Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:33:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 89785.pdf: 1764564 bytes, checksum: 0c33c107578191a14bc7fe253f4e3dbe (MD5) Previous issue date: 1993 / Neste trabalho apresenta-se uma formulação do tipo incremental-iterativa para análise geométrica e material de estruturas reticulares espaciais baseada no princípio da energia complementar, supondo-se que o material empregado seja homogêneo e elastoplástico-perfeito, que as seções transversais das vigas-colunas sejam duplamente simétricas e constantes ao longo do comprimento, que as rotações relativas sejam pequenas e que os carregamentos sejam aplicados nos nós. A matriz de rigidez tangente é deduzida explicitamente a partir de um princípio variacional misto-híbrido, sem empregar integração numérica ou funções de interpolação de deslocamentos. A simulação do comportamento elastoplástico é efetuada através de modificações introduzidas na matriz de rigidez tangente pelo método dos nós plásticos, no qual a plastificação é localizada nos nós dos elementos, obedecendo a critérios de plastificação generalizados. A fim de testar a eficiência deste método, são resolvidos numericamente alguns exemplos elásticos e elastoplásticos, sendo seus resultados comparados com os publicados na literatura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:28:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320088.pdf: 2744286 bytes, checksum: 3be0b6bc86bb44eadfa605b0909481a6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os cabos umbilicais são uma parte importante do sistema de transmissão de energia subaquático. A problemática encontrada no cálculo de parâmetros elétricos de cabos umbilicais, tais como a resistência e indutância série são abordadas com metodologias analíticas e numéricas.Primeiramente é apresentada uma sequência de formulações que permitem analisar cabos mais simples através de equações desenvolvidas para cabos unipolares, nas quais são excluídos os efeitos pelicular e de proximidade. O método dos elementos finitos é introduzido para englobar todos os efeitos dependentes da frequência e a especificidade geométrica apresentada pelos cabos umbilicais. Ao final é apresentada uma comparação entre os resultados obtidos com a metodologia analítica e com a numérica. Um segundo caso comparando os resultados numéricos e medidos para um cabo trifásico é também abordado<br> / Abstract: Power umbilicals play an important role on any subsea power system. The problems encountered in the calculation of umbilical?s electrical parameters, such as series resistance and inductance are discussed with numerical and analytical methodologies. Firstly, a mathematical approach is showed that allows the analysis of simpler single core power cables, where skin and proximity effects are neglected. The finite element method is then introduced to include these effects as well as other frequency dependencies and also allow to model the special needs required in complex geometries founded in power umbilicals. Finally, a comparison between calculated results from analytical and finite element simulation is presented for a single core coaxial cable. A second case, where a three phase power cable is analyzed, is also presented to compare finite element results and measurements.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T02:13:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:32:27Z : No. of bitstreams: 1 173305.pdf: 19308389 bytes, checksum: cf693eeeaeb8ebccf73cfb019aaa5b2f (MD5) / Neste trabalho é utilizado o Método dos Elementos Finitos para a implementação de um código computacional capaz de resolver problemas elípticos, com ênfase na equação de Poisson. A formulação adotada abrange domínios convexos ou não-convexos, sujeitos a qualquer combinação de condições de contorno de Neumann e de Dirichlet e com qualquer configuração para as propriedades físicas e para carregamento.

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-06-15. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:00:28Z : No. of bitstreams: 1 000545464.pdf: 4772196 bytes, checksum: f68c3fe8004accdb448a75c562dc519b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The goal of this paper was to simulate through the Finite Element Method, the bone structure of rabbits (tibia), when subjected to a determined static transversal loading, and validate the numerical model obtained in the software Ansys. The mechanical behaviour of biomechanical structures, as tibia, femur, bones in general, are too much similar as mechanical structures, for example beams, bars, pipes, bridges, trusses, and so on. There were several difficulties in generating the three-dimensional model; we can numerate them. The first was to build the model exactly with all the irregular surfaces. For solve this problem, we measured along the length of the tibia for each five millimeters, beginning on the position of the implant. The second difficulty was to separate different materials that constitute the body of the bone, for instance, the cortical bone and the medular bone, as well as the region of implant of titanium. We differentiate the regions where each type of bone occurs, including the osseointegrated region. The third difficulty was to represent the load that acted over the bone structure. We adopt the load as a distributed pressure located over the region of the implant. The finite element model was simulated by Ansys software, where was applied tetrahedricals elements. For validating the model, the results were checked with the bibliography revision. We compare the results of intensity of maximal stress generated by the model with the maximal stress obtained experimentally. We conclude that was a reasonable approach, considering the accuracy of the constructed model.

O presente trabalho tem como objetivo determinar a pressão de colapso de tubos API 5L X56 de parede fina com trincas longitudinais internas e externas submetidas a pressão interna. Foi utilizado o método R6 conforme a norma BS7910:1999 e a Análise por Elementos Finitos. Foram feitos ensaios de tração e de caracterização da tenacidade do material utilizado por integral J, assim como o modelamento por Elementos Finitos do tubo e a aplicação dos “Failure Assessment Diagram” FAD para determinar a pressão de colapso. Verificou-se que para trincas internas a pressão de colapso é levemente maior que em trincas externas. Isto é mais acentuado para trincas com uma profundidade maior que a metade da parede do tubo. As predições da pressão de colapso em função do tamanho da trinca do método R6 em comparação com alguns resultados experimentais mostraram uma precisão satisfatória, porem em alguns casos não conservadora.

o objetivo desta tese é apresentar dois modelos distintos para representar as fissuras em peças de concreto armado: um do tipo distribuído e outro do tipo incorporado. Os modelos de fissura incorporada se baseiam no conceito de descontinuidades incorporadas dentro do campo de deslocamento do elemento finito padrão. Já nos modelos de fissura distribuída a descontinuidade do campo de deslocamentos causada pela fissura é espalhada ao longo do elemento. O modelo distribuído proposto apresenta um diagrama tensão-deformação multilinear e sua calibragem é feita, segundo o Código Modelo CEB-FIP 1990, através de ensaios de tirantes de concreto armado. O modelo incorporado implementado é baseado no modelo de Dvorlcin, CuiMo e Gioia, o qual não inclui a contribuição da armadura no equilíbrio interno de forças do elemento. A inclusão da parcela da armadura é feita através de um modelo de transferência de tensão por aderência, conforme Russo, Zingone e Romano, Russo e Romano e FIE - Bulletin 10. Para representar o comportamento do concreto intacto, utiliza-se o modelo constitutivo de Ottosen. Trata-se de um modelo elástico não-linear, tridimensional, que utiliza valores secantes dos parâmetros do material. Já para simular o comportamento das barras de aço da armadura, emprega-se o modelo incorporado desenvolvido por Elwi e Hrudey. Neste modelo, permite-se uma disposição arbitrária das barras de aço no interior dos elementos de concreto. O modelo constitutivo adotado para a armadura é do tipo elasto-plástico com endurecimento. Por fim, alguns exemplos numéricos são analisados com o objetivo de comprovar a eficácia dos dois modelos propostos.

o confinamento é uma técnica que tem sido cada vez mais aplicada no reforço e reabilitação de peças comprimidas de concreto, com o objetivo de aumentar sua capacidade resistente e recuperá-las de eventuais deteriorações. Este trabalho apresenta um modelo não-linear fisico e geométrico, baseado no Método dos Elementos Finitos, para a análise de pilares esbeltos de concreto armado, sob estado triplo de tensões. Neste estudo, são utilizados elementos finitos isoparamétricos tridimensionais para o concreto e um modelo incorporado de armadura. O comportamento do concreto é descrito por um modelo elasto-viscoplástico, que permite a análise da estrutura sob cargas de curta e longa duração. Para representação do concreto ao longo do tempo, utiliza-se um modelo de camadas superpostas. A fissuração do concreto é representada através de um modelo de fissuras distribuídas, onde se considera a contribuição do concreto entre fissuras. É admitida aderência perfeita entre os materiais. O aço é modelado como um material elastoplástico perfeito ou com endurecimento linear, e os materiais utilizados para confinamento, como os compósitos de fibras de carbono, são modelados como um caso particular do modelo elastoplástico definido para o aço. O modelo não-linear geométrico foi desenvolvido com base na formulação Lagrangeana Total. Consideram-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. Os resultados obtidos através do modelo computacional são cOnITontados com resultados experimentais disponíveis na literatura, de modo a validar o modelo matemático e a metodologia numérica. Boa correlação é obtida entre os resultados numéricos e experimentais, que confirmam estudos prévios realizados por diversos autores, na medida em que são verificados significativos ganhos de resistência e/ou ductilidade em pilares comprimidos de concreto, devido ao confinamento.

Este estudo foi motivado pela possibilidade de se empregar os conhecimentos da engenharia mecânica na solução de problemas de engenharia de alimentos por métodos numéricos, assim como pela utilização da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) em mais um campo de pesquisa. A idéia básica foi a aplicação do método de elementos finitos na solução de problemas de escoamentos envolvendo mistura de diferentes componentes. Muitos alimentos apresentam-se como fluidos, e seu comportamento material pode ser newtoniano ou não newtoniano, às vezes descrito por relações constitutivas bastante complexas. Utilizou-se uma teoria de misturas apoiada nos conceitos de mecânica do contínuo para a modelagem mecânica do que se passou a considerar como um sistema multicomponente. Necessitou-se de uma detalhada revisão sobre os postulados clássicos da mecânica para que se pudesse recolocá-los, com alguma segurança e embasamento teórico, para sistemas multicomponentes. Tendo em mãos a modelagem do balanço de momentum e massa em sistemas multicomponentes, pôde-se aproximar estas equações através do método de elementos finitos. A literatura aponta que o método clássico de Galerkin não possui a eficiência necessária para a solução das equações de escoamento, que envolvem uma formulação mista onde se faz necessário tomar compatíveis os subespaços de velocidade e pressão, e também devido à natureza assimétrica da aceleração advectiva, o que também aparece como uma dificuldade na solução de problemas de advecçãodifusão, nos casos de advecção dominante. Assim, fez-se uso do método estabilizado tipo GLS, o qual supera as dificuldades enftentadas pelo método de Galerkin clássico em altos números de Reynolds, adicionando termos dependentes da malha, construídos de forma a aumentar a estabilidade da formulação de Galerkin original sem prejudicar sua consistência. Os resultados numéricos dividem-se em três categorias: problemas de transferência de quantidade de movimento para fluidos newtonianos, problemas de transferência de quantidade de movimento para fluidos com não linearidade material e problemas de advecção e difusão de massa em misturas. A comparação de algumas aproximações obtidas com as de outros autores se mostraram concordantes. A aproximação de problemas de fluidos segundo os modelos Carreau e Casson geraram os resultados esperados. A aproximação de um problema de injeção axial com mistura de dois fluidos produziu resultados coerentes, motivando a aplicação prática da aproximação por métodos estabilizados de problemas de misturas.

Este trabalho apresenta um modelo computacional para análise tridimensional de peças de concreto armado, utilizando o método dos elementos finitos. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento dos materiais, quando submetidos a cargas de curta ou longa duração. Se a estrutura está submetida a cargas de curta duração, o modelo desenvolvido fornece, quando alcançado o estado estável, a solução do problema elastoplástico. Em contrapartida, se a estrutura está submetida a cargas de longa duração, o modelo pode representar o comportamento viscoelástico com envelhecimento do concreto. Foi utilizado um modelo de camadas superpostas para assegurar uma representação adequada do comportamento real do concreto ao longo do tempo. Deste modo, admite-se que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas, que apresentam a mesma deformação. Para a fissuração do concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em consideração a contribuição do concreto entre fissuras O objetivo deste estudo é a modelagem da armadura e do reforço nas peças de concreto armado, através de um modelo de aderência entre o concreto e o material adjacente. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. E, a consideração da degradação da aderência é realizada através de um modelo onde os efeitos da aderência imperfeita são incluídos pela introdução de graus de liberdade para os deslocamentos relativos entre os materiais. Os resultados obtidos com este programa computacional são comparados com valores experimentais disponíveis na literatura, visando validar o modelo matemático e a metodologia numérica.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um programa computacional, elaborado através do método dos elementos finitos, para análise tridimensional de situações de punção em lajes de concreto armado com e sem armadura de cisalhamento. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento do concreto. Para a simulação do concreto submetido a um carregamento de longa duração, empregou-se o modelo de camadas superpostas. Este modelo admite que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas com a mesma deformação, porém características materiais diferentes. A tensão total é obtida pela soma das contribuições de cada camada. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido no interior do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Assim, os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, a matriz de rigidez da armadura tem a mesma dimensão da matriz de rigidez do elemento de concreto, as quais são somadas para a obtenção da matriz de rigidez total Para representar o comportamento após à fissuração do concreto, é utilizado o modelo de fissuras distribuídas, onde apenas as propriedades dos materiais são modificadas e a malha de elementos finitos não necessita de atualização. Sugerem-se duas formulações para a consideração da contribuição do concreto entre fissuras e da redução na capacidade de transferência de corte devido ao aumento da abertura da fissura. Este último é incluído através de uma simplificação, que consiste em atribuir ao módulo de elasticidade transversal, correspondente ao plano fissurado, um valor reduzido. Para comprovar a validade do programa computacional desenvolvido, comparam-se os resultados numéricos com valores experimentais de ensaios realizados por Coelho (1999), Trautwein (2001) e Fusco (1988). Obtiveram-se boas aproximações para lajes com e sem armadura de cisalhamento. Desta forma, o programa computacional desenvolvido pode ser empregado para generalizar resultados experimentais em lajes cogumelo com variação na resistência do concreto, na bitola das barras de armadura, no espaçamento entre as barras e no número de camadas de armadura de cisalhamento.