Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-11-09T13:12:11Z No. of bitstreams: 1 TeseBaldez.pdf: 2205858 bytes, checksum: a23b2f1dea8d7cc85600e36fce5fb295 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-11-09T13:12:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBaldez.pdf: 2205858 bytes, checksum: a23b2f1dea8d7cc85600e36fce5fb295 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-09T13:12:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseBaldez.pdf: 2205858 bytes, checksum: a23b2f1dea8d7cc85600e36fce5fb295 (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) / In this thesis we study the transverse contact problem to Timoshenko beam' to elastic and thermoelastic model, whose the vertical displacement is restricted, with Signorini's contact condition. We make the mathematical modelling and well-posed model. We consider the discrete model and we make the computational modelling to the problem. The main result this work is to model the transverse contact problem and to show the qualitative properties of solution, for example, the exponential decay for energy of the system. We obtain numeric convergence rates to numeric solutions, and that enabled us to obtain numerical and computationally properties. / Nesta tese estudamos o problema de contacto transversal de uma viga, de Timoshenko, com propriedades elástica e termoelástica, restrita ao seu movimento transversal, com condição de contacto do tipo Signorini. Fazemos a modelagem matemática do problema mostrando a boa colocação do modelo. Discretizamos o modelo e fazemos a modelagem computacional do problema. O ponto alto de nosso trabalho consiste em modelar o problema de contacto transversal e mostrar as propriedades qualitativas da solução como, por exemplo, o decaimento exponencial da energia. Obtemos taxa de convergência da solução numérica, com esse resultado, tornou-se possível obter as propriedades numéricas e computacionais.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-05-02T18:23:10Z No. of bitstreams: 1 Tese_Machado.pdf: 522761 bytes, checksum: 871b43ac7f8d7aae60a30b8371cf5898 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-05-02T18:23:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Machado.pdf: 522761 bytes, checksum: 871b43ac7f8d7aae60a30b8371cf5898 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T18:23:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Machado.pdf: 522761 bytes, checksum: 871b43ac7f8d7aae60a30b8371cf5898 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) / The inverse potential problem consists in reconstructing an unknown source with support in a geometrical domain from a single boundary measurement. In order to deal with this severely ill-posed inverse problem, we rewrite it as an optimization problem where a Kohn-Vogelius-type functional measuring the misfit between the solutions of two auxiliary problems is minimized. One auxiliary problem contains information on the boundary measurement while the other one corresponds to the boundary excitation. The solutions of the auxiliary problems coincide once the inverse problem is solved. In order to minimize the Kohn-Vogelius criterion, its total variation with respect to a set of concentrated sources perturbations is explicitly evaluated. Then, a new method for solving the inverse potential problem based on the expression obtained is devised. Finally, some numerical results are presented in order to show the effectiveness of the devised reconstruction algorithm. / O problema inverso do potencial consiste em reconstruir uma fonte desconhecida com suporte em um domínio geométrico a partir de uma única medição sobre a fronteira. Se o domínio de definição do problema inverso for limitado, a medição é total e, caso este domínio seja semi-infinito, a medição é parcial. No caso deste trabalho em particular, o termo fonte buscado é constituído de cargas pontuais e as informações utilizadas na reconstrução são os dados de Cauchy. Para tratar este problema mal posto, a estratégia aqui adotada consiste em reescrevê-lo como um problema de otimização, onde um funcional de forma baseado no critério de Kohn-Vogelius é minimizado. Este funcional mede a diferença entre as soluções de dois problemas auxiliares, onde um deles contém a informação relativa à leitura no contorno enquanto o outro é munido com a informação correspondente à excitação no contorno. As soluções dos problemas auxiliares coincidem quando se está sobre a solução do problema inverso. Para minimizar o critério de Kohn-Vogelius, sua sensibilidade com respeito a um conjunto de fontes concentradas é avaliada explicitamente. Com base na expressão obtida, constrói-se um novo método não iterativo para resolver o problema inverso do potencial em um único passo e sem a necessidade de qualquer regularização. Finalmente, alguns resultados numéricos são apresentados a fim de mostrar a efetividade do algoritmo de reconstrução proposto.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-08-14T18:34:35Z No. of bitstreams: 1 Welerson_Dissertação.pdf: 2360212 bytes, checksum: 58a44b5d4fff215888d80a0a417700de (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-08-14T18:34:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Welerson_Dissertação.pdf: 2360212 bytes, checksum: 58a44b5d4fff215888d80a0a417700de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-14T18:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Welerson_Dissertação.pdf: 2360212 bytes, checksum: 58a44b5d4fff215888d80a0a417700de (MD5) Previous issue date: 2016-11-04 / In this work the optimal control problem with respect to a set of pointwise sources is studied. In particular, the control is given by a finite linear combination of Dirac mass and the state is solution to the associated elliptic boundary value problem. The basic idea consists in minimizing a functional which measures the distance between the state and a target function, with respect to the number, intensities and locations of pointwise loads. The sensitivity of the cost functional with respect to a number of pointwise sources in the set of admissible solutions is derived in its explicit form with help of auxiliaries boundary value problems. The obtained result is then used to devise a non-iterative second order reconstruction algorithm, independent of any initial guess and without introducing regularization techniques. Finally, the devised reconstruction algorithm is applied for numerically solving a set of control and inverse reconstruction problems. / Neste trabalho o problema de controle ótimo com respeito a um conjunto de fontes puntuais é estudado. Em particular, o controle é dado por uma combinação linear finita de massas de Dirac e o estado é solução de um problema de valor de contorno elíptico. Objetiva-se, portanto, minimizar um funcional, que mede a distância entre o estado e uma função alvo, com respeito ao número, intensidades e localizações das cargas puntuais. A sensibilidade do funcional de custo, em relação a um certo número de fontes puntuais no conjunto de soluções admissíveis, é analisada na sua forma explícita com o auxílio de problemas de valor de contorno auxiliares. O resultado obtido é então utilizado para conceber um algoritmo de reconstrução de segunda ordem não iterativo, independente de qualquer chute inicial e sem a introdução de técnicas de regularização. Finalmente, o algoritmo de reconstrução elaborado é aplicado para resolver numericamente um conjunto de problemas de controle e de problemas inversos de reconstrução de fontes.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2018-06-21T13:24:04Z No. of bitstreams: 1 tese Marcel Duarte.pdf: 2095388 bytes, checksum: 09fc1bc9c7c471b83088df9744b4614a (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2018-06-21T13:24:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese Marcel Duarte.pdf: 2095388 bytes, checksum: 09fc1bc9c7c471b83088df9744b4614a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-21T13:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese Marcel Duarte.pdf: 2095388 bytes, checksum: 09fc1bc9c7c471b83088df9744b4614a (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Agência Nacional de Pesquisa / The topological derivative is a scalar field that measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions, source-terms or even cracks. In this work, the concept of topological derivative is applied in the context of damage and fracture mechanics. In particular, the nucleation and propagation damaging process and the crack growth control in cracked elastic bodies are studied. In the first topic, the topological derivative is applied together with the Griffith-Francfort-Marigo damage model to propose a simple numerical scheme in order to determine the damage nucleation/propagation in brittle materials. The proposed numerical scheme is able to capture the whole nucleation and propagation damaging process, including important features like kinking and bifurcations. These properties are confirmed through several numerical experiments and by comparison with available laboratory experiments. Taking into account the promising obtained results, a simple adaptation of the Griffith-Francfort-Marigo damage model to the context of hydraulic fracture is proposed. The new model can be seen as a simplified version with respect to the real hydraulic fracture. In this sense, this second study aims to develop a simple numerical scheme which can be applied in more realistic situations later. However, important features associated with hydraulic fracture process are captured with the simplified model. In the sequence, in order to study the hydraulic fracture process in more realistic scenarios, the whole developed methodology is applied together with the Biot hydro-mechanical model. Finally, the topological derivative associated with the Griffith-Francfort-Marigo damage model extended to the context of hydraulic fracture in the three spatial dimensional case is obtained. In the second topic, the concept of topological derivative is applied to the crack growth control problem. In particular, a methodology aiming to extend the remaining useful life of cracked elastic bodies is proposed. The central idea consists in minimize a shape functional based on the famous Rice’s integral with respect to the nucleation of hard and/or soft inclusions far from the crack tip. According to the Griffith energy criterion, this simple procedure allows for increasing the remaining useful life of the cracked body. Finally, in order to show the applicability of the proposed methodology, some numerical experiments are presented. / A derivada topológica é um campo escalar que mede, em cada ponto do domínio de análise, a sensibilidade de um dado funcional de forma em relação a uma perturbação singular infinitesimal no domínio, tal como a inserção de furos, inclusões, termos fonte ou trincas. Neste trabalho, o conceito de derivada topológica é aplicado no contexto da mecânica do dano e da fratura. Em particular, são objetos de estudos a modelagem dos processos de nucleação e evolução de dano e o controle do crescimento de fraturas em corpos elásticos danificados. No primeiro tópico, a derivada topológica é inicialmente utilizada em conjunto com o modelo de dano de Griffith-Francfort-Marigo onde um esquema numérico simples e flexível para determinar a nucleação e a evolução de dano em materiais frágeis é proposto. O esquema numérico desenvolvido é capaz de capturar todo o processo de nucleação e propagação de danos, incluindo características importantes como desvios e bifurcações. Estas propriedades são confirmadas através da realização de vários experimentos numéricos e em comparação com resultados de laboratório disponíveis na literatura. Tendo em conta os bons resultados obtidos, uma extensão do modelo de Griffith-Francfort-Marigo para o contexto de fraturamento hidráulico é então proposta. O novo modelo trata-se de uma versão bastante simplificada em relação ao fraturamento hidráulico real. Neste sentido, o objetivo deste segundo estudo é o desenvolvimento de uma metodologia simples e flexível que possa ser aplicada depois em situações mais realísticas. No entanto, experimentos numéricos realizados mostram que, mesmo com a introdução de simplificações drásticas, fenômenos de grande importância associados ao processo de fraturamento hidráulico são capturados. Na sequencia, o ferramental desenvolvido é então utilizado em conjunto com o modelo hidromecânico de Biot a fim de estudar cenários mais realísticos. Finalmente, seguindo o caminho natural desta pesquisa, é então calculada a derivada topológica associada ao modelo de Griffith-Francfort-Marigo estendido para o contexto de fraturamento hidráulico em três dimensões espaciais. No segundo tópico, o conceito de derivada topológica é utilizado para analisar o controle do crescimento de fraturas. Em particular, é proposta uma metodologia que visa ampliar a vida útil remanescente de corpos elásticos parcialmente danificados. A ideia central consiste em minimizar um funcional de forma baseado na famosa integral de Rice com respeito a nucleação de inclusões rígidas e/ou complacentes longe da ponta da fratura. De acordo com o critério de Griffith, este simples procedimento permite um aumento da vida útil remanescente dos corpos danificados. A fim de ilustrar a aplicabilidade da metodologia proposta alguns experimentos numéricos são apresentados.

Sejam M uma variedade de Hadamard com curvatura seccional KM ≤ −k2 < 0 e ∂ M sua fronteira assintótica. Dizemos que M satisfaz a condição de convexidade estrita se, dados x ∈ ∂∞M e W ⊂ ∂∞M aberto relativo contendo x, existe um aberto Ω ⊂ M de classe C2 tais que x ∈ Int (∂ Ω) ⊂ W e M \ Ω ´e convexo. Provamos que a condição de convexidade estrita implica que M éregular no infinito com relação ao operador Q[u] := div a(|∇u|) \ |∇u| ∇u definido no espa¸co de Sobolev W 1,p(M ), onde a ∈ C1([0, +∞)) satisfaz a(0) = 0, at(s) > 0 para todo s > 0, a(s) ≤ C (sp−1 + 1), ∀s ≥ 0, onde C > 0 é uma constante, e a(s) ≥ sq para algum q > 0 e para s ≈ 0 e supomos que é possível resolver problemas de Dirichlet em bolas (compactas) de M com dados contínuos no bordo. Segue disto que sob a condição de convexidade estrita, os problemas de Dirichlet para equação de hipersuperfície mínima e para o p-laplaciano, p > 1, são solúveis para qualquer dado contínuo prescrito no bordo assintótico. Também provamos que se M é rotacionalmente simétrica ou se inf BR+1 KM ≥ −e 2kR /R2+2 , R ≥ R∗, para certos R∗ e E > 0, então M satisfaz a condição de convexidade estrita. / Let M be Hadamard manifold with sectional curvature KM ≤ −k2, k > 0 and ∂∞M its asymptotic boundary. We say that M satisfies the strict convexity condition if, given x ∈ ∂∞M and a relatively open subset W ⊂ 2 ∂∞M containing x, there exists a C open subset Ω ⊂ M such that x ∈ Int (∂∞Ω) ⊂ W and M \ Ω is convex. We prove that the strict convexity condition implies that M is regular at infinity relative to the operator Q [u] := div a(|∇u|) \ |∇u| ∇u , defined on the Sobolev space W 1,p(M ), where a ∈ C 1 ([0, ∞)) satisfies a(0) = 0, at(s) > 0 for all s > 0, a(s) ≤ C (s p−1 + 1), ∀s ≥ 0, where C > 0 is a constant, and a(s) ≥ sq , for some q > 0 and for s ≈ 0 and we suppose that it is possible to solve Dirichlet problems on (compact) balls of M with continuous boundary data. It follows that under the strict convexity condition, the Dirichlet problems for the minimal hypersurface and the p-Laplacian, p > 1, equations are solvable for any prescribed continuous asymptotic boundary data. We also prove that if M is rotationally symmetric or if inf BR+1 KM ≥ −e2kR/R2+2 , R ≥ R∗, for some R∗ and E > 0, then M satisfies the SC condition.

Neste trabalho, são apresentados os aspectos essenciais da teoria de espalhamento inverso e suas aplicações ao estudo de equações de evolução não lineares. A teoria de espalhamento do operador de Schrõdinger para potenciais decaindo a limites definidos ao x + ± oo e considerada primeira com aplicações ao problema de valor inicial para a equação de Korteweg- de Vries. Segue uma discussão da teoria de espalhamento para sistemas AKNS, uma classe de problemas de autovalores direta ou indiretamente relacionada com a maior parte das equações de evolução não lineares solúveis pelo método de espalhamento inverso de interesse na prática . Uma equação não linear recentemente encontrada solúvel por esse método é discutida no Último capítulo em conexão com o problema de espalhamento de Shimizu- Wadati. Muitos tópicos importantes não são tratados aqui, incluindo o caso periódico da equação de Korteweg- de Vries, leis de conservação, formalismos Hamiltonianos, transformações de Bäcklund, comportamento assintótico das soluções ao t + co e teoria de perturbação. / In this work, it is presented the essential aspects of the theory of the inverse scattering transform and its applications to the study of nonlinear evolution equations. The scattering theory of the Schródinger operator for either bump- or steplike potencials is considered first, and applications to the initial value problem for the Korteweg- de Vries equation are given. There follows a discussion of the scattering theory for AKNS systems, a class of spectral problems which is ultimately related to most of the interesting nonlinear evolution equations solvable by the inverse scattering method. A recently found integrable equation is discussed in the last chapter in' connection with the scattering problem of Shimizu- Wadati. Many important topics are not considered here, such as the periodic case for the Korteweg- de Vries equation, conservation lav/S, Hamiltonian formalisms, Bäcklund transforrnations, long-time asymptotic behavior of solutions , and perturbation theory.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1709.pdf: 918871 bytes, checksum: 81f38f51c8b806262fa38bb49d0665b8 (MD5) Previous issue date: 2008-02-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Mathematical Analysis; Littlewood-Paley's decomposition; Bony's decomposition; Navier-Stokes's system / Nosso objetivo neste texto, é apresentar a decomposição J.-M. Bony para o produto de distribuições temperadas e um teorema de regularidade, devido a J.-Y. Chemin e N. Lerner, para soluções do sistema de Navier-Stokes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJVP.pdf: 432420 bytes, checksum: e77b0ed9a46632c6024ca9ffbdcbf168 (MD5) Previous issue date: 2005-03-04 / Universidade Federal de Minas Gerais / Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download

Neste trabalho, são apresentados os aspectos essenciais da teoria de espalhamento inverso e suas aplicações ao estudo de equações de evolução não lineares. A teoria de espalhamento do operador de Schrõdinger para potenciais decaindo a limites definidos ao x + ± oo e considerada primeira com aplicações ao problema de valor inicial para a equação de Korteweg- de Vries. Segue uma discussão da teoria de espalhamento para sistemas AKNS, uma classe de problemas de autovalores direta ou indiretamente relacionada com a maior parte das equações de evolução não lineares solúveis pelo método de espalhamento inverso de interesse na prática . Uma equação não linear recentemente encontrada solúvel por esse método é discutida no Último capítulo em conexão com o problema de espalhamento de Shimizu- Wadati. Muitos tópicos importantes não são tratados aqui, incluindo o caso periódico da equação de Korteweg- de Vries, leis de conservação, formalismos Hamiltonianos, transformações de Bäcklund, comportamento assintótico das soluções ao t + co e teoria de perturbação. / In this work, it is presented the essential aspects of the theory of the inverse scattering transform and its applications to the study of nonlinear evolution equations. The scattering theory of the Schródinger operator for either bump- or steplike potencials is considered first, and applications to the initial value problem for the Korteweg- de Vries equation are given. There follows a discussion of the scattering theory for AKNS systems, a class of spectral problems which is ultimately related to most of the interesting nonlinear evolution equations solvable by the inverse scattering method. A recently found integrable equation is discussed in the last chapter in' connection with the scattering problem of Shimizu- Wadati. Many important topics are not considered here, such as the periodic case for the Korteweg- de Vries equation, conservation lav/S, Hamiltonian formalisms, Bäcklund transforrnations, long-time asymptotic behavior of solutions , and perturbation theory.

Sejam M uma variedade de Hadamard com curvatura seccional KM ≤ −k2 < 0 e ∂ M sua fronteira assintótica. Dizemos que M satisfaz a condição de convexidade estrita se, dados x ∈ ∂∞M e W ⊂ ∂∞M aberto relativo contendo x, existe um aberto Ω ⊂ M de classe C2 tais que x ∈ Int (∂ Ω) ⊂ W e M \ Ω ´e convexo. Provamos que a condição de convexidade estrita implica que M éregular no infinito com relação ao operador Q[u] := div a(|∇u|) \ |∇u| ∇u definido no espa¸co de Sobolev W 1,p(M ), onde a ∈ C1([0, +∞)) satisfaz a(0) = 0, at(s) > 0 para todo s > 0, a(s) ≤ C (sp−1 + 1), ∀s ≥ 0, onde C > 0 é uma constante, e a(s) ≥ sq para algum q > 0 e para s ≈ 0 e supomos que é possível resolver problemas de Dirichlet em bolas (compactas) de M com dados contínuos no bordo. Segue disto que sob a condição de convexidade estrita, os problemas de Dirichlet para equação de hipersuperfície mínima e para o p-laplaciano, p > 1, são solúveis para qualquer dado contínuo prescrito no bordo assintótico. Também provamos que se M é rotacionalmente simétrica ou se inf BR+1 KM ≥ −e 2kR /R2+2 , R ≥ R∗, para certos R∗ e E > 0, então M satisfaz a condição de convexidade estrita. / Let M be Hadamard manifold with sectional curvature KM ≤ −k2, k > 0 and ∂∞M its asymptotic boundary. We say that M satisfies the strict convexity condition if, given x ∈ ∂∞M and a relatively open subset W ⊂ 2 ∂∞M containing x, there exists a C open subset Ω ⊂ M such that x ∈ Int (∂∞Ω) ⊂ W and M \ Ω is convex. We prove that the strict convexity condition implies that M is regular at infinity relative to the operator Q [u] := div a(|∇u|) \ |∇u| ∇u , defined on the Sobolev space W 1,p(M ), where a ∈ C 1 ([0, ∞)) satisfies a(0) = 0, at(s) > 0 for all s > 0, a(s) ≤ C (s p−1 + 1), ∀s ≥ 0, where C > 0 is a constant, and a(s) ≥ sq , for some q > 0 and for s ≈ 0 and we suppose that it is possible to solve Dirichlet problems on (compact) balls of M with continuous boundary data. It follows that under the strict convexity condition, the Dirichlet problems for the minimal hypersurface and the p-Laplacian, p > 1, equations are solvable for any prescribed continuous asymptotic boundary data. We also prove that if M is rotationally symmetric or if inf BR+1 KM ≥ −e2kR/R2+2 , R ≥ R∗, for some R∗ and E > 0, then M satisfies the SC condition.