O trabalho trata da formulação e implementação numérica de um modelo de dano para o concreto. O objetivo é o de reproduzir laços de histerese observados experimentalmente em diagramas de tensão-deformação uniaxiais quando, a partir de um certo nível de solicitação, e dano correspondente, passam-se a realizar ciclos de descarregamento e recarregamento. O modelo propõe que os laços de histerese resultam da dissipação conjunta decorrente do dano evolutivo e do fenômeno de fricção interna nas faces das fissuras. O fenômeno de fricção interna está relacionado à suposição de que as fissuras não se abrem simplesmente por separação formando faces com superfícies lisas, mas tendem a combinar modos de separação e deslizamento segundo superfícies com uma certa rugosidade. O deslizamento entre as faces das fissuras dá origem a uma deformação por escorregamento, assumida como responsável por um comportamento plástico com encruamento cinemático não-linear. A abordagem termodinâmica considerada no sentido de contemplar a danificação e a fricção interna leva à dedução de que a tensão total num ponto do meio com dano resulta dividida em uma parcela dita tensão elasto-danificada e em uma outra denominada tensão de escorregamento, também dependente do nível de danificação da estrutura. Dois tipos básicos de aplicações são realizadas: as primeiras visam avaliar a influência das variáveis de estado e dos parâmetros do material na forma dos diagramas de tensão-deformação. As outras aplicações são dedicadas à utilização do modelo na análise do comportamento dinâmico de uma viga em concreto armado submetida à vibração forçada. Destaca-se o efeito dos laços de histerese sobre o amortecimento estrutural. Mostra-se que a utilização deste modelo de dano leva à geração de um amortecimento estrutural que com os modelos de dano usuais somente poderia ser obtido a partir da utilização do modelo de amortecimento de Rayleigh, por exemplo, na equação do movimento. / This work deals with numerical formulation and implementation of a damage model to concrete. The aim is to reproduce hysteresis loops observed experimentally in uniaxial stress-strain diagram when cycles of unloading and reloading are produced. The model proposes that the hysteresis loops are due to the coupling between the dissipation of damage process and the internal friction phenomenon between the faces of crack lips. The phenomenon of internal friction is related to the supposition that the crack doesn\'t open itself by separation mode creating plane lips, but there is a tendency to combine opening and sliding modes across irregular surfaces. The sliding between the crack surfaces generates a sliding strain, which is assumed as responsible by a plastic behaviour with non-linear kinematics hardening. The thermodynamic approach considering damage and internal friction leads to the deduction that the total stress at a point is composted by one component named elasto-damage stress and another named sliding stress, both dependent of the structure damage level. Two basic kinds of simulation are performed: the first one aims to evaluate the influence of the state variables and the material parameters over the stress-strain diagrams. The following simulations are dedicated to the use of the model in dynamic analysis of a reinforced concrete beam subjected to vibration. It is emphasized the effect of the structural damping from hysteresis loops. It is showed that the present damage model generates structural damping that could only be obtained with conventional damage model by using the Rayleigh damping approach in the equation of motion.

Orientador: Maximiliano Ujevi Tonino / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2013

Model order reduction is necessary even in a time where the parallel processing is usual in almost any personal computer. The recent Model Reduction Methods are useful tools nowadays on reducing the problem processing. This work intends to describe a combination between POD (Proper Orthogonal Decomposition) and Ritz vectors that achieve an efficient Galerkin projection that changes during the processing, comparing the development of the error and the convergence rate between the full space and the projection space, in addition to check the stability of the projection space, leading to an adaptive model order reduction for nonlinear dynamical problems more efficient. This model reduction is supported by a secant formulation, which is updated by BFGS (Broyden - Fletcher - Goldfarb - Shanno) method to accelerate convergence of the model, and a tangent formulation to correct the projection space. Furthermore, this research shows that this method permits a correction of the reduced model at low cost, especially when the classical POD is no more efficient to represent accurately the solution. / A Redução de ordem de modelo é necessária, mesmo em uma época onde o processamento paralelo é usado em praticamente qualquer computador pessoal. Os recentes métodos de redução de modelo são ferramentas úteis nos dias de hoje para a redução de processamento de um problema. Este trabalho pretende descrever uma combinação entre POD (Proper Orthogonal Decomposition) e vetores de Ritz para uma projecção de Galerkin eficiente que sofre alterações durante o processamento, comparando o desenvolvimento do erro e a taxa de convergência entre o espaço total e o espaço de projeção, além da verificação de estabilidade do espaço de projeção, levando a uma redução de ordem do modelo adaptativo mais eficiente para problemas dinâmicos não-lineares. Esta redução de modelo é assistida por uma formulação secante, que é atualizado pela formula de BFGS (Broyden - Fletcher- Goldfarb - Shanno) com o intuito de acelerar a convergência do modelo, e uma formulação tangente para a correção do espaço de projeção. Além disso, esta pesquisa mostra que este método permite a correção do modelo reduzido com baixo custo, especialmente quando o clássico POD não é mais eficiente para representar com precisão a solução.

Submitted by ROBERTO OUTA null (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-23T13:24:39Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO Outa (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-23T13:34:43Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-23T17:24:54Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-23T17:29:02Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-24T12:05:25Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-24T12:39:45Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-24T16:47:39Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-24T17:31:21Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-27T11:40:49Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-27T12:31:51Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-27T13:03:16Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-27T18:08:08Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-28T12:13:08Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-28T14:22:47Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-28T14:31:57Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-28T14:37:45Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-28T19:04:28Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-11-30T18:58:21Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-12-04T14:43:24Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Submitted by ROBERTO OUTA (roberto.outa@gmail.com) on 2017-12-05T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Roberto Outa 23_11_2017.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Honorato Goria null (robertacgb@reitoria.unesp.br) on 2017-12-06T18:19:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 outa_r_dr_ilha.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T18:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 outa_r_dr_ilha.pdf: 8826970 bytes, checksum: 2d87ce6b0e50b1304328308f0df4e3bb (MD5) Previous issue date: 2017-10-27 / O objetivo deste trabalho é a elaboração de um controlador linear ótimo, que possa reduzir um sinal caótico do rotor dinâmico, em um sinal controlado. Para se obter o resultado esperado foi necessário desenvolver atividades ligadas à caracterização do experimento; análise de estabilidade pelo método de Lyapunov; aplicação da função de Lyapunov; análise da sensibilidade das condições iniciais utilizando o expoente de Lyapunov; desenvolvimento do projeto do controle ótimo linear. O resultado final mostra o desempenho da aplicação do controle linear ótimo no sinal caótico, cujo sinal foi reduzido para um comportamento estável e controlado. / The aim of this work is the elaboration of an optimal linear controller that can reduce a chaotic dynamic rotor signal in a controlled signal. To obtain the expected result, it was necessary to develop activities related to the characterization of the experiment; stability analysis by the Lyapunov method; application of the Lyapunov function; sensitivity analysis of the initial conditions by the Lyapunov exponent; development of linear optimum control. The result shows the performance of the optimal linear control in the chaotic signal, whose signal was reduced to a stable and controlled behavior.

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Resumo: O objetivo deste trabalho é a elaboração de um controlador linear ótimo, que possa reduzir um sinal caótico do rotor dinâmico, em um sinal controlado. Para se obter o resultado esperado foi necessário desenvolver atividades ligadas à caracterização do experimento; análise de estabilidade pelo método de Lyapunov; aplicação da função de Lyapunov; análise da sensibilidade das condições iniciais utilizando o expoente de Lyapunov; desenvolvimento do projeto do controle ótimo linear. O resultado final mostra o desempenho da aplicação do controle linear ótimo no sinal caótico, cujo sinal foi reduzido para um comportamento estável e controlado. / Abstract: The aim of this work is the elaboration of an optimal linear controller that can reduce a chaotic dynamic rotor signal in a controlled signal. To obtain the expected result, it was necessary to develop activities related to the characterization of the experiment; stability analysis by the Lyapunov method; application of the Lyapunov function; sensitivity analysis of the initial conditions by the Lyapunov exponent; development of linear optimum control. The result shows the performance of the optimal linear control in the chaotic signal, whose signal was reduced to a stable and controlled behavior. / Doutor

Submitted by Gustavo Chaves Tanaka (gustavotanakachaves@gmail.com) on 2018-08-15T14:18:30Z No. of bitstreams: 1 Tanaka, G. C. - Dissertaação Mestrado_2018.pdf: 1815626 bytes, checksum: a2a89dc96cd728c12e9a3fbac8c5aa62 (MD5) / Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2018-08-15T16:21:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tanaka_gc_me_bauru.pdf: 1773178 bytes, checksum: b9e8d25c3e3fd8f7e43072082a01b175 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tanaka_gc_me_bauru.pdf: 1773178 bytes, checksum: b9e8d25c3e3fd8f7e43072082a01b175 (MD5) Previous issue date: 2018-06-07 / Atualmente pesquisas sobre a produção de energia com menor impacto ambiental, com maior rendimento energético e, possivelmente, a um custo mínimo de produção, são de interesse mundial. Desta forma, a produção de energia renovável, com estas características, através de biodigestores torna-se uma alternativa relevante. Os biodigestores, em geral, consistem de biorreator que armazena matéria orgânica fresca (substrato ou biomassa) de origem humana, animal ou vegetal. A fermentação anaeróbica destes substratos produz um gás combustível (biogás) que pode ser utilizado como fonte de energia e o material remanescente no biodigestor pode ser usado como biofertilizante. O processo de biodigestão é complexo, pois envolve vários grupos de bactérias e o seu entendimento é importante para promoção de agentes que visam aumentar a eficiência dos biodigestores. Neste trabalho propõe-se um modelo dinâmico não linear para descrever o processo de fermentação da biomassa dentro do biodigestor. Realiza-se também uma análise do modelo mediante a técnica de Lyapunov, a qual possibilitou a investigação de soluções analíticas assintoticamente estáveis e um estudo de seu espaço de fase, que contempla a sua estabilidade assintótica. Simulações numéricas são realizadas para a validação dos resultados obtidos ao modelo proposto. / Nowadays, research on energy production with lower environmental impact, with higher energy efficiency and, possibly, at a minimum cost of production, is of worldwide interest. In this way, the production of renewable energy, with these characteristics, through biodigesters becomes a relevant alternative. Biodigesters generally consist of a chamber that stores fresh organic matter (substrate or biomass) of human, animal or plant origin. Anaerobic fermentation of these substrates produces a fuel gas (biogas) that can be used as an energy source and the remaining material in the biodigester can be used as biofertilizer. The biodigestion process is complex because it involves several groups of bacteria and its understanding is important to promote agents that aim to increase the efficiency of biodigesters. This essay proposes a dynamic non-linear model to describe the fermentation process of an Indian biodigester. It is also proposed an analysis of the model using the Lyapunov technique, which became possible the investigation of asymptotically stable analytical solutions and asymptotic stability and a study of its phase space, which contemplates its asymptotic stability. Numerical simulations are performed to convalidate the proposed model.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:46:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Introdução: uma hidratacao eficiente garante condicao ideal para a pratica de exercicio fisico, contudo, a sua influencia quando administrada, igualmente, durante e apos o exercicio sobre parametros cardiorrespiratorios e modulacao autonomica permanece pouco compreendida. Objetivo: analisar os efeitos da inGestão de agua nos parametros cardiorrespiratorios e na modulacao autonomica de jovens durante e apos um exercicio fisico de longa duracao. Metodo: 31 jovens (21,55 ± 1,89 anos) foram submetidos a tres etapas (intervalo de 48 horas): I) Teste incremental; II) Protocolo controle sem hidratacao (PC); III) Protocolo experimental com inGestão de agua (PE). Os protocolos consistiram de 10 min de repouso, 90 min de exercicio em esteira ergometrica (60% do VO2pico) e 60 min de repouso. Os parametros frequencia cardiaca (FC), pressoes arteriais sistolica (PAS) e diastolica (PAD), saturacao parcial de oxigenio (SpO2), frequencia respiratoria (f) foram mensurados no final do repouso, em exercicio (30, 60 e 90 min, exceto a f) e em recuperacao (1, 3, 5, 7, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 min). Para avaliacao da modulacao autonomica, indices de variabilidade da FC foram analisados em repouso, exercicio (tres janelas de 5 min) e recuperacao (5 janelas de 5 min). ANOVA de duas vias para medidas repetidas, seguida de pos-testes, teste t de Student e Mann-Whitney, com p < 0,05, foram utilizados para analise dos dados. Resultados: a inGestão de agua proporcionou alteracoes minimas na PAS e PAD e menor incremento da FC durante o exercicio; e promoveu melhor recuperacao dos parametros cardiorrespiratorios. Durante o exercicio, independente da hidratacao, observou-se aumento da atividade simpatica e reducao da parassimpatica, alem de perda do comportamento caotico da FC. Observou-se tambem recuperacao mais rapida da modulacao autonomica. Conclusao: a hidratacao influenciou os parametros cardiorrespiratorios durante e apos o exercicio. Quanto a modulacao autonomica, nao houve influencia durante o exercicio, contudo, promoveu sua melhor recuperacao / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:54:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-18. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:00:22Z : No. of bitstreams: 1 000563860.pdf: 2622089 bytes, checksum: e07ff1d0d497a33adaec5ce6119b0e03 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesta dissertação faz-se a análise da dinâmica não-linear de um sistema que possui preso a ele um motor de corrente contínua com potência limitada, onde são acoplados uma mola não linear e um amortecedor do tipo magneto-reológico (dispositivo que tem como fluído interno o fluído magneto-reológico). Com o objetivo de estudar e analisar a influência deste dispositivo na dinâmica do oscilador. Inicialmente apresenta-se uma breve descrição do tipo de problema estudado (sistemas não ideais) e uma revisão dos principais trabalhos que têm sido feitos tendo este dispositivo como foco de estudos. Apresentam-se os modelos utilizados para prever o comportamento destes dispositivos e também uma síntese de alguns modelos (mecânicos e matemáticos) mais elaborados e completos utilizados também para prever este comportamento. A partir daí é feita a apresentação do modelo que prevê o comportamento do amortecedor MR utilizado (modelo Bingham) e de uma suavização do mesmo, utilizada com o objetivo de melhorar o comportamento computacional do modelo inicial, junto a isso, apresenta-se a modelagem matemática do problema visando à obtenção das equações governantes do sistema. Faz-se então a análise do sistema durante a passagem pela ressonância (onde a freqüência de rotação do motor CC se aproxima numericamente e passa pela freqüência natural do sistema), analisando o efeito deste amortecedor durante esta passagem, analisa-se também a influência do dispositivo na evolução do Efeito Sommerfeld, um dos fenômenos intrínsecos desta classe de sistemas e também é feita uma analise do sistema em condições de movimento caótico também com o objetivo de prever o comportamento deste dispositivo, tudo isso é executado através da integração numérica das equações governantes do sistema. Para efeito de ilustração apresenta-se, também, uma pequena amostra do comportamento do sistema ideal paralelo ao estudado ... / In this dissertation it made the analysis of the nonlinear dynamics of a system that possess to fixed it a direct-current motor with limited power, where is connected a damper of the type Magnetorheological (device that has as fluid intern the fluid Magnetorheological), with the objective to study and to analyze the influence of this device in the dynamics of the oscillator. Initially one brief description of the type of studied problem is presented (nonideal systems) and a revision of the main works that have been made having this device as focus of studies. The used models are presented to predict the behavior of these devices and also a synthesis of some models (mechanics and mathematicians) more elaborated and complete also used to predict this behavior. To continue this work, we present the model that predict the behavior of used MR damper (the Bingham Model) and a smoothing of the same, used with the objective to improve the computational behavior of the initial model and the mathematical modeling of the problem, together this, we show mathematical modeling of this problem aiming at to the attainment of the governing equations of the system. The analysis of the system it is made then during the passage for the resonance (where the frequency of DC motor it approaches numerically and crosses the natural frequency of the system), analyzing the effect of this damper during this passage, the influence of the device in the evolution of Sommerfeld Effect is also analyzed, one of the intrinsic phenomena of this classroom of systems and also is made a analyzes of the system in conditions of chaotic motions also with the objective to predict the behavior of this device, everything this is executed through the numerical integration of the governing equations of the system. For illustration effect it is presented, also, a small sample of the behavior of the parallel ideal system to the studied one, also with the presence of shock absorber MR, in the..

Submitted by Rodrigo Tumolin Rocha null (digao.rocha@feb.unesp.br) on 2016-09-09T20:48:05Z No. of bitstreams: 1 Tese_FInal.pdf: 13569204 bytes, checksum: 57c9cb53f7d15296a337d3d7544e5191 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-13T13:55:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tumolinrocha_r_dr_bauru.pdf: 13569204 bytes, checksum: 57c9cb53f7d15296a337d3d7544e5191 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T13:55:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tumolinrocha_r_dr_bauru.pdf: 13569204 bytes, checksum: 57c9cb53f7d15296a337d3d7544e5191 (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Recentemente, o interesse e a pesquisa de coleta de energia têm aumentado substancialmente no meio técnico-científico. Com a grande demanda mundial por energia elétrica, muitos pesquisadores, no Brasil e no Mundo, têm concentrado seus esforços na busca de novas fontes de energia. Além disso, com os avanços da tecnologia, é possível utilizar dispositivos de baixo consumo de energia, que são, na maioria das vezes, alimentados por uma bateria, que são fontes de energia finita havendo a necessidade da recarga ou troca periodicamente, das mesmas. No processo de coleta de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do meio ambiente através de um transdutor. Entre os mais comuns meios de transdução de energia, o uso de materiais piezoelétricos vêm sendo de grande interesse em meio a coleta de energia devido sua facilidade de aplicação e seu uso para coleta de energia em um amplo intervalo de frequências. Fontes de vibração do meio ambiente podem ser causadas em estruturas através do movimento de veículos, um trêm, ondas do mar e até o deslocamento de pessoas. Com isso, este trabalho tem como objetivo estudar a coleta de energia utilizando uma plataforma aporticada não-linear de dois graus de liberdade contendo um material piezoelétrico não-linear acoplado a uma de suas colunas e excitado externamente em sua base. A plataforma não-linear possui ressonância interna 2:1 entre seus modos de vibrar. A não-linearidade do material é considerada através de uma relação matemática não-linear. Além disso, este trabalho será separado em duas partes para a análise das excitações externas. Em sua primeira parte, considera-se uma força harmonica excitando sua base. Na segunda parte, será considerando um vibrador eletrodinâmico com saída harmônica. A metologia empregada para a realização das análises deste trabalho foram: utilizar o método de múltiplas escalas para buscar as melhores configurações dos parâmetros e encontrar fenômenos devido à ressonancia interna 2:1; em seguida foram realizadas excessivas simulações numéricas utilizando o método de Runge-Kutta de quarta e quinta ordem com passo variável buscando otimizar a coleta de energia através da variação de parâmetros, diagramas de bifurcação, expoente de lyapunov, FFTs e históricos no tempo e outros tipos de simulações. Em geral serão feitas duas comparações muito importantes. A influência da não-linearidade do material piezoelétrico e do uso da força harmonica e do vibrador eletrodinâmico na coleta de energia. Os resultados mostraram grande influência da não-linearidade do material piezoelétrico, e utilizando o vibrador foi possível ter um ganho considerável na estabilidade do sistema. / Recently, the interest and research about energy harvesting has been increasing substantially in the technical-scientific community. With the great world demand for electrical energy, many researchers, in Brazil and in the World, have concentrated their efforts to seek new energy sources. In addition, with the technological advances is possible to use low-power consumption devices, that are, most of time, powered by a battery, which are limited energy sources having the necessity of recharging or substituting them periodically. In the energy harvesting process, the electrical energy is obtained through the conversion of mechanical energy created by a vibrating source in the environment using a transducer. Among the most common energy transduction mean, the use of piezoelectric materials has been of great interest in the energy harvesting matter due to its ease of application and its use to harvest energy in a wide range of frequencies. Vibration sources in the environment may occur in structures by vehicle traffics, a train movement, sea waves and even people. With that, the objective of this work is to study the energy harvesting using a nonlinear two-degrees-of-freedom portal frame platform with a nonlinear piezoelectric material coupled to one of its columns and externally base-excited. The nonlinear platform possesses two-to-one internal resonance between its two vibration modes. The nonlinearities of the piezoelectric material is considered as a nonlinear mathematical relation. Moreover, this work is separated in two parts to the analysis of the external excitations. In the first part, a harmonic force base-exciting the system is considered. In the second part is considered an electro-dynamical shaker with harmonic output. The employed methodology to carry out the analysis of this work was: the application of the method of multiple scales to find the best configuration of the parameters, and to find some kind of phenomena due to the two-to-one internal resonance; in the following were carried out several numerical simulations using the method of Runge-Kutta of 4th and 5th order with variable step seeking to optimize the energy harvesting through parametrical variations, bifurcation diagrams, FFTs, time histories and other typos of simulations. In general, it will be done two much important comparisons: the influence of the nonlinearity of the piezoelectric material and the use of the harmonic force and the shaker to the energy harvesting. The results showed great influence of the nonlinearity of the material, and using the electro-dynamical device it was possible to have a considerably gain in the system stability.

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No. of bitstreams: 1 alves_ac_dr_bauru.pdf: 6457883 bytes, checksum: 7bb4227bf9bba34a86a0d94c081dd5b8 (MD5) Previous issue date: 2017-09-28 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná (FAADCT/PR) / A aproximação ideal e linear de modelos matemáticos apesar de ser a mais utilizada pela simplicidade não se torna a única forma de representação dos problemas e soluções na engenharia quando se aplicam técnicas computacionais e cálculos numéricos. Nesse sentido, para o controle das respostas dos sistemas dinâmicos a análise das fontes não ideais como solução viável de engenharia tem sido pesquisada em várias áreas. Nessa tese estuda-se a modelagem da equação do movimento de um veículo de pequeno porte para o transporte urbano em pequenos percursos, por meio de motores híbridos biomecânico e a ar comprimido com comportamentos não lineares e não ideais, se excitando e recebendo excitação do movimento e da interação entre as fontes motoras. Esse tipo de dinâmica veicular híbrida tem sido investigada por possibilitar melhorias no rendimento energético de veículos, tornando-se essa uma técnica que minimiza o consumo de combustíveis fósseis. Dessa forma a energia elétrica se mostra uma das principais fontes motora híbrida, combinando-se a fonte elétrica a veículos de grande e médio porte com os motores de combustão, incluindo-se os veículos de pequeno porte tal como a bicicleta combinado à fonte biomecânica. Nesse contexto de utilização de energia limpa e renovável a aplicação de motores a ar comprimido possibilita características adequadas ao uso em pequenos veículos automotores, tais como, bicicleta e motocicletas. Nesse trabalho se pesquisa a aplicação de modelo não linear com motores biomecânico e a ar comprimido como fontes não ideais para o controle pelo método SDRE (State Dependent Riccati Equation) aplicado ao movimento de uma bicicleta híbrida. O controle SDRE subótimo realimentado proposto para o veículo bicicleta de pequeno porte híbrida tem como objetivo o controle ativo da velocidade a 20 km/h pelas fontes de energia não ideais, biomecânica e a ar comprimido. Esse controle ativo SDRE a 20 km/h do veículo bicicleta com motores híbridos não ideais, biomecânico e a ar comprimido, através das simulações numéricas do modelo proporcionou erro máximo de 1,2 %, tanto para o plano como em subidas até 10º. Sendo que o veículo bicicleta de pequeno porte no plano usando motor a ar comprimido de 165 W e motor biomecânico de 100 W com frequência máxima do ciclista a 55 rpm atinge a velocidade de 20 km/h com o controle e sem o controle híbrido com o motor biomecânico chega-se a 17,7 km/h. Esse controle SDRE ativo proposto se mostrou viável para o controle da velocidade, desde que os ganhos variem em função da inclinação do piso e de rampa de entrada do motor a ar comprimido a 80% da velocidade desejada, para não saturar o sinal físico. Esse sistema veicular híbrido bicicleta com fontes não ideais por motores biomecânico e ar comprimido, controlados ativamente pela velocidade proporcionou interações entre as fontes não ideais adequadas ao controle ativo pelo motor a ar comprimido. Portanto, o controle SDRE para a bicicleta em planos e subidas se mostra adequada para pequenos deslocamentos, usando-se energias limpas e renováveis no transporte urbano sustentável e não poluente. / The ideal and linear approximation of mathematical models despite being the most used for simplicity does not become the only way to represent problems and solutions in engineering when applying computational techniques and numerical calculations. In this sense, for the control of the responses of the dynamic systems, the analysis of non-ideal sources as a viable engineering solution has been researched in several areas. In this thesis we study the modeling of the equation of the movement of a small vehicle for the urban transport in small routes, by means of biomechanical hybrid motors and to compressed air with non-ideal and non-linear behaviors, getting excited and receiving excitation of the movement and the interaction between motor sources. This type of hybrid vehicular dynamics has been investigated by enabling improvements in the energy efficiency of vehicles, making this a technique that minimizes the consumption of fossil fuels. In this way electric power is one of the main sources of hybrid power, combining the electric source to large and medium-sized vehicles with combustion engines, including small vehicles such as the bicycle combined with the biomechanical source. In this context of use of clean and renewable energy the application of compressed air motors allows characteristics suitable for use in small motor vehicles, such as bicycles and motorcycles. In this work, the application of nonlinear model with biomechanical motors and compressed air as sources not ideal for the control by the State Dependent Riccati Equation (SDRE) method applied to the movement of a hybrid bicycle is investigated. The proposed sub-optimized SDRE control for the hybrid small-bike vehicle aims to actively control the speed at 20 km / h by nonideal energy sources, biomechanics and compressed air. This active control SDRE at 20 km / h of the bicycle vehicle with non-ideal hybrids, biomechanical and compressed air, through the numerical simulations of the model provided a maximum error of 1.2% for both the plane and ascent up to 10º. Being that the vehicle small bicycle in the plane using 165 W compressed air motor and 100 W biomechanical motor with maximum frequency of the rider at 55 rpm reaches the speed of 20 km / h with the control and without the hybrid control with the biomechanical engine reaches 17.7 km / h. This proposed active SDRE control proved to be feasible for speed control, provided that the gains vary as a function of the slope of the floor and of the motor input ramp to compressed air at 80% of the desired speed, so as not to saturate the physical signal. This bicycle hybrid vehicle system with non-ideal sources for biomechanical and compressed air motors actively controlled by speed provided interactions between non-ideal sources suitable for active control by the compressed air motor. Therefore, the SDRE control for the bicycle in planes and climbs is suitable for small displacements, using clean and renewable energy in sustainable and non-polluting urban transport. / Termo de Colaboração 015/2016 - UTFPR - Fundação Araucária