This work presents an extensive analysis on the linear and nonlinear behavior of three degrees of freedom typical airfoil section oscillating in a bidimensional incompressible flow. The nonlinearity is introduced by means of control surface freeplay. The theoretical modeling of the aeroelastic system is reviewed from structural and aerodynamic standpoint. Two methodologies are used for generalized unsteady aerodynamic loads calculation: one developed by Theodorsen in frequency domain and other developed by Peters completely in time domain. Comparisons among the main flutter solution techniques available in literature are presented and discussed. These analyses provide guidance for the subsequent nonlinear analysis. On the nonlinear field, the limit cycle behavior is demonstrated through bifurcation diagrams, obtained via numerical simulations in time domain and harmonic linearizations in frequency domain. Moreover, the effects of aerodynamic loads selection are also discussed.

Este trabalho é concernente a periodicidade na equação de Wright. Provaremos a existência de soluções periódicas não constantes, explorando o conceito de ejetividade de um teorema de ponto fixo. Além disso, provamos a existência de uma seqüência infinita de Bifurcação de Hopf. / This work is concerned with periodicity in the Wright's equation. We prove the existence of nonconstant periodic solutions by exploiting the ejectivity concept in a theorem of fixed point. Furthemore, we prove the existence of an infinite sequence of Hopf Bifurcations.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma exposição detalhada do Teorema de Poincaré-Andronov-Hopf para uma família de transformações do plano. Apresentaremos também uma aplicação a um sistema dinâmico que modela a evolução do preço e excesso de demanda em um mercado constituído por uma única mercadoria. / The main purpose of this work is to present a detailed exposition of the Poincaré-Andronov-Hopf Theorem for a family of transformations in the plane. We also present an application to a dynamical system modelling the evolution of the price and the excess demand in a single asset market.

Nesse trabalho estudamos um laser de estado sólido sujeito a realimentação optica de frequência modificada de um ponto de vista da teoria de bifurcações. Fizemos uma an alise bastante ampla da dinâmica desse laser no espaço de dois parâmetros de injeção (a dessintonização de frequência e a intensidade da injeção) utilizando métodos de integração direta e continuação numérica. Enquanto o método de integração numérica nos possibilitou analisar as dinâmicas mais complexas, incluindo transições para o caos e hipercaos, o método de continuação numérica nos permitiu estudar curvas de bifurcações estáveis e instáveis. A análise foi realizada estudando os efeitos causados pela mudança dos parâmetros que representam o tempo de vida da inversão populacional e a saturação cruzada, responsável pelo acoplamento dos campos dentro do meio ativo. Mostramos que o parâmetro que descreve o tempo de vida da inversão populacional e responsável pelo surgimento de diversas instabilidades no sistema, como o fenômeno de multiestabilidade, surgimento de orbitas periódicas e quase-peri odicas, assim como rotas para o caos via dobramento de período e torus. Para o parâmetro de acoplamento dos campos, mostramos que ele possibilita a presença de hipercaos em nosso sistema, este podendo se apresentar no que denominamos de hipercaos \fraco" e \forte". Dentro da região de hipercaos \forte", mostramos transições determinísticas de dois regimes, em que num deles o laser opera no modo de Q-switching, enquanto que no outro o laser apresenta pequenas oscilações irregulares. Por m, mostramos a existência de uma estatística de eventos extremos dentro do regime hipercaótico. / In this work we studied a solid state laser subjected to frequency-shifted optical feedback from a bifurcation theory point of view. We performed a very broad analysis of the dynamics of this laser in the space of two injection parameters (frequency detuning and injection intensity) using direct integration and numerical continuation methods. While the numerical integration method allowed us to analyze the more complex dynamics, including chaos and hyperchaos transitions, the numerical continuation method allowed us to study stable and unstable bifurcation curves. The analysis was carried out by studying the e ects caused by the change of the parameters that represent the life time of the population inversion and the cross saturation, responsible for the coupling of the elds within the active medium. We show that the parameter that describes the life time of the population inversion is responsible for the appearance of several instabilities in the system, such as the multistability phenomenon, the appearance of periodic and quasi-periodic orbits, as well as routes to chaos via period doubling and torus . For the eld coupling parameter, we show that it allows the presence of hyperchaos in our system, which may present in what we call "weak"and "strong"hyperchaos. Within the "strong"hyperchaos region, we show deterministic transitions of two regimes, in which one laser operates in the Q-switching mode, while in the other the laser presents small irregular oscillations. Finally, we have shown the existence of a extreme events statistic within the hyperchaotic regime.

Orientador: Marcelo Messias / Banca: Luis Fernando de Osório Mello / Banca: Vanessa Avansini Botta Pirani / Resumo: Nesta dissertação fazemos um estudo de modelos biológicos do tipo Lotka-Volterra, utilizando como ferramenta principal a teoria qualitativa das equações diferenciais ordinárias. Abordamos, no plano e no espaço, alguns modelos do tipo predador-presa. Analisamos os comportamentos das soluções sob a variação dos parâmetros e tratamos com detalhes a bifurcação de Hopf, que dá origem a uma órbita periódica isolada (ciclo limite). Estudamos também um teorema devido a Li e Muldowney [16] sobre a estabilidade global de um ponto de equilíbrio para um sistema x˙ = f(x), x ∈ Rn. Aplicamos este resultado no estudo de um modelo de HIV tridimensional, provando a estabilidade global de um ponto de equilíbrio, para certos valores dos parâmetros. Para o mesmo modelo, verificamos a ocorrência de uma dupla bifurcação de Hopf, que leva ao surgimento e posterior desaparecimento de um ciclo limite, ao variarmos um dos parâmetros envolvidos no sistema. As bifurcações de Hopf ocorrem simultaneamente à perda de estabilidade global do ponto de equilíbrio / Abstract: In this work we present a study of biological models of Lotka-Volterra type, using as main tool the qualitative theory of ordinary differential equations. We analyze some two and three dimensional predator-prey models. The behavior of the solutions are studied under the variation of parameters and it is shown that a Hopf bifurcation occurs, leading to the creation of an isolated periodic orbit (limit cycle). We also study a theorem due to Li and Muldowney [16] about the global stability of an equilibrium point of a system x˙ = f(x), x ∈ Rn. We apply this result in the analysis of a three dimensional model of HIV with treatment, showing the global stability of an equilibrium point, for certain parameter values. For the same model, we prove the occurrence of two Hopf bifurcations, leading to the birth and subsequent death of a limit cycle, when we vary one of the parameters of the model. The Hopf bifurcations occurs simultaneously to the lack of global stability of the equilibrium point / Mestre

Orientador: Juliano Antonio de Oliveira / Banca: Edson Denis Leonel / Banca: Tiago Pereira da Silva / Resumo: Neste trabalho estudamos o decaimento das órbitas para os pontos fixos em bifurcações distintas em mapeamentos unidimensionais não lineares discretos. Consideramos o mapa Gauss, analisamos o diagrama de órbitas e estudamos o decaimento das trajetórias para o ponto de equilíbrio nas bifurcações tangente e de duplicação de período. Encontramos analítica e numericamente o conjunto de expoentes críticos que descrevem propriedades de escala nas bifurcações e próximos delas. Estes expoentes caracterizam o tipo de bifurcação do problema. Estudamos, também, eventos chamados crises de fronteiras, que ocorrem a partir de determinado valor do parâmetro de controle $\nu$. Estendemos nossos estudos considerando o mapa Hassell e introduzimos uma perturbação no problema. Assim como no mapa Gauss, analisamos nestes sistemas o diagrama de órbitas, os decaimentos das trajetórias para os pontos fixos nas bifurcações transcríticas e investigamos analítica e numericamente para determinar os expoentes críticos destas bifurcações. Com o intuito de investigar os efeitos da perturbação paramétrica introduzida ao mapa Hassell, construímos e analisamos as trajetórias no espaço de parâmetros. Utilizamos, como ferramentas, as órbitas superestáveis e extremas. Nas duas classes de mapas (Gauss e Hassell), caracterizamos o caos via expoentes de Lyapunov. Mostramos, também que, quando obtidos os expoentes críticos e utilizando transformações de escalas apropriadas nos eixos coordenados, todas as curvas de de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work we study the decay of the orbits to the xed points in di erent bifurcations of nonlinear discrete one-dimensional mappings. We consider the Gauss map and analyze the orbit diagram to study the convergence of the trajectories to the equilibrium point at the fold and ip bifurcation. We nd numerically and analytically the set of critical exponents that describe some scaling properties at the bifurcations and near them. These critical exponents can also characterize which types of bifurcations that arises from the problem in question. We also study particular events called boundary crisis that occur from above a speci c value of the control parameter . We continue the studies considering the Hassell map and its perturbed version. Just like in the Gauss map, we analyze the orbit diagrams within these systems, as well as the convergence of the orbits to the xed points at the transcritical bifurcations, while also investigating numerically and analytically to determine the speci c critical exponents of those bifurcations. With parametric perturbation added to the Hassell map, we build and analyze the trajectories on the parameter space. We apply, as tools, the superstable and extreme orbits. In the two classes of the maps (Gauss and Hassell), we quantify the chaos by Lyapunov exponents. After the critical exponents are obtained, using convenient scale transformations in the coordinate axes we show that all the curves of decay to the xed points are collapsed into a univ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Edson Denis Leonel / Banca: Juliano Antônio de Oliveira / Banca: Ana Paula Mijolaro / Resumo: Neste trabalho investigaremos o comportamento do decaimento e relaxação para os pontos de equilíbrio, em especial em pontos de bifurcação, para uma família de mapeamentos discretos unidimensionais do tipo logístic-like. Faremos uma análise para três tipos de bifurcação: (i) transcrítica; (ii) forquilha e; (iii) duplicação de período. Discutiremos algumas hipóteses de escala que conduzem a uma lei de escala envolvendo três expoentes críticos. Próximo ao ponto fixo, a variável dinâmica varia muito lentamente. Essa propriedade permite transformar uma equação de diferenças, natural do mapeamento discreto, em uma equação diferencial ordinária (EDO). Resolvemos esta equação que fornece a evolução para o estado estacionário. Nossas simulações numéricas confirmam a previsão teórica e valida a aproximação acima mencionada / Abstract: In this work we investigate the behavior of the decay and relaxation to the equilibrium,especially at the bifurcation, for a family of one-dimensional discrete mappings, logistic-like. Our investigation consider three types of bifurcation: (i) transcritical; (ii) pitchforkand; (iii) period doubling. We discuss some scaling hypotheses leading to a scaling lawinvolving three critical exponents. Near the fixed points, the dynamical variable variesvery slowly. This property allows us to transform the equation of differences, hencenatural from discrete mappings, into an ordinary differential equation (ODE). We solvesuch equation which furnishes the evolution towards the stationary state. Our numericalsimulations confirm the theoretical results validating the above mentioned approximation / Mestre

Orientador: Samuel da Silva / Co-orientador: Fábio Roberto Chavarette / Banca: João Antonio Pereira / Banca: Marcelo Amorim Savi / Resumo: Captação de energia a partir de vibrações tem sido uma área de grande expansão nos últimos anos. Dispositivos lineares tem recebido maior atenção na literatura, no entanto, pesquisadores utilizam cada vez mais, dispositivos não-lineares para a transdução de banda larga. O processo de captação de energia possui duas etapas: a extração de energia e a utilização desta energia gerada para alimentar dispositivos eletrônicos. Assim, este trabalho descreve a utilização de um dispositivo mecânico não-linear caótico para captação de energia, acoplado a um circuito de retificação de meia-onda para transformar a tensão alternada gerada pelo PZT para tensão contínua para possível alimentação de um dispositivo eletrônico. A análise da interação dinˆamica entre os dois dispositivos é feita e pode-se concluir que é possível a utilização de um dispositivo mecânico, que opera no caos acoplado a um circuito de retificação, a fim de gerar mais energia / Abstract: Energy harvesting from vibrations has been an area of enormous expansion in the last years. While linear vibratory energy harvesters have received the majority of the literature's attention, some current research is focused on the concept of purposeful inclusion of nonlinearities for broadband transduction. The process of harvesting energy must have two steps: the extraction of energy and the utilization of this energy to feed in electronic devices. Thus, this work discusses the use of a non-linear mechanical device which has chaos to capture energy coupled to half-wave rectifier circuit to transform the alternating voltage generated by the PZT for continuous voltage to a possible device electronic. An analysis of the dynamic interaction between the two devices is done and it can be concluded that it is possible to use a mechanical device that operates in chaos coupled to a rectification circuit in order to generate more power / Mestre

Este trabalho é concernente a periodicidade na equação de Wright. Provaremos a existência de soluções periódicas não constantes, explorando o conceito de ejetividade de um teorema de ponto fixo. Além disso, provamos a existência de uma seqüência infinita de Bifurcação de Hopf. / This work is concerned with periodicity in the Wright's equation. We prove the existence of nonconstant periodic solutions by exploiting the ejectivity concept in a theorem of fixed point. Furthemore, we prove the existence of an infinite sequence of Hopf Bifurcations.

Neste trabalho, estudamos as Singularidades das folheações mutuamente ortogonais, numa variedade orientada M^3 de dimensão 3, cujas folhas são as curvas integrais dos campos de direções de curvatura principal associadas a uma imersão : M^3 R^4. Damos aqui continuidade às contribuições de R. Garcia referente ao estudo das singularidades genéricas das folheações principais. Apresentamos as configurações principais numa vizinhança dos pontos parcialmente umbílicos de codimensão 1, ou seja, as singularidades das folheações principais que aparecem genericamente em famílias a 1 parâmetro de hipersuperfícies imersas em R^4, e os diagramas de bifurcação pertinentes. Enfraquecendo a condição de genericidade, da maneira mais simples possível, encontramos oito tipos genéricos: D_1^ 1, D^1_ 2, D^1_ 3, D^1_, D^1_{1h,p}, D^1_{1h,n}, D^1_p e D^1_c , definidos ao longo do trabalho. Nesta tese consubstanciamos matematicamente a seguinte conclusão: As singularidades das folheações principais, que aparecem genericamente em famílias a 1 parâmetro de hipersuperfícies imersas em R^4, são os pontos parcialmente umbílicos D_1^ 1, D^1_ 2, D^1_ 3, D^1_, D^1_{1h,p}, D^1_{1h,n}, D^1_ e D^1_ , cujas definições e propriedades serão apresentados aqui. A parte central desta tese é estabelecer, analítica e geometricamente, a configuração principal destes pontos incluindo seus diagramas de bifurcação. / In this work we study the mutually ortogonal foliations, in oriented three dimensional manifolds M^3, whose leaves are the integral curves of the principal curvature direction fields associated to immersions : M^3 R^4. We focus on behavior of these foliation around singularities. Here we extend the contributions of R. Garcia concerning the study of generic singularities. To this end we establish the principal configurations in a neighborhood of partially umbilic points of codimension one. These are the singularities which appear generically in one parameter families of hypersurfaces and give their bifurcation diagrams. We express the condition of genericity by minimally weakening those given by R. Garcia and by adding instead new higher order ones. This procedure leads to the novel generic types: D^1_1, D^1_2, D^1_3, D^1_, D^1_{1h,p}, D^1_{1h,n}, D^1_p and D^1_c , studied in this work. The central part of this thesis is to establish, analitically and geometrically, the local principal configurations at these points, including their bifurcations diagrams.