Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-29Bitstream added on 2014-06-13T20:37:42Z : No. of bitstreams: 1 moraes_fh_me_bauru.pdf: 1982546 bytes, checksum: 15b6a38acd8095d65ad09905b4776428 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nas aplicações em engenharia existem várias situações onde é necessário o uso de vibrações em certas partes de um sistema mecânico, criadas a partir de transição brusca de um parâmetro do sistema, como por exemplo, em máquinas perfuratrizes de solo na exploração de petróleo onde a condição de impacto na interação-rolha facilita a penetração no solo. Os sistemas mecânicos submetidos a esse forma de excitação são chamados em geral de mecanismos tipo Vibro-Impacto. Nesta dissertação, faz-se a análise da dinâmica de um sistema mecânico Vibro-Impacto de dois graus de liberdade composto por dois blocos de massas diferentes acoplados por uma rigidez (mola) de dois estágios. Dois modelos não-lineares foram utilizados para representar o sistema estudado: o primeiro é excitado de maneira ideal, sob a forma de uma força harmônica e o segundo, de maneira não-ideal sob a forma de um rotor desbalanceado acionado por um motor elétrico de corrente contínua. A dinâmica do sistema é modelada considerando duas situações distintas: sem a condição de impacto e com a condição de impacto, de acordo com a relação entre o deslocamento e a folga no sistema. Foram analisados os resultados das simulações numéricas através dos históricos no tempo, retratos de fase, diagramas de bifurcações, mapas de Poincaré e espectros de frequencias. Observaram-se as velocidades de avanço do sistema, as taxas de transferência de energia, e as forças durante as transições bruscas da rigidez (condição tipo impacto) entre as massas, determinando-se as faixas dos parâmetros com comportamentos periódicos e caóticos assim como a ocorrência do Efeito Sommerfeld. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que o mecanismo tipo Vibro-Impacto analisado possui maior velocidade de avanço e maior força em determinada frequencia de excitação onde o movimento apresenta-se no regime caótico / In engineering aplications there are several situations in which it is necessary to use vibrations in certain elements of a mechanical system, created with an abrupt transition from one system parameter, such as soil drilling machines in oil exploration where the impact condition on the drill-rock interaction enhances penetration into soil. Mechanical systems subjected to this form of excitation are called in general mechanisms of vibro-impact type. This dissertation makes the analysis of the dynamics of a the dynamics of a Vibro-Impact mechanical system of two degrees of freedom comprised of two blocks with different masses coupled by a two-stage stiffness (spring). Two nonlinear models are used to represent the studied system: the first uses an ideal excitation in the form of a harmonic force, and the second uses a non-ideal excitation in the form of a unbalanced rotor driven by a direct current electric motor. The dynamics of the system is modeled by considering two different situations: without impact and with impact, according to the relationship between the displacement and the gap in the system. The results of numerical simulations were analyzed with the time histories, phase portraits, bifurcation diagram, Poincaré map and spectra of frequencies. Velocities of the system, the rate of energy transfer, and forces during abrupt transitions in stiffneess (impact type condition) between the masses were observed, determining the ranges of parameters with periodic and chaotic behavior as well as the occurrence of the Sommerfeld effect. From the results it was possible to conclude that the analysed Vibro-Impact mechanism has a larger progress velocity and larger forces in a given excitation frequency where the movement presents itself in the chaotic regime

Orientador: Edson Denis Leonel / Coorientador: Peter Vaughan Elsmere McClintock / Banca: Roberto E. Lagos Monaco / Banca: Roberto Venegeroles Nascimento / Resumo: Nesta dissertação, investigamos propriedades estatísticas de alguns sistemas dinâmicos descritos por mapeamentos discretos nas proximidades de duas transições: (i) integrabilidade para não integrabilidade e; (ii) crescimento limitado de energia para crescimento ilimitado de energia (aceleração de Fermi). O foco principal está na descrição do comportamento da distribuição de probabilidade da velocidade/energia das partículas em dinâmica caótica. A quebra de simetria da distribuição de probabilidade leva a uma escala adicional àquelas já conhecidas na literatura e, com este estudo, acreditamos que a quebra de simetria também possa explicar um fenômeno que já vem sendo observado em mapeamentos discretos. Fenômeno este, até então descrito apenas fenomenologicamente, teve sua primeira observação na publicação seminal de investigação de leis de escala em mapeamentos discretos no periódico Phys. Rev. Let. 93, 014101 (2004), de Edson D. Leonel, Peter V. E. McClintock e Jafferson K. L. Silva. Nossa contribuição para o problema está no desenvolvimento de descrições analíticas e verificações numéricas, baseadas em um estudo sistemático do comportamento difusivo das trajetórias caóticas no espaço de fases dos sistemas dinâmicos de interesse / Abstract: In this dissertation, we investigate statistical properties of some dynamical systems described by discrete mappings near two types of transitions: (i) integrability to non-integrability; (ii) limited to unlimited diffusion in energy (Fermi acceleration). The main goal is to describe the behaviour of the probability density of the velocity/energy for a set of particles moving in a chaotic dynamics. The break of symmetry in the probability distribution leads to an additional scaling to those are already known in the literature and, with this study, we believe that the symmetry break might also explain a well-known phenomenon observed for discrete mappings. This phenomenon, it has been reported so far phenomenologically. A first observation in an area-preserving mapping was in a letter published in Phys. Rev. Let. 93, 014101 (2004), authored by Edson D. Leonel, Peter V. E. McClintock and Jafferson K. L. Silva. Our contribution to the problem is on the development of an analytical approach and numerical verifications, based essentially on a systematic study of the diffusive behaviour of chaotic trajectories on the phase space of dynamical systems of interest / Mestre

Orientador: Edson Denis Leonel / Banca: Denis Gouvea Ladeira / Banca: Juliano Antônio de Oliveira / Resumo: Neste projeto aplicamos o formalismo de escala com o objetivo de explorar a evolução em direção ao equilíbrio perto de uma bifurcação tangente no mapa logístico. No ponto de bifurcação a órbita segue o caminho descrito por uma função homogênea com expoentes críticos bem definidos. Perto da bifurcação, a convergência para o equilíbrio é exponencial, cujo tempo de relaxação é marcado por uma lei de potência. Para obtermos os expoentes utilizamos dois procedimentos distintos: (1) o primeiro, fenomenológico, envolvendo hipóteses de escala, com o qual determinamos uma lei de escala entre os 3 expoentes críticos; (2) o segundo transforma uma equação de diferenças em uma equação diferencial, sendo resolvida com condições iniciais convenientes. Os resultados analíticos confirmam bem os resultados encontrados numericamente / Abstract: In this project we apply the scaling formalism to understand and describe the evolution towards the equilibrium at and near at a tangent bifurcation into logistic map. At the bifurcation the convergence to the steady state is described by a homogeneous function with well de ned critical exponents. Near the bifurcation, the evolution to the equilibrium is described by an exponential function whose relaxation time is described by a power law. We use two di erent approaches to obtain the critical exponents: (1) a phenomenological investigation based on three scaling hypotheses leading to a scaling law relating three critical exponents and; (2) a procedure transforming the di erence equation into a di erential equation which is solved under appropriate conditions. The numerical results give support for the theoretical approach / Mestre

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / As técnicas de manufatura enxuta têm sido utilizadas por empresas do ramo metalmecânico com o intuito de se obter a redução dos custos e melhoria contínua nos processos de fabricação. Lançada inicialmente pelos japoneses da Toyota, o Sistema de Produção E

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-10. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:33:01Z : No. of bitstreams: 1 000856761.pdf: 4598976 bytes, checksum: 03e195e6e67c06dfe75d2fbd5d8f4032 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho consiste em um estudo sobre o perfil Munk e o perfil biexponencial para a velocidade do som no mar, onde é feita uma generalização. No perfil Munk estudamos duas perturbações, uma dependente da distancia r e outra da profundidade z. Variando seus parâmetros em simulações numéricas obtemos o espaço de fases, onde podemos observar as propriedades do modelo idealizado, que apresenta regiões de caos, ilhas de ressonância e toros invariantes que são características de sistemas quase integráveis. Para o perfil biexponencial propomos uma substituição do expoente quadrático por um expoente k, que consiste em uma generalização para o modelo idealizado. Variando os valores para o parâmetro k, simulamos o resfriamento e ou aquecimento das águas do oceano. Utilizando o espaço de fases podemos analisar as propriedades do sistema / This work is a study on the profile Munk and the bi-exponential profile for the speed of sound at sea, where it made a generalization. Profile Munk studied two disturbances, a dependent of another re distance of z depth. By varying the parameters in numerical simulations we obtain the phase space, where we can observe the properties of the idealized model, which has chaos regions, islands and resonance logs that are invariant features of integrable almost systems. To propose a biexponential profile exponent quadratic replacement by an exponent k that consists of a generalization for the idealized model. By varying the values for the parameter k, we simulate the cooling or heating and the ocean waters. Using the space of phases we can analyze the system properties

Orientador: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Nelson Callegari Junior / Banca: Edmo José Dias Campos / Resumo: Este trabalho consiste em um estudo sobre o perfil Munk e o perfil biexponencial para a velocidade do som no mar, onde é feita uma generalização. No perfil Munk estudamos duas perturbações, uma dependente da distancia r e outra da profundidade z. Variando seus parâmetros em simulações numéricas obtemos o espaço de fases, onde podemos observar as propriedades do modelo idealizado, que apresenta regiões de caos, ilhas de ressonância e toros invariantes que são características de sistemas quase integráveis. Para o perfil biexponencial propomos uma substituição do expoente quadrático por um expoente k, que consiste em uma generalização para o modelo idealizado. Variando os valores para o parâmetro k, simulamos o resfriamento e ou aquecimento das águas do oceano. Utilizando o espaço de fases podemos analisar as propriedades do sistema / Abstract: This work is a study on the profile Munk and the bi-exponential profile for the speed of sound at sea, where it made a generalization. Profile Munk studied two disturbances, a dependent of another re distance of z depth. By varying the parameters in numerical simulations we obtain the phase space, where we can observe the properties of the idealized model, which has chaos regions, islands and resonance logs that are invariant features of integrable almost systems. To propose a biexponential profile exponent quadratic replacement by an exponent k that consists of a generalization for the idealized model. By varying the values for the parameter k, we simulate the cooling or heating and the ocean waters. Using the space of phases we can analyze the system properties / Mestre

Orientador: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Coorientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Edson Antonio Capello Sousa / Resumo: Nas aplicações em engenharia existem várias situações onde é necessário o uso de vibrações em certas partes de um sistema mecânico, criadas a partir de transição brusca de um parâmetro do sistema, como por exemplo, em máquinas perfuratrizes de solo na exploração de petróleo onde a condição de impacto na interação-rolha facilita a penetração no solo. Os sistemas mecânicos submetidos a esse forma de excitação são chamados em geral de mecanismos tipo Vibro-Impacto. Nesta dissertação, faz-se a análise da dinâmica de um sistema mecânico Vibro-Impacto de dois graus de liberdade composto por dois blocos de massas diferentes acoplados por uma rigidez (mola) de dois estágios. Dois modelos não-lineares foram utilizados para representar o sistema estudado: o primeiro é excitado de maneira ideal, sob a forma de uma força harmônica e o segundo, de maneira não-ideal sob a forma de um rotor desbalanceado acionado por um motor elétrico de corrente contínua. A dinâmica do sistema é modelada considerando duas situações distintas: sem a condição de impacto e com a condição de impacto, de acordo com a relação entre o deslocamento e a folga no sistema. Foram analisados os resultados das simulações numéricas através dos históricos no tempo, retratos de fase, diagramas de bifurcações, mapas de Poincaré e espectros de frequencias. Observaram-se as velocidades de avanço do sistema, as taxas de transferência de energia, e as forças durante as transições bruscas da rigidez (condição tipo impacto) entre as massas, determinando-se as faixas dos parâmetros com comportamentos periódicos e caóticos assim como a ocorrência do Efeito Sommerfeld. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que o mecanismo tipo Vibro-Impacto analisado possui maior velocidade de avanço e maior força em determinada frequencia de excitação onde o movimento apresenta-se no regime caótico / Abstract: In engineering aplications there are several situations in which it is necessary to use vibrations in certain elements of a mechanical system, created with an abrupt transition from one system parameter, such as soil drilling machines in oil exploration where the impact condition on the drill-rock interaction enhances penetration into soil. Mechanical systems subjected to this form of excitation are called in general mechanisms of vibro-impact type. This dissertation makes the analysis of the dynamics of a the dynamics of a Vibro-Impact mechanical system of two degrees of freedom comprised of two blocks with different masses coupled by a two-stage stiffness (spring). Two nonlinear models are used to represent the studied system: the first uses an ideal excitation in the form of a harmonic force, and the second uses a non-ideal excitation in the form of a unbalanced rotor driven by a direct current electric motor. The dynamics of the system is modeled by considering two different situations: without impact and with impact, according to the relationship between the displacement and the gap in the system. The results of numerical simulations were analyzed with the time histories, phase portraits, bifurcation diagram, Poincaré map and spectra of frequencies. Velocities of the system, the rate of energy transfer, and forces during abrupt transitions in stiffneess (impact type condition) between the masses were observed, determining the ranges of parameters with periodic and chaotic behavior as well as the occurrence of the Sommerfeld effect. From the results it was possible to conclude that the analysed Vibro-Impact mechanism has a larger progress velocity and larger forces in a given excitation frequency where the movement presents itself in the chaotic regime / Mestre

Orientador: Juliano Antonio de Oliveira / Banca: Juliano Antonio de Oliveira / Banca: Edson Denis Leonel / Banca: José Antônio Méndez-Bermúdez / Resumo: Nesta dissertação consideramos algumas propriedades dinâmicas para o rotor pulsado descrito por um mapa bidimensional dissipativo descontínuo, nas variáveis de ação e ângulo e parametrizado por dois parâmetros de controle, k ≥ 0 controlando a intensidade da não linearidade e γ ∈ [0, 1] representando a dissipação. O caso de γ = 0 recupera o modelo não dissipativo, enquanto que para qualquer γ diferente de 0 acontece a quebra da preservação da área, levando, portanto, à existência de atratores, inclusive caóticos. Mostramos que a partir de um valor elevado da ação inicial, a dinâmica converge para atratores caóticos através de um decaimento exponencial no tempo, enquanto que a velocidade do decaimento depende da intensidade da dissipação. Investigamos os expoentes de Lyapunov positivos e descrevemos seu comportamento em função dos parâmetros de controle. Também aplicamos o formalismo de transporte através de um furo, introduzido no eixo de ação do espaço de fases, e verificamos que o histograma do escape de partículas cresce rapidamente até atingir um valor máximo e depois tende a zero para tempos longos. Os histogramas de escape mostram-se invariáveis em relação aos parâmetros de controle sujeitos a leis de potência não triviais. A probabilidade de sobrevivência das partículas em função do tempo também é medida para os atratores caóticos. (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work we consider some dynamical properties for the kicked rotator described by a dissipative two-dimensional discontinuous mapping, in action and angle variables and parameterized by two control parameters, k ≥ 0 controlling the intensity of the nonlinearity and γ ∈ [0, 1] representing the dissipation. The case of γ = 0 recovers the nondissipative model, while for any γ different of 0 yields to the breaking of area preservation, hence leading to the existence of attractors, including chaotic attractors. We show that from a high value of the initial action, the dynamics converges to chaotic attractors through an exponential decay in time, while the speed of the decay depends on the intensity of the dissipation. We investigated the positive Lyapunov exponents and described their behavior according to the control parameters. We also applied the transport formalism through an hole, introduced in the action axis in the phase space, and verifying that the particle leak histogram grows rapidly until it reaches a maximum value and then decreases towards to zero for long times. The escape histograms are invariables in relation to the control parameters subject to non-trivial power-laws. The probability of particle survival over time is also measured for the chaotic attractors. (Complete abstract electronic access below) / Mestre

A voz tem sido objeto de estudos em diferentes áreas da ciência. Nas últimas duas décadas os pesquisadores demonstraram a presença do caos na produção de voz. O objetivo deste trabalho é estabelecer padrões visuais de sinais de voz humana através da técnica não linear de reconstrução de espaço de fase e associá-los com suas correspondentes análises auditivo perceptiva e acústica. Foram analisados sinais de voz humana de sujeitos de ambos os gêneros, na faixa etária de 19 a 39 anos. Foram gravadas as vogais sustentadas /a/, /e/ e /i/ do português do Brasil, com uma taxa de amostragem de 22.050 Hz. Os sinais foram analisados a fim de obter medidas acústicas (Jitter, Shimmer e Coeficiente de Excesso). Foi utilizada a técnica de reconstrução de espaço de fase para descrever as características de dinâmica não linear dos sinais de voz, e para análise perceptivo auditiva foi utilizada a escala RASAT. Os resultados demonstram que métodos de dinâmica não linear como a reconstrução do espaço de fase, parece ser uma técnica apropriada para análise de sinais de voz, incorporando os componentes caótico e determinístico da voz humana. É sugerido que análise da dinâmica não linear não substitui as técnicas existentes, embora possa aperfeiçoar e complementar os métodos de análise disponíveis para os profissionais da saúde, como fonoaudiólogos e otorrinolaringólogos / Human voice has been the focus of study for different areas of science. Researches in the last two decades have demonstrated the existence of chaos in human voice production. The purpose of this work is to use nonlinear dynamics techniques in the analysis of normal voices from healthy subjects and correlate them to traditional acoustic parameters as well as perceptual analysis. Human voice signals from healthy subjects, both male and female, ranging in age from 19 to 39 years old were analyzed. Sustained vowel sounds /a/, /e/ and /i/, from brazilian Portuguese were recorded at a sampling rate of 22,050 Hz and analyzed in order to obtain acoustic measures (Jitter, Shimmer and coefficient of excess – EX). The phase space reconstruction technique was used to describe the nonlinear dynamic characteristics of voice signal samples. The results show, that non-linear dynamical method as phase space reconstruction seems to be a suitable technique for voice signals analysis, due to the chaotic component of the human voice. It is suggested, that non-linear dynamic analysis does not replace existing techniques instead, it may improve and complement the recent voice analysis methods available for health professionals, speech therapist and clinician

Orientador: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Iberê Luiz Caldas / Banca: Marisa Roberto / Resumo: Investigamos nesta dissertação a introdução de uma barreira dinâmica em diferentes sistemas físicos caóticos, a fim de analisar a influência que esta barreira causa na dinâmica e topologia destes sistemas. A barreira principal deste estudo é a barreira denominada Toro Robusto, que nada mais é do que uma curva invariante no espaço de fases em meio a estruturas de ressonância, mares de caos, etc. A barreira Toro Robusto bloqueia a difusão caótica no espaço de fases associado ao sistema físico, e causa também uma estabilização em sua vizinhança linear. Introduziremos Toros Robustos em vários tipos de sistemas dinâmicos, como por exemplo, em uma Hamiltoniana "Toy Model" a fim de entender o seu efeito no processo de reconexão ou "overlap" de ressonâncias isócronas. Toros Robustos quebrando a dimerização de cadeias de ressonância também foram estudados no mapa padrão "não-twist". O bloqueio da difusão de Arnold no mapa padrão acoplado também foi mostrado, assim como, a introdução de Toros Robustos em sistemas utilizados em física de plasmas, como meio de controle de caos em plasma confinado em Tokamak. Outra barreira apresentada aqui é a barreira do tipo "meander" que surge através do processo de reconexão de ressonâncias no espaço de fases. Introduziremos um novo mapa discreto que chamamos de Mapa padrão "não-twist" labiríntico, que apresenta múltiplas regiões de barreiras "meanders" por todo o espaço de fases / Abstract: We investigated in this work the introduction of a dynamical barrier in different chaotic physical systems in order to analyze the influence that it causes in the topology and in the dynamics of them. The main barrier studied here is called Robust Tori which is an invariant curve in the phase space permeated by resonance structures and chaotic seas. The Robust Torus barrier blocks the chaotic diffusion in the phase space of the associated physical system, and it also causes a linear stabilization in its neighborhood. Robust Tori will be introduced in several types of dynamic systems, such as in a Toy Model Hamiltonian in order to understand their effect on the reconnection process or overlap of isochronous resonances. The breakdown of resonance dimerization by Robust Tori was also studied using the nontwist standard map. The blocking of Arnold diffusion in the coupled standard map was also shown, as well as the introduction of Robust Tori in relevant models for plasma physics as a tool for controlling chaos in confined plasmas in Tokamaks. Another barrier, which is presented here, is the meander barrier that emerges through the reconnection process of resonances in phase space. We will also introduce a new discrete map, which we call labyrinthic standard non-twist map that shows multiple regions of meanders barriers around the phase space / Mestre