Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:57:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:48:25Z : No. of bitstreams: 1 137843.pdf: 8491287 bytes, checksum: a508cb695d83879998726241ee56d729 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T11:28:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:21:40Z : No. of bitstreams: 1 152853.pdf: 8593636 bytes, checksum: 709458ef231c558a4842c372b3854d20 (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um método de análise de dispositivos eletromagnéticos trifásicos alimentados por circuitos elétricos externos. O dispositivo eletromagnético é modelado pelo Método de Elementos Finitos em duas dimensões e o equacionamento do circuito é feito em variáveis de espaço de estados. Um acoplamento forte entre os dois sistemas de equações é conseguido utilizando-se as grandezas comuns a ambos, isto é: as correntes e as tensões nos enrolamentos do dispositivo eletromagnético. A montagem dos sistemas de equações é totalmente automática e sua resolução simultânea. Este método está implementado no programa denominado EFCIR, um Programa de Simulação Numérica de Conversores Estáticos Associados a Estruturas Eletromagnéticas Modeladas pelo Método de Elementos Finitos. A fim de validar o método proposto, foram realizadas simulações e comparações são feitas com o programa PSPICE.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:58:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287795.pdf: 3401102 bytes, checksum: c3f73af8e48372a3f4ea13893b781bb8 (MD5) / O objetivo da dissertação consiste em investigar o modelo constitutivo, proposto por Yahya, Aubertin e Julien, para rochas salinas, propor um algoritmo implícito e desenvolver um software para a análise do comportamento dúctil de rochas salinas, o qual ocorre nas condições para o desenvolvimento de campos de petróleo em águas profundas. A rocha salina é modelada como sendo um sólido elasto-viscoplástico, sem superfície de escoamento, sujeito a pequenas deformações e deslocamentos. O modelo utiliza variáveis internas ligadas aos fenômenos de endurecimento isotrópico e cinemático. Também incorpora os fenômenos de recuperação estática e dinâmica verificados experimentalmente na resposta de rochas salinas sob carregamentos gerais. A resposta em fluência do material é descrita por uma fase transiente e uma fase estacionária, as quais obedecem a uma regra de fluxo viscoplática, que depende da evolução das variáveis internas. Estas variáveis evoluem com o tempo descrevendo a fluência primária e saturam em um instante posterior possibilitando a descrição da fluência secundária. A evolução das variáveis internas é descrita através da especificação de leis de evolução, as quais são conduzidas por mecanismos que operam concomitantemente, tais como, endurecimento e amolecimento, sendo seus respectivos valores de saturação obtidos por equações dependentes do valor de saturação da tensão equivalente de von Mises, o qual é derivado através de uma equação seno hiperbólico, baseada em leis físicas, que representa o fluxo estacionário do material. Para a discretização das equações de evolução foi utilizado um método incremental implícito. Para a discretização do problema incremental foi aplicado o método de Galerkin conjuntamente com o método dos elementos finitos, utilizando na discretização do domínio geométrico um elemento finito quadrático triangular de seis nós. O software foi desenvolvido em linguagem Fortran orientada a objetos e utilizado na simulação de alguns ensaios mecânicos empregados na identificação das constantes materiais necessárias para a caracterização do modelo de rochas salinas. Dentre os vários ensaios utilizados, foram considerados os ensaios: de resistência à compressão uniaxial e triaxial; de fluência à compressão uniaxial e triaxial; de relaxação e de compressão diametral.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:22:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298021.pdf: 10842658 bytes, checksum: 05ee043560317d7388b01d8c1f34c147 (MD5) / A pesquisa apresentada nesta dissertação é voltada para problemas de determinação do amortecimento de estruturas mecânicas, especialmente em painéis de fuselagem e placas reforçadas, com tratamento de amortecimento através de materiais viscoelásticos. Para que sejam realizados projetos eficientes e/ou otimização de estruturas, as propriedades dinâmicas de cada componente, tal como o amortecimento, necessitam ser bem conhecidas. Nesta pesquisa, métodos comumente usados para a determinação do fator de perda de estruturas são revisados. Tendo como objeto de estudo um painel reforçado (modelo de uma fuselagem), análises numéricas e experimentais são conduzidas para estimar o amortecimento, na qual, materiais viscoelásticos são aplicados em diferentes formas geométricas. Devido à complexidade da interação dinâmica dos componentes do sistema e o interesse em avaliar configurações diferentes de materiais viscoelásticos, a determinação do amortecimento por experimentos ou análises numéricas geralmente não é tão prática. Assim, uma técnica que combina o Método de Elementos Finitos (FEM) e a Teoria de Estruturas Periódicas é usada para predizer o fator de perda do painel com e sem material viscoelástico aplicado, baseado no fator de perda associado a cada componente (reforçadores, placa e material viscoelástico). Os resultados obtidos por esta técnica são validados experimentalmente por dois métodos, o método da potência de entrada e o método do decaimento da resposta impulsiva. Os resultados e conclusões, relacionados ao final do trabalho, lançam luzes sobre a representatividade dos fatores de perda estimados numericamente quando comparados com aqueles obtidos experimentalmente. Sugestões de estudos futuros são dadas. / The research presented in this thesis is devoted to the problems of damping estimation in engineering structures, especially fuselage panels and reinforced plates, with damping treatments of viscoelatic materials. In structural design and/or optimization of structures, the dynamics properties of each componente, like the damping loss factor, need to be well known. In this research, currently-used methods to determine the damping loss factor are reviewed. Having a reinforced panel (model of fuselage panel) as the object of study, numerical and experimental analyses are done to estimate the damping loss factor, where viscoelastic materials are applied in some shapes. Due to the complexity of dynamic interaction of the system components and the interest in evaluating many differents configurations of damping treatments, usually the determination of the damping loss factor by experiments or numerical analyses is not so practical. So, a technique that combines the Finite Element method and the Periodic Structure Theory, is used to predict the damping loss factor of a fuselage panel with and without viscoelastic materials based on the loss factor associated with each component of the panel (reinforcer, skin, viscoelastic material). The results obtained by this technique are experimentally validated by two methods, the power input method and the impulse response decay method. The results and conclusions, related at the end of the thesis, highlight the representativity of the numerical estimation of the damping loss factor compared with those obtained by experiments. Suggestion of future research are given.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246855.pdf: 3565724 bytes, checksum: f7dce91f2dba2e1b6706b3d61d545a51 (MD5) / Esta dissertação de mestrado apresenta os principais conceitos envolvidos na criação de um sistema de cálculo magnetostático tridimensional de campos em dispositivos magnéticos baseado na formulação em potencial vetor magnético aplicada a malhas tetraédricas. Nesse sistema, a garantia da divergência nula para o efeito das correntes é substituída por um campo fonte, calculado pelo método árvore-co-árvore. Alguns casos são simulados e têm seus resultados comparados com valores analíticos, de medição e da formulação em potencial escalar magnético.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:42:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269435.pdf: 2059994 bytes, checksum: 0537f4ca3c4e67cae5b2c5fef6fa1e55 (MD5) / Estruturas inteligentes são sistemas cuja forma e características estruturais e operacionais podem ser monitoradas e modificadas ao longo de sua vida útil, permitindo garantir a satisfação aos requisitos de projeto e melhorando o desempenho. Neste escopo, estruturas laminadas compostas são bastante adaptáveis a esta tecnologia, favorecendo o projeto de componentes com sensores e atuadores inseridos no estratificado ou colados nas superfícies. Aliado ao excepcional desempenho dos materiais compostos e às propriedades especiais de materiais com resposta acoplada, sistemas de controle consistem do elo que completa a cadeia que define os sistemas inteligentes. Indubitavelmente, para o projeto de tais estruturas, existe a demanda por metodologias e ferramentas para análise e verificação. Assim, este trabalho apresenta uma formulação desenvolvida sob a ótica do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) para a análise numérica de placas laminadas compostas com sensores e atuadores piezelétricos. O MEFG, como uma formulação não convencional do Método de Elementos Finitos (MEF), emprega uma malha de elementos finitos para construir uma Partição da Unidade, sobre a qual são adicionados refinamentos p-hierárquicos com o propósito de ampliar o espaço de aproximação da solução. As funções de enriquecimento são definidas globalmente e, portanto, tal estratégia minimiza a importância da malha, fator que tem motivado o desenvolvimento dos métodos sem malhas. A formulação se baseia num modelo de Teoria Mista, e neste caso, propõem-se a aproximação das variáveis elétricas mediante a Teoria em Camadas Discretas de Reddy e a aproximação das variáveis mecânicas através da Teoria de Deformação Cisalhante de Ordem Superior de Levinson, isto é, uma Teoria em Camada Equivalente Única. Todo o desenvolvimento foi conduzido para um sistema dinâmico e foram implementadas rotinas computacionais em linguagem FORTRAN 90 para a análise estática de alguns modelos, cujas soluções obtidas através de outras teorias constantes na literatura foram usadas para validação da formulação. Além disso, foi analisada a influência da forma com que se impõem as condições de contorno essenciais, mostrou-se a capacidade de aproximação quando do uso do enriquecimento polinomial -p para malha com elementos distorcidos e a influência do enriquecimento polinomial -p na aproximação de campos primais e duais. As equações do movimento e as condições de contorno consistentes foram desenvolvidas para o modelo misto utilizado no desenvolvimento numérico. Um laminado retangular foi analisado pela formulação em MEFG e seus resultados foram comparados á solução analítica, em séries trigonométricas, obtida a partir da forma forte do problema.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261027.pdf: 4353804 bytes, checksum: 6be9021b709bbac2e775e9a1c87cd29f (MD5) / O PEEK vem se mostrando um excelente material na substituição do titânio em aplicações ortopédicas. Seus compostos relacionados podem ser fabricados com larga escala de propriedades físicas, mecânicas e de superfície e nos mais diversos formatos. Esta versatilidade abre um novo horizonte de possibilidades no projeto de novos implantes e componentes para reabilitação bucal, especialmente ao se levar em consideração o comportamento biomecânico deste material. O objetivo deste estudo foi comparar, por meio do Método de Elementos Finitos (MEF), a distribuição de tensões ao osso de suporte periimplantar em modelos distintos compostos por componentes e implantes de PEEK com 30% de reforço de fibras de carbono (30% CFR-PEEK) e titânio. Nas simulações, com união perfeita entre implante e osso, o 30% CFR-PEEK apresentou maior concentração de tensões no pescoço do implante e osso adjacente devido a sua menor rigidez e maior deformação em relação ao titânio. Implantes e componentes de 30% CFR-PEEK não mostraram vantagens, no que se refere à distribuição de tensões, quando comparados aos implantes e componentes de titânio. PEEK (poly ether ether ketone) has proved to be an excellent material for the titanium substitute in orthopedic applications. Its related composites can be manufactured with many physical, mechanical and surface properties and in several shapes. This versatility opens a new horizon of possibilities in the development of new implants and components for bucal rehab, especially when the biomechanical behavior of this material is taken into consideration. The aim of this study was to compare, using the three-dimensional finite element method, the stress distribution in the peri-implant support bone in distinct models composed by PEEK components and implants with 30% carbon fiber reinforced (30% CFR-PEEK) and titanium. In the simulations, with a perfect bonding between the bone and the implant, the 30% CFR-PEEK presented higher stress concentration in the implant neck and the adjacent bone due to its lower hardness and higher deformation in relation to the titanium. 30% CFR-PEEK implants and components did not show any advantages in relation to the stress distribution when compared to the titanium implants and components.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252347.pdf: 46202011 bytes, checksum: 25567467d5d3326b76d958d308f90710 (MD5) / O presente trabalho dedica-se à análise de estruturas de barragens de enrocamento com face em concreto pelo método dos elementos finitos (MEF), considerando camadas construtivas e as diferentes propriedades do enrocamento. Somente as cargas de alteamento são consideradas na análise. Para calcular a estrutura considerando suas camadas construtivas, foi desenvolvido um programa computacional baseado no método dos elementos finitos. A barragem é dividida em camadas, cada uma correspondendo a uma etapa construtiva, modeladas com elementos de estado plano de deformação. O enrocamento é considerado um material elástico-linear isotrópico. O programa produz os valores dos esforços e tensões de cada camada, para cada etapa construtiva, e também os valores finais, depois do alteamento estar concluído. O programa computacional utiliza a linguagem Java, gerando um programa multi-plataforma. Todos os dados, para todas as camadas e etapas construtivas, são determinados a partir de arquivos formatados, organizados em blocos de dados separados por comandos. O programa permite o mapeamento automático de malhas de elementos finitos para ser utilizado em cada etapa de construção a partir dos arquivos de entrada. Para visualização de resultados, desenvolveu-se um pós-processador por meio de rotinas gráficas do programa SciLab, que consiste em uma ferramenta de código aberto para álgebra matricial. O pós-processador permite a plotagem de gráficos mostrando os resultados obtidos através do MEF aplicado à barragem, assim como o armazenamento de todos os resultados em planilhas. O programa desenvolvido foi validado comparando-se os resultados com os obtidos pelo programa comercial SAP 2000 na análise de pequenas barragens. No final do trabalho a análise de uma grande barragem de enrocamento, construída na Região Sul do Brasil, é apresentada. Os resultados da análise feita pelo programa desenvolvido no presente trabalho, tendo em conta a seqüência construtiva, mostraram uma boa correlação com os resultados obtidos por outros autores, usando outros programas de computador. This work is devoted to the analysis of rock-fill dams with concrete face by the finite element method (FEM), considering the constructive sequence and the different properties of the rock-fill. Only the erection loading case is considered in the analysis. To calculate the structure taking into account the constructive sequence, a computer program based on the finite element method was developed. The dam is divided into layers, each one corresponding to a construction step, modeled by plane strain finite elements. The rock-fill is considered as an isotropic linear-elastic material. The program yields the stress and strain values of each layer, for each constructive step, and also the final values, after erection is completed. The computer program uses Java language, which allows the generation of a multi-platform program. All data information, for all layers and each construction step, is given from formatted files, organized in data blocks separated by commands. The program allows an automatic map of the finite element meshes to be used in each construction step from the input files. To visualize the results, a post-processor was also developed, by means of the SciLab graphic routine package, which is an open-source tool for matrix algebra. The post-processor enables the plot of charts depicting the results obtained by the FEM along the dam, as well as the storage of all results in spreadsheets. The computer program has been validated by comparing its results with those obtained from the commercial program SAP 2000 in the analysis of several small dams. At the end of the work the analysis of a large rock-fill dam, built in the Southern Region of Brazil, is presented. The results of the analysis given by the program developed in this work, taking into account the construction sequence, showed a good correlation with results obtained by other authors, using other computer programs.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275461.pdf: 2239634 bytes, checksum: a1f67e0e74400d49b504972bc1b7cf32 (MD5) / A capacidade de medir e controlar vibrações é importante para diversas áreas da engenharia, como a automobilística, aeroespacial, de refrigeração, e petroquímica, praticamente todos os sistemas podem ser perturbados e tirados do seu funcionamento normal graças a ação de ruídos e vibrações indesejáveis. Além disso, a presença de ruídos nos ambientes de atividades humanas é cada vez menos tolerada. Devido a esses fatores o controle de vibrações e ruído é considerado um desafio tecnológico altamente relevante. Este trabalho trata o controle ativo de vibração usando como transdutores dispositivos piezelétricos. O modelo matemático do conjunto estrutura/transdutores é formulado através do método de elementos finitos, onde a partir do software de elementos finitos Ansys as matrizes de massa global, rigidez global e acoplamento piezelétrico são obtidas. Usando a matrizes globais um sistema nodal é escrito e posteriormente reduzido através de uma transformação modal, para então ser escrito na forma de espaço de estados. O modelo de elementos finitos é validado a através de uma analise modal experimental, essa análise gera um conjunto de dados como funções de resposta em freqüência (FRFs), formas modais e freqüências modais que são comparados com os resultados obtidos por simulação através do software Ansys. O problema do controle ativo consiste basicamente na rejeição de perturbações, sendo o projeto dos controladores baseado no modelo de espaço de estados e em funções de transferências. O problema foi abortado sobre a ótica da engenharia de controle e três metodologias de projeto foram utilizadas: a do compensador em avanço de fase, a LQR e a H¥ . Os controladores projetados foram simulados usando os softwares Matlab e Simulink e uma analise de robustez, considerando incertezas paramétricas e dinâmicas foi realizada para o caso H¥. / The capability of measure and control vibrations is of great important for several engineering areas, like automobilistic, aerospacial, refrigeration and petrochemichal. Every system can be disturbed and taken off its normal functionality by to noise action and undesirable vibrations. Besides, the presence of those noises on human activity environments is increasingly less tolerated. Due to those factors the vibration and noise control is considered a technological challenge highly relevant. This work deals with the active control by means of piezoelectric transducers. The mathematical model of the set structure/transducers is made through finite element method, where using finite element software the global mass, global stiffness and piezoelectric coupling matrices are obtained. Using the global matrices a nodal system is written and after reduced through a modal transformation to be written as space state form. The finite elements model is validated through an experimental modal analysis. The active control issue consists basically in disturbance rejection. Based on the space state model the problem was approached by the control engineering way and three project methodologies were used: those of advance phase compensator, LQR and H##. The projected controllers were simulated using Matlab and Simulink softwares, and a robustness.

Orientador: José Geraldo Trani Brandão / Banca: José Elias Tomazini / Banca: José Roberto Rodrigues / Resumo: Muitas das características do implante estão relacionadas com sua longevidade, e uma dessas é o perfil de rosca empregado no projeto de sua criação. Assim, este estudo teve como objetivo analisar a distribuição da tensão gerada por implantes com diferentes perfis de rosca, através do método dos elementos finitos, num modelo bidimensional. Foram realizados oito modelos matemáticos de implantes mantendo-se as mesmas dimensões e modelo do conjunto implante e tecido ósseo, houve alteração somente no desenho do perfil de rosca empregado. Através do programa Ansys, simulou-se um carregamento axial de 100 N para todos os modelos, e os resultados das tensões obtidos foram analisados à luz do critério de Von Mises. Desse modo, observaram-se, modificando o desenho da rosca, variações de tensão no implante de até 30%, no osso compacto de até 40%, e no osso esponjoso de até 70%. Levando-se em conta o que foi observado, percebe-se a grande importância no planejamento do desenho das roscas do implante. Dentre os perfis de rosca analisados, dois modelos propostos na inovação obtiveram melhores resultados na distribuição de tensão no tecido ósseo. / Abstract: Many features of the implant are related to their longevity, and one of them is the profile of screw employed in the project of creation. Thus the present study aimed to analyze the distribution of stress generated by implants with different profiles threaded, through the finite element method in a two-dimensional model. Were up eight models of implants and has been the same size and model of the whole implant and bone tissue, there was only change in the design of screw profile employee. Through the program ANSYS, is a simulated axial loading of 100 N for all models, and the results of the tensions were analyzed in light of the criterion of Von Mises. Thus, there were, modifying the design of screw, variations of tension in the implantation of up to 30% in the compact bone of up to 40% and the spongy bone of up to 70%. Taking into account what has been observed, it is very important in planning the design of the threads of the implant. Among the scenarios analyzed threads, two proposed models in innovation obtained better results in the distribution of stress in bone tissue. / Mestre