abstract: This study uses Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling to analyze the dependence of wind power potential and turbulence intensity on aerodynamic design of a special type of building with a nuzzle-like gap at its rooftop. Numerical simulations using ANSYS Fluent are carried out to quantify the above-mentioned dependency due to three major geometric parameters of the building: (i) the height of the building, (ii) the depth of the roof-top gap, and (iii) the width of the roof-top gap. The height of the building is varied from 8 m to 24 m. Likewise, the gap depth is varied from 3 m to 5 m and the gap width from 2 m to 4 m. The aim of this entire research is to relate these geometric parameters of the building to the maximum value and the spatial pattern of wind power potential across the roof-top gap. These outcomes help guide the design of the roof-top geometry for wind power applications and determine the ideal position for mounting a micro wind turbine. From these outcomes, it is suggested that the wind power potential is greatly affected by the increasing gap width or gap depth. It, however, remains insensitive to the increasing building height, unlike turbulence intensity which increases with increasing building height. After performing a set of simulations with varying building geometry to quantify the wind power potential before the installation of a turbine, another set of simulations is conducted by installing a static turbine within the roof-top gap. The results from the latter are used to further adjust the estimate of wind power potential. Recommendations are made for future applications based on the findings from the numerical simulations. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Mechanical Engineering 2017

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T18:34:30Z No. of bitstreams: 1 DANIEL CESAR DE MACEDO CAVALCANTE – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 5981753 bytes, checksum: 7cb1bc84364b7e8874a0a5bd64ac28f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T18:34:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIEL CESAR DE MACEDO CAVALCANTE – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 5981753 bytes, checksum: 7cb1bc84364b7e8874a0a5bd64ac28f9 (MD5) Previous issue date: 2017-08-24 / Capes / Os hidrociclones convencionais são equipamentos versáteis, devido a elevada capacidade de processamento, baixo custo de manutenção. Vários são os estudos que visam alterar a estrutura típica do hidrociclone convencional de modo alterar seu desempenho e objetivo. Assim surgiu os hidrociclones filtrantes no qual se diferencia do hidrociclone convencional pela substituição da parede cônica ou cilíndrica por uma membrana porosa. Durante o funcionamento desse separador, além das correntes tradicionalmente observadas (alimentação, underflow e overflow), há uma corrente líquida proveniente do processo de filtração, normalmente denominado filtrado. O presente trabalho propõe estudar hidrociclones filtrantes baseados no trabalho de Façanha (2012), a partir do estudo numérico do processo de separação água/partícula sólida realizado com auxílio do “software” comercial ANSYS CFX® Release 15.0. O modelo matemático usado considera escoamento tridimensional, turbulento, estacionário, baseado na abordagem Euleriana-Euleriana e modelo de turbulência SST “Shear Stress Transport”. Foram avaliados estudos da dinâmica do escoamento, Efeito da porosidade, efeito da permeabilidade e efeito da matriz porosa. Os resultados demonstram que a vazão do filtrado é menor em relação as outras saídas, altera o escoamento no interior do hidrociclone filtrante tanto em relação a porosidade, permeabilidade e efeito da posição do meio filtrante. O aumento da porosidade e permeabilidade alterou a distribuição de pressão, razão do líquido e eficiência total no interior do hidrociclo cilíndrico filtrante. / Conventional hydrocyclones are versatile equipment due to high processing capacity and low maintenance costs. Several studies are aimed at changing the typical structure of conventional hydrocyclone in order to alter its performance and purpose. In this way the hydrocyclones filtering in which it differs from the conventional hydrocyclone by the replacement of the conical or cylindrical wall by a porous membrane. During the operation of this separator, in addition to the traditionally observed currents (feed, underflow and overflow), there is a liquid stream coming from the filtration process, usually called filtrate. The present work proposes to study filtering hydrocyclones based on the work of Façanha (2012), based on the numerical study of the water / solid particle separation process performed with the commercial software ANSYS CFX® Release 15.0. The mathematical model used considers three-dimensional, turbulent, stationary flow, based on the Eulerian-Eulerian approach and SST turbulence model "Shear Stress Transport". Studies of flow dynamics, porosity effect, permeability effect and porous matrix effect were evaluated. The results show that the flow rate of the filtrate is lower in relation to the other outlets, it changes the flow inside the filter hydrocyclone in relation to the porosity, permeability and effect of the position of the filter medium. The increase in porosity and permeability altered the pressure distribution, liquid ratio and total efficiency inside the filter cylindrical hydrocyclones.

Submitted by VINICIUS SOUZA MORAIS null (vinicius.souza.morais@gmail.com) on 2016-08-19T14:49:52Z No. of bitstreams: 1 Tese Vinicius Souza Morais.pdf: 8282472 bytes, checksum: 64f0af45a29590e87cec66a93963523a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-08-19T19:01:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 morais_vs_dr_ilha.pdf: 8282472 bytes, checksum: 64f0af45a29590e87cec66a93963523a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T19:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 morais_vs_dr_ilha.pdf: 8282472 bytes, checksum: 64f0af45a29590e87cec66a93963523a (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / Desde a antiguidade os seres humanos vêm buscando aprimorar o uso de materiais em seu favor, buscando conferir vantagens de aspectos diversos. Aliado à necessidade de experimentação de novos materiais os softwares simuladores foram impulsionados e conferiram uma poderosa ferramenta da atualidade. A partir desta premissa, a inserção de conhecimento, princípios de estudo e aprendizado, principalmente no que tange a modelagem de ensaios mecânicos como o de tração e de impacto destrutivo Charpy foram realizados. Posteriormente uma máquina de ensaio destrutivo do tipo Charpy foi confeccionada e instrumentada analógico-digitalmente. De posse de bons resultados da máquina, a mesma foi utilizada no comparativo entre teoria e prática a partir de diferentes materiais, possibilitando que tais dados em forma de tabelas e gráficos serem confrontados com resultados obtidos através de simulações com o software comercial. Ensaios de Tração foram realizados em máquinas universais em diferentes materiais metálicos e compósitos (fibras naturais e sintéticas), coletados seus devidos dados e posteriormente confrontados com a literatura e software comercial. Os resultados oriundos das fibras naturais, principalmente do bambu, surtiram efeitos interessantes proporcionando uma maior resistência, leveza e redução no custo para sua produção. / Since ancient times humans have sought to improve the use of materials in their favor, seeking to confer advantages in many aspects. Together with the need to experiment with new materials simulators were driven software and gave a powerful tool today. From this premise, the inclusion of knowledge, study and learning principles, especially regarding the modeling of mechanical tests such as tensile and Charpy destructive impact were performed. Later, a destructive test machine Charpy type was made and analog-digitally instrumented. Possession of good results of the machine, it was used in the comparison between theory and practice from different materials, enabling such data in tables and graphs are faced with results obtained through simulations with commercial software. Tensile tests were performed on machines in different metal materials and composites (natural and synthetic fibers) collected their proper data and subsequently confronted with the literature and commercial software. The results derived from natural fibers, mainly bamboo, have heightened interesting effects providing greater strength, light weight and reduced cost for production.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-26T15:19:43Z No. of bitstreams: 1 BRUNO FERREIRA SILVA -DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 3315035 bytes, checksum: 915092a23718ba159ff32b574a8fb04e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T15:19:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO FERREIRA SILVA -DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 3315035 bytes, checksum: 915092a23718ba159ff32b574a8fb04e (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Capes / Na indústria de petróleo, o transporte de óleos pesados em oleodutos requer altas potências de bombeamento devido a sua alta viscosidade, sendo este um dos inconvenientes na produção de óleos dessa natureza; surge assim a necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias que otimize tais processos. Uma técnica economicamente viável e que pode ser usada, é o core anular flow, onde uma camada de água é responsável pela lubrificação do óleo que escoa no centro do duto. Desse modo, o presente trabalho apresenta um estudo energético e hidrodinâmico envolvendo o transporte de óleos pesados e água em dutos de conexões curvadas, através de simulação numérica via software ANSYS CFX® Release 15.0. Foi utilizado um modelo matemático que considera o modelo de mistura para tratar o escoamento bifásico águaóleo pesado, tridimensional, transiente e isotérmico, assumindo regime laminar para fase óleo e turbulento para a fase água adotando o modelo de turbulência k . Uma análise energética envolvendo as bombas também foi realizada. Resultados de campos de pressão, velocidade e fração volumétrica para as duas fases são apresentados e analisados. Verifica-se que o uso da técnica core-flow proporciona uma redução de 95,4% na queda de pressão por fricção comparado ao escoamento monofásico de óleo pesado, e que o desligamento e repartida das bombas de óleo e água afetam a queda de pressão por fricção. / In the oil industry, the transport of heavy oils in pipelines requires high power pumping due to its high viscosity, which is one of the drawbacks in oils production of this nature, thus emerge a need to develop new technologies that optimize such processes. An economically viable technique that can be used is the core annular flow, where a water layer is responsible for oil lubrication flowing in the center of the duct. In this way, this work presents an energy and hydrodinamic study of the heavy oils transportation in curved connections by numerical simulation via software ANSYS CFX® Release 15.0. It used a mathematical model that considers the mixture model to treat heavy oil-water two-phase flow, three-dimensional, transient and isothermal, assuming laminar flow to oil phase and turbulent flow to water phase, using k-ε turbulence model. An energy analysis involving pumps was performed. Results of pressure, velocity and volumetric fraction fields for the two phases are show and analysed. It was verified that the use of core-flow technique has decreased in 95.4% friction pressure drop as compared to monophase heavy oil flow and that stop-and-go from the oil and water pumps affect pressure drop by friction

Orientador: Newton Luiz Dias Filho / Resumo: Desde a antiguidade os seres humanos vêm buscando aprimorar o uso de materiais em seu favor, buscando conferir vantagens de aspectos diversos. Aliado à necessidade de experimentação de novos materiais os softwares simuladores foram impulsionados e conferiram uma poderosa ferramenta da atualidade. A partir desta premissa, a inserção de conhecimento, princípios de estudo e aprendizado, principalmente no que tange a modelagem de ensaios mecânicos como o de tração e de impacto destrutivo Charpy foram realizados. Posteriormente uma máquina de ensaio destrutivo do tipo Charpy foi confeccionada e instrumentada analógico-digitalmente. De posse de bons resultados da máquina, a mesma foi utilizada no comparativo entre teoria e prática a partir de diferentes materiais, possibilitando que tais dados em forma de tabelas e gráficos serem confrontados com resultados obtidos através de simulações com o software comercial. Ensaios de Tração foram realizados em máquinas universais em diferentes materiais metálicos e compósitos (fibras naturais e sintéticas), coletados seus devidos dados e posteriormente confrontados com a literatura e software comercial. Os resultados oriundos das fibras naturais, principalmente do bambu, surtiram efeitos interessantes proporcionando uma maior resistência, leveza e redução no custo para sua produção. / Abstract: Since ancient times humans have sought to improve the use of materials in their favor, seeking to confer advantages in many aspects. Together with the need to experiment with new materials simulators were driven software and gave a powerful tool today. From this premise, the inclusion of knowledge, study and learning principles, especially regarding the modeling of mechanical tests such as tensile and Charpy destructive impact were performed. Later, a destructive test machine Charpy type was made and analog-digitally instrumented. Possession of good results of the machine, it was used in the comparison between theory and practice from different materials, enabling such data in tables and graphs are faced with results obtained through simulations with commercial software. Tensile tests were performed on machines in different metal materials and composites (natural and synthetic fibers) collected their proper data and subsequently confronted with the literature and commercial software. The results derived from natural fibers, mainly bamboo, have heightened interesting effects providing greater strength, light weight and reduced cost for production. / Doutor

As demandas do mercado da construção civil têm exigido vãos cada vez maiores e ao mesmo tempo alturas cada vez menores das vigas. Isto tem levado muitos projetistas à adoção da solução do pavimento em laje lisa em concreto armado ou protendido. No entanto, a ausência das vigas torna possível a ruptura das lajes por puncionamento junto aos pilares. A norma NBR-6118:2014 prescreve as disposições para o projeto de lajes sob punção. O trabalho proposto teve como objetivo principal a análise da confiabilidade da ligação laje-pilar interno sob o efeito da punção em lajes que se apoiam diretamente sobre pilares de acordo com a NBR-6118:2014. Primeiramente, com o intuito de se entender melhor o fenômeno da punção, realizou-se uma breve revisão bibliográfica, identificando os principais parâmetros que influenciam na resistência da ligação, assim como os principais métodos de análise e trabalhos realizados na área. Em seguida, estudou-se o software de análise em elementos finitos ANSYS (Analysis Systems Incorporated), especificamente a ferramenta UPF (User Programmable Features), que foi utilizada para adoção de um modelo constitutivo para o concreto. Utilizando o software, foram modeladas lajes estudadas por outros autores, visando a validação do modelo numérico. Para o estudo da confiabilidade foi dimensionado um conjunto de lajes lisas seguindo as prescrições da NBR 6118:2014. A análise da confiabilidade foi realizada utilizando a ferramenta PDS (Probabilistic Design System), empregando o método de simulação numérica de Monte Carlo com amostragem por Latin Hypercube. Por fim, determinou-se o índice de confiabilidade em cada projeto e realizaram-se análises paramétricas com as variáveis adotadas no trabalho. Os resultados obtidos mostraram que as lajes lisas sem armadura de cisalhamento projetadas segundo a NBR 6118:2014 obtiveram, em sua maioria, índices de confiabilidade adequados. Porém, para as lajes lisas com armadura de cisalhamento, o índice de confiabilidade foi, em grande parte, menor que o índice de confiabilidade alvo adotado. / The demands of the construction market have required increasingly large spans while diminishing of the beam heights. This has led many designers to adopt the pavement solucion of reinforced or prestressed concrete flat slab. However, the absence of the beams makes it possible to slabs failure by punching shear. The Standard NBR-6118: 2014 prescribes the requirements for the design of slabs under punching. The aim of this work was to analyze the reliability of the internal slab-column intersection under punching in slabs supported directly on columns according to NBR-6118: 2014. Firstly, in order to better understand the punching phenomenon, a brief bibliographic review was carried out, identifying the main parameters that influence the connection strength, as well as the main methods of analysis and published in the area. Then, the finite element analysis software ANSYS (Analysis Systems Incorporated), specifically the UPF (User Programmable Features) tool, was used to adopt a concrete constitutive model. Using the software, slabs studied by other authors were modeled, aiming at the validation of the numerical model. For the reliability study, a set of flat slabs was designed following the requirements of NBR 6118: 2014. The reliability analysis was performed using the PDS (Probabilistic Design System) tool, using the Monte Carlo numerical simulation method with Latin Hypercube sampling. Finally, the reliability index was determined in each project and parametric analyzes were performed with the variables adopted in the study. The results from this study show that the flat slabs without shear reinforcement designed according to NBR Standarts obtained appropriate reliability index. However, for the flat slabs with shear reinforcement, the reliability index, in most cases, did not achieve the target reliability index.

Em túneis, a deformação do maciço e a pressão do solo no revestimento dependem das tensões e características do maciço, das tensões do maciço, da geometria, da rigidez, do instante da colocação do revestimento. A variação das tensões no revestimento e as deformações são causadas pelo avanço da escavação e as propriedades dependentes do tempo do maciço rochoso e revestimento. O objetivo desta dissertação é apresentar um modelo numérico para a análise tridimensional de túneis em maciços rochosos no programa ANSYS. Ele constitui uma ferramenta para calcular um túnel, revestido de concreto em diferentes situações de rigidez do revestimento, processo construtivo e características do maciço. O processo de escavação e colocação do revestimento é simulado pelo método da ativação/desativação de elementos em etapas sequenciais. O maciço apresenta comportamento elástico na primeira parte, e posteriormente uma lei viscoplástica. O concreto projetado e o concreto pré-moldado do revestimento são modelados como elásticos na primeira parte, e posteriormente, como materiais viscoelásticos utilizando o modelo da cadeia de Maxwell e de Kelvin, propostos por Bazant. Ambos os modelos foram calibrados por comparação com o Código Modelo fib 2010. A simulação do túnel é realizada através da incorporação de sub-rotinas para o concreto viscoelástico no programa ANSYS. Para validar o modelo são feitas comparações dos resultados obtidos no programa ANSYS com a solução analítica, com o programa GEOMEC91 e com o Novo Método Implícito, dependendo do caso. Um estudo paramétrico em elasticidade é realizado com o código ANSYS variando alguns parâmetros relevantes. Na segunda parte, o mesmo túnel revestido é modelado com dois diferentes tipos de revestimento e os dois modelos de cadeia citados. Finalmente, é comparado o comportamento com o túnel experimental Kielder, do qual se tem dados disponíveis da instrumentação. A comparação destes dados com os resultados do programa ANSYS mostra uma aproximação muito boa. / Stabilizing underground openings such as tunnels excavated in rock mass remain a major concern of geotechnical engineers dealing with this kind of structures. In tunnels, the rock mass strain and the ground pressure on lining depend on the stress and characteristics of the rock mass as well as of the geometry, the stiffness and the moment of the lining installation. Pressure variation on lining and strain are caused by the advance of excavation and the time-dependent properties of the rock mass and lining. This dissertation describes the numerical implementation of constitutive laws in the numerical code ANSYS. It is performed a numerical simulation with 3D finite elements of a tunnel. The rock mass presents elastic behavior in the first part and then a viscoplastic law. The shotcrete and precast concrete are modeled as elastic in the first part and then viscoelastic material with the constitutive laws of the Maxwell and the Kelvin chain model, proposed by Bazant. So the characteristics of the viscoelastic concrete changes with time until the stabilization. Both chain models had to be calibrated by comparing with de fib Model Code 2010. The finite elements simulation is performed by incorporating subroutines for the viscoelastic concrete model in the ANSYS code. The method to simulate the tunnel excavations is by activating and deactivating elements in sequential steps. In the first part of the dissertation two validations are performed. The analytical solution and the deformation achieved on the stabilization in the ANSYS code are compared for the validation of an unlined tunnel. For a lined tunnel, with an elastic and viscoplastic rock mass and elastic lining, validation is performed by comparing the results of the GEOMEC91 code with the ANSYS code. The results show a very good approximation in viscoplasticity and agree perfectly in elasticity. Also a parametric study is undertaken with the ANSYS code varying some relevant parameters. In the second part, it is compared the same tunnel with the two different concrete lining and the two chain models. Finally, it is compared with the Kielder experimental tunnel, which in situ measured data is available. The comparison of this data with the results from the ANSYS code shows a very good approximation.

Em túneis, a deformação do maciço e a pressão do solo no revestimento dependem das tensões e características do maciço, das tensões do maciço, da geometria, da rigidez, do instante da colocação do revestimento. A variação das tensões no revestimento e as deformações são causadas pelo avanço da escavação e as propriedades dependentes do tempo do maciço rochoso e revestimento. O objetivo desta dissertação é apresentar um modelo numérico para a análise tridimensional de túneis em maciços rochosos no programa ANSYS. Ele constitui uma ferramenta para calcular um túnel, revestido de concreto em diferentes situações de rigidez do revestimento, processo construtivo e características do maciço. O processo de escavação e colocação do revestimento é simulado pelo método da ativação/desativação de elementos em etapas sequenciais. O maciço apresenta comportamento elástico na primeira parte, e posteriormente uma lei viscoplástica. O concreto projetado e o concreto pré-moldado do revestimento são modelados como elásticos na primeira parte, e posteriormente, como materiais viscoelásticos utilizando o modelo da cadeia de Maxwell e de Kelvin, propostos por Bazant. Ambos os modelos foram calibrados por comparação com o Código Modelo fib 2010. A simulação do túnel é realizada através da incorporação de sub-rotinas para o concreto viscoelástico no programa ANSYS. Para validar o modelo são feitas comparações dos resultados obtidos no programa ANSYS com a solução analítica, com o programa GEOMEC91 e com o Novo Método Implícito, dependendo do caso. Um estudo paramétrico em elasticidade é realizado com o código ANSYS variando alguns parâmetros relevantes. Na segunda parte, o mesmo túnel revestido é modelado com dois diferentes tipos de revestimento e os dois modelos de cadeia citados. Finalmente, é comparado o comportamento com o túnel experimental Kielder, do qual se tem dados disponíveis da instrumentação. A comparação destes dados com os resultados do programa ANSYS mostra uma aproximação muito boa. / Stabilizing underground openings such as tunnels excavated in rock mass remain a major concern of geotechnical engineers dealing with this kind of structures. In tunnels, the rock mass strain and the ground pressure on lining depend on the stress and characteristics of the rock mass as well as of the geometry, the stiffness and the moment of the lining installation. Pressure variation on lining and strain are caused by the advance of excavation and the time-dependent properties of the rock mass and lining. This dissertation describes the numerical implementation of constitutive laws in the numerical code ANSYS. It is performed a numerical simulation with 3D finite elements of a tunnel. The rock mass presents elastic behavior in the first part and then a viscoplastic law. The shotcrete and precast concrete are modeled as elastic in the first part and then viscoelastic material with the constitutive laws of the Maxwell and the Kelvin chain model, proposed by Bazant. So the characteristics of the viscoelastic concrete changes with time until the stabilization. Both chain models had to be calibrated by comparing with de fib Model Code 2010. The finite elements simulation is performed by incorporating subroutines for the viscoelastic concrete model in the ANSYS code. The method to simulate the tunnel excavations is by activating and deactivating elements in sequential steps. In the first part of the dissertation two validations are performed. The analytical solution and the deformation achieved on the stabilization in the ANSYS code are compared for the validation of an unlined tunnel. For a lined tunnel, with an elastic and viscoplastic rock mass and elastic lining, validation is performed by comparing the results of the GEOMEC91 code with the ANSYS code. The results show a very good approximation in viscoplasticity and agree perfectly in elasticity. Also a parametric study is undertaken with the ANSYS code varying some relevant parameters. In the second part, it is compared the same tunnel with the two different concrete lining and the two chain models. Finally, it is compared with the Kielder experimental tunnel, which in situ measured data is available. The comparison of this data with the results from the ANSYS code shows a very good approximation.

Este trabalho versa sobre a implementação de um modelo computacional, através do método dos elementos finitos, utilizando a plataforma ANSYS, versão 14.5, para o estudo de estruturas de concreto armado e protendido, sob estados planos de tensão. A justificativa para a realização deste trabalho vem da importância do material concreto armado dentro da engenharia estrutural, o qual é objeto permanente de estudos por comportar-se de maneira extremamente complexa e apresentar resposta altamente não-linear, quando submetido a solicitações. A diferença entre a resistência à tração e à compressão, a não-linearidade da relação tensão-deformação, a fissuração, e os fenômenos relacionados ao tempo como fluência e retração do concreto, além da plastificação do aço e do concreto são as causas desta não-linearidade. O objetivo final deste trabalho é implementar dois procedimentos distintos no modelo computacional, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, a resposta da estrutura é dada para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. No segundo, a resposta da estrutura é dada ao longo do tempo, considerando, neste caso, que o material possui um comportamento viscoelástico. A representação do concreto fissurado é feita por um modelo de fissuras distribuídas, e as armaduras são introduzidas através de uma formulação incorporada. Para isto, inicialmente estudou-se as relações constitutivas de cada material, concreto e aço, a fim de melhor representá-los no modelo numérico. Para a representação das equações constitutivas, implementou-se um novo modelo de material com a ajuda da ferramenta de customização UPF (User Programmable Features) do ANSYS, onde foram adicionadas novas sub-rotinas ao programa principal em linguagem FORTRAN. A implementação deste novo modelo possibilitou a utilização de elementos bidimensionais quadráticos de 8 nós (PLANE183) com armadura incorporada (REINF263), tornando a solução do problema muito mais rápida e eficaz. Para validar as sub-rotinas acrescentadas ao sistema, foi feita uma comparação dos resultados numéricos com os valores experimentais disponíveis na literatura técnica, a qual apresentou resultados satisfatórios. / This work presents the development of a computational model, based on the finite element method, through the ANSYS platform, version 14.5, for the study of reinforced and prestressed concrete structures, under plane stress states. This work is justified by the importance of reinforced concrete material in the structural engineering, which is subject of ongoing studies due to the very complex behavior when subjected to requests. The difference between the tension and compression strength, the nonlinearity of the stress-strain relation, the cracking, and phenomena related to time as creep and shrinkage of concrete, beyond the plasticity of steel and concrete are the causes of this nonlinearity. The ultimate goal of this work is to implement two different procedures in the computational model, based on an elasto-viscoplastic model. At the first, the response of the structure is given for an instantaneous loading, considering the material with an elastoplastic behavior. At the second, the response of the structure is given over time, considering, in this case, that the material has a viscoelastic behavior. A distributed cracking model makes the representation of the cracked concrete and the reinforcement is introduced through an embedded formulation. Initially, the constitutive relations of each constituent material were studied, in order to best represent them in the numerical model. For the representation of the constitutive equations of concrete and steel, it was implemented a new model of material with the help of the customization tool UPF (User Programmable Features) of ANSYS, where new subroutines were added to the main program in FORTRAN language. The implementation of this new model enabled the use of two-dimensional quadratic elements of 8 nodes (PLANE183) with embedded reinforcement (REINF263), making the solution of the problem faster and more effective. In order to validate the subroutines added to the system, numerical results have been compared to experimental values available on technical literature, which have shown satisfactory results.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2015-05-28T14:41:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Olga Pinheiro Garcia.pdf: 3086549 bytes, checksum: 2bb203850c4c9ae5c00adb581521858f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-28T14:41:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Olga Pinheiro Garcia.pdf: 3086549 bytes, checksum: 2bb203850c4c9ae5c00adb581521858f (MD5) Previous issue date: 2015-03-05 / O estudo da distribuição de temperaturas no olho humano é capaz de fornecer subsídios para tratamentos hipertérmicos e para o cálculo dos danos causados pela exposição à radiação de uma fonte de laser. Um exemplo é a termoterapia transpupilar a laser (TTT), aplicada no tratamento de um melanoma de coroide. Neste trabalho, foi desenvolvido, através do software comercial SolidWorks®, um modelo tridimensional do olho humano portador de um melanoma de coroide, utilizado para simular o tratamento por TTT, com uso do software comercial ANSYS-CFX®. Para as simulações computacionais, foi utilizado um laser de diodo (810 nm), com 3 mm de diâmetro do feixe e 400 mW a 1000W de potência, com tempo de aplicação de 60 s. A principal contribuição deste trabalho é que o humor vítreo foi considerado completamente liquefeito, o que é esperado à medida que a idade do paciente se torna mais avançada, e passível de movimento convectivo. Ao mesmo tempo, utilizou-se uma estratégia numérica para representar a frente móvel de destruição do tumor. Foram estudados os efeitos da convecção natural no humor vítreo sobre a temperatura e o dano térmico nos diversos tecidos do olho. Os resultados indicam que a presença de convecção no humor vítreo reduz os valores de temperatura e de dano térmico no tumor, embora não influencie significativamente a profundidade do dano térmico irreversível no melanoma de coroide. Tais efeitos aumentam gradualmente quando a viscosidade do humor vítreo diminui do seu valor normal até o valor da viscosidade da água. Também foram realizadas simulações para diversos valores de potência do laser, verificando que seu aumento provoca valores mais elevados de dano térmico, de profundidade do dano térmico e de temperatura na região do tumor. Para valores acima de 800 mW, o dano térmico na córnea foi maior do que o limite de dano térmico reversível, o que é indesejável. Por fim, ao comparar o modelo atual com um modelo 2D, os resultados indicam que este último pode subestimar a temperatura dos tecidos oculares.