[pt] Estruturas de cascas delgadas descritas por superfícies regradas têm sido frequentemente utilizadas em engenharia civil, devido ao fato de que elas são uma das soluções estruturais mais econômicos para cobrir grandes vãos. Superfícies regradas são obtidas pelo movimento de uma ou mais linhas ao longo de uma ou mais curvas. Sendo assim, elas são fáceis de construir, o que justifica a sua escolha em muitos casos. Por razões estéticas e estruturais, estas estruturas são geralmente superfícies abatidas, o que leva, como no caso de arcos abatidos, a uma forte não linearidade geométrica. Entre as cascas descritas por superfícies regradas, as cascas conoidais são frequentemente favorecidas para coberturas de grandes áreas livres de colunas, pela facilidade de construção, elegância estética e pelo bom fornecimento de luz natural. Uma casca conoidal é um caso especial de cilindróide, pertencente às superfícies de Catalan, e é gerada por uma linha reta em movimento paralelo a um plano, conhecido como o plano diretor, com uma de suas extremidades em uma curva plana e a outra em uma linha reta. Por vezes, uma parte da superfície conoidal no extremo reto é suprimida dando origem a uma configuração truncada. O objetivo deste trabalho é analisar, utilizando uma formulação de elementos finitos, as características de flambagem e vibração desta forma estrutural. Uma análise paramétrica detalhada é realizada para compreender a influência das condições de contorno e dimensões físicas da casca no seu comportamento estático e dinâmico. São apresentadas conclusões específicas no final do trabalho, para resumir os resultados do presente estudo, que pretende servir como importante subsídio para os engenheiros envolvidos na construção de estruturas similares. / [en] Slender shell structures described by ruled surfaces have been frequently used in civil engineering due to the fact that they are one of the most economical structural solutions to cover large spans. Ruled surfaces are obtained by the movement of one or more lines along one or more curves. So they are easy to cast, which justifies their choice in many cases. For aesthetic and structural reasons these structures are usually shallow surfaces, which leads, as in the case of shallow arches, to a strong geometric nonlinearity. Among the shells described by ruled surfaces, conoidal shells are frequently favored as roofing units to cover large column-free areas due to the ease of fabrication, aesthetic elegance and good provision of natural light. A conoidal shell is a special case of cylindroids belonging to Catalan’s surfaces and is generated by a variable straight line moving parallel to a plane, known as the director plane, with one of its ends on a plane curve and the other on a straight line. Sometimes a part of the conoidal surface at the straight end is cut off giving a truncated configuration. The objective of this work is to analyze, using a finite element formulation, the buckling and vibration characteristics of this structural form. A detailed parametric analysis is conducted to understand the influence of boundary conditions, different spans, widths, and other physical dimensions on the static and dynamic characteristics of the structure. Specific conclusions are drawn at the end, to summarize the contributions of the present investigation, which are expected to serve as important design aids to engineers engaged in shell construction.

Uma formulação de cascas finas junto com a teoria clássica de materiais compósitos, é apresentada. A aplicação é feita para flambagem de cascas cilíndricas laminadas sujeitas a cargas axiais. O problema de autovalor foi formulado e os casos críticos para vários valores de semi-ondas na direção axial e semi-ondas na direção circunferencial são apresentados. Os resultados obtidos são comparados com soluções analíticas, com outros resultados numéricos e com o programa Nastran aplicado para elementos de flexão incompletos que não satisfazem a continuidade C1.

Este trabalho trata da estabilidade elástica de cascas cônicas e cilíndricas submetidas à cargas tangenciais seguidoras. Assume-se condições de contorno engastada-livre. Dois tipos de carregamento seguidor são considerados. Formula-se o problema através da teoria de cascas finas de Koiter e Sanders, onde valem as hipóteses de Kirchhoff-Love. Apresenta-se as equações de estabilidade e condições de contorno mecânicas, linearizadas, para uma forma arbitrária da superfície média da casca, referidas a um sistema de coordenadas que coincide com as linhas de curvatura da superfície média. O efeito do amortecimento interno também é considerado. Para a solução dos problemas utiliza-se o método dos elementos finitos.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-08-08T21:34:04Z No. of bitstreams: 1 2018_DavidsondeOliveiraFrançaJúnior.pdf: 7292472 bytes, checksum: 3b89224f3d8653fff2ba3ad2448df326 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-08-14T18:59:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_DavidsondeOliveiraFrançaJúnior.pdf: 7292472 bytes, checksum: 3b89224f3d8653fff2ba3ad2448df326 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:59:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_DavidsondeOliveiraFrançaJúnior.pdf: 7292472 bytes, checksum: 3b89224f3d8653fff2ba3ad2448df326 (MD5) Previous issue date: 2018-08-08 / As estruturas em geral têm como papel principal transmitir as cargas estáticas verticais e horizontais para o solo, além de atender também as solicitações dinâmicas através dos seus elementos estruturais, com uma adequada capacidade resistente e um bom desempenho em serviço. Desta forma, destacam-se as cascas cilíndricas, que são caracterizadas por uma estrutura esbelta bastante utilizada na engenharia civil, indústria mecânica, naval, aeroespacial e em outras áreas pelo mundo. Os reservatórios verticais cilíndricos, estrutura objeto de estudo neste trabalho, são modelados por uma casca cilíndrica e podem estar submetidas à solicitação dinâmica, tendo a resposta estrutural (tensões, frequências, deformadas modais, etc.) influenciada por diversas variáveis. Decorrente disso, neste trabalho são estudadas as vibrações livres e forçadas de um reservatório cilíndrico vazio e totalmente preenchido com um líquido para diferentes condições de vinculação da casca. As análises são realizadas tendo por base a teoria de Soedel (2005), a técnica analítica de Sharma & Johns (1971), o cálculo variacional através das equações de energia da casca e o método dos elementos finitos (MEF) por meio do software ANSYS®. O fluido é modelado pela equação da onda e incorporado na casca cilíndrica através de uma massa adicional de fluido. Os efeitos das ondas de superfície livre (sloshing) e da pressão hidrostática são desprezados. Para demonstrar a validade da modelagem no software, os resultados analíticos são comparados com os resultados numéricos obtidos através do MEF. As frequências naturais e as formas modais da estrutura, desacoplada e acoplada fluido-estrutura são investigadas. Além disso, são avaliados os modos dominantes na vibração acoplada e abordada a massa adicional para diferentes condições de contorno. Posteriormente, na análise da vibração forçada para o sistema desacoplado e acoplado fluido-estrutura, foi obtida a resposta dinâmica decorrente de um carregamento harmônico pontual na casca. De posse da simulação computacional e do modelo analítico, quando aplicável, os resultados se mostraram satisfatórios para cada caso abordado. / Structures in general have the main role of transmitting the vertical and horizontal static loads to the ground, as well as to respond to dynamic demands through their structural elements with adequate strength and good performance in service. Thus, cylindrical shells stand out and they are characterized by a slender structure widely used in civil engineering, mechanical, naval and aerospace industry, and in other areas around the world. The vertical cylindrical vessels, which are the object of study in this work, are modeled by a cylindrical shell and can be subjected to the dynamic request with the structural response (tensions, frequencies, deformed modal, etc.) influenced by several variables. Therefore, in this work, the free vibrations and the forced vibrations of an empty cylindrical vessel and a cylindrical vessel totally filled with a liquid are studied for different conditions of the attachment of the shell. The analysis is based on the theory of Soedel (2005), the analytical technique of Sharma & Johns (1971), the variational calculation through the shell energy equations, and the finite element method (MEF) using ANSYS software ®. The fluid is modeled by the wave equation and incorporated into the cylindrical shell through an additional mass of fluid. The effects of sloshing and hydrostatic pressure are neglected. To demonstrate the validity of the modeling in the software, the analytical results are compared with the numerical results obtained through the MEF. Natural frequencies and modal forms of the structure, decoupled and coupled fluid-structure are investigated. In addition, the dominant modes in the coupled vibration are evaluated and the additional mass is addressed for different boundary conditions. Subsequently, in the analysis of forced vibration for the decoupled and coupled fluid-structure system, the dynamic response was obtained due to a punctual harmonic loading in the shell. With the computational simulation and the analytical model, when applicable, the results were satisfactory for each case.

No presente trabalho, procurou-se estudar a degradação e persistência dos resíduos de bromopropilato (Neoron 50 CE) e clorobenzilato (Akar 500 EC) em cascas e polpas de laranjas. O experimento foi instalado em pomar de laranjeiras da variedade 'Valência', com dez anos de idade, localizado na Estação Experimental de Citricultura do Instituto Agronômico de Campinas, em Cordeirópolis-SP. Os produtos foram aplicados no início do período de maturação dos frutos, nas dosagens de 1000 e 2000 g i.a./ha de bromopropilato correspondendo a 250 e 500 ml de Neoron 50 CE, respectivamente, por 100 litros de agua e 500 e 1000 g i.a./ha de clorobenzilato, o que foi representado por 84 e 168 ml de Akar 500 EC, respectivamente, por 100 litros de agua. A aplicação realizou-se com o auxilio de um pulverizador costal motorizado. Os frutos foram amostrados aos 3, 7, 15, 24, 38, 59 e 100 dias após o tratamento para o bromopropilato, sendo as cascas e polpas analisados separadamente. O método empregado nas análises foi basicamente aquele de RIBAS (1974), e constou de extração com acetonitrilo e purificação através de partição em éter de petróleo. Para limpeza do extrato, utilizou-se coluna de florisil, sendo a aluição efetuada com uma mistura de éter de petróleo e éter etílico. Esse extrato purificado foi concentrado e injetado em cromatógrafo de gás, marca CG, modelo 3700, equipado com detector de captura de elétrons (Niquel-Ni 63 ) e coluna cromatográfica de vidro (1,2 m de comprimento e 1/8"de diâmetro) empacotada com 2,5% de SE-30/ Chromosorb WHP. Os limites de detecção obtidos para o método foram de 0,005 ppm para bromopropilato em casca e polpa e 0,1 ppm para clorobenzilato nos dois substratos. As porcentagens de recuperação em amostras fortificadas com diferentes concentrações variaram de 79 a 113% para bromopropilato e de 71 a 98% para clorobenzilato. Os valores de meia-vida de persistência dos compostos nas cascas foram 83 e 89 dias para bromopropilato e 63 e 59 dias para clorobenzilato, respectivamente para a menor e maior dosagens empregadas, indicando que os resíduos de bromopropilato são mais lentamente degradados que aqueles de clorobenzilato. Nas análises de polpas foram detectados resíduos de bromopropilato em todas as coletas, indicando níveis variáveis de 0,027 a 0,120 ppm e de 0,058 a 0,430 ppm nas amostras que receberam 1000 e 2000 g i.a./ha de bromopropilato, respectivamente. No caso do clorobenzilato não foram detectados resíduos acima do limite de detecção, mostrando ocorrer uma insignificante, ou talvez nula, penetração dos resíduos desse produto nas partes comestíveis dos frutos. Considerando que os limites de tolerância para defensivos agrícolas em frutas cítricas são estabelecidos com base na fruta toda (caso de bromopropilato e clorobenzilato) e que a Secretaria Nacional de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde estabeleceu tolerâncias de 5 e 1 ppm e períodos de carência de 21 e 5 dias, respectivamente para bromopropilato e clorobenzilato, os resíduos dos dois compostos não foram superiores aos limites de tolerâncias desde a primeira amostragem (3 dias após a aplicação). / The objective of this study was to know the degradation and persistence of bromopropylate (Neoron 50 EC) and chlorobenzilate (Akar 500 EC) residues in peel and pulp of citrus fruits. The experiment was carried out in an orchard of orange 'Valência' variety, ten years old, locatted at Citrus Experimental Station"Instituto Agronômico de Campinas", Cordeirópolis-SP. Dosages of 1000 and 2000 g a.i./ha of bromopropylate, corresponding to 250 and 500 ml of Neoron 50 EC per 100 liter of water respectively, and 500 and 1000 g a.i./ha of chlorobenzilate corresponding to 84 and 168 ml of Akar 500 EC respectively, were applied at the beginning of the ripening period of the fruits. At 3,7, 15, 24, 38, 59 and 100 days after bromopropylate application and 3, 7, 15, 25, 42, 60 and 100 days after chlorobenzilate application, fruits were sampled for analysis of peel and pulp. The method used was adapted from that des cribed by RIBAS (1974). The residues were extracted with acetonitrile and, after partition with petroleum ether, the extracts were cleaned up using a florisil column, being the elution made with a mixture of petroleum ether and diethyl ether. This purified extract was concentrated and injected in a gas chromatograph. The limits of detection obtained were 0.005 ppm of bromopropylate in peel and 0.1 ppm of chlorobenzilate in both substrates. The percentages of recovery in fortified samples with different concentrations ranged from 79 to 113% for bromopropylate and from 71 to 98% for chlorobenzilate. The half-life values of persistence in peels showed that the bromopropylate residues (83 and 89 days, for 1000 and 2000 g a.i./ha doses respectively) are more persistent than chlorobenzilate residues(63 and 59 days, for 500 and 1000 g a.i./ha doses respectively). In pulp samp1es, bromopropylate residues throught out the sampling period ranged from 0.027 to 0.120 ppm and from 0.058 to 0.430 ppm, after one single app1ication of 1000 and 2000 g a.i./ha respectively. For chlorobenzilate, residues higher than detection 1imits were not detected, indicating no significant or no penetration of these residues inside the edible parts of the fruits. The residues of both compounds were not higher than the tolerance limits since the first sampling (3 days after application)

The total wind power capacity installed in the world has substantially grown during the last few years, mainly due to the increasing number of horizontal axis wind turbines (HAWT). Consequently, a big effort was employed to increase HAWT\'s power capacity, which is directly associated to the size of blades. Then, novel designs of blades may lead to very fexible structures, susceptive to large deformation, not only during extreme events, but also for operational conditions. In this context, this thesis aims to compare two geometrically nonlinear structural modeling approaches that handle large deformation of blade structures: 3D geometrically-exact beam and shell finite element models. Regarding the beam model, due to geometric complexity of typical cross-sections of wind turbine blades it is adopted a theory that allows creation of arbitrary multicellular cross-sections. Two typical blade geometries are tested, and comparisons between the models are done in statics and dynamics, always inducing large deformation and exploring the accuracy limits of beam models, when compared to shells. Results showed that the beam and shell models present very similar behavior, except when violations occur on the beam formulation hypothesis, such as when shell local buckling phenomena takes place. / A capacidade total de energia eólica instalada no mundo cresceu substancialmente nos últimos anos, principalmente devido ao número crescente de turbinas eólicas de eixo horizontal. Consequentemente, um grande esforço foi empregado com o intuito de aumentar a capacidade de produção das turbinas eólicas, que está diretamente associada ao tamanho das pás. Assim, surgiram projetos inovadores quanto à concepção de pás de turbinas eólicas levando a estruturas bastante flexíveis, susceptíveis a grandes deslocamentos, não apenas em eventos extremos, mas também em condições normais de operação. Nesse contexto, a presente dissertação tem por objetivo comparar duas abordagens de modelos estruturais geometricamente não-lineares capazes de lidar com grandes deslocamentos de pás de turbinas eólicas: elementos finitos geometricamente exatos 3D de vigas e cascas. Em relação ao modelo de viga, devido à complexidade geométrica das seções transversais típicas de pás de turbinas eólicas, adota-se uma teoria que permite a criação de seções transversais arbitrárias multicelulares. Duas geometrias de pás s~ao testadas e comparações entre os modelos s~ao feitas em análises estáticas e dinâmicas, sempre induzindo grandes deslocamentos e explorando os limites de precisão do modelo de viga, quando comparado ao modelo de cascas. Os resultados indicam que os modelos de viga e casca apresentam comportamento muito similar, exceto quando ocorrem violações em hipóteses do modelo de viga, tal como quando ocorre flambagem local do modelo de casca.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Este trabalho apresenta uma formulação do método dos elementos de contorno para análise de estruturas formadas pela associação espacial de placas sob carregamento est ático. As formulações dos elementos de contorno para _exão de placas e de elasticidade plana são associadas, obtendo-se uma estrutura plana denominada de macro-elemento. O contorno desta região é discretizado em elementos de contorno. Cada um destes elementos possuem três pontos de colocação (elementos de contorno quadráticos descont ínuos), onde as equações integrais de contorno são aplicadas. Um macro-elemento contém quatro graus de liberdade por nó, sendo eles: os deslocamentos normal, tangencial e transversal e a rotação em torno da normal ao contorno. É feita uma associação dessas sub-regiões no espaço. As equações de cada sub-região, após as transformações de coordenadas, são acopladas através da compatibilidade de deslocamentos e rotações e equilíbrio de forças e momentos. A _m de calcular os elementos das matrizes de in_uência, as integrais de contorno ao longo dos elementos são obtidos numericamente. A principal contribuição deste trabalho é o uso de elementos de contorno quadráticos descontínuos na formulação do método dos elementos de contorno para a associação de placas no espaço. Com objetivo de validar a formulação desenvolvida, alguns exemplos numéricos são analisados e, os resultados obtidos são comparados com soluções dispon íveis na literatura. É feita uma comparação dos resultados com trabalhos prévios nos quais foram utilizados elementos de contorno constantes. Os resultados tem boa concordância com resultados analíticos. Na comparação com elementos constantes, os elementos quadráticos descontínuos tem uma melhor aproximação dos resultados analíticos. / This work presents a formulation of the boundary element method for the analysis of structures formed by the spatial association of plates under static loading. Formulations of boundary elements for plate bending and plane elasticity are associated, obtaining a _at structure denominated macro-element. The contour of this region is discretized in boundary elements. Each of this element has three collocation points (quadratic boundary elements), where boundary integral equations are applied. A macro-element contains four degrees of freedom per node, being: the normal, tangential and transverse displacements and the rotation around the normal to the boundary. An association of these subregions is made in space. Equations of each sub-region, after the coordinate transformations, are coupled through the compatibility of displacements and rotations and balance of forces and moments. In order to calculate elements of in_uence matrices, boundary integrals along the elements are obtained numerically. The main contribution of this work is the use of discontinuous quadratic boudary elements in the formulation of the boundary element method for the association of plates in space. In order to validate the developed formulation, some numerical examples are analyzed and the obtained results are compared with solutions available in the literature. A comparison of the results with previous works in which constant boundary elements is carried out. The results have good agreement with analytical results. In the comparison with constant elements, the discontinuous quadratic elements have a better approximation of the analytical results.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Estrutural, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Rogério Martins

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Térmica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Carlos Manuel Coutinho Tavares de Pinho

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Adão da Fonseca