COUTINHO, Emanuel Ferreira. FOLE: Um framework conceitual para avaliação de desempenho da elasticidade em ambientes de computação em nuvem. 2014. 151 f. Tese (Doutorado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-12T19:32:22Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_efcoutinho.pdf: 4432785 bytes, checksum: c8a0bea866dc212f28683d4c6ecef785 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-25T11:37:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_efcoutinho.pdf: 4432785 bytes, checksum: c8a0bea866dc212f28683d4c6ecef785 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T11:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_efcoutinho.pdf: 4432785 bytes, checksum: c8a0bea866dc212f28683d4c6ecef785 (MD5) Previous issue date: 2014 / Currently, many customers and providers are using resources of Cloud Computing environments,such as processing and storage, for their applications and services. Through ease of use, based on the pay per use model, it is natural that the number of users and their workloads also grow. As a result, providers should expand their resources and maintain the agreed level of quality for customers, otherwise breaks the Service Level Agreement (SLA) and the resulting penalties. With the increase in computational resources usage, a key feature of Cloud Computing has become quite attractive: the elasticity. Elasticity can be defined as how a computational cloud adapts to variations in its workload through resources provisioning and deprovisioning. Due to limited availability of information regarding configuration of the experiments, in general is not trivial to implement elasticity concepts, much less apply them in cloud environments. Furthermore, the way of measuring cloud elasticity is not obvious, and there is not yet a standard for this task. Moreover, its evaluation could be performed in different ways due to many technologies and strategies for providing cloud elasticity. A common aspect of elasticity performance analysis is the use of environmental resources, such as CPU and memory, and even without a specific metric, to allow an indirectly assess of elasticity. In this context, this work proposes FOLE, a conceptual framework for conducting performance analysis of elasticity in Cloud Computing environments in a systematic, flexible and reproducible way. To support the framework, we proposed a set of specific metrics for elasticity and metrics for its indirect measurement. For the measurement of elasticity in Cloud Computing, we proposed metrics based on concepts of Physics, such as strain and stress, and Microeconomics, such as Price Elasticity of Demand. Additionally, we also proposed metrics based on resources allocation and deallocation operation times, and used resources, to support the measurement of elasticity. For verification and validation of the proposal, we performed two experiments, one in a private cloud and other in a hybrid cloud, using microbenchmarks and a classic scientific application, through a designed infrastructure based on concepts of Autonomic Computing. Through these experiments, FOLE had validated their activities, allowing the systematization of a elasticity performance analysis. The results show it is possible to assess the elasticity of a Cloud Computing environment using specific metrics based on other areas of knowledge, and also complemented by metrics related to time and resources operations satisfactorily. / Atualmente muitos clientes e provedores estão utilizando recursos de ambientes de Computação em Nuvem, tais como processamento e armazenamento, para suas aplicações e serviços. Devido à facilidade de utilização, baseada no modelo de pagamento por uso, é natural que a quantidade de usuários e suas respectivas cargas de trabalho também cresçam. Como consequência, os provedores devem ampliar seus recursos e manter o nível de qualidade acordado com os clientes, sob pena de quebras do Service Level Agreement (SLA) e consequentes multas. Com o aumento na utilização de recursos computacionais, uma das características principais da Computação em Nuvem tem se tornado bastante atrativa: a elasticidade. A elasticidade pode ser definida como o quanto uma nuvem computacional se adapta a variações na sua carga de trabalho através do provisionamento e desprovisionamento de recursos. Devido à pouca disponibilidade de informação em relação à configuração dos experimentos, em geral não é trivial implementar conceitos de elasticidade, muito menos aplicá-los em ambientes de nuvens computacionais. Além disso, a maneira de se medir a elasticidade não é tão óbvia, e bastante variada, não havendo ainda uma padronização para esta tarefa, e sua avaliação pode ser executada de diferentes maneiras devido às diversas tecnologias e estratégias para o provimento da elasticidade. Um aspecto comum na avaliação de desempenho da elasticidade é a utilização de recursos do ambiente, como CPU e memória, e mesmo sem ter uma métrica específica para a elasticidade, é possível se obter uma avaliação indireta. Nesse contexto, este trabalho propõe o FOLE, um framework conceitual para a realização de análise de desempenho da elasticidade em nuvens computacionais de maneira sistemática, flexível e reproduzível. Para apoiar o framework, métricas específicas para a elasticidade e métricas para sua medição indireta foram propostas. Para a medição da elasticidade em Computação em Nuvem, propomos métricas baseadas em conceitos da Física, como tensão e estresse, e da Microeconomia, como Elasticidade do Preço da Demanda. Adicionalmente, métricas baseadas em tempos de operações de alocação e desalocação de recursos, e na utilização desses recursos foram propostas para apoiar a medição da elasticidade. Para verificação e validação da proposta, dois estudos de caso foram realizados, um em uma nuvem privada e outro em uma nuvem híbrida, com experimentos projetados utilizando microbenchmarks e uma aplicação científica clássica, executados sobre uma infraestrutura baseada em conceitos de Computação Autonômica. Por meio desses experimentos, o FOLE foi validado em suas atividades, permitindo a sistematização de uma análise de desempenho da elasticidade. Os resultados mostram que é possível avaliar a elasticidade de um ambiente de Computação em Nuvem por meio de métricas específicas baseadas em conceitos de outras áreas de conhecimento, e também complementada por métricas relacionadas a tempos de operações e recursos de maneira satisfatória.

SOUSA, Flávio Rubens de Carvalho. RepliC: replicação elástica de banco de dados multi-inquilino em nuvem com qualidade de serviço. 2013. 132 f. Tese (Doutorado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-19T19:47:51Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_frcsousa.pdf: 4788267 bytes, checksum: 309c8c9a9a33c86ed21a274ae7a693a5 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-25T11:44:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_frcsousa.pdf: 4788267 bytes, checksum: 309c8c9a9a33c86ed21a274ae7a693a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T11:44:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_frcsousa.pdf: 4788267 bytes, checksum: 309c8c9a9a33c86ed21a274ae7a693a5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Fatores econômicos estão levando ao aumento das infraestruturas e instalações de fornecimento de computação como um serviço, conhecido como Cloud Computing ou Computação em Nuvem, onde empresas e indivíduos podem alugar capacidade de computação e armazenamento, em vez de fazerem grandes investimentos de capital necessários para a construção e instalação de equipamentos de computação em larga escala. Na nuvem, o usuário do serviço tem algumas garantias, tais como desempenho e disponibilidade. Essas garantias de qualidade de serviço (QoS) são definidas entre o provedor do serviço e o usuário e expressas por meio de um acordo de nível de serviço (SLA). Este acordo consiste de contratos que especificam um nível de qualidade que deve ser atendido e penalidades em caso de falha. Muitas empresas dependem de um SLA e estas esperam que os provedores de nuvem forneçam SLAs baseados em características de desempenho. Contudo, em geral, os provedores baseiam seus SLAs apenas na disponibilidade dos serviços oferecidos. Sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBDs) para computação em nuvem devem tratar uma grande quantidade de aplicações, tenants ou inquilinos. Abordagens multi-inquilino têm sido utilizadas para hospedar vários inquilinos dentro de um único SGBD, favorecendo o compartilhamento eficaz de recursos, além de gerenciar uma grande quantidade de inquilinos com padrões de carga de trabalho irregulares. Por outro lado, os provedores em nuvem devem reduzir os custos operacionais garantindo a qualidade. Neste contexto, uma característica chave é a replicação de banco de dados, que melhora a disponibilidade, desempenho e, consequentemente, a qualidade do serviço. Técnicas de replicação de dados têm sido usadas para melhorar a disponibilidade, o desempenho e a escalabilidade em diversos ambientes. Contudo, a maior parte das estratégias de replicação de banco de dados têm se concentrado em aspectos de escalabilidade e consistência do sistema com um número estático de réplicas. Aspectos relacionados à elasticidade para banco de dados multi-inquilino têm recebido pouca atenção. Estas questões são importantes em ambientes em nuvem, pois os provedores precisam adicionar réplicas de acordo com a carga de trabalho para evitar violação do SLA e eles precisam remover réplicas quando a carga de trabalho diminui, além de consolidar os inquilinos. Visando solucionar este problema, este trabalho apresenta RepliC, uma abordagem para a replicação de banco de dados em nuvem com foco na qualidade do serviço, elasticidade e utilização eficiente dos recursos por meio de técnicas multi-inquilino. RepliC utiliza informações dos SGBDs e do provedor para provisionar recursos de forma dinâmica. Com o objetivo de avaliar RepliC, experimentos que medem a qualidade de serviço e elasticidade são apresentados. Os resultados destes experimentos confirmam que RepliC garante a qualidade com uma pequena quantidade de violação do SLA enquanto utiliza os recursos de forma eficiente.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-11-17T10:36:41Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 177225 bytes, checksum: 03b2d6652fa1bdde44ad6e53198e2cc3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-17T10:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 177225 bytes, checksum: 03b2d6652fa1bdde44ad6e53198e2cc3 (MD5) Previous issue date: 2005-12-05 / Devido à abertura comercial brasileira, no início da década de 90, o país reduziu barreiras tarifárias e não-tarifárias, desse modo tanto exportações quanto importações de diversos produtos da pauta brasileira sofreram aumentos e, ou, reduções. A maxidesvalorização da taxa de câmbio também contribui para a elevação das exportações de vários produtos, uma vez que se aliou a maior produtividade de vários setores produtivos brasileiros, advinda da abertura comercial já citada que propiciou a modernização sistemas produtivos e parques industriais pela compra de bens de capital importados. Estes fatos, em especial, motivaram o presente trabalho a examinar a competitividade do setor açucareiro brasileiro via identificar e analisar quais fatores foram responsáveis pelo crescimento das exportações brasileiras de açúcar. Foram estimadas equações representativas da quantidade exportada e da quantidade importada de açúcar, em função da taxa de câmbio e da renda externa, e da taxa de câmbio e do produto interno bruto, respectivamente. Foram feitos também testes de estacionariedade das séries de dados. Para a quantidade exportada de açúcar, a renda externa (efeito-renda) mostrou-se significativa a 5% e no valor de 3,53, indicando que se este parâmetro se elevar em 1%, a quantidade exportada crescerá em 3,53%. Os resultados mostram que o câmbio desvalorizado não ajudou a alavancar às exportações de açúcar brasileiras. Para a quantidade importada do produto em questão, o parâmetro produto interno bruto (efeito-renda) apresentou significativo a 10% e no valor de 2,10, indicando que se este indicador se elevar em 1%, a quantidade importada de açúcar se elevará em 2,10%. Como o efeito- renda do parâmetro renda-externa foi mais elástico que o parâmetro produto interno bruto, 3,53 a 2,10, respectivamente, pode-se inferir que o Brasil não apresenta o menor problema de competitividade no setor açucareiro. / Due to the Brazilian market opening in the beginning of the 1990’s, the country reduced tax and non-tax barriers. In this way, exports as imports in many products of the Brazilian market have increased and/or decreased significantly. The maxidevaluation of the exchange rate also has contributed to the rise of exportations of many products, as this was associated to some Brazilian productive sectors, from the already mentioned market opening that it propitiated the modernization of productive systems and industrial parks for the purchase of imported industrial goods. These facts, in special, have motivated this study that aims the competitiveness of the Brazilian sugar sector, and also to identify and analyze which factors have been responsible for the growth of the Brazilian sugar exportations. Representative equations have been estimated to represent the amount of sugar exported and imported, as a function of exchange rate and external income, and of the exchange rate and the gross domestic product (GDP), respectively. Tests of stationarity of data have also been made. For the exported amount of sugar, the external income (effect-income) revealed significance at 5% level and in the value of 3,53, indicating that if this parameter is to raise 1%, the exported amount will grow in 3,53%. Results show that the devaluated of the exchange rate did not help to increase Brazilian sugar exports. For the imported amount of the product in question, the parameter gross domestic product (effect- income) presented significance at 10% level and in the value of 2,10, indicating that if this is to raise 1%, the amount of sugar will raised by 2,10%. As the effect- income of the parameter income-external was more elastic than the parameter gross domestic product, 3,53 to 2,10, respectively, it can be inferred that Brazil does not have significant problem of competitiveness of the sugar sector. / Dissertação importada do Alexandria

O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e a implementação de algoritmos para a análise de tensões em corpos com geometria axissimétrica e submetidos a carregamentos não axissimétricos, admitindo-se comportamento linear elástico do material e pequenas deformações. Os algoritmos são baseados nos métodos de diferenças finitas e elementos finitos empregando a expansão em série de ”Fourier” na variável independente θ das funções que descrevem os carregamentos e deslocamentos. Também propomos a criação de um sistema computacional com a finalidade de facilitar a implementação de algoritmos relacionados `a análise numérica de tensões, bem como a de outros algoritmos com características de implementação semelhantes. Finalmente, é apresentada uma comparação entre os resultados teóricos e experimentais para um dado problema de análise de tensões com o fim de avaliar a eficácia dos algoritmos propostos. / This work presents the development and implementation of algorithms for numerical analysis of stresses applied to axisymetric bodies submitted to non axysimetric loading assuming linear elastic behaviour and small strain. The algorithms proposed here are based on Finite Difference and Finite Element methods, using Fourier series expansion on the independent variable θ of the functions that describe loading an displacement. It is also proposed the creation of a new computational system which facilitates the development and implementation of algorithms related to numerical analysis of stress as well as other algorithms with similar implementation characteristics. Finally, it is presented a comparison between theoretical and experimental results for an specific problem of stress analysis to evaluate the accuracy of the proposed algorithms.

O presente trabalho propõe uma modelagem matemática simplificada que tem como foco o cálculo do módulo de elasticidade em matérias de fricção levando em consideração a porosidade. A modelagem proposta foi desenvolvida tendo como base a Lei das Misturas Modificada e os equacionamentos propostos por Spriggs e Kingery. Para simplificação do modelo, foi analisado um compósito com um aglomerante e um elemento de reforço. A escolha das matérias-primas levou em consideração os elementos mais utilizados em um material de fricção, desta forma o aglomerante utilizado foi uma resina fenólica e os agentes de reforço foram fibras de vidro e aramida. O equacionamento foi verificado utilizando dados empíricos. Para tanto, foram utilizados dois grupos de compósitos, um com resina fenólica e fibra de vidro e o outro com resina fenólica e fibra aramida. A verificação da influência das fibras no compósito foi feita variando o percentual de fibra, de 5% a 30% em peso, com um aumento de 5% entre as amostras. Os materiais foram confeccionados segundo o método de cura a quente sob pressão, seguido de tratamento térmico. Para a verificação das propriedades mecânicas foi realizado o teste de flexão a 3-pontos, segundo a norma ASTM D790,07. Em uma primeira análise, foi verificado o teor mínimo para que a fibra comece a atuar como reforço estrutural, e este para os dois grupos investigados foi de aproximadamente 2%, ou seja em todas as amostras as fibras estão atuando como elemento de reforço. O ensaio de porosidade seguiu a norma Volkswagen PV 3005 Por esse, foi possível verificar que para o compósito com fibra de vidro, quanto maior o teor de fibra, menor a porosidade apresentada pelo compósito. Para o compósito com aramida, a porosidade só diminui até 15%, após mantém-se constante. Este resultado pôde ser explicado pelo fato da aramida se apresentar na forma de polpa, dificultando a molhabilidade da resina. Como não há correlação linear entre porosidade e módulo de elasticidade para o compósito com fibra aramida, é proposto um modelo que seja apto à avaliação dos dois compósitos em questão. A utilização deste modelo visou a redução expressiva no tempo despendido e esforços de desenvolvimento de produtos, colaborando para a redução dos custos de projeto e aumento da competitividade destes produtos. A modelagem matemática simplificada proposta permitiu obter uma correlação entre o módulo de elasticidade e a porosidade. Os dados calculados através do modelo proposto concordam de forma satisfatória com os resultados experimentais. / The present work shows a simplified mathematical modeling focused on the modulus of elasticity in a friction material considering the inherent porosity of this material. The suggested model was developed based on the modified Law of Mixtures and equations proposed by Spriggs and Kingery. To obtain a simplified model a composite constituted of a binder and a reinforcement element was analyzed. Raw materials used in these tests were chosen based on raw materials most used in a friction industry, the binder used is a phenolic resin and reinforcing components are glass fiber and aramid fiber. The proposed model was verified based on the empirical data, analyzing two groups of composite material, one with a phenolic resin and fiber glass and another one with phenolic resin and aramid fiber. To understand the influence of the reinforcing components in the composite, the percentage of fibers was varied from 5% to 30%, the difference between samples is 5%. The materials were manufactured using the process typically used for friction materials, heat curing under pressure followed by heat treatment. The samples were tested under 3-points bending test procedure, according to ASTM D790-07 standard. In a preliminary analysis the minimum fraction of fiber that works as a reinforcing component is 2%, according to critical volume equation. Then in all the samples analyzed the fibers are acting as reinforcement elements. The porosity test was made according to VW PV 3005 standard Using this method, it was possible to verify that increasing the percentage of glass fiber the percentage of porosity decrease. For the aramid composite the percentage of porosity decreases up to 15% of fiber, from this point the value is kept constant. This result can be explained if we consider the fact that the aramid fiber is used in the pulp form, hindering the wettability of the resin. Since there is no linear correlation between porosity and elastic modulus for the composite with aramid fiber, it is proposed a model that is able to appraisal the two composites in question. The use of this model aims a significant reduction in time spent and resources on development, helping to reduce the project cost and increasing the product competitiveness. The simplified mathematical model proposed supported a correlation between modulus of elasticity and porosity. Data calculated by the proposed model agrees satisfactorily with the experimental results.

Este trabalho apresenta a formulação e implementação numérica do método dos elementos de contorno (MEC) para elasticidade linear tri-dimensional, com avaliação direta das integrais fracamente e fortemente singulares. A implementação segue a formulação tradicional do MEC direto, e a discretização do contorno das variáveis do problema é realizada com elementos descontínuos, permitindo o uso de malhas desconectadas ao longo das superfícies. O cálculo das integrais singulares é realizado através do uso de expansões assintóticas calculadas em torno de um ponto singular genérico. As expressões analíticas destas expansões são apresentadas no trabalho. Estas expansões serão subtraídas do núcleo original regularizando-o e a parte singular é integrada analiticamente, restando apenas uma integral regular, tornando ambas as integrais possíveis de serem calculadas com quadraturas de Gauss. É concluído que o presente método requer menos pontos de integração para o mesmo nível de erro quando comparado com outras técnicas. Alguns casos de elasticidade são resolvidos para ilustrar a eficiência e precisão do método. / This work presents the formulation and implementation of the boundary element method (BEM) to three dimensional linear elastostatics, with the direct evaluation of the strongly singular integral equations. The implementation follows the traditional direct BEM formulation, and the discretization of the boundary is carried out with discontinuous elements, enabling the use of disconnected meshes along the surfaces. The computation of the singular integral equations is accomplished by using the asymptotic expansions derived around a generic singular point. The analytical expressions for these expansions are presented in this work. The expansions are subtracted from the kernel to regularize it. This subtracted part is then added by computing a regular line integral along the boundary of the element. Both the integrals can be calculated with Gauss-type quadratures. It's observed that the present method needs less integration points for the same level of error when compared with other techniques. Several elasticity benchmarks are solved to demonstrate the eficiency and the accuracy of the present method.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a inclusão de fenômenos dissipativos em relações constitutivas hiperelásticas. Embora seja dada ênfase para o efeito Mullins e histerese, esse procedimento pode ser aplicado a outros fenômenos como, por exemplo, de dano. Para isso, adota-se um modelo fenomenológico que inclui amolecimento em um modelo constitutivo hiperelástico através da pseudo-elasticidade, que permite que diferentes potenciais de energia possam ser utilizados em diferentes etapas do carregamento. Foram utilizados dois modelos hiperelásticos incompressíveis: Ogden e Hoss-Marczak. Para esse estudo, foram selecionados quatro diferentes materiais da literatura, três deles apresentavam apenas dados experimentais para tração uniaxial, enquanto o outro disponibilizou os ensaios de tração uniaxial, tração equibiaxial e cisalhamento puro. Foram selecionados dois parâmetros de amolecimento da literatura (Ogden e Roxburgh, 1999, e Dorfmann e Ogden, 2003) para modelar fenômenos dissipativos e então foram propostos novos parâmetros de amolecimento. Verificação gráfica dos resultados e um coeficiente de correlação (R2) foram utilizados para comparar o desempenho desses parâmetros. Os materiais foram considerados isotrópicos e incompressíveis e o carregamento quasi-estático para obtenção dos resultados. Alguns parâmetros propostos não capturaram o efeito dissipativo, outros superestimaram o amolecimento, enquanto os da literatura capturaram o efeito. Ao final, obteve-se resultados bastante satisfatórios para um dos parâmetros propostos, que se verificou ser uma generalização do modelo de Dorfmann e Ogden, 2003. / This work applies a methodology to include dissipative effects in hyperelastic constitutive relations. The paper focuses on the Mullins effect and hysteresis. However, the methodology can also be applied to other phenomena, like damage. Basically, it is a phenomenological inclusion of the softening behavior in a hyperelastic constitutive model using pseudo-elasticity, in which different energy potentials can be used in different steps of the loading. Two hyperelastic models were employed: Ogden’s and Hoss-Marczak’s models. Four different materials were modeled, three of them subjected to uniaxial tension only, and a fourth subjected to the three classical loadings, namely, uniaxial tension, equibiaxial tension and pure shear. Two softening parameters from the literature were implemented and new softening parameters were proposed. Graphical inspection and R2 correlation coefficient were used to compare the softening parameters. The materials were considered isotropic and incompressible, being subjected to quasi-static loading. Some of the proposed parameters did not captured the dissipative effect, other overestimate the softening, and those from the literature were able to capture the effects. Finally, very satisfying results were obtained with one the proposed softening parameters, which was a generalization of the one proposed by Dorfmann e Ogden, 2003.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Kamienski / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2014. / Cada vez mais as empresas optam por utilizar serviços baseados em computação em nuvem, tanto serviços fornecidos por terceiros como a criação de sua própria infraestrutura de nuvem privada. Nesse contexto, cada vez mais essas empresas dependem de aplicações que são executadas nesses tipos de ambiente. Devido a essa dependência, as soluções baseadas em computação em nuvem devem fornecer soluções de alta disponibilidade, que não comprometerão o fornecimento do serviço em caso de falhas. Em um ambiente de computação em nuvem, todas as aplicações devem possuir um nível mínimo de disponibilidade, porém devido ao modelo de cobrança de serviços de computação em nuvem, um cliente pode necessitar que algumas aplicações possuam um maior nível de confiabilidade, onde em caso de falha o cliente não tenha nenhum período de indisponibilidade. Assim, existem mecanismos de tolerância a falhas com técnicas já consolidadas, que podem ser utilizados também em ambientes de computação em nuvem, porém também existe o conceito de elasticidade que em situações especificas dispensa o uso de mecanismo de proteção para determinados componentes do ambiente, podendo o próprio mecanismo de elasticidade realizar de um mecanismo de tolerância a falhas. Este trabalho tem como principais contribuições a possibilidade de compreender a ocorrência de falhas em um ambiente de elasticidade, possibilitando entender quais as melhores formas de lidar com falhas nesse tipo de ambiente e também conhecer quais as consequências da ocorrência de falhas. / More and more companies choose to use services based in Cloud Computing, either provided by a third party or by its own private cloud infrastructure. In this context, companies are increasing their dependence in applications running in this kind of environment. Consequently, solutions based on Cloud Computing must deliver high availability, not compromising the services in case of failure. In a Cloud Computing environment, all applications must have high availability standard levels, although due to pricing models, a client may require that some applications have greater level of reliability, therefore, in case of failure, the cloud services would still be available. There are consolidated fault tolerance mechanisms with already established techniques that can be used in a cloud computing environment. However, there is also the elasticity concept, which, in a specific situation, eliminates the use of a protection mechanism for some environment components, making the proper elasticity mechanism the one to provide the fault tolerance protection. This paper main contribution is the understanding of failures occurrence in elasticity environment, which lead us to understand the best way to deal with these failures, and also allows us to recognize the consequences generated due to these failures.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:07:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336114.pdf: 5173221 bytes, checksum: 8f30abdbff1c2a777b7178ce2c1d481a (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho propõe uma abordagem que acopla o método dos elementos finitos generalizados global-local (MEFGgl) e o MEFG-CK para a modelagem de problemas bidimensionais que contemplem concentração de tensões. O primeiro método combina o MEF global-local clássico com a estrutura da partição da unidade, construindo funções de enriquecimento numericamente. Estas funções são geradas a partir da solução de problemas de valor de contorno locais na vizinhança de características locais, sendo usadas para enriquecer o problema global. O segundo método é bastante similar ao MEFG clássico (MEFG-C0), exceto pela partição da unidade (PU) que é arbitrariamente suave, gerando campos de tensões arbitrariamente diferenciáveis, o que não é possível com o MEFG-C0 devido à descontinuidade das derivadas normais ao longo das arestas dos elementos. O método proposto é chamado MEFGgl-Ck e sua formulação utiliza funções PU Ck no problema local, construídas através da PU de Shepard, e funções PU C0 nos problemas globais inicial e enriquecido. Assim, o método proposto não depende de soluções analíticas e somente a solução local é usada no problema global como enriquecimento. Neste contexto, pretende-se comparar a performance do MEFGgl-Ck com o MEFGgl clássico, analisando o efeito da regularidade da PU no desempenho das aproximações. Em muitas aplicações práticas de engenharia é comum analisar estruturas complexas que mostram, ao longo de grandes extensões, um comportamento elástico linear, mas que exibem plasticidade confinada em algumas pequenas regiões críticas. Estes tipos de problemas são importantes devido ao alto gradiente do campo de deformações que ocorre ao longo do contorno da zona de processo, que é difícil de representar com malhas grosseiras e funções convencionais do MEF padrão. Desta forma, além do problema de elasticidade, também é modelado um problema elastoplástico com plasticidade confinada numa pequena região do domínio global. Neste caso, os problemas local e global enriquecido são solucionados com um modelo constitutivo elastoplástico e os custos computacionais relacionados às iterações não lineares, quando comparados ao MEFG clássico, podem ser reduzidos com o uso de uma malha grosseira na resolução do problema global. Para representar a resposta irreversível e efeitos de encruamento do material, é considerada a teoria da plasticidade J2 independente de taxa, com encruamento isotrópico do material e critério de plastificação de von Mises. É considerado apenas carregamento monotônico e a cinemática de pequenos deslocamentos e pequenas deformações, com estado plano de deformações. O enriquecimento adotado no problema local é o polinomial uniforme e na interface global-local utiliza-se o método da penalidade, devido à sua simplicidade e generalidade para impor condições de contorno de Cauchy.<br> / Abstract : This work investigates an approach that couples the global-local generalized finite element method (GFEMgl) and the GFEM-CK for modeling two-dimensional problems involving stress concentration. The first method combines classic global-local FEM with the partition of unit structure, building enrichment functions numerically. These functions are generated from the local solution of boundary value problems in the neighborhood of the local features, and are used to enrich the global problem. The second method is quite similar to classic GFEM (GFEM-C°), except that the partition of unit (PoU) is arbitrarily smooth, building continuous stress fields, which is not possible with the GFEM-C° due to the discontinuity of the normal derivatives across interelement edges. The proposed method is called MEFGgl-Ck and its formulation uses C° PoU functions in the initial and the enriched global problems, and Ck PoU functions in local problem constructed by Shepard PoU. Thus, the proposed method does not rely on analytical solutions and only the local solution is used in the global problem as enrichment. In this context, the goal is to compare the MEFGgl-Ck and classic MEFGgl performances, analyzing the effect of PoU regularity in the quality of approximation. For many practical applications in engineering, a complex structure shows linear elastic behavior over almost all its extension, but exhibits confined plasticity contained in some small critical regions. These kinds of problems are important due the high gradient of deformation field which occurs along the boundary of the process zone, which is difficult to be represented with coarse meshes and conventional functions of FEM. Thus, in addition to the elastic problem, an elastoplastic one with plasticity confined in a small area of the global domain is also modeled. In this case, the local and global enriched problems are solved with an elastoplastic constitutive model and the computational costs related to nonlinear iterations, compared to the classic GFEM, can be reduced with the use of a coarse mesh in solving the global problem. The irreversible response and hardening effects of the material is represented by the rate independent J2 plasticity theory with linear isotropic hardening law together with the von Mises yield criteria. Here, it is considered only monotonic loading and the kinematics of small displacements and small deformations and plane strain are assumed. The enrichment adopted in local problem is the uniform polynomial and the penalty method is used in the global-local interface due its simplicity and generality for imposing Cauchy boundary conditions.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:43:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308300.pdf: 20883247 bytes, checksum: bdf7e2b9b3b153b44d919af8e152f884 (MD5) / Esse trabalho tem como objetivo estudar o comportamento das propriedades mecânicas de materiais formados por uma microestrutura composta por fases cristalinas dispersas em uma fase vítrea. Para o desenvolvimento de uma matriz vítrea foi utilizado um feldspato sódico de alta pureza. Partículas cristalinas de quartzo, alumina e zirconita foram selecionadas e adicionadas à matriz para estudar o efeito dessas sobre as propriedades mecânicas dos materiais. Diferentes tamanhos de partículas e frações volumétricas das fases cristalinas foram incorporadas à matriz vítrea de feldspato sódico objetivando estudar o possível reforço e/ou geração de defeitos microestruturais. O presente trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte, o reforço microestrutural promovido pela geração de tensões residuais macroscópicas de compressão na superfície do material cerâmico foi simulado teoricamente. Os modelos foram comparados com os resultados experimentais obtidos pelo método de relaxação de deformação por corte incremental. Nessa parte do trabalho, mostrou-se que a velocidade de resfriamento, em altas temperaturas, influencia fortemente a geração de tensão na superfície do material. Em contrapartida, as maiores tensões residuais macroscópicas de compressão na superfície foram obtidas com uma maior fração volumétrica de fase vítrea no material. Este resultado foi vinculado à baixa difusividade térmica da fase amorfa comparada com as das fases cristalinas adicionadas. Com a simulação numérica desenvolvida foi possível determinar a faixa de temperatura na qual as tensões macroscópicas são incrementadas, faixa que foi muito próxima à temperatura de transição vítrea do vidro de albita formado pela fusão do feldspato sódico da matriz. O estudo estatístico da influência das propriedades termomecânicas do material sobre as tensões residuais macroscópicas mostrou que a variação da viscosidade da fase vítrea apresentou maior significância sobre o incremento de tensões residuais na superfície do material. Na segunda parte do trabalho, estudou-se a variação do módulo de elasticidade com a temperatura. Os resultados mostraram uma forte relação entre a curva experimental do módulo de elasticidade e a presença das partículas de quartzo na microestrutura. Para temperaturas abaixo de 573oC, nas quais o quartzo está na forma , foi obtida uma histerese entre as curvas de aquecimento e resfriamento. Os resultados mostraram uma relação entre a área da histerese e o diâmetro médio (D50) das partículas de quartzo. Por outro lado, para temperaturas acima de 573 oC, onde o quartzo está na forma , os resultados mostraram uma relação entre a variação do módulo de elasticidade do material entre 573 a 700 oC com a fração volumétrica de quartzo presente na microestrutura dos materiais cerâmicos. Essa relação entre o comportamento do módulo de elasticidade dos materiais cerâmicos com o quartzo presente na microestrutura possibilitou estimar o tamanho médio e a fração volumétrica de quartzo presente na microestrutura de um material já sinterizado. No capítulo final desse trabalho foi realizado um estudo sobre a influência das partículas cristalinas de quartzo, alumina e zirconita sobre a resistência à flexão, a tenacidade à fratura e o tamanho do defeito microestrutural. Não foi observado nenhum tipo de reforço microestrutural provocado pelas partículas cristalinas. A maior resistência e a maior tenacidade foram obtidas com a matriz vítrea pura, obtida somente a partir de feldspato sódico. Os resultados ainda mostraram que o tamanho do defeito microestrutural não apresentou relação com a velocidade de resfriamento, não sendo observada a deterioração da microestrutura com o aumento da velocidade de resfriamento utilizada. / This work aims to study the mechanical behavior of ceramic materials formed by a microstructure composed by crystalline phases dispersed in amorphous glassy phase. A glass matrix was developed using high purity sodium feldspar. Crystalline particles of quartz, alumina and zircon were selected and added in matrix to study their effect on the mechanical properties. Different particle sizes and volumetric fractions were added into the glass matrix to study the microstructural reinforcement and/or deterioration. This work was divided into three parts. In the first part, the microstructural reinforcement promoted by the compressive residual stresses on surface was simulated by a mathematical model. The values predict with the model were compared to experimental results measured by deformation-relaxation method with incremental cuts. In this part, it was showed that the cooling rate, at high temperature, had influence on the stresses generation on material surface. On the other hand, the highest residual stresses were obtained with higher amounts of glass phase. This result is related with a low thermal diffusivity of the glass phase when compared to that of the crystalline phases added. The numerical simulation development allowed to determine the temperature range where the macroscopic stresses were increased. The results showed that this range was close to the transition temperature of the albite glass, formed by melting the sodium feldspar. A statistical study of the effect of thermomechanical properties on the macroscopic residual stresses showed that the viscosity variation of vitreous phase was the most significance variable for increasing the residual stresses. In the second part of this work, the dependence of elastic modulus with the temperature was studied. The results showed a strong relation between the experimental curve of elastic modulus and the presence of crystalline quartz in the microstructure. For temperatures below 573oC, where the quartz is present as phase, a hysteresis between heating and cooling was observed. The results showed that there is a relation between the hysteresis area and the quartz particle size (D50). On the other hand, for temperatures above 573oC, where the quartz is present as the phase, the results showed a relation between the elastic modulus variation (573 to 700oC) to the volumetric fraction of quartz in the microstructure. This relation between the elastic modulus behavior and the quartz in the microstructure allowed estimating the mean particle size and the volumetric fraction of quartz in a sintered ceramic material. The last part of this work was aimed to study the effect of some crystal particles as quartz, alumina and zircon on flexural strength, fracture toughness and defect size. No kind of microstructural reinforcement caused by these crystal particles was observed. Higher strength and toughness were observed for the pure glass matrix, obtained from only sodium feldspar. The results also showed that the microstructural defect size did not show any relation to the cooling rate. A microstructural deterioration by increasing the cooling rate was not observed.