Orientador: Jose Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T16:26:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LinsNetto_Armando_M.pdf: 3013806 bytes, checksum: a9bc7322c2e097035b54ccd42ffd39c5 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: O trabalho faz a comparação entre os esquemas central e exponencial em diferenças finitas, volumes finitos e exponencial rotacional em diferenças finitas para a simulação da equação de transporte convectivo-difusivo para altos valores do número de Pedet, investigando-se a dependência da solução com o posicionamento da malha numérica em relação ao escoamento. Resolveu-se o deslocamento miscível de um traçador em meios porosos em estruturas exploratórias de. petróleo com geometria padrão cinco-poços. Os resultados mostram que o efeito de orientação da malha é mais dependente do método, diferenças ou volumes finitos, do que da curva interpolante propriamente dita. Os esquemas em volumes finitos mostraram grande vantagem em relação aos esquemas em diferenças finitas neste problema / Abstract: This work compares some schemes for convective-difusive transport equation with high Pedet values, solving the transport equation for miscible displacement in a five-spot grid. The role of the num eri cal grid orientation is investigated, showing that the discretization of the equation with control volume procedure achieves better results than with finite difference procedure, in this situation / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

A paralelização de métodos de resolução de sistemas de equações lineares e não lineares é uma atividade que tem concentrado várias pesquisas nos últimos anos. Isto porque, os sistemas de equações estão presentes em diversos problemas da computação cientí ca, especialmente naqueles que empregam equações diferenciais parciais (EDPs) que modelam fenômenos físicos, e que precisam ser discretizadas para serem tratadas computacionalmente. O processo de discretização resulta em sistemas de equações que necessitam ser resolvidos a cada passo de tempo. Em geral, esses sistemas têm como características a esparsidade e um grande número de incógnitas. Devido ao porte desses sistemas é necessária uma grande quantidade de memória e velocidade de processamento, sendo adequado o uso de computação de alto desempenho na obtenção da solução dos mesmos. Dentro desse contexto, é feito neste trabalho um estudo sobre o uso de métodos de decomposição de domínio na resolução de sistemas de equações em paralelo. Esses métodos baseiam-se no particionamento do domínio computacional em subdomínios, de modo que a solução global do problema é obtida pela combinação apropriada das soluções de cada subdomínio. Uma vez que diferentes subdomínios podem ser tratados independentemente, tais métodos são atrativos para ambientes paralelos. Mais especi camente, foram implementados e analisados neste trabalho, três diferentes métodos de decomposição de domínio. Dois desses com sobreposição entre os subdomínios, e um sem sobreposição. Dentre os métodos com sobreposição foram estudados os métodos aditivo de Schwarz e multiplicativo de Schwarz. Já dentre os métodos sem sobreposição optou-se pelo método do complemento de Schur. Todas as implementações foram desenvolvidas para serem executadas em clusters de PCs multiprocessados e estão incorporadas ao modelo HIDRA, que é um modelo computacional paralelo multifísica desenvolvido no Grupo de Matemática da Computação e Processamento de Alto Desempenho (GMCPAD) para a simulação do escoamento e do transporte de substâncias em corpos de águas.

Este trabalho analisa numerica e experimentalmente - 'problemas de fluência do concreto, checando métodos tradicionais já propostos e, sugerindo uma solução numerica para esses problemas, Inicialmente é feita uma análise dos fundamntos da viscoelasticidade e sua aplicação para a representação do comportamento mecânico do concreto. Estudam-se , a seguir , as teorias de Dischinger e Arutyunyan e, propõe-se uma solução numerica, a qual é checada com as teorias, pel a resolução de exemplos. Finalmente, é detalhada a execução de ensaios de influência e relaxação, analisados os resultados obtidos, tecendo-se, também, algumas recomendações. / In tne present work, problems of creep o f concrete are analized both numerical l y experimentally, c1 assi cal compari ng methods and a numeri cal procedure far t h e solution o f these problems. Firstly , fundarnentals of viscoelasticit y and its a application to concrete behavior representation are presented. Then, the theori e s o f Dischinger and Awtyun are studied , and the computing numerical solutions are cornpared i n severa1 examples. Finally, experienceçon creep and relaxation are described, and its result are analized . Some coments on possible future developments are included

O modelo estrutural das lajes nervuradas é mais sofisticado que muitos tipos de lajes, exigindo, consequentemente, uma modelagem numérica mais trabalhosa. Entretanto, vantagens como a simplificação da execução da obra, redução do seu prazo de execução e do seu custo, justificam sua crescente utilização no país. Por isso, é necessário maior conhecimento do seu comportamento estrutural e aperfeiçoamento dos modelos teóricos empregados na sua simulação. O objetivo deste trabalho foi comparar dois métodos de cálculo amplamente empregados na modelagem destas estruturas, indicando se os mesmos as reproduzem satisfatoriamente, qual deles o faz da forma mais aproximada e quais são os aspectos relevantes para seu cálculo. Também foi analisado o comportamento do microconcreto armado sujeito a carregamento de longa duração (efeito da fluência). Para tanto, foi ensaiada uma laje nervurada em modelo reduzido na escala 1:7,5 construída em microconcreto armado. O estudo mediu deflexões verticais, rotações e determinou deformações específicas em seções características do modelo em duas etapas distintas: a primeira com carregamento de curta duração e a segunda com carregamento de longa duração. O carregamento uniformemente aplicado ao modelo representou o peso próprio da laje, das paredes divisórias e as cargas variáveis. Na análise numérica foram empregados dois modelos. O empregado no SAP90 utilizou elementos finitos de placa e simulou a laje com seção retangular de inércia equivalente à nervurada. Já o utilizado no GRELHA-TQS serviu-se da análise matricial e simulou a laje como uma grelha de vigas "T". A laje teve comportamento próximo do elástico linear no princípio do ensaio, quando os valores previstos pelo SAP90 estiveram ligeiramente mais próximos dos experimentais do que os do GRELHA-TQS. Depois, o modelo reduzido começou a apresentar um crescente comportamento não linear, distanciando-se cada vez mais das previsões teóricas. Esta diferença pode ser atribuída ao fato de que o modelo numérico do SAP90 levou em conta a rigidez à torção, enquanto que o empregado no GRELHA-TQS desprezou sua influência, comportando-se de forma menos rígida. / The structural model of waffle slabs can be more sophisticated than most others, demands a more difficult numeric analisys. Nonetheless, advantages such as the simplification of the work, reduction execution time and of cost, justify its increasing use. It is necessary however no gather more knowledge of its structural behavior and improve the theoretical models used. The objective of this work was to compare two calculation methods commonly used in the simulation of these structures, investigating the ability to reproduce their behavior satisfactorily, determine the more accurate method and characterize the more important aspects. Moreover, the behavior of the reinforced microconcrete was also analyzed with long-term load (creep effects). Hence, a reinforced microconcrete waffle slab was built in the reduced scale 1:7,5 and tested. The study measured vertical displacements, rotations and strains in characteristic sections of the model. These were measured in two different stages: the first with short-term load and the second with long-term load. The applied load represents the slab dead weight, the walls and the live loads. Two models were used in the numeric analysis. The SAP90 used shell elements and represented the waffle slab as a flat plate with rectangular section of equivalent inertia. The program GRELHA-TQS used the matricial analysis and simulated the waffle slab as a grillage. The slab had a close to the linear elastic behavior at the beginning of the test. At this moment, the values foreseen by SAP90 were closer of the experimental ones than those obtained by GRELHA-TQS. After that, the model presents an increasing non-linear behavior, desagreeing progressively from the theoretical forecasts. This difference may be due to the fact that the SAP90 program considered the torsion rigidity, while the model used in GRELHA-TQS despised its influence and presented a less rigid behavior.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:50:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 79180.pdf: 5525163 bytes, checksum: 2549ff9b67dd58e0903ffc8cd83cd89a (MD5) Previous issue date: 1990 / O estudo da transferência de calor em difusores radiais com alimentação axial, mostrou em trabalho recente a presença de grandes divergências entre resultados numéricos e experimentais. Aparentemente tais divergências estão associadas à presença de oscilações auto induzidas pelo escoamento, que aumentam a troca de calor entre o fluído e as paredes do difusor. Neste contexto o presente trabalho tem como objetivo detectar a presença de instabilidades no escoamento bem como suas localizações. Visando tal objetivo, mediu-se a transferência de calor local entre o fluído e parede do difusor, usando a técnica de sublimação de naftaleno. A quantidade de naftaleno sublimada foi medida ponto a ponto para diversas vazões no difusor. Comparando estes resultados com uma solução numérica em regime permanente, foi possível identificar as regiões instáveis. Observou-se para altos números de Reynolds, a presença de aumentos significativos na troca de calor no setor de saída do difusor. Tais aumentos deslocam-se na direção do centro do difusor com o aumento do número de Reynolds.

Orientadora : Profa. dra. Luzia Vidal de Souza / Orientador : Prof. Dr. Luiz Fernando Nunes / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 29/08/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Programação Matemática / Resumo: O estudo dos problemas de localização de instalações se relaciona diretamente com problemas organizacionais da sociedade, como por exemplo, a localização de escolas, postos de saúde, etc. Na sua forma geral, os problemas de P-Medianas e Máxima Cobertura são NP-hard e nas suas resoluções são utilizados métodos heurísticos. Os algoritmos de Evolução Diferencial (ED) são poderosos algoritmos de otimização evolucionária, propostos inicialmente, para problemas em espaços contínuos. Recentemente, têm sido propostas adaptações ao seu mecanismo de mutação diferencial para aplicação em problemas combinatórios. Este trabalho apresenta um novo algoritmo híbrido, utilizando algoritmos Evolução Diferencial e Busca Tabu, para a abordagem de problemas de P-Medianas e Máxima Cobertura. Introduz-se no operador de mutação diferencial de um algoritmo de Evolução Diferencial, o algoritmo Busca Tabu, com adaptações, a fim de que o mesmo possa ser aplicado para resolver problemas em um espaço de busca discreto. Testes computacionais foram realizados, com instâncias disponíveis na literatura, e comparados com outras meta-heurísticas e soluções ótimas obtidas com um modelo matemático. Os resultados encontrados sugerem que a técnica proposta é promissora e apropriada para a resolução dos problemas abordados, pois obteve-se na maioria dos testes soluções iguais ou melhores que alguns métodos presentes na literatura em tempos computacionais aceitáveis. Palavras Chave: Otimização Combinatória, Algoritmos Heurísticos, Localização de Instalações. / The study of facility location problems is directly related to organizational problems of society, such as the location of schools, health centers , etc. . In its general form, the problem of P-Medians and Maximum Coverage is NP-hard, and heuristic methods are used to solve them. The Differential Evolution (DE) algorithms are powerful evolutionary optimization algorithms, originally proposed for problems in continuous spaces. Recently, it has been proposed adjustments that can be made to the mechanism of differential mutation for its application to combinational problems. This paper presents a new hybrid algorithm, using Differential Evolution Algorithms and Tabu Search, to address problems of P-Medians and Maximum Coverage. Be introduced to the operator of a differential mutation algorithm Differential Evolution, the Tabu Search algorithm with adaptations, so that it can be applied to solve problems in a discrete search space. Computational tests were performed, with instances available in the literature, and compared with other meta-heuristics and optimal solutions obtained from a mathematical model. The results suggest that the proposed technique is promising and appropriate for the resolution of the problems addressed, as was obtained in most testing solutions equal or better than some methods from the literature in acceptable computational time. Keywords : Combinatorial Optimization, Heuristic Algorithms, Location of Facilities.

Orientador : Prof. Dr.. Klaus de Geus / Co-orientador : Prof. Dr.. Walmor Cardoso Godoi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 27/08/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Mecânica Computacional / Resumo: Ensaios nao destrutivos sao importantes para a analise de estruturas de concreto. Sua realizacao, entretanto, necessita de amostras que devem ser retiradas das estruturas a serem analisadas, tais como barragens e usinas. A tomografia industrial, mediante a obtencao de mapas de densidade, aliada a modelos e ferramentas de simulacao, tem um papel relevante no contexto de ensaios nao destrutivos. Como as ferramentas de simulacao atuais fazem uso de modelos geometricos poligonais, torna-se necessario extrair superficies mediante a geracao de malhas poligonais, a partir do volume de dados, usando tecnicas tais como o algoritmo Marching Cubes. Este trabalho trata da geracao de malhas poligonais de alta definicao a partir de testemunhos de concreto, os quais apresentam dimensoes que normalmente impactam o desempenho, o consumo de memoria e ate mesmo a factibilidade do processamento. Para a solucao destes desafios, foi contemplada a solução utilizando uma implementacao massivamente paralela do algoritmo Marching Cubes. Foi implementada uma versao paralela deste algoritmo utilizando a linguagem CUDA/C para programacao da GPU de forma a conseguir ganho de tempo de processamento na geracao de malhas de alta definicao para imagens tomográficas de corpos de prova de concreto. A avaliacao do ganho de velocidade de processamento foi realizada comparando-se a solucao paralelizada com um prototipo desenvolvido em MATLAB. Foram desenvolvidos modulos de software em codigo prototipo para auxiliar na analise da solucao. As analises realizadas mostram que o uso de paralelismo massivo mediante GPU tem grande potencial para esse tipo de aplicacao, nao obstante o aumento no consumo de memoria devido a necessidade de controle mais sofisticado na transferencia de dados no processamento. A reducao do tempo de processamento obtida como resultado neste estudo foi significativa, a saber, de doze horas na arquitetura serial para pouco mais de quarenta segundos na arquitetura paralela. Palavras-chave: GPU, CUDA, Marching Cubes, Tomografia Industrial, Geracao de Isossuperficies Poligonais, concreto / Abstract: Non-destructive testing is an important procedure for the analysis of concrete structures. It requires, however, structural samples to be extracted from buildings such as dams or bridges. In order to acquire data regarding the geometry and the topography of both surface and internal structures, industrial tomography can be used, through the acquisition of density maps. This data can be used with simulation software applications and models. However, the aforementioned procedures require polygonal meshes, hence, the necessity to extract surfaces from the volumetric data. In order to create such models, algorithms must be used, such as the Marching Cubes algorithm, with the purpose of generating a virtual model corresponding to the real object in a given density. The purpose of this document is to detail the creation of high density polygonal meshes from concrete samples that generate density maps with dimensions that pose a challenge to both processing time and memory consumption, posing a problem to the feasibility of the solution. To overcome these challenges, the CUDA/C language was used for programming a Graphics Processing Unit (GPU) to decrease the processing time required to extract polygonal surfaces from tomographic images. To evaluate the speed increment of the algorithm, the execution time of the parallelized version was compared with the initial serial MATLAB implementation. Additionally, auxiliary code was implemented aiming a robust memory management. The results confirm that massive parallel GPU programming can be used to reduce the processing time, even though memory consumption, due to the more sophisticated management techniques implemented for data transfer, was higher. As an overall result, the processing time decreased from approximately twelve hours on the serial implementation to approximately forty seconds on the massive parallel approach, with a corresponding increase in memory consumption. Keywords: GPU, CUDA, Marching Cubes, Industrial Tomography, Polygonal Isossurfaces generation

Orientadora : Profª. Drª. Liliana Madalena Gramani / Co-orientador : Prof. Dr. Carlos Henrique dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 11/09/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Programação matemática / Resumo: Sabe-se que o estudo da estabilidade de pontos críticos para sistemas de equações diferenciais ordinárias com mais do que duas equações não-lineares tem limitações, por causa da complexidade dos parâmetros e da difícil compreensão geométrica da dinâmica. Apresenta-se a fundamentação teórica da teoria qualitativa de equações diferenciais e uma introdução aos modelos matemáticos em ecologia. Realizou-se a revisão de um modelo de predação seletiva na ocorrência de doença contagiosa na população de presas. E a partir desse modelo, propõe-se o estudo de projeções do sistema de equações diferenciais. As projeções consideradas de interesse são as dos planos com origem nos pontos críticos do sistema. Como observado, os sistemas que descrevem as projeções podem ter pontos críticos que não são projeções dos pontos críticos do sistema. Palavras-chave: Biomatemática, predação seletiva, predador-presa, análise qualita- tiva, projeções. / Abstract: It is known that the study of the stability of critical points of ordinary differential equa- tions for systems with more than two non-linear equations has limitations due to the complexity of parameters and the difficulty to understand the geometric dynamics. We present the theoretical basis of qualitative theory of differential equations and an in- troduction to mathematical models in ecology. We conducted a review of a model of selective predation in the occurrence of contagious disease in the prey population. And from this model, we propose the study of the projections of differential equations. The projections considered of interest are the plans formed from the critical points of the system. As noted, the systems that describe the projections may have critical points which are not projections of the critical points of the system. Key-words: Biomathematics, selective predation, predator-prey, qualitative analysis, projections.

Orientador : Prof. Dr. Paulo Henrique Siqueira / Co-orientador : Prof. Dr. Cesar Augustus Assis Beneti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 09/04/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Programação Matematica / Resumo: O interesse de empresas e sociedade em geral em saber, em tempo quase real e de maneira precisa, sobre a ocorrência de eventos severos tem gerado grande demanda por técnicas de previsão que sejam rápidas e confiáveis. Nessa busca, há criação de novas técnicas e/ou adaptação de outras já desenvolvidas e bem conhecidas. Neste trabalho foi feita uma adaptação da técnica ForTraCC para uso com dados de refletividade máxima de radar, provenientes de um radar meteorológico Banda-S Doppler operado pelo SIMEPAR no município de Teixeira Soares-PR, através de definição de novos limiares, além do desenvolvimento de uma técnica baseada em correlação espacial, denominada técnica XCorr, utilizando também o método K-Means++ para classificação de células convectivas e estratiformes. As duas técnicas foram então comparadas, através de gráficos de correlação entre dados observados e previsões geradas, com melhor desempenho para a técnica ForTraCC frente à baseada em técnicas de correlação espacial, que apesar de suas limitações apresentou bons resultados. Palavras-chave: Nowcasting, Eventos Severos, K-Means++, Classificação / Abstract: The interest of companies and society in general to know, in almost real time and accurately, the occurrence of severe weather events has generated great demand for predictive techniques that are fast and reliable. In this quest, there are the development of new techniques and / or adaptation of others already developed and well known. In this work it was made an adaptation of the ForTraCC technique using radar maximum reflectivity, from a Doppler S-Band weather radar operated by SIMEPAR installed in Teixeira Soares-PR, setting new thresholds, and the development of a technique based on spatial correlation, called XCorr technique, using K-Means++ method for classifying convective and stratiform cells. The two techniques were then compared using correlation graphs between observed and forecasted data, with better performance with ForTraCC instead of spatial correlation technique which, despite its limitations, also presented good results. Key-words: Nowcasting, Severe Weather, K-Means++, Classification

Orientador : Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 14/03/2014 / Inclui referências / Resumo: Devido aos processos de deterioração que ocorrem nas edificações, é cada vez maior a demanda por soluções que reabilitem ou reforcem construções, surgindo novas técnicas que ajudam a restabelecer a segurança estrutural. Dentre elas, podese citar reforços que utilizam compósitos de fibra de carbono (CFRP), uma tecnologia que surgiu na indústria aeronáutica e que cada vez mais está sendo empregada na área da construção civil. Alguns dos fatores que estão levando a maior utilização de tais materiais são as suas excelentes propriedades mecânicas aliadas com o baixo peso. Entretanto, um fator que ainda limita a sua expansão de mercado é o seu elevado custo. Devido a isso, um projeto de reforço que utilize este tipo de material deverá otimizar a solução para buscar um equilíbrio entre o benefício técnico e o custo econômico. Embora existam modelos analíticos que permitam a avaliação estrutural deste sistema de reforço, a modelagem computacional pode proporcionar uma visão mais aprofundada do problema, permitindo ao projetista avaliar parâmetros que não podem ser obtidos por outras técnicas, sendo esse o principal enfoque deste trabalho. A modelagem computacional é uma área ampla, onde diversos métodos numéricos podem ser utilizados, destacando-se o Método dos Elementos Finitos na área de análise estrutural, um dos métodos mais robustos e eficazes, sendo utilizado para o desenvolvimento deste trabalho através do software comercial ABAQUS ®. Os modelos constitutivos utilizados são baseados na Mecânica do Dano, utilizando- se também os conceitos de energia de fratura. Foram realizadas simulações de vigas de concreto sem e com reforço de CFRP. A aderência do reforço foi analisada considerando-se a união perfeita dos materiais e também através de um Modelo de Zona de Coesão, o que permite a consideração mais realista das propriedades do adesivo químico de ligação reforço/concreto e do sistema como um todo. Os resultados obtidos se mostraram muito próximos e satisfatórios quando comparados com os disponíveis na literatura, sejam de simulações numéricas ou de ensaios experimentais. Palavras-chave: Elementos finitos, estruturas de concreto, compósitos de fibra de carbono, reforço estrutural. / Abstract: Due to the deterioration processes that occur in buildings, the demand for solutions that strengthen or rehabilitate constructions are increasing, emerging new techniques that help restore the structural safety. Among these techniques, it is possible to mention the carbon fiber reinforced polymer (CFPR), a technology that has emerged in the industry and it is increasingly being employed in civil construction. Some of the factors that led to large-scale use of these materials are its excellent mechanical properties coupled with low weight. However, a factor that also limits its widespread use is its high cost. Because of this, a project of reinforcements that uses this type of material should optimize the solution to reach a balance between technical benefit and economic cost. Although there are analytical models that enable the evaluation of the structural reinforcement system, computational modeling can provide further insight into the problem, allowing the designer to evaluate parameters that can not be obtained by other techniques, being this the main focus of this work. Computer modeling is a large area where several numerical methods can be used, highlighting the Finite Element Method in the area of structural analysis, one of the most robust and effective methods, being used to develop this work through the commercial software ABAQUS®. The constitutive models used are based on Damage Mechanics, also using the concepts of fracture energy. Simulations of concrete beams with and without CFRP strengthening were performed. The reinforcement adhesion was analyzed considering the perfect union of the materials and also through a Cohesion Zone Model, which allows more realistic consideration of the chemical adhesive properties in the reinforcement/concrete bond. The results were compared with those available in the literature, whether numerical simulations or experimental trials. Keywords: Finite elements, concrete structures, composite carbon fiber, structural reinforcement.