipes conveying liquids. The present dissertation evaluates, analytically, numerically and experimentally, the transmission of energy and data communication through a multi-layered, liquidmetal acoustic channel, composed of two curved metallic walls with a layer of liquid between them. For this, initially, two models based on propagation of ultrasonic waves are analyzed and compared, one analytical and the other numerical, both relying on electric-acoustic analogies. Both are extended to include more than one layer of material. The energy efficiency assessment and data transfer capability are addressed through the models and also experimentally validated using an acoustic channel comprising a flat aluminum plate and two axially aligned piezoelectric transducers coupled to it. In addition, an electric circuit is developed for the transmission of energy from outside to inside and the communication of digital data from the inside to the outside by ASK modulation and demodulation. The circuit is simulated using electrical circuit simulation software, designed and assembled with printed circuit boards. Thereafter, a second experiment where the acoustic channel is composed by a curved metallic section with an intermediate PUC-Rio - Certificação Digital No 1521906/CA fluid layer is implemented. In this, the power and data transfer are studied using the developed electric circuit, which is connected to a pair of piezoelectric transducers coupled to the acoustic channel. Results for the flat aluminum plate reveal good agreement between both models and the experiment, both by frequency and time domain analysis. The analytical model best reproduced the physical phenomenon of interest due to its stricter treatment of loss mechanisms. The second experiment proved the feasibility of multi-layered liquid-metal communication on curved walls and showed that the system is able to transmit data from temperature and pressure sensors at a rate of 9600 bps. The sensor and all its peripheral circuitry were fully powered by the energy flowing through the acoustic channel in total of approximately 140 mW.

[pt] Desde a década de 80, abordagens data-driven têm sido utilizadas para identificação de fluidos e caracterização de reservatórios carbonáticos e siliciclásticos principalmente em relação à análise das amplitudes sísmicas. No entanto, técnicas aplicadas com sucesso para rochas siliciclásticas, como por exemplo: Análise AVO, inversões sísmicas e IDH (Indicadores Diretos de Hidrocarbonetos) revelaram não obter o mesmo êxito para reservatórios carbonáticos heterogêneos. Em contrapartida, diversos artigos mostram que fluxos de caracterização de reservatórios com modelos de física de rochas incorporados têm alcançado grande sucesso para obtenção de propriedades petrofísicas e atributos elásticos de ambas as rochas, utilizando sísmicas e well logs, em uma abordagem model-driven, focada nas características microestruturais do reservatório. Dessa forma, levando em consideração a importância de se utilizar modelos de física de rochas no escopo da caracterização de reservatórios, dois modelos de física de rochas - Xu e Payne e T-Matrix - foram aplicados, comparados e seus parâmetros foram estocasticamente avaliados e otimizados em um arcabouço Bayesiano. Através dessa abordagem, foi possível estimar, de uma forma confiável, os atributos elásticos de um reservatório carbonático (coquinas) levando em consideração diversos tipos de incertezas. Além disso, após a calibração e validação de ambos os modelos de física de rochas para diferentes poços, análises de sensibilidade foram realizadas para compreensão de forma quantitativa do comportamento dos atributos elásticos das coquinas em relação às alterações do conteúdo mineralógico, tipos de poro e fluidos desse reservatório. / [en] Since the 80 s, data-driven approaches have been used for fluids identification and reservoir characterization of siliciclastic and carbonate rocks mainly regarding seismic amplitudes analyses. However, techniques successfully applied for siliciclastic rocks, such as: AVO analysis, seismic inversions and DHI (Direct Hydrocarbon Indicators) ranking revealed not have achieved the same outstanding and reliable results for heterogeneous carbonate rocks. On the other hand, several articles demonstrate that reservoir characterization workflows with rock physics models embedded have been reaching a robust success in order to obtain petrophysical properties and elastic attributes of both rocks, from the seismic and well logs, in a model-driven approach focused on the reservoirs microstructural information. In this way, taking into account the importance of applying rock physics models in the scope of reservoir characterization, two rock physics models - Xu and Payne and T-Matrix - were applied, compared and their parameters were stochastically evaluated and optimized in a Bayesian framework. Through this approach, it was possible to estimate, in a reliable manner, the elastic attributes of a carbonate reservoir (coquinas) taking into consideration different kinds of uncertainties. Furthermore, after the calibration in the well location and validation of both rock physics models for other wells, sensitivity analyses were conducted in order to quantitatively understand how the coquinas elastic attributes behave regarding the variations in the reservoir mineralogical content, pore shapes and fluids.

[pt] Modelos de bielas e tirantes são, em última análise, representações discretas dos campos de tensão nos elementos estruturais de concreto armado próximos da ruptura e visam possibilitar um projeto consistente de todos os elementos estruturais. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um programa de otimização topológica que gere e permita a visualização de um modelo de bielas e tirantes para elementos estruturais de concreto armado. O modelo gerado auxilia o engenheiro de projetos na compreensão dos caminhos de forças. Inicialmente o usuário deve ter como dado de entrada uma malha refinada em elementos finitos. A partir daí o programa calcula as tensões através da análise elástica por elementos finitos. As técnicas de otimização topológica usadas neste trabalho foram a do método da flexibilização súbita ( hard- kill method ) e a do método da remoção. No primeiro processo, os elementos com tensões baixas, que estão sendo usados ineficientemente têm seus módulos de elasticidade bruscamente reduzidos, enquanto que no método da remoção, estes elementos são retirados da malha. Tanto para modificar o módulo de elasticidade do elemento, quanto para retirar o elemento da malha, as tensões principais nos elementos são comparadas com uma tensão de referência definida como uma fração da maior tensão principal na malha. Caso essa tensão principal no elemento seja menor que a referida tensão de referência o elemento tem seu módulo de elasticidade modificado ou é eliminado conforme o método. A distribuição de tensão nos elementos é acompanhada pelo usuário através do módulo de visualização do programa e o processo de otimização topológica é repetido até que o critério de convergência imposto seja alcançado. / [en] Strut and tie models are ultimately discrete representations of the stress fields in the structural elements of reinforced concrete close to failure and they are meant to help the engineer to design a consistent project of all structural elements. This work aims to develop a program of topological optimisation that generates and allows the visualisation of a strut and tie model for structural elements of reinforced concrete. The generated model helps the project engineer to understand the load paths inside the element. Initially the user should have as data a refined finite element mesh. Starting from this point the program calculates the stress fields through a linear elastic finite element analysis. The techniques used for topological optimisation in this work are namely the hard-kill method and the method of removal. In the first process, the elements with low stress levels, that are not being used efficiently, have their elasticity modules abruptly reduced, while in the method of removal, these elements are removed from the mesh. Either to modify the elasticity module of the element or to remove the element from the mesh the principal stresses in each element are compared with a reference stress defined as a fraction of the largest principal stress in the mesh. If the principal stress in the element is smaller than this above mentioned reference stress the element has its elasticity module modified or is removed, depending on the method. The distribution of stresses in the elements can be followed by the user through the module of visualisation of the program and the process of topological optimisation is repeated until the specified convergence criterion is reached. / [es] Modelos de bielas y tirantes son, en último análisis, representaciones discretas de los campos de tensión de los elementos extructurales de concreto armado próximos a la ruptura. Su objetivo principal es ejecutar un proyecto que incluya todos los elementos extructurales. Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un programa de optimización topológica que genere y permita la visualización de un modelo de bielas y tirantes para elementos extructurales de concreto armado. El modelo generado auxilia al ingeniero de proyectos en la comprensión de los caminos de fuerzas. Inicialmente el usuario debe tener como dato de entrada una malla refinada de elementos finitos. Así, el programa calcula las tensiones a través del análisis elástica por elementos finitos. Las técnicas de optimización topológica usadas en este trabajo fueron el método de la flexibilización súbita ( hard- kill method ) y el método de la remoción. En el primer proceso, los elementos con tensiones bajas, que están siendo utilizados ineficientemente tienen sus módulos de elasticidad bruscamente reducidos, mientras que en el método de la remoción, estos elementos son retirados de la malla. Tanto para modificar el módulo de elasticidad, cuanto para retirar el elemento de la malla, las tensiones principales en los elementos se comparan con una tensión de referencia definida como una fracción de la mayor tensión principal en la malla. En el caso en que esa tensión principal en el elemento sea menor que la tensión de referencia, el elemento tiene su módulo de elasticidad modificado o es eliminado conforme el método. El usuario acompaña la distribuición de tensión en los elementos a través del módulo de visualización del programa y el proceso de optimización topológica se repite hasta alcanzar el criterio de convergencia impuesto.

[pt] O mercúrio usado no garimpo do ouro na região amazônica é liberado para a atmosfera, solo e rios. Uma vez na atmosfera, o metal é oxidado e imediatamente se deposita. Na água, ocorre a transformação para o metilmercúrio principalmente pela ação de microrganismos. A formação do metilmercúrio aumenta a dispersão e biodisponibilidade do elemento no ambiente aquático. O metilmercúrio pode ser incorporado pelo plancton entrando, assim, na cadeia alimentar. A concentração do metal aumenta a medida que se ascende nos níveis tróficos da cadeia, atingindo os valores mais elevados em peixes carnívoros como o tucunaré. Dessa forma, as emissões de mercúrio provocam a contaminação dos recursos naturais e aumentam os riscos para a saúde dos consumidores habituais de pescado. O objetivo deste trabalho é testar um modelo de bioacumulação de mercúrio em peixes para estimar concentrações em predadores de topo da cadeia alimentar. O modelo pode ser usado como ferramenta para a gestão ambiental de ecossistemas aquáticos potencialmente contaminados com mercúrio. Este objetivo foi atingido através da combinação dos modelos de balanço de massa de Trudel e bioenergético de Wisconsin, aplicados em espécies tropicais do gênero Cichla (tucunaré) da bacia do rio Tapajós. O modelo bioenergético de Wisconsin foi usado para determinar as taxas de consumo de alimento a partir de dados de crescimento estimados. Os parâmetros usados nos modelos foram obtidos na literatura. A habilidade da modelagem na predição dos teores de mercúrio em tucunarés foi avaliada através da comparação com dados de campo obtidos nos anos 1992 e 2001, no rio Tapajós e no sistema de lagos Maicá. Os melhores resultados foram alcançados para os espécimes coletados no ano 1992, o que parece estar relacionado com uma melhor estimativa da concentração de mercúrio no alimento neste ano. / [en] The mercury used in the artisanal mining (garimpo) of gold in the Amazon region is emitted to the atmosphere, soil and rivers. Once in the atmosphere, the metal is oxidized and immediately deposited. In the water, the transformation to methylmercury takes place mostly due to the action of microorganisms. The formation of methylmercury increases the dispersion and bioavailability of the element in the aquatic environment. The methylmercury can be assimilated by the plankton and enters the food chain. The concentration of the metal increases further up in the trophic levels of the chain and reaches the highest values in carnivorous fishes like tucunaré. Thus, the mercury emissions cause the contamination of natural resources and enhance the risks to the health of regular fish consumers. The objective of this work is to test a model for bioaccumulation of mercury in fishes. The model calculates concentrations in top predators of the food chain and can be used as a tool for the management of aquatic ecosystems potentially contaminated with mercury. This objective was accomplished through the combination of the Trudel mass balance and Wisconsin bioenergetics models, applied to tropical species of the Cichla (tucunaré) genre of the Tapajós river basin. The Wisconsin bioenergetics model was utilized to determine the rates of food consumption from estimated fish growth data. The parameters used in the models were found in the literature. The ability of the models to predict mercury contents in tucunarés was evaluated by comparison with the field data, obtained in 1992 and 2001, in the Tapajós River and in the Maicá lakes. The best results were attain ed for specimens collected in 1992 what seems to be related to a better estimate of mercury concentration in the food in this year.

[pt] O estudo das anomalias existentes no mercado de capitais brasileiro vem ganhando força em pesquisas recentes, tanto pela curiosidade de pesquisadores como pela necessidade de pessoas do mercado em entender alguns fenômenos que persistem em ocorrer, mesmo com a disseminação da informação por todo o mercado, contrariando os pressupostos da eficiência de mercado. Dentro deste contexto, esta tese se propôs a estudar alguns deles, e também realizar modificações em modelos já consolidados. Foram feitas aqui três modificações na maneira tradicional de análise de modelos de anomalias, dentro de quatro capítulos distintos, porém inter-relacionados, além da introdução e da conclusão. O primeiro capítulo se propõe a verificar dois pressupostos básicos de modelos estatísticos, que são a normalidade e a estacionariedade da série de retornos de ações no Brasil. O segundo capítulo modifica a metodologia tradicional de formação de carteiras, aplicando uma técnica conhecida como análise de cluster em detrimento das medidas de posição. A terceira parte apresenta uma modificação do modelo de Grinblatt e Moskowitz (2004), analisando os aspectos que seriam importantes para o mercado brasileiro nos retornos futuros das ações. Por fim, é feita uma modificação importante no Modelo de Multifatores de Fama e French (1996), incorporando elementos da variância condicional, através da modelagem ARCH e GARCH na equação do modelo. Concluí-se que o mercado brasileiro apresenta algumas anomalias comuns a outros mercados, e que uma melhoria pode ser realizada nos modelos tradicionais, levando-se em consideração características específicas do caso brasileiro. / [en] The anomalies that exist in the Brazilian Capital Markets have been increasingly discused in recent research, as much for the curiosity of researchers as for the need of the market to understand some phenomena that persist in occurring, opposing the assumptions of market efficiency. In this context, this thesis aimed at studying some of them, and also to carry through some modifications in consolidated models. Three modifications were made in the traditional analysis of anomalies models, resulting in four distinct chapters, but interrelated, and the introduction and conclusion. The first study verified two estimated assumptions of statistical models, that are the normality and the stationarity of returns of the shares in Brazil. The second study modifies the traditional way of portfolio formation, applying the cluster analysis technique instead of by the ranking of position. The third study presents a modification of the Grinblatt and Moskowitz Model (2004), analyzing the aspects that would be important for the Brazilian market in determines the returns of the shares. Finally, in the fourth study, an important modification in the Multifactor Model of Fama and French (1996) is proposed, incorporating elements of the conditional variance, through applying modeling; ARCH and GARCH in the equation of the model. It can be concluded that the Brazilian market presents some common anomalies to other markets, and that an improvement can be implemented in the traditional models.

[pt] O campo de estudo com estruturas origami tem crescido nos últimos anos como soluções inovadoras para problemas em ciência e engenharia. As primeiras aplicações aproveitaram a ideia de que um sistema estrutural pode ser dobrado de forma compacta e subsequentemente estendido, ou que a automontagem pode ser usada para construir uma estrutura tridimensional inspirada em uma folha fina. O presente trabalho apresenta comparações entre o modelo de barra e dobradiça com os modelos mais simples possíveis de elementos finitos híbridos de placa e casca para a representação de painéis de estruturas origami. O modelo de barra e dobradiça traz uma abordagem baseada na modelagem do estado parcialmente dobrado de painéis com uma estrutura de treliça articulada, onde as dobras são as barras, e os vértices as articulações. Os modelos de casca e placa utilizam a formulação híbrida dos elementos finitos, que tem como base o potencial de Hellinger-Reissner, que permite a aproximação dos campos de tensões satisfazendo a equação de equilíbrio do problema de elasticidade, e campos de deslocamento que atendem a compatibilidade no contorno. Exemplos numéricos mostram o comportamento mecânico dessas estruturas e a energia para realização das dobras através de autovalores dos respectivos automodos. É feita também uma avaliação dinâmica dos modelos para montagens estruturais com uma, duas e quatro células. / [en] Research works involving structural origami have grown in recent years, especially applied to science and engineering problems. Early applications took advantage of the idea that a system can be folded compactly and subsequently deployed, and that self-assembly can be used to construct a three dimensional structure by starting from a thin sheet. The present work compares bar and hinge models with the simplest hybrid finite element models for plate and shell in order to represent origami structure panels. The hybrid finite element formulation is based on the Hellinger-Reissner potential for an approximation of the stress field, thus satisfying the equilibrium equation of the elasticity problem in the domain. The bar and hinge model approach, as given in the literature, is based on folded patterns as pin-jointed truss frameworks. Each vertex in the folded sheet is represented by a pin-joint, and every fold line by a bar element. Numerical examples show the mechanical behavior of these structures and the folding energy using eigenvalues of the respective eigenmodes. Dynamic analysis of the models is also carried out for structure assemblages with one, two and four cells.

[pt] Modelos RANS (Reynolds Average Navier-Stokes) estão entre os modelos mais empregados para resolver escoamentos turbulentos, devido a seu baixo custo computacional. A maioria dos modelos RANS usa a aproximação de Boussinesq, baseada em uma relação linear entre a parte deviatórica do tensor de Reynolds e o tensor taxa de deformação, com a viscosidade turbulenta sendo o parâmetro positivo de proporcionalidade. Contudo, esses modelos falham em várias situações, e um grande esforço tem sido feito pela comunidade científica com intuito de melhorar a previsibilidade do modelo desenvolvendo modelos não lineares. Análises de modelos de ordem superior empregando tensores ortogonais objetivos têm mostrado que estes são muito promissores para melhorar a previsão dos componentes normais do tensor de Reynolds. No presente trabalho, modelos não lineares baseados no quadrado do tensor taxa de deformação e no tensor não persistência de deformação foram avaliados para uma faixa de número de Reynolds baseados na velocidade de atrito, variando de 395 até 5200. Novas funções de parede foram desenvolvidas, utilizando energia cinética turbulenta e o módulo do tensor taxa de deformação para determinar a velocidade e comprimento característicos. Além disso, um novo modelo turbulento de uma-equação baseado somente na equação de transporte da energia cinética turbulenta foi proposto juntamente com uma equação de fechamento algébrica para modelar a dissipação da energia cinética turbulenta. Os resultados dos modelos para escoamento em canal foram comparados com os dados DNS, apresentando uma melhor aderência aos dados DNS em comparação com os resultados de outros modelos RANS encontrados na literatura. / [en] Reynolds Average Navier Stokes (RANS) models are among the most employed models to solve turbulent flows, due to their low computational cost. The majority of RANS models use the Boussinesq approximation, based on a linear relation between the deviatoric part of Reynolds stress tensor and the rate of strain tensor, with the turbulent viscosity as the positive proportionality parameter. However, these models fail in several situations, and a great deal of effort has been made by the scientific community aiming to improve model prediction through the development of non-linear models. Analysis of higher-order models employing objective orthogonal tensors has shown that these are very promising to improve the prediction of the normal components of the Reynolds stress. In this work, non-linear models based on the square of the rate-strain tensor and non-persistence tensor were examined for a range of friction Reynolds number from 395 to 5200. New wall damping functions were developed, employing the turbulent kinetic energy and intensity of the rate of strain tensor to determine the turbulent characteristic velocity and length. Further, a new one-equation turbulent model based only on the turbulent kinetic energy transport equation was proposed coupled with an algebraic closure equation to model the turbulent kinetic energy dissipation. The models prediction for a channel flow were compared with DNS data and presented a better adherence to the DNS data, than the results of other RANS models available in the literature.