Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T13:56:54Z No. of bitstreams: 1 173196.pdf: 2224607 bytes, checksum: 9a72b567db0f789479ed519fe3aad486 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T13:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173196.pdf: 2224607 bytes, checksum: 9a72b567db0f789479ed519fe3aad486 (MD5) Previous issue date: 1991-11 / O presente trabalho é o resultado da composição estruturada de conhecimentos de Engenharia "Offshore" e de Análise e Desenvolvimento de Sistemas Computacionais, objetivando um conjunto de ferramentas práticas e eficientes aplicadas à análise estrutural de componentes marítimos utilizados na exploração de petróleo no mar. Os modelos matemáticos de engenharia utilizados no presente trabalho, foram aproveitados de estudos já realizados na PETROBRAS. Assim, o trabalho constituiu-se em simplificar e tornar mais efetivo e eficaz o uso desses conhecimentos através de técnicas de pré e pós-processamento gráfico de estruturas marítimas, com ênfase para "risers" flexíveis e linhas de ancoragem, amplamente utilizados pela PETROBRAS. Como resultado, foram gerados dois sistemas computacionais complementares, que realizam o pré-processamento e pós-processamento do programa ANFLEX [ 2,3 ] para cálculo de "risers" flexíveis. / This work is the result of the combination of Offshore Engineering and Computational Engineering knowledge ainnning to produce a group of pratical and efficient tools for the analysis of structural components used offshore by the petroleum industry. The engineering mathematical models used in this work, have been taken from previous work performed at the PETROBRAS. Hence, the basic philosophy behind this thesis was to enhance the ability to analyse such knowledge, by means of graphical pre and post processing, applied to offshore structures, mainly flexible risers and mooring lines, which are extensively used by PETROBRAS. As a result, two computacional systems providing for the pre and post processing of the ANFLEX [ 2,3 ] program, for analysis flexible risers, were implemented.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T16:17:36Z No. of bitstreams: 1 172783.pdf: 1493806 bytes, checksum: 01a7321ab67b8cacfbb64da5b7409c69 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T16:17:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172783.pdf: 1493806 bytes, checksum: 01a7321ab67b8cacfbb64da5b7409c69 (MD5) Previous issue date: 1991-05 / Estudamos o comportamento mecânico de cascas axissimétricas delgadas, utilizando modelo de Reissner-Mindlin, cuja dependência da espessura causa dificuldades à construção de elementos finitos estáveis. Discutimos as formulações clássicas de elementos finitos em um e em dois campos. Visando maior estabilidade e precisão na determinação do campo dos esforços consideramos uma formulação mista de Petrov-Galerkin, que consiste em adicionar, na formulação clássica de Galerkin, resíduos das equações de equilíbrio no interior dos elementos. Resultados numéricos são apresentados, utilizando elementos com aproximações de igual ordem para deslocamentos e esforços, para diversos tipos de estruturas e carregamentos, confirmando a recuperação de estabilidade obtida com a nova formulação. Buscando melhores taxas de convergência consideramos técnicas autoadaptativas, utilizando os métodos r, h e p, aplicados a problemas com camada limite, gerada pela singularidade do operador. Sensíveis melhoras são obtidas nas taxas de convergência após a aplicação destas técnicas. / Thin axissimetric shell studied through the use of Reissner-Mindlin theory presents some difficulties in constructing stable finite elements aproximations due to its dependence on the thickness of the shell. Classical single field as well as two fields finite element formulations are discussed. A consistent mixed Petrov-Galerkin formulation is considered in order to achieve both stability and accuracy. It consists in adding to the classical Galerkin formulation a residual form of the equilibrium equation in the interior of each element. Numerical experiments, using elements with equal order interpolation, are conducted for a variety of structures and loading, which confirms the improvement in stability obtained by this new formulation. Adaptive mesh refinements, in theirs r, h e p versions, are used in order to improve the rate of convergence in presence of boundary layers, caused by the operator singularity.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T17:13:32Z No. of bitstreams: 1 173181.pdf: 5154798 bytes, checksum: b483783e79a92c814560575b344cb3df (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T17:13:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173181.pdf: 5154798 bytes, checksum: b483783e79a92c814560575b344cb3df (MD5) Previous issue date: 1991-09 / Apresenta-se neste trabalho um estudo comparativo do estado de tensões, deformações e deslocamentos no canal de irrigação Formoso "A" originado pela construção do aterro do canal por etapas. Este estado de tensões, deformações e deslocamentos é obtido com o auxílio do método dos elementos finitos com análise elástica e elasto-plástica. Faz-se uso do elemento isoparamétrico quadrático e do triangular com seis nós, sendo que as tensões e deformações são calculadas nos pontos de integração de cada elemento. Na análise elástica não linear faz-se uso da formulação de Duncan e Chang (1970) sendo incluída a formulação exponencial de Lade (1972) para o coeficiente de Poisson. Na análise elasto-plástica faz-se uso da formulação de Drucker e Prager (1952) e Drucker (1953), e da formulação recente de Kim e Lade (1988) que baseia-se na utilização de uma única superfície de plastificação. Toda a análise é feita no estado plano de deformação. A análise elástica não linear utiliza a técnica incremental incluindo a modificação do ponto médio de Runge - Kutta. A análise elásto-plástica utiliza a técnica incremental iterativa combinada com o método das tensões iniciais, acelerando-se a convergência através do Line Search Method para o caso do modelo de Drucker e Prager. Na implementação computacional da técnica das tensões iniciais faz-se uso do algoritmo proposto por Zienkiewicz e outros (1969) com melhorias sugeridas por Nayak e Zienkiewicz (1972), e para a aceleração da convergência usa-se o algoritmo proposto por Crisfield (1983). / This work presents a comparative study of the stress, strain and displacement conditions of Formoso "A" canal, considering the construction sequence. The state of stresses, strains and displacements is obtained using the Finite Element Method with both elastic and elasto-plastic analysis. The program uses both quadratic isoparametric quadrilateral elements and triangular elements with six nodes. The stresses and strains are computed at the integration points of each element. In the elastic nonlinear analysis the formula proposed by Duncan and Chang (1970) is used and for the Poisson's ratio the exponential formulation published by Lade (1972) is applied. In the elasto-plastic analysis the formula proposed by Drucker and Prager (1952) and Drucker (1953) and the new formulation of Kim and Lade (1988), wich uses only one plastic surface, are employed. The technique used for the nonlinear analysis is incremental, taking into account the modification of the middle point of Runge Kutta. For the elasto-plastic analysis an incremental-iterative technique combined with the initial stress method is applied, including convergence acceleration using the Line Search Method for the Drucker and Prager model. ln the initial stress technique, the algorithm proposed by Zienkiewicz et al. (1969) with changes suggested by Nayak and Zienkiewicz (1972) is employed, while the algorithm proposed by Crisfield (1983) is used to accelerate the convergence.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T17:58:17Z No. of bitstreams: 1 173008.pdf: 1620809 bytes, checksum: 7396fcdfdaa4b73440cb9fae52aa0f6b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T17:58:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173008.pdf: 1620809 bytes, checksum: 7396fcdfdaa4b73440cb9fae52aa0f6b (MD5) Previous issue date: 1991-07 / Este trabalho de tese visa o desenvolvimento de procedimentos numéricos para considerar geometria curva na análise p-adaptativa do método dos elementos de contorno para potencial, utilizando funções de forma hierárquicas nas interpolações. A integração é feita aplicando a transformação cúbica de variáveis com escolha seletiva do número de pontos de integração. São analisados problemas regidos pela equação de Laplace, fazendo uso de elementos curvos na discretização. Através de comparações, avaliam-se as soluções quanto a precisão, economia e posição dos pontos fontes extremos. / This work aims to develop numerical procedures to consider curve geometries in the BEM p-adaptive analysis for potential problems, using hierarquical interpolation functions. The integration scheme adopted employs cubic transformation of variables and a selective choice of the number of integration points. Problems governed by the Laplace Equation are analized and curve boundary elements are employed to discretize boundary geometry. A discussion concerning accuracy, efficiency and best position of extreme source points is presented.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-23T12:19:19Z No. of bitstreams: 1 172747.pdf: 2270454 bytes, checksum: 7159b7fc8ad37d1ba8dff499296179e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T12:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172747.pdf: 2270454 bytes, checksum: 7159b7fc8ad37d1ba8dff499296179e9 (MD5) Previous issue date: 1991-04 / As equações diferenciais parciais de Saint-Venant são a expressão matemática usada para descrever fenômenos de escoamentos transientes com superfície livre, dos quais a propagação de ondas de cheia em rios é um exemplo de importância prática. O presente trabalho apresenta um modelo de elementos finitos no espaço e tempo para solução de tais equações. São utilizadas funções de interpolação quadráticas no espaço e lineares no tempo, dando origem a um esquema implícito no qual os termos não lineares são aproximados a partir dos seus valores conhecidos no passo de tempo anterior, e corrigidos por meio de um esquema iterativo. A eficiência do esquema desenvolvido é testada pela sua aplicação a problemas simples, com soluções conhecidas. Finalmente, o modelo é aplicado a um caso real de propagação de onda de cheia no rio Uruguai. / The partial differential equations of Saint-Venant are the mathematical expression used to describe phenomena of free surface transient flows being an example of pratical importance the flood wave routing in rivers. The main purpose of this thesis is to present a solution for such equations through the use of a modal of finite elements in space and time. The model adopts quadratic interpolation functions in space and linear functions in time. The procedure produces an implicit scheme in which the non-linear terms are initially approximated by their known values at the previous time step and then corrected by the means of an iterative scheme. The efficiency of this scheme was tested by its application to simple problems with known solutions and, as a final test, the model was applied to simulate a real case of flood wave routing in the Uruguai River.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-23T16:15:51Z No. of bitstreams: 1 173827.pdf: 2499055 bytes, checksum: 04c4a14bb9ae82b4bac119016bf25db0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T16:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173827.pdf: 2499055 bytes, checksum: 04c4a14bb9ae82b4bac119016bf25db0 (MD5) Previous issue date: 1991 / A modelação numérica via elementos finitos pode representar os contornos de um corpo d'água irregular de modo mais eficiente que modelos em diferenças finitas. Entretanto, os modelos em diferenças finitas são usualmente resolvidos através de algoritmos altamente eficientes, como por exemplo o ADI ("Alternate Direction Implicit"). Através de um desacoplamento no cálculo das diversas variáveis (elevação do nível d'água, componentes da velocidade, salinidade, etc... ) reduz-se o problema à soluções múltiplas de sistemas tridiagonais. Tais esquemas, infelizmente, não são aplicáveis a elementos finitos, tornando o custo computacional, neste caso, bem mais alto. O presente trabalho propõe um esquema numérico que resolve as equações do movimento através de substituições sucessivas na equação da continuidade, permitindo o desacoplamento, mesmo em elementos finitos, com grande eficiência. São apresentados os resultados de investigações preliminares, nas quais, para testar a viabilidade do esquema, utilizaram-se dois modelos em diferenças finitas para a simulação das condições de escoamento em canais de maré, a partir de uma formulação matemática unidimensional. Um modelo resolve as equações do movimento acopladas, e o outro utiliza o esquema desacoplado proposto. Verificaram-se assim condições de estabilidade numérica mais rigorosas na utilização do modelo desacoplado, isto porém em se tratando de simulações de casos extremos (para valores já bastante elevados do número de Courrant). Em condições usuais de simulação, o modelo desacoplado proposto mostrou-se praticamente equivalente ao modelo acoplado, tanto em termos de desempenho numérico quanto em precisão de resultados. Tais resultados permitem antever, de forma cautelosa, excelentes possibilidades para a extensão da técnica a modelos de circulação multidimensionais, empregando inclusive esquemas de elementos finitos, com ganhos significativos em espaço de memória e tempo de processamento. / The numerical modelation by the means of finite elements can represent the frontiers of an irregular water body more eficiently than those models employing finit differences. However, finit differences models are usually solved through highly efficient algorithims, such as the ADI (Alternate Direction Implicit). Through an uncoupling in the calculation of the multiple variables (e.g. water level elevation, velocity components, salinity, etc ... ) it is possible to reduce the problem to multiple solutions of tridiagonal systems. Such algoritims, unfortunatly, are not useful in the case of finit elements, what increases its computational costs. The present thesis proposes a numerical algoritm which solves the equations of movement by making successive substitutions in the continuity equation, allowing uncoupling, even for finite elements, with great efficiency. The results of the preliminary investigation are presented, in which, in order to test the algorithim feasibility, two finite differences models for the simulation of the flow conditions in tidal canals were used, based on a one dimensional mathematics formulation. One of them solves the governant equations in an coupled way, and the other uses the proposed uncoupled algorithim. More rigorous numerical stability conditions were then verified in using the un-coupled model, but specifically in the simulations of extreme cases (with Courrant number already highly valued). For usual simulation conditions, the uncoupled model proposed was almost effectively equivalent to the conventional coupled model, concerning both, numerical process and results' precision.Such results allow the cautelous prevision of excelent possibilities concerning the extension of this technique to multidimensional circulation models, even using finite elements algorithims, leading to a significant economy of memory space and processing time.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-24T14:20:51Z No. of bitstreams: 1 172852.pdf: 5099094 bytes, checksum: e2a330f8d6d2c8a65412577eeb1bdfdb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-24T14:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172852.pdf: 5099094 bytes, checksum: e2a330f8d6d2c8a65412577eeb1bdfdb (MD5) Previous issue date: 1991-04 / Com o objetivo de observar de que maneira a deformação da laje da barragem de enrocamento com face de concreto é afetada pela colocação de materiais menos rígidos na sua porção de jusante, realiza-se a simulação da construção e enchimento da barragem de Foz do Areia e uma parametrização das características de rigidez do enrocamento. Esse estudo é feito com o auxílio de um programa de computador de elementos finitos, o CONSAT (MAHLER e PEREIRA, 1988), desenvolvido na COPPE/UFRJ. Apresenta-se também uma ampla revisão da técnica atual do projeto e construção das barragens de enrocamento com face de concreto. / To evaluate how the movements of the face slab of concrete face rockfill dam are influenced by having soft materials on the downstream portion of the dam, the construction and impoundment of Foz do Areia Dam is reproduced and a parametric analysis of the characteristics of rockfill stiffness is carried on. This study is done using the finite elements computer program CONSAT (MAHLER and PEREIRA, 1988) developed at COPPE/UFRJ. A wide review of the state of the art of design and construction of concrete face rockfill dams is also presented.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-04-02T13:24:29Z No. of bitstreams: 1 166099.pdf: 2496218 bytes, checksum: ff1342cb48621f3435f486fb54fba4d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T13:24:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 166099.pdf: 2496218 bytes, checksum: ff1342cb48621f3435f486fb54fba4d0 (MD5) Previous issue date: 1988-06 / Um modelo matemático para a investigação dos caminhos de equilíbrio de uma casca cilíndrica enrijecida longitudinalmente, submetida a compressão axial, é aqui apresentado. A formulação proposta, estabelecida para modelos perfeitos, é restrita à análise de um trecho genérico painel-enrijecedor desse tipo de casca. O modelo matemático é gerado a partir da solução geral das equações diferenciais não-lineares de equilíbrio dinâmico de uma casca cilíndrica isotrópica. A modelagem leva em conta, de forma consistente, os acoplamentos entre modos de deslocamento na resposta não-linear dessas estruturas. Os enrijecedores são considerados elementos discretos, esbeltos e bastante espaçados, tendo sua rigidez torsional incluída na análise do problema. Permite-se, assim, o estudo da estabilidade local dos painéis cilíndricos enrijecidos e a possibilidade de avaliação da interação entre modos de flambagem locais e globais de deslocamento. / A mathematical model to investigate non-linear branching equilibrium paths of stringer stiffened cylindrical shells under axial compression is presented. This model is based on a general displacements solution of the dynamic non-linear differential equilibrium equations for an isotropic thin cylindrical shell. The stiffeners are assumed to be widely spaced discret slender elements and their torsional stiffness are taken into account. The modelling considers, in a consistent way, the coupling between all essential displacements modes - from shell and stiffeners - that occur during the non-linear response of these structures. In other words, this mathematical model allows the elastic stability analysis of stiffened cylindrical panels considering the interaction between local and overall critical (or buckling) modes.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-04-02T16:06:08Z No. of bitstreams: 1 167992.pdf: 754590 bytes, checksum: af42499fc0708ad0a701d6ea6a9024c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T16:06:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 167992.pdf: 754590 bytes, checksum: af42499fc0708ad0a701d6ea6a9024c9 (MD5) Previous issue date: 1988-03 / O objetivo deste trabalho é estudar a condensação de graus de liberdade em problemas de análise dinâmica de estruturas. Foram estudadas a redução de Guyan e a representação da subestrutura por vetores de Lanczos-Ritz. É proposta uma correção dos vetores de base da subestrutura através de um processo iterativo para permitir uma correta representação modal das cargas de inércia. / The main objective of the dissertation is to analyse the condensation of degrees of freedom is Structural Dynamics. The Guyan reduction and the substructure representation by its Lanczos-Ritz vectors were implemented. A correction in the substructure base of transformation through an iterative process was proposed in order to obtain a correct modal representation of inertia forces.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-04-02T18:09:26Z No. of bitstreams: 1 166994.pdf: 4545378 bytes, checksum: 4df5262da9d2e2751712c532e6401d06 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T18:09:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 166994.pdf: 4545378 bytes, checksum: 4df5262da9d2e2751712c532e6401d06 (MD5) Previous issue date: 1988-07 / Esta dissertação descreve inicialmente os componentes de sistemas de aquisição de dados baseados em microcomputadores, sua utilização em ensaios geotécnicos e as dificuldades que podem surgir com a implantação dos mesmos. Apresenta-se a seguir o sistema automático de aquisição de dados implantado no Laboratório de Geotecnia da COPPE. O sistema implementado foi utilizado no acompanhamento de ensaios triaxiais não-drenados dos tipos UU e CIU, sendo os resultados dos mesmos apresentados em formato de relatórios. O material ensaiado foi uma argila mole da região do Caju, na Baía da Guanabara, retirada sob um aterro sanitário. Os resultados dos ensaios são analisados à luz da teoria dos estados críticos como forma de dar subsídios à uma futura retro-análise da ruptura ocorrida no local de extração do material. / Microcomputer based data acquisition system are initially described. The use of these systems for geotechnical tests and the dificulties that may arise when implementing these systems are emphasised. The data acquisition system at the COPPE Geotechnical Laboratory is subsequently described. This system was used to log undrained triaxial tests, the results of these being presented in a report type format. The material tested was a soft clay of the Caju District close to Guanabara Bay and sampled under a failed sanitary fill. Test results are analised in the ligth of critical state soil mechanics theory. This is hoped to contribute to the back calculation of the sanitary fill failure.