[pt] Otimização estrutural sujeita a carregamentos dinâmicos é um problema desafiador em vários aspectos, a começar pelo grande número de restrições que devem ser atendidas em todos os instantes de tempo. Além disso, o custo computacional para avaliar os gradientes destas restrições é bastante elevado e requer um grande espaço de armazenamento. Na literatura, alguns métodos reduzem o número de restrições avaliando em instantes de tempo selecionados, como o pior caso por exemplo, ou ainda constroem um funcional equivalente, integrando as restrições violadas ao longo do tempo, assim eliminando essa dependência. Nesta dissertação, o método do Carregamento Estático Equivalente (ESL) é utilizado, no qual o problema dinâmico original é transformado em uma sequência de subproblemas de otimização linear estática com múltiplos casos de carga. Um atrativo deste método é a possibilidade da solução de problemas não lineares, evitando o alto custo devido às repetidas análises estruturais e cálculos das restrições. Problemas clássicos de treliças planas submetidas a carregamentos dinâmicos são resolvidos utilizando o método ESL. A função a ser minimizada é a massa da treliça, que está sob restrições de tensão e deslocamento, onde as variáveis de projeto são as áreas da seção transversal dos membros. Além disso, uma interface utilizando ANSYS e MATLAB é desenvolvida para uma abordagem modular, na qual a análise via elementos finitos e a otimização possam ser realizadas separadamente. Este processo viabiliza a otimização de estruturas que apresentam comportamentos não lineares a partir da utilização de diversos softwares comerciais disponíveis no mercado. / [en] Structural optimization subject to dynamic loading is a challenging problem in many aspects, starting with the large number of constraints that must be respected at all instants of time. Furthermore, the computational cost to evaluate the gradients of these constraints is significantly high and requires a large storage space. In the literature, some methods reduce the number of constraints evaluating at selected instants of time, such as the worst case. Alternatively, a single equivalent functional is constructed to eliminate the time dependence by integrating the violated constraints over time. In this work, the Equivalent Static Load (ESL) method is used, in which the original dynamic problem is reduced into a number of static linear optimization problems with multiple load cases. An attractive feature of this method is the possibility of solving non-linear problems, avoiding the high cost due to repeated structural analyzes and constraint calculations. Classical problems of plane trusses subjected to dynamic loads are solved using the ESL method. The function to be minimized is the truss mass, which is subjected to stress and displacement constraints, where the design variables are the cross-sectional areas of the members. In addition, an interface using ANSYS and MATLAB was developed for a modular approach, in which finite element analysis and optimization can be performed separately. This process makes possible the optimization of structures that present non-linear behavior from the use of most structural analysis software packages available on the market.

Hydrogen has been studying as an alternative energy source to replace fossil fuels. This is justified because, in its combustion is generating primarily water vapor and by its energy content is approximately 2.5 times greater than any fossil fuel. Besides these advantages, hydrogen can be produced from renewable sources, such as various types of industrial and domestic waste rich in carbohydrates. Thus, the purpose of this study was to evaluate the production of hydrogen from a substrate real, the manipueira (wastewater processing cassava), as carbon source in anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) operated under a progressive increase in the organic loading rate (OLR). The support material for the adhesion of biomass has been expanded clay (2.8 to 3.35 mm) and the reactor was inoculated with anaerobic sludge thermal pretreatment. The reactor was operated for 164 days and gradually increasing the organic loading rate was obtained by maintaining a constant influent COD (4000 mg. L-1) throughout the operation of the reactor and varying the hydraulic retention time (HRT) of 8 to 1 hour. The production of hydrogen ranged from 0.20 to 2.04 L.h-1.L-1, when the HRT reduced from 8 h to 1 h. The yield had an increase from 0.31 to 1.91 mol H2.mol glucose-1 by reducing the HRT from 8 to 2 h. By lowering the HRT for 1 h, the yield was reduced, reaching a value of 1.20 mol H2.mol glucose-1. The soluble metabolites present during the operation of the reactor were acetic acid, butyric acid, propionic acid and ethanol. The microscopic analysis indicated the presence of bacilli, which are morphologies similar to species of the genus Clostridium sp. and Enterobacter sp., which are known as potential production of hydrogen in fermentation processes. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O hidrogênio vem sendo estudado como fonte alternativa de energia em substituição aos combustíveis fósseis. Isso porque, na sua combustão há geração principalmente de vapor de água e por seu conteúdo energético ser aproximadamente 2,5 vezes maior do que qualquer combustível fóssil. Além dessas vantagens, o hidrogênio pode ser produzido a partir de fontes renováveis, tais como os diversos tipos de resíduos industriais e domésticos ricos em carboidratos. Dessa forma, o objetivo da pesquisa foi avaliar a produção de hidrogênio a partir de um substrato real, a manipueira (água residuária do processamento da mandioca), como fonte de carbono em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) operado sob aumento progressivo da taxa de carregamento orgânico (TCO). O material suporte para a aderência da biomassa foi argila expandida com diâmetro entre 2,8 3,35 mm e o reator foi inoculado com lodo anaeróbio pré-tratado termicamente. O reator foi operado por 164 dias e o aumento progressivo da taxa de carregamento orgânico foi realizado mantendo a DQO afluente constante (4000 mg. L-1) durante toda a operação do reator e variando o tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8 horas até 1 hora. Foi constatado que a produção volumétrica de hidrogênio aumentou de 0,20 até 2,04 L.h-1.L-1, quando foi reduzido o TDH de 8 h para 1 h. E o rendimento sofreu um incremento de 0,31 até 1,91 mol H2.mol glicose-1, com a redução do TDH de 8 para 2 h. Ao reduzir o TDH para 1 h, o rendimento sofreu uma redução, atingindo o valor de 1,20 mol H2.mol glicose-1. Os metabólitos solúveis presentes durante a operação do reator foram o ácido acético, ácido butírico, ácido propiônico e etanol. As análises microscópicas indicaram a presença de bacilos, os quais são morfologias semelhantes às espécies dos gêneros Clostridium sp. e Enterobacter sp., que são conhecidas como potenciais produtoras de hidrogênio em processos fermentativos.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Resumo: Esta tese apresenta uma forma inédita para o carregamento de veículos elétricos (VE) puros em movimento, sem fios e sem acoplamentos mecânicos (dynamic Wireless Power Transfer - dynamic WPT), considerando a transferência indutiva de energia (Induced Power Transfer - IPT), a partir de uma proposta sem sensores (WPT sensorless), combinando um arranjo de elementos transmissores, especialmente desenvolvidos para um estudo de caso. A estrutura de potência emprega um conversor ressonante LLCC série-paralelo operando em modo contínuo com modulação com frequência fixa e deslocamento de fase, com controle realimentado indiretamente para a corrente de saída. Além da metodologia utilizada para a proposta deste trabalho, o texto apresenta um projeto de carregamento estático compatível com o sistema de carregamento dinâmico e, também, uma comparação entre possíveis estruturas ressonantes de terceira e quarta ordens compatíveis com os elementos IPT, apresentando-se as vantagens e as desvantagens para cada estrutura. O carregador dinâmico foi aplicado experimentalmente para um veículo elétrico (VE) puro, em pequena escala de potência (mini baja elétrico), constituído por oito elementos IPTs associados em série como emissor, resultando em um acoplamento mútuo constante para o receptor IPT no VE por uma extensão de 1150 mm, a uma distância entre emissor e receptor, de 35 mm. Os resultados experimentais obtidos apresentam elevado rendimento médio (86,4 %) para o processo de transferência de po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis proposes a novel design to pure electrical vehicle (EV) dynamic charging electrical contactless and without mechanical coupling (dynamic Wireless Power Transfer - dynamic WPT), considering the induced power transfer, by a propose WPT sensorless, combining a transmitter element arrangement particularly designed for this study case. The power structure uses a LLCC series-parellel resonant converter, in continuous conduction mode with phase shift modulation and fixed frequency, applying a feedback indirect control for the output current. In addition to methodology in the present proposal, this paper shows a static wireless power transfer project works with the dynamic charging, and also a potential structure comparation of third and fourth order resonant compatible with the IPT elements, showing the advantages and disadvantages for each resonant tank. The dynamic charging is presently being piloted in a pure electrical vehicle, in small scale power (mini electric baja), it is made up of eight IPT elements in series association as emitter, resulting in a constant mutual coupling with IPT receiver in the EV, by a range of 1150 mm, with a distance between emitter and receiver of 35 mm. The experimental results obtained show a high average efficiency (86.4%) for the wireless power transfer process over the entire length of the loader, for the nominal input power condition of 1300 W. / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presente dissertação apresenta um estudo do comportamento de um muro de gravidade flexível submetido a carregamentos sísmicos. A influência do carregamento sísmico, e mais precisamente da variação da aceleração horizontal de pico é avaliada num estudo paramétrico, através da análise dos resultados obtidos para os deslocamentos e acelerações horizontais que ocorreram no paramento do muro de gravidade. Optou-se pela análise ao longo do tempo, introduzindo o carregamento sísmico ao modelo numérico do qual fazia parte o muro de gravidade através de 5 históricos temporais de acelerogramas horizontais normalizados em 0,05g, 0,10g, 0,15g, 0,20g e 0,25g. O evento sísmico de origem dos acelerogramas normalizados foi o terremoto ocorrido no Chile em 27 de fevereiro de 2010 e medido na estação em San Jose de Maipo, a 332,7km do epicentro do terremoto. Utiliza-se um software computacional aplicado à Geotecnia, o Plaxis, para a calibração de um modelo numérico em situação estática e posterior desenvolvimento das análises paramétricas em condições sísmicas. As análises realizadas para avaliação do comportamento do muro de gravidade em condição sísmica foram a verificação da influência da variação do acelerograma horizontal normalizada introduzido na base do modelo nos valores das acelerações e deslocamentos horizontais atuantes no muro e a verificação da influência do carregamento sísmico em comparação com a situação estática, comparando-se os valores dos deslocamentos horizontais obtidos na análise estática e nas análises dinâmicas. Os fatores que influenciam potencialmente nos resultados numéricos em condições sísmicas foram apresentados, destacando-se os aspectos relacionados à modelagem numérica em condição de sismo. Os modelos constitutivos oferecidos, a possibilidade de incorporação do carregamento sísmico na base do modelo e a possibilidade de consideração do amortecimento visco-elástico de Rayleigh nos materiais são as principais qualidades do Plaxis, utilizado na modelagem numérica. Avaliou-se positivamente a potencialidade do Plaxis, visto que o programa mostrou-se uma ferramenta capaz de simular o comportamento de muros de gravidade sujeitos a carregamentos sísmicos.

Orientador: Prof. Dr. Cláudio Nogueira de Meneses / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2016. / Beyond a complex real world system composed by a set of sophisticated machines and qualied human resources distributed around manufacturing environment, the Auto In- dustry needs a little more to allow their products to reach the nal costumers. Loading vehicles like cars, trucks and vans into auto-carriers and designing routes to delivery sub- sets of vehicles to auto dealers according to their orders are relevant tasks in automotive value chain performed by transportation companies. Given the set of complex constraints related to diferent vehicle models (with diferent dimensions) to be feasibly loaded into dierent auto-carrier models plus the auto-carrier eet routing task, transportation com- panies must explore strong computational alternatives to address this optimization prob- lem. In fact, we explore in this dissertation a real world complex problem composed by two sub-problems, both belonging to NP-hard class: routing and loading. After formally dening the tackled problem, we adopt, in this dissertation, a previously studied procedure based on enumeration techniques for loading task and we propose an alternative approach employing Asynchronous Teams concept, which combines local search algorithms in order to cooperate to each other to try to resolve the routing sub-problem. Setting the results provided by our implementation of Iterated Local Search (ILS) approach (already proposed in literature for solving the routing sub-problem) as benchmark, we propose computational experiments considering real-world instances, to compare performance of ILS to ve vari- ants of our Asynchronous Teams implementations. Final results evidence the power of this proposed alternative approach for founding quality solutions and its exibility to easily assume diferent configurations.

Esta tese aplica o conceito de energia complementar para a determinação da capacidade de carga última de estaca cravada no ensaio de carregamento dinâmico de energia crescente. O ensaio de carregamento dinâmico com impactos de energia constante só permite obter a resistência estática mobilizada do modelo de CASE ou de SMITH com base na teoria da equação da onda e no Pile Driving Analyzer. A aplicação de impactos de energia crescente mostra que a curva de resistência estática - deslocamento dinâmico apresenta: a) trecho linear crescente seguido de trecho que se curva até que a tangente se torna vertical ou b) trecho crescente quase linear até um pico de resistência, seguido de uma curva de descarga até um determinado valor que corresponde à tangente vertical ou, c) trecho linear crescente seguido de trecho curvo cuja tangente não se verticaliza e onde a resistência volta a crescer. A ruptura do sistema estaca - maciço de solos é caracterizada pela energia complementar que passa em um máximo sempre que a resistência mobilizada atinge um pico. No pós-ruptura o excesso de energia aplicada e o excesso de trabalho das forças de amortecimento do impacto, em relação ao pico máximo, crescem linearmente com o nível de energia cinética aplicada. / This thesis suggests how to evaluate the ultimate bearing capacity of driven piles by using dynamic load tests with increasing energy. The dynamic load test with constant energy blows only allows the determination of the mobilized static resistance (CASE and SMITH\'s model), by using the wave equation theory and the Pile Driving Analyzer. The application of increasing energy blows shows that this static resistance: a) increases with increasing energy and then becomes constant or; b) increases with increasing energy up to a peak resistance and thereafter first decreases and then becomes constant or, c) starts to increase with increasing energy, then remains constant and after some blows starts to increase again. lt is shown that the rupture of the pile-soil system is characterized by the kinetic complementary energy reaching an upper limit when the impact mobilizes the maximum static pile capacity. All the energy or work done by damping forces, in excess of this maximum or peak situation, increases linearly with increasing energy.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-23Bitstream added on 2014-06-13T19:48:55Z : No. of bitstreams: 1 magalhaes_em_me_ilha.pdf: 455261 bytes, checksum: c5f0181b55df616b30443981a524ebbc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta o método de Newton desacoplado para o fluxo de carga continuado. O método foi melhorado por uma técnica de parametrização geométrica possibilitando assim o traçado completo das curvas P-V, e o cálculo do ponto de máximo carregamento de sistemas elétricos de potência, sem os problemas de mau condicionamento. O objetivo é o de apresentar de forma didática os passos envolvidos no processo de melhoria do método de Newton Desacoplado a partir da observação das trajetórias de solução do fluxo de carga. A técnica de parametrização geométrica que consiste na adição de uma equação de reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis: tensão nodal de uma barra k qualquer e o fator de carregamento eliminam os problemas de singularidades das matrizes envolvidas no processo e ampliam o grupo das variáveis de tensão que podem ser usadas como parâmetro da continuação. Os resultados obtidos com a nova metodologia para o sistema teste do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e também para os sistemas reais de grande porte, o 638 barras do sistema Sul-Sudeste brasileiro e do sistema de 904 barras do sudoeste Americano, mostram que as características do método convencional são melhoradas na região do ponto de máximo carregamento e que a região de convergência ao redor da singularidade é sensivelmente aumentada. São apresentados vários testes com a finalidade de prover um completo entendimento do funcionamento do método proposto e também avaliar seu desempenho / This work presents the decoupled Newton method for continuation power flow. The method was improved by using a geometric parameterization technique that allows the complete tracing of P-V curves, and the computation of maximum loading point of a power system, without ill-conditioning problems. The goal is to present in a clear and didactic way the steps involved in the development of the improved decoupled Newton method obtained from the observation of the geometrical behavior of power flow solutions. The geometric parameterization technique that consists of the addition of a line equation, which passes through a point in the plane determined by the bus voltage magnitude and loading factor variables, can eliminate the ill-conditioning problems of matrices used by the method and can enlarge the set of voltage variables that can be used as continuation parameter to P-V curve tracing. The method is applied to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and two large real systems: the south-southeast Brazilian system (638 buses) and the 904-bus southwestern American system. The results show that the best characteristics of the conventional decoupled Newton’s method are improved in the vicinity of the maximum loading point and therefore the region of convergence around it is enlarged. Several tests are presented with the purpose of providing a complete understanding of the behavior of the proposed method and also to evaluate its performance

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2523.pdf: 1711552 bytes, checksum: cf13454170c0e1db1eb5ae2aa8cff6a3 (MD5) Previous issue date: 2009-02-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The object of this study is a particular case of the cutting and packing problems, known as container loading problems. These problems consist in arranging rectangular boxes orthogonally into containers (or into trucks, railcars and pallets), in order to optimize an objective function, for example, maximize the utilization of the available space, or minimize the number of the required containers to load all the available items. The objective of this study is to develop mathematical programming models to deal with situations commonly found in container loading practice. Multiple orientations of the boxes, weight limit of the container, cargo stability, load bearing strength of the boxes and multiple destinations of the cargo are considered. The author is not aware of mathematical formulations available in the cutting and packing literature that deal with such considerations, and this paper intends to contribute with possible formulations that describe these situations, although not very realistic for being used in practice. Computational experiments with the proposed models are performed with the software AMS/CPLEX and randomly generated instances extracted from the cutting and packing literature. The results show that the models are consistent and properly represent the practical situations treated, although this approach (in its current version) is limited to solve to optimality only medium-sized problems. However, we believe that the proposed models can be useful to motivate future research exploring decomposition methods, relaxations, heuristics, among others, to solve the present problems. / O objeto de estudo deste trabalho é um caso particular dos problemas de corte e empacotamento, conhecido como problemas de carregamento de contêineres. Estes problemas consistem em arranjar caixas retangulares ortogonalmente dentro de contêineres (ou caminhões, vagões ferroviários e paletes), de maneira a otimizar uma função objetivo, por exemplo, maximizar o aproveitamento do espaço disponível, ou então minimizar o número de contêineres necessários para carregar todas as caixas disponíveis. O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos de programação matemática que abordem situações comumente encontradas na prática do carregamento de contêineres. Considerações de múltiplas orientações das caixas, limite de peso do contêiner, estabilidade do carregamento, resistência das caixas ao empilhamento e carga fracionada em múltiplos destinos são tratadas. O autor não tem conhecimento de formulações matemáticas disponíveis na literatura de corte e empacotamento que tratem estas considerações, e este trabalho pretende contribuir com possíveis formulações que, embora pouco realistas para serem aplicadas na prática, descrevem estas situações. Experimentos computacionais com os modelos propostos são realizados utilizando o aplicativo GAMS/CPLEX e exemplos gerados aleatoriamente e da literatura. Os resultados mostram que os modelos são coerentes e representam adequadamente as situações tratadas, embora esta abordagem (na sua versão atual) esteja limitada a resolver otimamente apenas problemas de tamanho bem moderado. No entanto, os modelos podem ser úteis para motivar pesquisas futuras explorando métodos de decomposição, métodos de relaxação, métodos heurísticos, entre outros, para resolver os problemas em questão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2685.pdf: 1876781 bytes, checksum: d3c1e2f0274bc0264d006a778e4c3ccd (MD5) Previous issue date: 2009-09-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / Intermodal transport, that is, the integration between different transport modes was facilitated by the use of containers. The stowage devices in the breakdown of the cargo is an important logistics activity, since the total volume actually used can affect significantly the cost of transporting the products. This approach addresses the Container Loading Problem, which more generally consists in arranging items (for example, products packaged in boxes) of various sizes within larger objects (for example, containers) with the maximum use of the available volume. In particular, it is considered the special case where the boxes to be arranged are rectangular and identical (single sized) and there is only a single container. In order to tackle these problems, the 2006´s Tabu Search heuristic by Pureza and Morabito, originally proposed for the Manufacturer s Pallet Loading Problem, was extended. From an initial solution generated by a block heuristic, moves are applied to selected blocks in order to change their box orientation and/or to expand them in one of the six directions, which result in the reduction, elimination and creation of other blocks. Criteria for stability of the load are also addressed in this work. Computational experiments using a set of instances in the literature demonstrate the performance of the proposed approach. / O transporte intermodal, ou seja, a integração entre diversos modos de transporte foi facilitada com o uso de contêineres. O acondicionamento da carga em dispositivos de unitização de cargas é uma importante atividade logística, uma vez que o volume total efetivamente utilizado pode afetar de maneira significativa o custo de transporte dos produtos. Este trabalho aborda o problema do carregamento de contêineres, cuja forma mais geral consiste em arranjar itens (por exemplo, produtos embalados em caixas) de vários tamanhos dentro de objetos maiores (por exemplo, contêineres) com máximo aproveitamento do volume disponível. Em particular, é considerado o caso especial em que as caixas a serem arranjadas são retangulares e idênticas e dispõe-se de apenas um único contêiner. Com vistas à resolução destes problemas, estendemos a heurística de busca tabu de Pureza e Morabito (2006), originalmente projetada para o problema de carregamento de paletes do produtor. Partindo-se de uma solução inicial gerada por uma heurística de blocos, são realizados movimentos de troca de orientação e/ou expansão de blocos selecionados, e que resultam na diminuição, eliminação e criação de outros blocos. Critérios de estabilidade da carga são também abordados neste trabalho. Experimentos computacionais utilizando um conjunto de instâncias da literatura demonstram o desempenho da abordagem proposta.