Investigaremos algumas propriedades dinâmicas e de transporte para um conjunto de partículas clássicas não interagentes em diversos sistemas físicos. Os sistemas descritos aqui, em sua maioria, apresentam estrutura mista no espaço de fase no sentido de que curvas invariantes do tipo spanning, mares de caos e ilhas periódicas estão presentes. A descrição de cada sistema será feita utilizando mapeamentos discretos não lineares. Detalharemos a forma de obter os mapeamentos assim como discutiremos algumas de suas propriedades dinâmicas. Expoentes de Lyapunov serão utilizados para caracterizar a região de caos nos sistemas. Hipóteses de escala são usadas para provar que certos observáveis, por exemplo a energia média ao longo de mares de caos, são invariantes de escala. Consideraremos também que quando uma partícula, ou de forma equivalente um conjunto delas atinge uma determinada altura no espaço de fases, ela pode escapar. Ao estudar o escape de partículas, vemos que o histograma do número de partículas que atingem uma certa altura (ou energia) h no espaço de fases em uma dada iterada n, ao qual observamos ser invariante de escala, cresce rapidamente até atingir um máximo e então tende à zero para n grande. Quando a altura h varia proporcionalmente a posição da primeira curva invariante spanning, podemos confirmar uma invariância de escala do histograma de frequências. O mesmo ocorre para a probabilidade de sobrevivência da partícula à dinâmica. Neste contexto, abordaremos os seguintes problemas: (1) Um guia de ondas senoidalmente corrugado; (2) Uma família de mapas Hamiltonianos bidimensionais que recupera diversos modelos; (3) Partículas confinadas em uma caixa com potenciais infinitos nas bordas e contendo em seu interior um poço de potencial dependente periodicamente do tempo; (4) Analisaremos um bilhar ovóide com dependência temporal introduzida através de giro, onde para certas condições observamos que este não apresenta um aparente crescimento ilimitado de energia (aceleração de Fermi), desta forma sendo um possível contra-exemplo da conjectura LRA. Esta tese é um resumo de 8 artigos que foram publicados em revistas internacionais. / We investigate some dynamical and transport properties for a set of non-interacting classical particles. The systems here described, for the most part, present mixed structure in the phase space in the sense that invariant spanning curves, chaotic seas and periodic islands are present. The dynamics of each model is described by using non-linear mappings. We show all the details to construct the mappings and discuss some of their dynamical properties including fixed points stability among others. Lyapunov exponents will be obtained to characterize the chaotic dynamics observed in the phase space. Moreover some scaling hypotheses are used to prove that certain observables, including the average energy, are scaling invariant. We consider also that when a particle or an ensemble of them reach a certain portion of the phase space, they can escape. When studying the escape, we see that the histogram for the number of particles that reach certain height (or energy) h in the phase space for the iteration n, for which we observe to be scaling invariant, grows quickly until reaching a maximum and then goes towards zero for large enough n. When changing the height h proportionally to the position of the first invariant spanning curve, we can confirm the scaling invariance. The same happens for the survival probability for a particle in the chaotic dynamics. In this way, we will discuss the following problems: (1) A corrugated waveguide; (2) A family of two-dimensional Hamiltonian mappings which can reproduce different scaling exponents; (3) Particles confined to bounce in the interior of a time-dependent potential well; (4) We will analyse a rotating oval billiard, where for certain conditions we observed that this system does not present the unbounded energy growth (Fermi acceleration), in this way it is a possible counterexample of the LRA conjecture. This thesis is as summary of eight papers already published.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:34:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 448331.pdf: 202856 bytes, checksum: b3469cd721cd5516702902fe5c586244 (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / The adhibition of chaos theory to law can be seen from the consideration of the legal system as a complex, dynamic, nonlinear, aperiodic and sensitive system to the initial terms. The adoption of such a theory allows transdisciplinary work in the legal system as an open system, giving scientificity to the uncertainty notion and away the classic perspective of certainty and completeness. The human being dignity protection, as a value and fundamental principle, it matters in the necessary overcoming of normative validity only in formal aspect, because it implies the consideration of the case, that together with all others values and fundamental principles giving direction to normative formation for the case from all system rules, gives proper hermeneutic appreciation. Each rule that radiate from the legal system contain itself in its evaluative totality, giving up the hermeneutic through the topicsystematic interpretation. The lack of law certainty is verified from language polysemy. The complexity and uncertainty even related to the legal text is verified from democratic process of electing legislators. Due to the transdisciplinary appreciation of Law Science and from the openness and complexity of legal system becomes unnecessary barriers between sciences and even within the legal science. As a fundamental value radiates throughout legal system, it gives direction and it gives unity, there is no motivation to maintain dichotomy Public Law and Private Law. Applying Chaos Theory to Law provides the link between the real world and the entire law / A aplica??o da Teoria do Caos ao Direito se verifica poss?vel a partir da considera??o do sistema jur?dico como um sistema complexo, din?mico, n?o linear, aperi?dico e sens?vel ?s condi??es iniciais. A ado??o de tal teoria permite o trabalho transdisciplinar do sistema jur?dico como um sistema aberto, dando cientificidade ? no??o de incerteza e afastando a perspectiva cl?ssica de certeza e completude. A prote??o da dignidade da pessoa humana, como valor e princ?pio fundamental, importa na necess?ria supera??o da validade normativa apenas no aspecto formal, pois implica na considera??o do caso concreto, que em conjunto com todos os outros valores e princ?pios fundamentais orientando a forma??o normativa para o caso a partir de todas as regras do sistema, d? a aprecia??o hermen?utica adequada. Cada norma que emana do sistema jur?dico o cont?m em sua totalidade valorativa, dando-se a hermen?utica atrav?s da interpreta??o t?pico-sistem?tica. A falta de certeza da lei se verifica a partir da polissemia da linguagem. A complexidade e a incerteza mesmo em rela??o ao texto legal se verificam a partir do processo democr?tico de elei??o dos legisladores. Em virtude da aprecia??o transdisciplinar da Ci?ncia do Direito e da abertura e complexidade do sistema jur?dico tornam-se desnecess?rias as barreiras entre ci?ncias e mesmo dentro da ci?ncia jur?dica. Como os valores fundamentais se irradiam por todo o sistema jur?dico, o orientam e d?o unidade, n?o h? motivo para se manter a dicotomia Direito P?blico e Direito Privado. Aplicar-se a Teoria do Caos ao Direito proporciona a uni?o entre o mundo real e o do Direito como um todo

A caracterização estática dos sistemas caóticos clássicos dissipativos tem sido realizada através do cálculo das dimensões generalizadas \'D IND. q\' e do espectro de singularidades f(alfa). Os métodos mais comuns de cálculo numérico dessas funções utilizam algoritmos de contagem de caixa. Porém, esses algoritmos produzem um erro sistemático através de \'caixas espúrias\', levando a resultados distorcidos. Por essa razão, estudamos métodos numéricos que não utilizam o algoritmo de contagem de caixa, verificando em que casos eles podem ser aplicados eficazmente e propusemos um novo algoritmo de contagem de caixa que reduz o número de \'caixas espúrias\', obtendo melhores resultados. / The static caracterization of classical dissipative chaotical systems has been achieved by the calculation of the generalized dimensions \'D IND. q\' and the spectrum of singularities f(alfa). The most used numerical methods of evaluating these functions are based on box counting algorithms. The results obtained by those methods are distorced by the presence of \'spurious boxes\' generated intrinsecally by these algorithms. For this reason, we have studied numerical methods that don\'t use box counting algorithms, and we have tried to verify in which kind of sets they give best results. We also have proposed a new box counting algorithm that reduces the number of \'spurious boxes\', and led to better results.

Processos aleatórios de corrosão e fadiga reduzem lentamente a resistência de estruturas e componentes estruturais, provocando um aumento gradual nas probabilidades de falha. A gestão do risco de falha de componentes sujeitos a corrosão e/ou fadiga é feita através de políticas de inspeção, manutenção e substituição, atividades que implicam em custos, mas visam manter a confiabilidade em níveis aceitáveis, enquanto o componente permanecer em operação. Aparentemente, os objetivos economia e segurança competem entre si, no entanto, a redução de recursos para inspeção e manutenção pode levar a maiores e crescentes probabilidades de falha, implicando em maiores custos esperados de falha, ou seja, maior risco. A otimização de risco estrutural é uma formulação que permite equacionar este problema, através do chamado custo esperado total. Nesta Tese, a otimização de risco é utilizada no intuito de encontrar políticas ótimas de inspeção e manutenção, isto é, quantidades de recursos a serem alocadas nestas atividades que levem ao menor custo esperado total possível. Os processos de corrosão e fadiga são representados através de modelos em polinômios de caos, construídos de maneira inédita, com base em dados experimentais ou observados da literatura. Com base nestes modelos, os problemas de otimização de risco envolvendo processos de fadiga e corrosão são resolvidos para diferentes configurações de custos de falha e de inspeções. Verifica-se que as políticas ótimas de inspeção, manutenção e substituição podem ser bastante diferentes para configurações de custo distintas, e que a determinação destas políticas é bastante desafiadora, devido, dentre outros fatores, à grande quantidade de mínimos locais do problema de otimização em questão, causadas por descontinuidades e oscilações da função custo esperado total. / Random corrosion and fatigue processes reduce slowly but gradually the resistance of structures and mechanical components, leading to gradual increase in failure probabilities. Risk management for mechanical components subject to corrosion and fatigue is made by means of policies of inspection, maintenance and substitution. These activities imply costs, but are made to maintain the reliability at acceptable levels, while the component remains in operation. Apparently, economy and safety are competing objectives; however, reduction in inspection and maintenance spending may lead to larger failure probabilities, increasing expected costs of failure (risk). Risk optimization allows one to solve this problem, by means of the so-called total expected cost. In this Thesis, risk optimization is used in order to find the best inspection and maintenance policy, i.e., the proper amount of resources to allocate to such activities in order to obtain minimum total expected cost. Corrosion and fatigue are modeled by means of polynomial chaos expansions, using a novel approach developed herein and experimental or observed data obtained from the literature. These models are employed within two risk optimization problems, solved for different failure and inspection cost configurations. Results show that the optimal policies of inspection, maintenance and replacements can be very different, for different cost configurations, and that the solution of the associated risk optimization problems is a very challenging task, due to the large number of local minima, caused by discontinuities and fluctuations in the total expected costs.

Neste trabalho, apresentamos resultados para um sistema dinâmico denominado como bilhar, que descreve a dinâmica de uma partícula de massa m, livre da influência de qualquer potencial externo, no interior de uma região delimitada por uma fronteira que pode ser estática ou móvel. A partícula é lançada de uma determinada posição no interior do bilhar, de modo a sofrer colisões elásticas ou inelásticas com a fronteira do modelo. Após a ocorrência de uma colisão, a partícula sofre uma reflexão especular com a fronteira, de modo que seu ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Para o caso em que as colisões são elásticas e a fronteira estática, o módulo da velocidade da partícula permanece constante ao longo de todas as colisões, entretanto, se uma perturbação temporal for introduzida na fronteira do sistema, é permitida a variação no módulo da velocidade da partícula durante o impacto. Nesta tese, vamos estudar a dinâmica de um ensemble de partículas não-interagentes em um bilhar ovóide sob duas configurações diferentes. Inicialmente, a fronteira será assumida como estática e a partir de um mapeamento bidimensional que descreve a dinâmica do sistema, demonstramos que para esse tipo de bilhar o espaço de fases é do tipo misto, onde pode ser observado a coexistência de um mar de caos, ilhas de estabilidade e um conjunto de curvas invariantes do tipo spanning. Ainda para esse caso, introduzimos orifícios ao longo da fronteira do bilhar para estudar o comportamento do escape das partículas, via análise da probabilidade de sobrevivência P(n) que um conjunto de partículas no interior do sistema exibe, conforme o número de colisões n é aumentado. Através de simulações numéricas, verificamos que P(n) decai em média de forma exponencial com um expoente de decaimento dado aproximadamente pela razão entre a extensão do orifício h e o comprimento total da fronteira do bilhar. Ao longo deste estudo, observamos que devido a natureza mista do espaço de fases, existem regiões preferenciais para a visitação de partículas, o que pode fornecer pistas para a verificação da maximização ou minimização do escape no sistema. Posterior a isso, introduzimos uma perturbação temporal na fronteira do bilhar ovóide, e descrevemos todas as equações necessárias para a obtenção do mapeamento quadrimensional não-linear, que reproduzirá o movimento de uma partícula no interior do modelo com fronteiras oscilantes. O objetivo dessa análise, é a verificação da difusão ilimitada de energia por parte das partículas, conhecido como Aceleração de Fermi. Além de discutir todo o mecanismo envolvido nesse fenômeno, também analisamos formas possíveis para provocar a supressão desse crescimento ilimitado de energia exibido pelas partículas. Por último, propomos uma conexão entre os resultados referentes ao bilhar ovóide dependente do tempo com conceitos ligados à Termodinâmica. / In this work, we present some results for a dynamical system denoted as a billiard that describes the dynamics of a free particle of mass m inside of a region delimited by a boundary that might be static or time-dependent. The particle is launched from a region inside of the billiard and can experiences either elastic or inelastic collisions with the boundary. After a collision, the particle exhibits a specular reflection with the border, in such way that the incidence angle is equal to the reflected angle. When elastic collisions are taken into account the speed of the particle remains constant along all collisions. When a time-dependence is introduced on the boundary, then the particle may gain or lose energy upon collision. In this thesis, we will study the dynamics of an ensemble of non-interacting particles inside an oval billiard, under two different configurations. Initially, the boundary is considered as static and via a two-dimensional and nonlinear mapping, the dynamics of each particle is investigated. We show that for the static case the phase space is of mixing type with the coexistence of a chaotic sea, stability islands and a set of invariant spanning curves over the phase space. We then introduce holes along the boundary of the billiard allowing the particles to escape through them. We analyze the survivor probability P(n) that an ensemble of particles exhibits inside of the billiard as a function of n. Our results show that P(n) decays in average exponentially with a decay exponent given approximately by the size of the hole h over the total length of the boundary. Along this study, we observed that, due to the mixing structure of the phase space, there are preferential regions for the visitation of particles, which might be useful for the verification of the maximization or minimizations of the escape in the system. After that, we introduced a time-dependence on the boundary of the oval billiard and describe all the equations to obtained the nonlinear four-dimensional mapping used to reproduce the movement of particle inside of the billiard. The main goal of this analysis is the verification of the unlimited diffusion of energy from the particles, known as Fermi Acceleration. We discuss all the mechanism involved in such a phenomenon and discuss possibilities to promote the suppression of the unlimited energy growth in the billiard. Finally, we discuss a possible connection of the time-dependent oval billiard with concepts linked with Thermodynamics.

Esta tesis estudia el fenómeno del caos en las ecuaciones que modelan un convertidor buck con control PWM. Desde el punto de vista matemático, contribuye al estudio de los sistemas lineales a trozos tridimensionales, con émfasis en las perspectivas geométrica y de cálculo numérico. Se consiguen resultados analíticos pero, finalmente, deben emplearse métodos numéricos para calcular efectivamente las órbitas periódicas, bifurcaciones, variedades invariantes y cuencas de atracción. Desde el punto de vista de la ingeniería, esta tesis contribuye, por una parte, a dilucidar ciertas cuestiones acerca del comportamiento observado en el circuito electrónico experimental, y por otra parte, plantea nuevas preguntas que debe responder la comunidad científica dedicada a la ingeniería. Entre ellas, la búsqueda experimental de fenómenos secundarios detectados en las simulaciones numéricas y la posibilidad de implementar algunos de los métodos de control de caos deducidos en un prototipo experimental.El capítulo 2 resume la información básica sobre convertidores conmutados de corriente contínua, y también sobre qué tipo de comportamiento cabe esperar de un sistema dinámico no lineal. Se discuten las referencias más relevantes sobre circuitos no lineales, y en concreto, las que atañen a circuitos caóticos en electrónica de potencia.Los sistemas de ecuaciones diferenciales lineales a trozos con dos topologías se introducen en el capítulo 3. Como caso particular, se dan las ecuaciones que rigen la dinámica del convertidor buck con control PWM, y se establecen algunas propiedades básicas de las soluciones. La técnica general para obtener órbitas periódicas se particulariza para las soluciones T-periódicas y 2T-periódicas, y se establecen resultados para algunos tipos específicos de las nT-periódicas. En el capítulo 4 se detalla el análisis de la aplicación estroboscópica. Este capítulo está orientado geométricamente, aunque el cálculo numérico es también imprescindible para obtener resultados específicos. Se halla también una región de atrapamiento para el sistema, en la cual se encuentra una aplicación de tipo horseshoe. La herramienta principal de este capítulo es la continuidad de la aplicación de Poincaré asociada, que permite deducir analíticamente como se transforman las diferentes regiones del espacio de fases. El capítulo 5 está dedicado a las bifurcaciones secundarias halladas conjuntamente con el atractor principal. En este capítulo, el cálculo numérico es esencial para hallar los diagramas de bifurcaciones, las variedades invariantes y las cuencas de atracción. Como las soluciones son conocidas analíticamente a trozos, los algoritmos se benefician de ello en rapidez y sencillez. Se encuentran bifurcaciones suaves y no suaves. Se dan también expresiones exactas para los multiplicadores característicos, lo cual representa una gran ventaja cuando se calculan las bifurcaciones.El capítulo 6 se aparta ligeramente del espíritu general de la tesis. En lugar de describir el comportamiento caótico del sistema, se sugieren algunos métodos de control de caos y se simulan éstos para comprobar si producen los efectos deseados. En concreto, se dan tres opciones: primero, se concreta el método OGY para las ecuaciones del convertidor buck ; segundo, se sugieren varios esquemas de control de realimentación con retardos, y tercero, se propone un método de control de lazo abierto. El control del comportamiento caótico en este circuito es importante, puesto que reduce el rizado de salida y por tanto, amplia el rango operacional del convertidor.Algunas sugerencias para seguir el estudio de estos sistemas dinámicos se dan en el capítulo 7. Algunas simulaciones se han hecho con una versión suavizada del sistema de ecuaciones diferenciales con el software standard AUTO. También se proponen aproximaciones de la aplicación de Poincaré, que pueden proporcionar un tratamiento más analítico y simulaciones más rápidas.

A los efectos de estudiar la dinámica de, e.g. galaxias, sistemas planetarios u otros sistemas, es necesario contar con herramientas eficientes que la caractericen globalmente; esto es, que además de proveer información sobre la naturaleza del movimiento (regular o caótico), también permitan poner en evidencia otros aspectos relevantes que coadyuven a comprender los complejos procesos difusivos en el espacio de fases. Existen muchos indicadores que permiten caracterizar la dinámica, por citar algunos pueden mencionarse los Exponentes Característicos de Lyapunov (LCEs), los análisis de frecuencias (e.g. el método de Binney y Spergel, el Mapa de Frecuencias de Laskar, FMA, y su variación implementada por Sidlichovský y Nesvorný), los indicadores desarrollados por Contopoulos, Froeschlé y otros más recientes como el Factor de Crecimiento Exponencial Medio entre Órbitas Cercanas (MEGNO). El MEGNO, es una técnica recientemente desarrollada y ha sido rápidamente adoptada por la comunidad, fundamentalmente para estudios de estabilidad de sistemas planetarios extrasolares, entre otros. El objetivo de la investigación propuesta fue realizar un estudio comparativo de la eficiencia de diversos indicadores “rápidos”, dado que utilizan diferente información dinámica para su determinación. / La realización de este trabajo de tesis ha permitido tres publicaciones en igual cantidad de revistas internacionales con referato, entre las cuales se encuentra un trabajo de revisión.

Cuando queremos estudiar la dinámica de un sistema, por ejemplo una galaxia o un sistema planetario, es importante primero conocer en qué regiones del sistema una órbita tiene un comportamiento regular y en cuáles un comportamiento caótico. Las herramientas que utilizaremos para abordar esta cuestión son los llamados indicadores de caos. Existen en la literatura una gran cantidad de estos indicadores, de los cuales en este trabajo utilizaremos aquéllos basados en la evolución de la solución de las ecuaciones variacionales. Algunos ejemplos de este tipo de indicadores son el Máximo Exponente de Lyapunov (lLCE), el Indicador Rápido de Lyapunov (FLI) y su variante que considera solo la componente ortogonal (OFLI), el Factor de Crecimiento Exponencial Medio de Órbitas Cercanas (MEGNO), el Índice Menor de Alineamiento (SALI), entre otros. En el Capítulo 2 revisaremos las principales características de una variedad de este tipo de indicadores. Luego, en el Capítulo 3 presentaremos un código, escrito en FORTRAN, que integra de una forma eficiente todos los indicadores descriptos en el Capítulo 2. Hemos desarrollado dos versiones de este programa, una para mapas simplécticos y otra para flujos hamiltonianos. La primera será empleada en la segunda parte de este trabajo, y ambas versiones fueron utilizadas en la tesis doctoral del Dr. Nicolás Maffione. La segunda parte de este trabajo está dedicada al estudio, dentro de la región caótica, de la difusión, esto es, determinar si existe una variación secular de las integrales no perturbadas del sistema. Para valores perturbativos muy pequeños se encontraron escenarios en los que la difusión no era detectable a causa de las oscilaciones introducidas por los efectos de deformación del conjunto de variables utilizadas, por lo que recurrimos al uso de las formas normales. Dado que no existía hasta el momento una implementación de esta técnica para el caso de mapas, en este trabajo se creó, por primera vez en la literatura, dicha implementación. Esta herramienta es una sucesión de transformaciones canónicas que permite describir, de una forma más clara, la dinámica del sistema, eliminando justamente los efectos de deformación. En el Capítulo 4 presentaremos, de una manera detallada, el mecanismo para la construcción de las formas normales para un mapa simpléctico 4D cuasi-torsional general. En el Capítulo 5 mostraremos cómo aplicar dicho mecanismo a dos mapas estándar acoplados. Dado que las formas normales se construyen mediante series de Fourier, presentaremos los resultados de la medición de los tiempos de CPU empleados para distintos órdenes de este desarrollo. También presentaremos una estimación empírica del orden óptimo para el cual construir la forma normal, para dos escenarios distintos. Finalmente, en el Capítulo 6 llevaremos a cabo el estudio de la difusión, que es el objetivo central de este trabajo. Este estudio lo realizaremos a través de la medición de la desviación cuadrática media de la acción en la dirección de la resonancia con respecto a su valor inicial. Estudiaremos un ensamble de 103 partículas considerando varios escenarios distintos mediante la variación del parámetro de acoplamiento del mapa.

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

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resumo.pdf: 30947 bytes, checksum: f3ad8c83ce0b37705512036923795354 (MD5) Previous issue date: 2009-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we investigate the dynamical behavior of two dynamical systems: (i) a symmetric linear coupling of three quadratic maps, and (ii) the generalized Lorenz equations obtained by Stenflo. For the discrete-time system represented by the coupling of three quadratic maps, we study the emergence of quasiperiodic states arising from Naimark-Sacker bifurcations of stable periodic orbits pertaining to 1×2n cascade, in particular period-1 and period-2 orbits. We also study the change in the structure of the basin of attraction of the chaotic attractors, in the neighborhood of chaos-hyperchaos transition. For the continuous-time system represented by the Lorenz-Stenflo equations, we analytically investigate, by using Routh-Hurwitz Test, the stability of three fixed points, although without explicit solution of the eigenvalue equation. We determine the precise location where pitchfork and Hopf bifurcations of the fixed points occur, as a function of the parameters of the system. Lyapunov exponents, parameter-space and phase-space portraits, and bifurcation diagrams were used to numerically characterize periodic and chaotic attractors in both systems. / Neste trabalho investigamos o comportamento de dois sistemas dinâmicos (i) Um acoplamento linear simetrico de três mapas quadraticos, e (ii) as equações eneralizadas de Lorenz, obtidas por Stenfio Para o sistema discreto, representado elo acoplamento linear dos três mapas quadraticos, estudamos a emergência de tados quase-periodicos, surgindo da bifurcação de Naimark-Sacker, a partir de uma bita estavel pertencendo a cascata 1 x 2n em particular orbitas de periodo um e eriodo dois Tambem estudamos a mudança na estrutura das bacias de atração do rator caotico, na vizinhança da transição caos-hipercaos Para o sistema de tempo ntínuo representado pelas equações de Lorenz-Stenflo, investigamos analiticamente elo método de Routh-Hurwitz, a estabilidade dos três pontos de equilíbrio, mas sem solução explicita da equação de autovalores. Determinamos a localização precisa de as bifurcações do tipo forquilha e Hopf acontecem, a partir dos pontos de uilíbrio, como uma função dos parâmetros do sistema. Expoentes de Lyapunov, agramas no espaço de parâmetros e espaço de fase e diagramas de bifurcação foram ilizados para caracterizar numericamente os atratores periódicos e caóticos em ibos os sistemas