Orientador : Marcelo Moreira Ganzarolli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Avelar_AnaCristina_D.pdf: 7553992 bytes, checksum: ac5ecbdd2e924c21075bbcc3f6bf42d8 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho a transferência de calor por convecção natural em uma série de placas planas, paralelamente dispostas, formando canais verticais abertos e contendo elementos protuberantes aquecidos e distribuídos sobre uma das paredes das placas é analisada numérica e experimentalmente. Situações de aquecimento uniforme e não-uniforme das placas são consideradas. Utiliza-se um modelo matemático bidimensional baseado nas equações de conservação da massa, conservação da quantidade de movimento e da energia, em regime permanente. A condução de calor através da placa de fixação dos elementos é considerada. As equações de Navier-Stokes são resolvidas na forma elíptica. As equações governantes são discretizadas utilizando-se o método de volumes finitos e resolvidas pelo algoritmo SIMPLEC. Condições de contorno de pressão especificada são adotadas na entrada e na saída do canal. Os testes experimentais utilizam um aparato com placas de fibra de vidro contendo elementos protuberantes de alumínio e seção quadrada. As placas são posicionadas em uma estrutura utilizada em equipamentos de telecomunicações. São realizados testes numéricos e experimentais variando-se a distância entre as placas, a potência de alimentação das mesmas e o posicionamento na placa dos elementos com diferentes taxas de dissipação de calor. Boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais é observada, particularmente para os menores valores de potência e distância entre placas. Diversas situações de aquecimento não-uniforme das placas são analisadas, sendo determinado um espaçamento ótimo entre placas, que maximiza a taxa de remoção de calor por unidade volume / Abstract: In this work, natural convection heat transfer ITom a series of vertical, parallel plates, forrning open channels containing heated protruding elements attached to one of the walls, is analyzed both numerically and ex.perimentally. Uniform and non-uniform heatin,g conditions of the plates are considered. A two-dimensional rnathematical model based on the conservation equations of mass, momentum and energy is used. Heat conduction to the walls is also considered and the Navier-Stokes equations are solved in elliptic formo The finite volume method is used for discretization and the SIMPLEC algorithrn for solving the pressure-velocity coupling. Specified pressure values are adopted at the channel entrance and exit. Experimental tests are performed in a facility containin,g fiberglass plates with protruding, square section, aluminum elements. The protruding elements have a resistance wire inside and are electrically heated by direct current sources. Plates arepositioned in a structure used in telecom equipment. Numerical and experimental tests are performed varying the distance between plates, the power supplied to the system and, in the non-uniform heating conditions, the position of the elements that are differentially heated. Good agreement is observed between numerical and experimental results, particularl)' for the srnaller distances and power levels. Several non-uniform heating conditions are analyzed and an optimum spacing between plates is determined, which maximizes heat dissipation per unit volume / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luis Fernando Milanez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T02:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_RicardoAlanVerdu_D.pdf: 6488012 bytes, checksum: 2195914079e57fb6a495e598502ce937 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho é estudado numericamente o efeito da convecção natural sobre o escoamento e a transferência de calor em superficies adiabáticas (placa, canal e cavidade) com fontes de calor protuberantes. O escoamento é considerado em regime pennanente, laminar e bidimensional. As propriedades fisicas são consideradas constantes e é feita a aproximação de Boussinesq. É utilizado o método de volumes de controle [mitos para discretização das equações e a solução numérica é obtida pelo algoritmo SIMPLE. Para estas configurações, são obtidos os campos de velocidade e de temperatura, o número de Nusselt médio nas faces das fontes e a distribuição da temperatura ao longo da superficie onde estão montadas as fontes, em função da potência dissipada, da distribuição de potência nas fontes, do espaçamento entre elas e da razão de aspecto do domínio. Para a verificação do código numérico desenvolvido, o mesmo é testado na solução de um problema clássico para o qual existe solução padrão. Por outro lado, são feitas medidas de temperatura na superficie e no campo de escoamento de ar em uma cavidade horizontal com fontes de calor na base e superficies laterais resfriadas, bem como na superficie de uma cavidade hidrodinâmica onde estão montadas fontes de calor numa das superficies verticais, sendo a outra resfriada; neste caso é feita também a visualização do campo do escoamento usando a técnica de traçadores sólidos. Os resultados numéricos e experimentais são comparados, mostrando uma boa concordância / Abstract: In this work a numerical study of natural convection in fluid flow and heat transfer on an adiabatic surface (like plate, channel and cavity) with protruding heat sources is carried out. The flow is considered steady, laminar and two-dimensional. The physical properties are considered constant and the Boussinesq approximation is used. The finite control volume method is used to discretize the equations and the numerical solution is obtained by the SIMPLE algorithm. In these configurations, the velocity and temperature fields, the average Nusselt number on the heaters surfaces and the temperature distribution on the surface where the heat sources are mounted, are obtained as a function of the power dissipated, heater power distribution, heater spacing and aspect ratio. The validation of the numerical program was checked by solving a well known classical problem for which a benchmark solution is available. Experimental temperature measurements are also made in a horizontal cavity with heaters on the base and laterally cooled, as well as in the surface of a hydrodynamic cavity where heaters are mounted in one vertical wall, being the other wall, cooled by constant temperature; a visualization of the flow field is also perfonned in this case, using the solid tracers technique. The numerical and experimental results are compared, showing a good agreement / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Fernando Iguti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T07:42:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_WlamirCarlosde_D.pdf: 7205479 bytes, checksum: e7b0dd6a001774114fec0b3505f8bc3a (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo apresentar um processo adaptativo de refinamento hierárquico, baseado na formulação paramétrica, versão p, do Método dos Elementos Finitos. O processo é aplicado na resolução do problema dinâmico de autovalor generalizado de placas espessas na elasticidade linear. O primeiro nível de aproximação da solução e obtido através do elemento isoparamétrico 3D de dezesseis nós, proposto neste trabalho, utilizando-se funções de interpolação do tipo standard da família Serendipity. Para outros níveis de aproximação, são realizados sucessivos refinamentos hierárquicos, conforme as informações adquiridas na análise de erros a-posteriori. A distribuição seletiva de novos graus de liberdade, nos elementos mais carentes de refinamento, se processa em função da utilização de um indicador de erro. Para avaliar o erro global de uma solução, considera-se um estimador de erro, o qual serve também como critério principal de parada do processo de refinamento hierárquico. É mostrado que a implementação do elemento 3D no processo p-adaptativo adotado produz soluções com altas taxas de convergência. Os resultados numéricos obtidos nos exemplos de aplicação são comparados com soluções analíticas e por outras técnicas numéricas / Abstract: The purpose of this research is to present an adaptive process of hierarchical refinement, based on the p-version parametric formulation from the Finite Element Method. The process is applied on the resolution of generalized dynamic eigenvalue problem of thick plates in the linear elasticity mode. The first leveI of approximation of the solution is obtained through the isoparametric 3D element of sixteen nodes, proposed in this work, using functions of interpolation from the standard type derived from the Serendipity family. For other approximation levels, successive hierarchical refinements are used, according to the information acquired from the a-posteriori error analysis. The selective distribution of new degrees of freedom in the elements in need of refinement is processed according to the utilization of an error indicator. To evaluate the global error of a solution, an error estimator is considered and it also works as a main criterion for the stopping of the process of hierarchical refinement. It is showed that the implementation of the 3D element in the adopted p-adaptive process produces solutions with high rate of convergence. The numerical results obtained in the application examples are compared with analytical solutions and other numerical techniques / Doutorado / Mecanica dos Solidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Alagacone Sri Ranga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-26T19:37:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felix_HeronMartins_D.pdf: 783541 bytes, checksum: cea4459f391a5da7e61d9cff02244ec0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O objetivo do presente trabalho se divide em duas partes: na primeira, estudaremos uma regra de quadratura interpolatória sobre os zeros de polinômios núcleo obtidos a partir de uma sequência de polinômios L-ortogonais, oferecendo técnicas numéricas para a obtenção dos nós e pesos dessa regra de quadratura. Na segunda parte, forneceremos uma caracterização dos polinômios de Szegö em termos de duas sequências reais, dentre as quais uma é sequência encadeada. Tal caracterização afeta a relação entre os polinômios núcleo e os polinômios ortogonais no círculo unitário aos quais estes estão associados / Abstract: The main goal of the present work falls under two parts: firstly, we'll study a quadrature rule over the zeros of the kernel polynomials obtained from a sequence of L-orthogonal polynomials, offering numerical techniques for evaluating the nodes and weights of such quadrature rule. Secondly, we'll give a characterization for Szegö polynomials in terms of two real sequences, in which one is a chained sequence. Such characterization influences the connection between the kernel polynomials and the related orthogonal polynomials over the unit circle / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

This thesis is focused on two basic aspects of the Control Problem: the stochastic modelling of physical systems, and Monte Carlo-based numerical approximation of the nonlinear filtering problem solution. In the first topic this thesis concerns about clarifying some issues in the mathematical modeling of continuous-time systems with Brownian motion. The hypothesis that physical systems should be modelled in continuous-time approach is defended, once the main results in Physics provide solutions for dynamic systems via continuous-time differential equations. It was shown, recalling a main result from the 1960's that a physical system is represented by Fisk-Stratonovich stochastic differential equation, though Ito approach is better to manipulate the mathematical operations. The required conditions for implementing these equations in computers were also studied by using Euler-Maruyama and Milstein schemes of discretization. In the second topic a unified treatment of the available Monte Carlo methods solving the nonlinear filtering problem for continuous and discrete-time modelling is presented with sufficient emphasis on basic applications enabling the engineer to use results provided by the theory. This topic is branched in the study of the theory of nonlinear filtering problem in continuous and discrete-time approaches, and in the investigation of the aspects of Monte Carlo-based numerical solutions approximating unnormalized conditional expectations, as those given by the classical Kallianpur-Striebel formula and its derived robust representation. Investigations showed that the estimates obtained via numerical approximations of the robust representation, or pathwise filter, might accumulate errors when the observation makes this filter alternative equation unstable, a limitation of the method. Another result of this thesis refers to the implementation of Monte Carlo filters using Bayesian representation for discretized models. Although Monte Carlo methods are attractive due to their facility of parallelization, their main drawback is the degeneracy phenomenon of the particles. The traditional resampling scheme solves the problem, but it difficulties the parallelization of the algorithm. The restoration method was then proposed to move the particles towards higher regions in the likelihood function, given information about the model parameters. This open method, in some sense, might decrease the particles degeneracy.

Orientador: Messias Borges Silva / Coorientador: Robisom Damasceno Calado / Banca: Otávio José de Oliveira / Banca: Nelson Tavares Matias / Banca: Fabrício Maciel Gomes / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Esta pesquisa teve o objetivo de diagnosticar o nível de maturidade de diversas unidades produtivas de uma empresa do ramo químico e se elas poderiam ser consideradas Classe Mundial, identificando os pontos fortes e fracos da gestão de cada uma das fábricas analisadas, visando buscar oportunidades de melhoria em seu Sistema de Gestão. O método científico utilizado, as limitações da pesquisa e implicações, os resultados de investigação e pesquisa são exploratórios. O estudo foi feito por meio de uma pesquisa tipo Survey por análise combinada inicialmente qualitativa e em seguida quantitativa, referente ao grau de maturidade das empresas analisadas, utilizando-se do método de Análise de Correlação Grey. Referente ao método de pesquisa, foi utilizado o questionário combinado do LAI Enterprise Self-assessment Tool (Lesat) do Massaussuchets Institute of Technology (MIT) e Baldrige Performance Excellence Program do National Institute of of Standards and Techonology (NIST) do United States Department of Commerce, aplicados ao Método de Diagnóstico de Empresas (MDE). Pesquisas futuras podem ser realizadas em estudos de correlação entre um número maior de empresas de manufatura de outros segmentos. Este estudo amplo e com diversidade de organizações proporcionará um melhor entendimento do nível maturidade das organizações. A contribuição do estudo está na capacidade de diagnosticar o nível de maturidade da organização pesquisada. Avaliar se a aplicação das ferramentas do MDE, Lesat, B... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research had the purpose to diagnose the level of maturity of the several production plants in a chemical industry and evaluate if they could be consider World Class, in order to identify the strengths and weaknesses of the management of each of the analyzed factories, to identify opportunities for improvement in its Management System. The scientific method used, research limitations and implications, the results of investigation and research are exploratory. This study done through a survey type Survey combined qualitative analysis initially and then quantitative, concerning the degree of maturity of the factories analyzed, using Grey Correlation analysis method. Concerning the study method was the combined questionnaire LAI Enterprise Self-assessment Tool (Lesat) of Massachusetts Institute of Technology (MIT) and Baldrige Performance Excellence Program of the National Institute of Standards and Technology (NIST) of the United States Department of Commerce, using the Business Diagnostic Method (BDM). Future research can be carry out and correlation studies among a larger number of other branches manufacturing companies can be perform. A larger study with a diversity of organizations will provide a better understanding of the maturity level of the organizations. The contribution of this study is in the ability to diagnose the organization's maturity level. Evaluate if the application of BDM, Lesat & Baldrige and Grey System tools between the different factories inside a ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A utilização de perfis formados a frio na construção metálica no Brasil vem crescendo de forma significativa. Dentro deste mesmo contexto, atenções especiais estão sendo direcionadas às ligações utilizadas neste tipo de perfil, pelo fato de as chapas que as constituem resultarem cada vez mais esbeltas em função da significativa redução na sua espessura (elevada relação largura/espessura). Por esta razão, as ligações em perfis formados a frio têm sido estudadas por pesquisadores, tanto no contexto mundial como no Brasil. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo realizar estudos relacionados às ligações parafusadas em perfis formados a frio, com vistas a avaliar a resistência e o comportamento destas ligações por meio de modelagem numérica, simulando o comportamento estrutural com a utilização do código de cálculo ANSYS v.6.0, elaborado com base nos Métodos dos Elementos Finitos (MEF). No sentido de avaliar a eficiência e a confiabilidade dos modelos elaborados, os resultados numéricos obtidos foram comparados com resultados experimentais obtidos em ensaios, bem como, comparados com resultados numéricos obtidos utilizando-se outros padrões de modelagem. / The use of cold-formed steel members in the steel building in Brazil comes growing of significant form. Inside of the same context, special attentions are being directed to the connections used in the cold-formed steel members, or the fact of the sheets used to this kind of steel members result each time more thin. For this reason the connections in cold-formed steel members have been studied for researchers, as much in the worldwide context as in Brazil. The objective of this work is studies the bolted connections in cold-formed steel member to evaluate the resistance and the behavior of these connections by means of numerical modeling, simulating the structural behavior with the use of the code of calculation ANSYS v.6.0, elaborated based on Finite Element Methods. With the objective to evaluate the efficiency and the trustworthiness of the elaborated model, the numerical results where compare with experimental results gotten in assays, as well as, compared with numerical results gotten using other standards of modeling.

O estudo do comportamento do concreto nas primeiras idades está se tornando cada vez mais importante, pois os efeitos térmicos e de retração do concreto, neste período inicial, geram fissuras, aumentando a permeabilidade das estruturas e podendo induzir problemas de durabilidade e funcionalidade das mesmas. Um detalhado estudo da evolução das tensões durante as primeiras idades pode ser decisivo para manter baixos os níveis de fissuração. Neste trabalho foi implementado um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para a simulação do comportamento de peças de concreto nas primeiras idades, tendo, em especial, o propósito de avaliar o potencial risco de fissuração. A análise por elementos finitos abrange a modelagem computacional dos fenômenos químicos, térmicos, de difusão de umidade e mecânicos que ocorrem nos primeiros dias após o lançamento do concreto. Na análise química é determinado o calor gerado pelas reações exotérmicas de hidratação do cimento. Na análise térmica o programa considera ainda o fluxo de calor devido à diferença de temperatura entre o corpo e o ambiente. Em função das propriedades térmicas e geométricas do corpo em estudo são determinadas as temperaturas nodais. Na seqüência, realiza-se a análise de difusão de umidade. Aproveitando a semelhança entre as equações que regem os fenômenos de transferência de calor e difusão de umidade, empregam-se os mesmos procedimentos da análise térmica para a determinação do valor nodal da umidade relativa dos poros. Na análise mecânica, por sua vez, são calculados os estados de tensões decorrentes das variações de temperatura e umidade determinadas nas etapas anteriores e dos fenômenos de retração e fluência do concreto. Quando o estado de tensão de determinado ponto de integração atinge a superfície de ruptura, o ponto passa a ser considerado fissurado. O programa considera a fissuração através de um modelo de fissuras distribuídas com fisssura fixa. Os resultados desta modelagem computacional foram comparados com valores experimentais encontrados na literatura, demonstrando excelente aproximação em todas as etapas de solução implementadas. / The study of the early age properties of concrete is becoming more important, because the thermal effects and the shrinkage, even in the first hours, could generate cracks, increasing the permeability of the structure and being able to induce problems of durability and functionality. The detailed study of the stresses development during the construction process can be decisive to keep low the cracking levels. In this work a computational model, based on the finite element method was implemented, to simulate the early age concrete behavior, having as a special feature, the evaluation of the cracking risk. The finite element analysis encloses the computational modeling of the following phenomena: chemical, thermal, diffusion and mechanical which occur at the first days after the concrete cast. In the chemical analysis, the heat generated by the exothermic reactions of cement hydration is evaluated. In the thermal analysis the program still considers the heat flow due to differences in temperatures between the body and the environment. Considering the thermal and geometric properties of the body, the nodal temperatures are determined. The following analysis is the humidity diffusion. Using the similarity between the equations that describe the phenomena of heat transfer and humidity diffusion, the same thermal analysis procedures are used to evaluate the pore relative humiditys nodal values. In the last analysis, mechanical, the stress states due to temperature and humidity variations, evaluated in the previous steps, and also due to shrinkage and creep are calculated. When the stress state in a determined sample point reaches the rupture surface, the point is considered cracked. The program evaluates cracking through a smeared fixed crack model. The developed software results were compared with experimental values found in the literature, demonstrating an excellent agreement for all the implemented analysis.

A presença de onda de choque e vórtices de pequena escala exigem métodos numéricos mais sofisticados para simular escoamentos compressíveis em velocidades altas. Alguns desses métodos produzem resultados adequados para regiões com função suave, embora os mesmos não possam ser utilizados diretamente em regiões com função descontínua, resultando em oscilações espúrias. Dessa forma, métodos foram desenvolvidos para solucionar esse problema, apresentando um bom desempenho para regiões com função descontínua; entretanto, estes possuem termos de alta dissipação. Para evitar os problemas encontrados, foram desenvolvidos os métodos híbridos, onde dois métodos com características ideais para cada região são combinados através de uma função detectora que analisa numericamente a variação de uma quantidade em uma região através de fórmulas que envolvem derivadas. Um detector de descontinuidades foi desenvolvido a partir da revisão bibliográfica de diversos métodos numéricos híbridos existentes, sendo avaliadas as principais desvantagens e limitações de cada um. Diversas comparações entre o novo detector e os detectores de descontinuidades já desenvolvidos foram realizadas através da aplicação em funções unidimensionais e bidimensionais. Finalmente, o método híbrido foi aplicado para a solução das equações de Euler unidimensionais e bidimensionais. / The presence of shock and small-scale vortices require more sophisticated numerical methods to simulate compressible flows at high speeds. Some of these methods produce good results for regions with smooth function, altough they cannot be used directly in regions with discontinuous functions, resulting in spurious oscillations. Thus, methods have been developed to solve this problem, showing a good performance for regions with discontinuous functions; however, these methods contain high dissipation terms. To avoid the problems encountered, hybrid methods have been developed, where two methods with ideal characteristics for each region are combined through a function that analyze numerically the variation of a quantity in the region using formulas involving derivatives. A discontinuity detector was developed from the literature review of several existing hybrid methods, evaluating the main disadvantages and limitations of each. The new detector and other developed discontinuity detectors were compared by applying on one and two-dimensional functions. Finally, the hybrid method was applied fo the solution of one and twodimensional Euler equations.

Amostras indeformadas de um solo residual foram coletadas na zona oeste da cidade de São Paulo com o intuito de caracterizar o solo e estudar seu comportamento mecânico. Sua composição mineralógica é apresentada, assim como um estudo microscópico que identifica alguns destes minerais e evidencia sua microestrutura. Desse modo, é discutido como sua mineralogia e microestrutura influenciam em seu comportamento mecânico, estudado por meio de ensaios edométricos e de ensaios triaxiais convencionais de carregamento axial. Analisou-se sua compressibilidade, permeabilidade, seu grau de estruturação, suas relações tensão-deformação e envoltórias de escoamento, de ruptura e de Estados Críticos. O solo foi caracterizado como saprolítico, proveniente de um biotita-gnaisse milonitizado. A partir dos resultados obtidos a respeito do comportamento do solo, três modelos constitutivos escolhidos para estudo foram calibrados: elástico linear, elasto-plástico perfeito (Mohr-Coulomb) e elasto-plástico com endurecimento (Hardening-Soil). Com esta modelagem matemática, foi concebida uma modelagem numérica tridimensional de elementos finitos, a fim de simular a escavação de um túnel e de obter as trajetórias de tensões atuantes ao seu redor devidas a sua escavação. Outros ensaios triaxiais foram executados, desta vez seguindo-se as trajetórias de tensões obtidas numericamente. Os parâmetros elásticos dos três modelos constitutivos foram determinados para cada trajetória de tensões e o maciço envolvente à escavação foi modelado como sendo mecanicamente heterogêneo. Ou seja, limitaram-se zonas ao redor do túnel com diferentes propriedades mecânicas em função da trajetória de tensões atuante. Por fim, são comparados os parâmetros geotécnicos determinados com diferentes trajetórias de tensões, assim como os resultados obtidos com ambas as modelagens numéricas. / Undisturbed samples of a residual soil had been collected from the west zone of São Paulo city, in order to characterize the soil and study its mechanical behaviour. Its mineralogical composition is presented, as well as a microscopic study which identifies some of these minerals and evinces its microstructure. Thus, how the soil mineralogy and microstructure influence its mechanical behaviour is discussed, which was studied by means of oedometer tests and conventional axial loading triaxial tests. One analysed the soil compressibility, permeability, structuring degree, stress-strain relations and yielding, rupture and Critical State envelopes. The soil had been characterized as saprolite, derived from a biotite-gneiss. Based on the results concerning the soil behaviour, three constitutive models were calibrated: linear elastic, elastic perfectly plastic (Mohr-Coulomb), and elastic-plastic with hardening (Hardening Soil). With this mathematical modelling, a three-dimensional numerical model with finite elements was designed, for the purpose of simulating a tunnel excavation and obtaining the stress paths around it due to its excavation. Other triaxial tests were carried out, this time by following the stress paths numerically obtained. The elastic parameters of the three constitutive models had been determined for each stress path and the ground surrounding the excavation had been modelled as a mechanically heterogeneous media. I.e., zones around the tunnel had been limited by its different mechanical properties, as a function of the actual stress path. Finally, the geotechnical parameters determined by different stress paths are compared, as well as the results obtained for both numerical models.