Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T13:24:14Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO_DIGITAL_MANASSES_1.pdf: 9329542 bytes, checksum: 9f8aa8e781958743bd3f99903d0b20af (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T13:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO_DIGITAL_MANASSES_1.pdf: 9329542 bytes, checksum: 9f8aa8e781958743bd3f99903d0b20af (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPq / Simulação de fenômenos naturais acoplados está se tornando uma prática importante na engenharia, visto que os sistemas físicos onde ocorrem vários fenômenos de forma acoplada são frequentes em várias áreas do conhecimento. As simulações destes sistemas têm permanecido como um desafio importante devido ao fato de que as relações de acoplamento entre os fenômenos sempre implicam em troca de dados. Isto significa que alterações simples nos métodos de solução acarretam grandes alterações nos sistemas computacionais, dificultando o aprimoramento destes sistemas. Com o enorme avanço da Mecânica Computacional, vem-se tornando possível a simulação de eventos naturais mais complexos bem como o uso dessas simulações no desenvolvimento de sistemas de engenharia. Isto é feito através da modelagem computacional: o desenvolvimento de versões discretizadas de teorias mecânicas, as quais são acessíveis a cálculos digitais, juntamente com os processos complexos de manipulação desta representação digital para fornecer uma ideia real de como esses sistemas se comportam. Este trabalho tem como objetivo a representação computacional dos dados para a simulação de sistemas multi-físicas pelo Método do Elemento Finito (MEF). O MEF é uma forma de se obter uma aproximação numérica de uma teoria matemática que descreve um comportamento físico, ele tem sido frequentemente utilizado na Mecânica Computacional e é considerado uma técnica computacional para solução de equações diferenciais e integrais que surgem em vários campos da engenharia. Neste trabalho é realizada a descrição do programa MPhyScas (Multi-Physics Multi-Scale Solver Environment), que é um ambiente de desenvolvimento de simuladores baseados no MEF desde a definição da arquitetura até as descrições das camadas: Kernel, Block, Group e Phenomenon. É apresentada a estrutura de dados geométricos (representação da geometria, malha geométrica e do fenômeno, funções de forma, etc). São apresentados também as operações no baixo nível desde a integração numérica até as operações de álgebra linear e resolvedores.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-11-04T17:42:53Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2013_07.pdf: 2195595 bytes, checksum: cd3bc8ec1ed139577c939ef3ad656a75 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-04T17:42:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2013_07.pdf: 2195595 bytes, checksum: cd3bc8ec1ed139577c939ef3ad656a75 (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é simular campos eletromagnéticos utilizando o Método dos Elementos Finitos. Mesmo nos casos mais acadêmicos de simulação numérica da eletrostática e da magnetostática dificuldades aparecem quando o elemento finito nodal é utilizado. A modelagem de campos vetoriais com funções escalares, principalmente em materiais heterogêneos, podem não apresentar os melhores resultados. Com o objetivo de resolver estes problemas, dois tipos de técnicas são experimentadas: o uso de remalhagem adaptativa para elementos finitos nodais e a utilização de elemento finito de aresta que assegura a continuidade dos componentes tangenciais. Na análise numérica são abordados alguns problemas eletromagnéticos simples tais como os guias de onda imersos em materiais homogêneos e heterogêneos, materiais ferromagnéticos submetidos a uma densidade de campo magnética constante ou ainda sujeitos a uma densidade de corrente. No caso dos guias de onda, os campos são discretizados utilizando o método dos elementos finitos nodais e de arestas enquanto nos outros utiliza-se unicamente o elemento nodal. Aborda-se também a possibilidade de utilização da remalhagem adaptativa baseada em vários indicadores de erro.

Magíster en Ciencias, Mención Computación. Ingeniera Civil en Computación. Ingeniera Civil Mecánica. / Los métodos numéricos son una valiosa herramienta en las ciencias y la ingeniería, ya que permiten obtener soluciones a muchos problemas difíciles. La elasticidad lineal, el estudio de como los objetos se deforman y cargan dado a cargas, es un problema en que los métodos numéricos tienden a usarse. El Método de Elemento Finito (FEM) es el método más usado para resolver problemas de elasticidad lineal; tiene muchas ventajas: es estable, es fácil aumentar el orden de los elementos para mejorar las aproximaciones, entre otros. Tiene, sin embargo, un buen número de desventajas: en general se debe usar con mallas de triángulos o cuadriláteros, menos flexibles que las de polígonos, y la precisión de la solución depende de la calidad de la malla. Estas dos desventajas hacen que FEM no sea la mejor opción para aplicaciones en que la calidad de la malla no está asegurada dado que cambia en el momento, como por ejemplo mecánica de fractura o análisis con mallas adaptivas. Nosotros teorizamos que una técnica novedosa, el Método de Elemento Virtual (VEM), es mejor para esta clase de aplicaciones; sin embargo, esta idea debe ser probada. Considerando los problemas anteriores, este trabajo presenta un estudio del uso de VEM para aplicaciones en que las mallas cambian en tiempo real. Para testear la hipótesis presentada, se implementa: una librería para la generación eficiente de mallas poligonales, basadas en el diagrama de Voronoi restringido; una extensión a dicha librería, incluyendo operaciones para modificar las mallas; y una librería final, que implementa VEM y FEM para elasticidad lineal. Hacemos énfasis en que nuestra implementación de VEM es la primera de código abierto disponible. Usando las herramientas implementadas, presentamos experimentos validando la convergencia numérica de los dos métodos; los resultados son satisfactorios, por lo que se procede con las pruebas para validar la hipótesis principal de esta tesis. Presentamos una comparación de los errores nodales para VEM y FEM cuando las mallas son sometidas a distintos cambios y concluimos que VEM se comporta mejor cuando las mallas cambian, incluso logrando tasas de error similares a las obtenidas cuando no se aplica ningún cambio. De esta forma, concluimos que VEM es una herramienta valida para la resolución de problemas de elasticidad lineal, en particular cuando las mallas presentan cambios imprevistos. Analizándo geométricamente las mismas pruebas, concluimos que las mallas de polígonos dan elementos de mejor calidad, para las operaciones probadas, en comparación con triangulaciones. Finalmente, se presenta la complejidad teórica de los algoritmos, y se compara contra resultados experimentales; también se presentan ejemplos mostrando las funcionalidades logradas, concluyendo con los aspectos relacionados al trabajo futuro. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT

Orientador: Osvaldo Luís Manzoli / Resumo: No presente trabalho é apresentado um método de solução para problemas nos quais ocorre a formação de contato, com base no uso do elemento de acoplamento. O objetivo central é desenvolver e validar um algoritmo para a solução de problemas bidimensionais sem atrito (“frictionless”), envolvendo pequenas deformações, empregando malhas não conformes (“non-matching meshes”). O método proposto emprega elementos finitos especiais de acoplamento, originalmente proposto para acoplar malhas não conformes, por BITENCOURT et al. (2015). Os novos desenvolvimentos para aplicação em problemas de formação de contato se baseiam no fato de que esse tipo de elemento apresenta nós pertencentes aos dois domínios que podem entrar em contato, sendo capaz de introduzir forças de interação contrárias à interpenetração, mediante um método de penalização. Para validar este método, são simulados computacionalmente alguns problemas clássicos de contato Hertziano, no qual pode-se comparar resultados obtidos numericamente com resultados analíticos. Foi possível alcançar o objetivo com um esquema simples e estável, capaz de produzir resultados com boa precisão. Dentre os parâmetros avaliados, o ponto de maior relevância foi a verificação da necessidade de um número de passos de carga mínimo para se obter a completa formação do domínio do contato, dependendo do modelo a ser analisado. Os resultados obtidos, de uma forma geral, apresentam boa concordância em relação aos resultados analíticos, sendo que as méd... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a solution method for problems in which contact formation occurs, based on the coupling finite elements. The main objective is to develop and validate an algorithm for solving two-dimensional frictionless problems, involving small deformation, using non-matching meshes. The proposed method employs special coupling finite elements, originally proposed to couple non-matching meshes by BITENCOURT et al. (2015). New developments for application in contact formation problems are based on the fact that this type of element presents nodes belonging to the two domains that can come into contact, being able to introduce interaction forces contrary to interpenetration, through a penalty method. To validate this method, solutions are presented for some classic Hertzian contact problems, in which it is possible to compare results obtained numerically with analytical results It was possible to achieve the objective with a simple and stable scheme, capable of producing results with good precision. Among the parameters evaluated, the most relevant point was the verification of the need for a minimum number of load steps to obtain the complete contact domain formation, depending on the model to be analyzed. The results obtained, in general, show good agreement in relation to the analytical results, with the means of deviations from these numerical results being between 5,5% and 3,0%, in relation to analytics results. / Mestre

En esta Tesis se presenta una completa caracterización y modelización de diferentes fotopolímeros para cada uso particular. Se han fabricado y caracterizado Elementos Ópticos Difractivos (EOD) estáticos en diferentes composiciones, como las basadas en polivinilalcohol acrilamida (PVA/AA) y uno de los fotopolímeros más biocompatibles que existen, desarrollado por el Grupo de Holografía y Procesado Óptico de la Universidad de Alicante, llamado Biophotopol. Además, se ha utilizado un nuevo material holográfico, el fotopolímero holográfico con moléculas dispersas de cristal líquido (H-PDLC), que permite la fabricación de EODs dinámicos sintonizables. Para alcanzar este objetivo, se han desarrollado arquitecturas híbridas óptico-digitales con moduladores espaciales de luz por transmisión y por reflexión con el fin de estudiar las propiedades de los EOD registrados en los materiales. En este sentido, la inclusión en los dispositivos experimentales de un modulador espacial de luz con tecnología de cristal líquido sobre silicio (LCoS), de alta resolución y un pequeño tamaño de pixel, permite llevar a cabo el registro de EODs complejos como redes en diente de sierra o lentes difractivas. Se han analizado diferentes formulaciones de los materiales empleando técnicas avanzadas de medida para determinar los principales parámetros físicos que gobiernan el comportamiento de los fotopolímeros durante el registro de EOD. Partiendo de un modelo de difusión previo, se han implementado diferentes mejoras y se ha estudiado la validez del mismo para diferentes composiciones químicas y EODs. Este modelo permite obtener una idea exacta de la mejor distribución de intensidad necesaria para registrar cada EOD en los fotopolímeros, no sólo en los perfiles más simples sino en perfiles más complejos como los ya mencionados

En esta tesis tratamos la incorporación de objetos en los cuadros. Para analizar las características de este procedimiento pictórico hemos enfocado nuestro análisis hacia la obra pictórica de Carmen Calvo, pintora valenciana con reconocimiento internacional. El estudio lo hemos dividido en cuatro apartados: El primero es una presentación de antecedentes históricos, así como de algunos autores en concreto, que por el modo de utilizarlos, hemos considerado interesante compararlos con la forma de hacer de Carmen Calvo, extrayendo así cuál es su aportación a la pintura mediante la utilización de este recurso. En el segundo apartado, realizamos un análisis de la obra de esta pintora, que está vertebrado en tres periodos: Representación y Abstracción; Presentación del objeto Representación. El tercer apartado está dedicado al análisis retórico de la utilización del objeto en la obra de Carmen Calvo. Finalmente analizamos su obre desde la empatía, la memoria y la microhistoria para poder extraer significados de sus cuadros. La tesis incluye una entrevista con Carmen Calvo como aporte documental, y una catalogación de 375 de sus cuadros, presentados en soporte informático como documento adjunto / Cucala Félix, A. (2005). El objeto como elemento material en la pintura contemporánea: la obra de Carmen Calvo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/57001

[pt] Pela observação e análise das condições dos locais atingidos por violentos sismos destrutivos, pode-se demostrar a grande importância do comportamento do maciço de solo na resposta dinâmica das estruturas na superfície. Embora esta importância tenha sido há muito reconhecida, só recentemente uma investigação sistemática dos fatores intervenientes na interação dinâmica solo-estrutura vem merecendo a atenção adequada. Graças ao avanço de técnicas numéricas e métodos de análise, é possível hoje estudar-se este problema de forma eficiente, ampla e racional. O presente trabalho consiste em uma análise pelo método dos elementos finitos do problema do comportamento dinâmico dos tanques de armazenamento de combustível da Refinaria Costarricense de Petróleo (RECOPE) freqüentemente sujeitos a abalos sísmicos. A avaliação da amplificação sísmica dos solos da região da refinaria, o comportamento estrutural dos tanques sob solicitações dinâmicas, a análise comparativa dos métodos de projeto recomendados na Costa Rica, os efeitos da interação dinâmica solo-tanque, etc., são alguns dos pontos examinados em detalhe neste trabalho. O conhecimento do comportamento dinâmico dos tanques da Refinaria de RECOPE, Costa Rica, foi significativamente aperfeiçoado pela realização deste trabalho. / [en] Through observation and analysis of the local conditions of regions subjected to violent seismic excitations, one can conclude the great importance of the dynamic behavior of the soil mass on the response of structural systems founded in it. Although the importance of the soil behavior has long been recognized in the literature, systematic investigations on the influencing factors on the dynamic soil-structure interaction problems have received the due attention only recently.Given the modern developments in numerical methods as well as the now common availability of powerful microcomputers in design offices, it is now possible to study this problem following a rational and efficient manner.In the present work, an analysis of the dynamic behavior of steel tanks for fuel storage at the industrial plant of RECOPE (Petroleum Refinery of Costa Rica), frequently subjected to severe earthquakes, has been carried out using the finite element method.The main points investigated in this thesis are: the evaluation of dynamic amplifications due to local soil properties, the structural behavior of tanks under dynamic forces, the soil-structure interaction effects as well as a comparative study with the design procedures currently employed in Costa Rica.The technical knowledge about the dynamic behavior of RECOPE`s fuel tanks has been significantly improved by this research. / [es] Por la observación y análisis de las condiciones de los locales castigados por violentos sismos destructivos, se puede demostrar la gran importancia del comportamiento del macizo de suelo en la respuesta dinámica de las extructuras en la superficie. Aunque esta importancia há sido reconocida hace mucho tiempo, solo recientemente una investigación sistemática de los factores que intervienen en la interacción dinámica suelo extructura ha merecido atención adecuada. Gracias al avance de técnicas numéricas y métodos de análisis, es posible hoy estudiar este problema de forma eficiente, amplia y racional. EL presente trabajo consiste en un análisis por el método de los elementos finitos del problema del comportamiento dinámico de los tanques de almacenamiento de combustible de la Refinaría Costarricense de Petróleo (RECOPE) frecuentemente sujetos a sacudidas sísmicas. La evaluación de la amplificación sísmica de los suelos de la región de la refinaria, el comportamiento extructural de los tanques bajo solicitaciones dinámicas, el análisis comparativo de los métodos de proyecto recomendados en la Costa Rica, los efectos de la interacción dinámica suelo-tanque, etc., son algunos de los puntos examinados en detalle en este trabajo. EL conocimiento del comportamiento dinámico de los tanques de la Refinaría de RECOPE, Costa Rica, fue significativamente perfeccionado por la realización de este trabajo.

Novas formulações, técnicas e procedimentos são propostos para o tratamento de problemas inelásticos considerando-se acoplamento progressivo. O procedimento apresenta-se bastante adequado para a consideração de problemas de interação bi e tridimensionais que envolvam modificações na geometria e variações das condições de contorno ao longo do tempo. Este permite a inclusão e retirada de sub-regiões e a consideração de hipóteses especiais para o reforço, de maneira que o mesmo contribua adequadamente para o enrijecimento da estrutura. As formulações viscoelásticas e viscoplásticas são baseadas em uma nova metodologia e proporcionam com simplicidade e elegância resultados estáveis e bastante precisos. As representações viscosas para elementos de contorno são obtidas de duas formas, com o termo viscoso obtido através de integrais de domínio e de contorno. Esta última permite a análise viscoelástica de sólidos discretizando-se apenas o contorno do corpo, apresentando-se mais adequada para o tratamento de meios infinitos ou semi-infinitos. O comportamento plástico é levado em consideração através de algoritmos implícitos associativos e não-associativos, cujas expressões são obtidas de forma fechada, resultando em uma considerável economia computacional e uma melhor precisão na resposta não-linear. / New formulations, techniques and procedures are proposed for the treatment of inelastic problems considering progressive coupling. The procedure is quite adequate for the consideration two and three-dimensional interaction problems which involve modifications in geometry and variations of the boundary conditions along the time. This allows the inclusion and retreat of sub-regions and the consideration of special hypothesis for the reinforcement, contributing appropriately for the stiffness of the structure. The viscoelastic and viscoplastic formulations are based in a new methodology and provide with simplicity and elegance quite stable and precise results. The viscous representations for boundary elements are obtained by two ways, with viscous term obtained though domain and boundary integral. The last one permits viscoelastic analysis of solids discretizing only the body\'s boundary, showing to be more appropriate for the treatment of the infinite or semi-infinite regions. The plastic behaviour is taken into account through associative e nonassociative implicit algorithms, whose expressions are obtained in closed way, resulting in a considerable computational economy and a better precision in the non-linear answer.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo comparativo de métodos numéricos para solução das equações da elasticidade em problemas de otimização topológica. Um sistema computacional é desenvolvido em MATLAB para solução de problemas de otimização topológica usando malhas poligonais não estruturadas em domínios bidimensionais arbitrários. Dois métodos numéricos são implementados e comparados com o método dos elementos finitos (FEM) em relação à precisão e à eficiência computacional: o recém proposto Método dos Elementos Virtuais (VEM) e o Método dos Elementos Finitos Suavizados (SFEM). A principal característica que distingue estes métodos do FEM é que as funções de base canônicas não são obtidas de forma explícita. A utilização de projetores locais apropriados permite a extração do componente linear das deformações dos elementos e, por conseguinte, o cálculo da matriz de rigidez se reduz a avaliações de quantidades puramente geométricas. Exemplos numéricos representativos, usando malhas convexas e não convexas, para minimização da flexibilidade são apresentados para ilustrar as potencialidades dos métodos estudados. / [en] This work presents a comparative study of numerical methods for solving the elasticity equations in topology optimization problems. A computational framework is developed in MATLAB for solving topology optimization problems using unstructured polygonal meshes in arbitrary two-dimensional domains. Two numerical methods are implemented and compared with the finite element method (FEM) with respect to accuracy and computational efficiency: the recentlyproposed Virtual Element Method (VEM) and the Smoothed Finite Element Method (SFEM). The key characteristic that distinguish these methods from the FEM is that the canonical basis functions are not computed explicitly. The use of appropriate local projection maps allows the extraction of the linear component of the element deformations and, therefore, the computation of the stiffness matrix is reduced to the evaluation of purely geometric quantities. Representative numerical examples, using convex and non-convex meshes, for compliance minimization are presented to illustrate the capabilities of the methods studied.

Novas formulações, técnicas e procedimentos são propostos para o tratamento de problemas inelásticos considerando-se acoplamento progressivo. O procedimento apresenta-se bastante adequado para a consideração de problemas de interação bi e tridimensionais que envolvam modificações na geometria e variações das condições de contorno ao longo do tempo. Este permite a inclusão e retirada de sub-regiões e a consideração de hipóteses especiais para o reforço, de maneira que o mesmo contribua adequadamente para o enrijecimento da estrutura. As formulações viscoelásticas e viscoplásticas são baseadas em uma nova metodologia e proporcionam com simplicidade e elegância resultados estáveis e bastante precisos. As representações viscosas para elementos de contorno são obtidas de duas formas, com o termo viscoso obtido através de integrais de domínio e de contorno. Esta última permite a análise viscoelástica de sólidos discretizando-se apenas o contorno do corpo, apresentando-se mais adequada para o tratamento de meios infinitos ou semi-infinitos. O comportamento plástico é levado em consideração através de algoritmos implícitos associativos e não-associativos, cujas expressões são obtidas de forma fechada, resultando em uma considerável economia computacional e uma melhor precisão na resposta não-linear. / New formulations, techniques and procedures are proposed for the treatment of inelastic problems considering progressive coupling. The procedure is quite adequate for the consideration two and three-dimensional interaction problems which involve modifications in geometry and variations of the boundary conditions along the time. This allows the inclusion and retreat of sub-regions and the consideration of special hypothesis for the reinforcement, contributing appropriately for the stiffness of the structure. The viscoelastic and viscoplastic formulations are based in a new methodology and provide with simplicity and elegance quite stable and precise results. The viscous representations for boundary elements are obtained by two ways, with viscous term obtained though domain and boundary integral. The last one permits viscoelastic analysis of solids discretizing only the body\'s boundary, showing to be more appropriate for the treatment of the infinite or semi-infinite regions. The plastic behaviour is taken into account through associative e nonassociative implicit algorithms, whose expressions are obtained in closed way, resulting in a considerable computational economy and a better precision in the non-linear answer.