SOUZA, F. V. Modelo multi-escala para análise estrutural de compósitos viscoelásticos suscetíveis ao dano. 2005. 189 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by Zacarias Barbosa Matias Junior (zaca@det.ufc.br) on 2013-05-27T13:58:14Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_fvsouza.pdf: 3238719 bytes, checksum: a0b18f9da2222e5ab9b57d6270130f8b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-05-27T17:29:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_fvsouza.pdf: 3238719 bytes, checksum: a0b18f9da2222e5ab9b57d6270130f8b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-27T17:29:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_fvsouza.pdf: 3238719 bytes, checksum: a0b18f9da2222e5ab9b57d6270130f8b (MD5) Previous issue date: 2005-02 / Composite materials are increasingly used in many engineering applications. The main advantage of composite materials lies on the possibility to control the individual components and their spatial distributions in order to optimize the performance of the resulting material. Concrete and the asphalt mixtures are some examples of composite materials commonly used in civil engineering. Composite materials commonly exhibit a particular global constitutive behavior due to the different geometries and constitutive behaviors of its individual constituents. Thus, in order to understand and predict the behavior of composite materials in service, it is important to consider the individual behavior of its constituents and their interactions. In this research work, a two scale computational model is developed to predict the mechanical behavior of sand asphalt mixtures, wherein the behavior of the assumed homogeneous larger scale (macro scale or global scale) is determined based on the behavior of the heterogeneous smaller scale (microscale or local scale). The microstructure (local scale) is formed by elastic granite aggregate randomly distributed in a viscoelastic asphalt matrix (asphalt binder mixed with fine aggregates). In the model developed herein, the global scale damage is a result of the formation and growth of cracks and the accumulation of permanent deformations in the local scale. The Finite Element Method is used in order to calculate stresses, strains and displacements and to model the formation and growth of cracks. / Observa-se, atualmente, uma tendência crescente de utilização de materiais compósitos nas mais diversas aplicações da engenharia. Isto se deve, em grande parte, à vantagem desses materiais de possibilitar o controle de seus constituintes individuais e suas respectivas distribuições espaciais demodo a otimizar o desempenho do material resultante. Exemplos de materiais compósitos muito usados na construção civil são o Concreto de Cimento Portland (CCP) e as misturas asfálticas. No entanto, os materiais compósitos apresentam peculiaridades com relação ao seu comportamento constitutivo global devido às diferenças de comportamento e de geometria dos seus constituintes. Assim sendo, para que se possa compreender e prever o comportamento dos materiais compósitos em serviço, torna-se importante considerar o comportamento individual de seus constituintes e suas respectivas interações. Neste trabalho, desenvolve-se um modelo computacional em duas escalas para a previsão docomportamento mecânico de misturas asfálticas do tipo Areia Asfalto Usinada a Quente (AAUQ), onde o comportamento da escala maior (macroescala ou escala global), considerada homogênea, é determinado a partir do comportamento da escala menor heterogênea (microescala ou escala local) formada por agregados pétreos elásticos distribuídos numa matriz viscoelástica aqui denominada de mastique (ligante asfáltico misturado com agregados finos). O dano observado na escala global do modelo é conseqüência da formação e propagação de trincas e do desenvolvimento de deformações permanentes na escala local. O Método dos Elementos Finitos (MEF) é usado no cálculo de tensões, deformações e deslocamentos e na modelagem da formação e propagação de trincas.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-03T17:52:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2488084 bytes, checksum: 3288119aa14e8b44dd075eed2607e0a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-03T17:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2488084 bytes, checksum: 3288119aa14e8b44dd075eed2607e0a0 (MD5) Previous issue date: 2001-06-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho teve como objetivo geral a modelagem da transferência de calor em uma massa de grãos de milho, armazenada em um silo metálico, na presença de fontes internas de calor e condições ambientais externas variáveis. Os objetivos específicos foram: (a) simular variações de temperatura em um sistema tridimensional com fontes internas de calor para predizer a distribuição de temperatura no interior do silo, usando a técnica de elementos finitos; (b) determinar, experimentalmente, os parâmetros envolvidos no modelo; (c) obter, experimentalmente, a distribuição temporal de temperatura em uma massa de grãos de milho armazenada em um silo cilíndrico visando a validação do modelo; (d) investigar o efeito temporal das variações das condições externas na qualidade da massa de grãos armazenada. Foi utilizado um silo vertical (cilíndrico e de chapa de aço corrugado), de 3,6 m de diâmetro e 2,2 m de altura. A altura da massa de grãos, no interior do silo, foi igual a 1,7 m. Foi considerado no modelo uma transferência de calor tridimensional, em regime transiente, com geração interna de calor (simulando desenvolvimento de fungos e insetos) e influências dos elementos meteorológicos do ambiente externo (temperatura do ar, radiação solar e velocidade do vento). A solução aproximada da equação de transferência de calor por condução (tridimensional, transiente e com geração de calor) foi obtida usando a técnica de elementos finitos. Inicialmente, o sistema foi dividido em 1728 elementos tridimensionais, do tipo SOLID70, totalizando 2169 nós. Para a obtenção de equações que descrevessem as temperaturas às quais os contornos da massa de grãos (superfície superior, inferior e lateral) ficaram submetidos, houve necessidade de determinar os seguintes parâmetros: (a) fluxo de radiação solar; (b) coeficiente de convecção para a parede externa do silo-ar ambiente; (c) coeficientes de convecção para superfícies da massa de grãos e (d) taxa de calor gerada por insetos e fungos. Visando a validação do modelo de transferência de calor desenvolvido neste trabalho, grãos de milho (Zea mays L.) foram armazenados em uma estrutura metálica, similar à usada nas simulações. Os grãos (variedade “Vencedor”), provenientes da safra de janeiro de 2000 e procedentes do Município de Viçosa-MG, foram colhidos e trilhados mecanicamente. Os grãos, com um teor de umidade inicial médio de 13,1% b.u. foram armazenados no silo durante 161,5 dias (20 de junho a 29 novembro de 2000). Termopares “tipo T” (cobre-constantan) foram posicionados em 64 pontos dentro do silo. Quarenta destes pontos localizavam-se no interior da massa de grãos, enquanto que os outros, localizavam-se na superfície inferior, superior e acima da massa de grãos. Os valores das variáveis pertinentes ao experimento foram registrados com auxílio de um sistema automático de aquisição de dados. Durante o período de armazenamento dos grãos de milho, amostras do produto foram coletadas, a cada trinta dias, visando o acompanhamento da qualidade do material (testes padrão de germinação, massa específica, condutividade elétrica e teor de umidade). A modelagem, usando a técnica de elementos finitos, de transferência de calor tridimensional em uma massa de grãos de milho, armazenada em silo metálico, sujeito às variações da temperatura ambiente, mostrou-se adequada, podendo ser utilizada em outras aplicações. O erro percentual médio das temperaturas simuladas, durante o armazenamento do produto, foi de aproximadamente 2,2%. Equacionou-se a condutividade térmica de amostras de milho, com um teor de umidade (U) na faixa de 8,6 a 17,1% b.u., como: k = 0,00434 U + 0,10473 (±0,00501) W m -1 oC -1 . O erro aproximado na utilização desta equação é de 3%; o calor específico de amostras de milho, com um teor de umidade na faixa de 8,6 a 17,1% b.u., equacionado como: C = 54,453 U + 1332,7 J kg -1 oC -1 ; As superfícies externas do silo situadas na região Norte e Sul foram, respectivamente, a mais quente e a mais fria, durante o período de armazenamento; gradientes de temperatura, existentes na superfície externa do silo, são uma função da radiação solar. Porém, estes gradientes não puderam ser observados em camadas mais profundas do silo. A modelagem, usando a técnica de elementos finitos, da transferência de calor tridimensional em uma massa de grãos de milho, armazenada em silo metálico, sujeito às variações da temperatura ambiente e com geração de calor não proporcionou resultados satisfatórios. As temperaturas simuladas na massa de grãos foram sempre maiores que os valores experimentais. Existe a necessidade da introdução da transferência de calor por convecção natural no modelo. A qualidade fisiológica dos grãos foi afetada pelo período de armazenagem do produto. Entretanto, a localização dos grãos no interior do silo não influenciou na manutenção de sua qualidade; exceção se faz à camada superior da massa (1,7 m), onde ocorreu uma redução significativa de qualidade do produto, devido a problemas durante o período de armazenamento. Grãos armazenados na superfície superior apresentaram maior perda de qualidade que aqueles armazenados na superfície inferior, devido aos maiores gradientes de temperatura e umidade relativa impostos aos grãos, nesta região, durante o período de armazenamento. A qualidade física dos grãos foi afetada pelo período de armazenagem; os grãos armazenados próximos às superfícies do silo, interface com o ambiente, foram os mais afetados. / This work presents the modeling of the transient heat transfer in a mass of corn grains stored at a cylindrical metallic silo (corrugated steel plate) with 3.6 m of diameter and 2.2 m of height. The height of the mass of grains inside the silo was equal to 1.7 m. Internal heat sources (simulating the development of fungi and insects) and the influence of meteorological elements of the external atmosphere (air temperature, solar radiation and wind speed) were considered. The temperature distribution in the three-dimensional system was simulated using the finite element technique. The parameters involved in the model were determined experimentally. For the simulations, the system was divided in 1728 three-dimensional elements (SOLID70) resulting in 2169 nodes. The equations used to describe the system boundary conditions (superior surface, inferior and lateral) involved the determination of the following parameters: (a) solar radiation flow; (b) convection coefficient for the silo external wall-air; (c) convection coefficients for grain superior surface-air and (d) heat generation rate by insects and fungi. Seeking for the model validation, corn grains (variety "Vencedor") at 13.1% w.b. were stored in a metallic structure similar to that used in the simulations. The product from a Municipal district of Viçosa-MG, mechanically harvested and thrashed in Jan/2000, was stored during 161.5 days (June, 20 to November, 29/2000). An automatic system of data acquisition was used to record the temperatures at sixty-four locations of the silo (thermocouples, "type T": copper-constantan) during the storage process. Forty of these locations were inside the mass of grains, while the other ones, were at the product surfaces (inferior and superior) and at the air above the grains. It was also investigated the external condition variation effects on the quality of the stored grains. Every thirty days during the storage time, samples of the product were collected and they were submitted to quality tests (germination, density, electric conductivity and moisture content). Experimental results on thermal conductivity (K) and specific heat (C) of corn samples as a function of moisture content (U), in the range of 8.6 to 17.1% w.b., showed that they can be expressed by the following equations: K = 0.00434 U + 0.10473 (±0.00501) W m -1 oC -1 and C = 54.453 U + 1332.7 J kg -1 oC -1 . Temperature gradients detected on silo surfaces were a function of the solar radiation during the storage time. The external surface areas of the silo located at the North and South orientations presented, respectively, the hottest and the coldest temperatures. However, temperature gradients could not be observed in deeper layers of the grains inside the silo. The temperature distributions determined experimentally and by simulation (finite element technique) were very close (mean error of approximately 2.2%) when the system was considered without heat generation. On the other hand, the results were not satisfactory when heat sources were introduced in the model. In these cases, the simulated temperatures in the mass of grains always super estimate the experimental values. It seems that the natural convection heat transfer, probably, must be considered in the model. The physical quality of the grains was affected by the storage time only for the product stored close to the mass surfaces (interface with the atmosphere) due to the largest temperature gradients and relative humidity imposed to the grains. Grains stored near the superior surface presented larger quality loss than those stored near the inferior surface. / Tese importada do Alexandria

MOREIRA, L. S. Análise não linear via elementos finitos de vigas de concreto com protensão não aderente. 2016. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-08-05T11:09:13Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_lsmoreira.pdf: 2400681 bytes, checksum: df035512dfcc9803693ce83cf77ff569 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-08-05T18:01:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_lsmoreira.pdf: 2400681 bytes, checksum: df035512dfcc9803693ce83cf77ff569 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-05T18:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_lsmoreira.pdf: 2400681 bytes, checksum: df035512dfcc9803693ce83cf77ff569 (MD5) Previous issue date: 2016-05-27 / This work aims to present a finite element model for nonlinear material and geometric analysis of prestressed concrete beams with internal and external unbonded tendons. The beam theory of Euler-Bernoulli-Navier was used for the development of the plane frame finite element formulation. The geometric nonlinearity was found over the total Lagrangian formulation. The tendons was modeled using truss elements from the cable discretization in straight sections. The layer method was used for integration of the internal forces and the tangent stiffness matrix in cross section, and integration over the element was made by the Gaussian quadrature. The constitutive law adopted for concrete in compression was the Eurocode 2 (2004) and Zupan e Saje (2005), although other curves have been implemented for comparison. The reinforcement steel was modeled as perfect elastic-plastic with linear hardening. The model adopted for the prestressing steel was the Menegotto and Pinto (1973) model. The frictional losses of the chordae with the sheath were discarded due to the presence of grease between the two materials. At the end, the quality of the formulation for the simulation of prestressed beams with unbonded tendons is evaluated by comparison with experimental results for short-term loads. / Esse trabalho visa apresentar um modelo de elementos finitos para análise não linear física e geométrica de vigas de concreto com protensão não aderente interna e externa. A teoria de vigas de Euler-Navier-Bernoulli foi utilizada para o desenvolvimento da formulação do elemento finito de pórtico plano. A não linearidade geométrica foi considerada através da formulação Lagrangiana Total. O cabo de protensão foi modelado através de elementos de treliça, a partir da discretização do cabo em trechos retos. O Método das Fatias foi utilizado para integração dos esforços internos e da matriz de rigidez tangente na seção transversal, e a integração ao longo do elemento foi feita pela quadratura de Gauss. A Lei constitutiva adotada para o concreto na compressão foi a do Eurocode 2 (2004) e Zupan e Saje (2005), embora outras curvas tenham sido implementadas para efeito de comparação. O aço da armadura passiva foi modelado como elasto-plástico perfeito, com endurecimento linear. O modelo adotado para o aço de protensão foi o de Menegotto e Pinto (1973). As perdas por atrito da cordoalha com a bainha foram desprezadas, devido à presença de graxa entre os dois materiais. Ao final, a qualidade da formulação para a simulação de vigas protendidas com cabos não-aderentes é avaliada através da comparação com resultados experimentais, para cargas de curta duração.

AGUIAR, A. L. P. Análise tridimensional da interação fluido estrutura de uma turbina eólica off-shore através do método de multiplicadores de Langrage localizados. 2016. 57 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-07-12T18:50:38Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_alpaguiar.pdf: 12724815 bytes, checksum: c633f50433ccb684b6759368a453ab38 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-07-20T16:48:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_alpaguiar.pdf: 12724815 bytes, checksum: c633f50433ccb684b6759368a453ab38 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T16:48:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_alpaguiar.pdf: 12724815 bytes, checksum: c633f50433ccb684b6759368a453ab38 (MD5) Previous issue date: 2016-09-30 / In the context of energy production from alternative sources, Wind Energy is a renewable energy source since it stands out for using the kinetic energy of the wind originated from the temperature difference on the planet due to sunlight. The equipment used to capture wind energy is called wind turbine. This work had as main objective to perform a structural analysis in an offshore wind turbine model of the monopile type with focus on the interaction between fluid and structure by ensuring kinematic continuity between different domains through the Lagrange Multipliers Method, in which each multiplier becomes an internal force. Intermediate domains called frames were interposed between the different under analysis. The points where the frame nodes were put are determined through the Zero Moment Rule and implemented in Matlab, with meshes generated in ANSYS. A frequency response analysis was also performed to analyze the influence of the fluid on the wind turbine frequencies. The frames were obtained for the three-dimensional meshes for different ones, ensuring the kinematic continuity and the influence of the fluid in the frequencies was demonstrated through the Body diagrams for different heights of fluid. / Dentro do contexto da produção de energia através de fontes alternativas, a Energia Eólica se destaca por utilizar a energia cinética dos ventos, originada da diferença de temperatura no planeta devido a incidência da luz solar, sendo, portanto uma fonte de energia renovável. Os equipamentos utilizados para captação de Energia Eólica são chamados de aerogeradores ou turbinas eólicas. Este trabalho teve como objetivo principal realizar uma análise estrutural em um modelo de aerogeradore off-shore do tipo monopile com foco na interação entre fluido e estrutura, assegurando a continuidade cinemática entre domínios distintos através do Método dos Multiplicadores de Lagrange, onde cada multiplicador torna-se uma força interna. Domínios intermediários denominados de película foram intepostas entre os domínios distintos em análise. Os pontos onde os nós da película foram postos são determinados através da Regra do Momento Zero e implementado no software Matlab, com malhas geradas no software ANSYS. Uma análise de resposta em frequência também foi realizada, para analizar a influência do fluido nas frequências do aerogerador. Foram obtidas as películas para as malhas tridimensionais para diferentes malhas, assegurando a continuidade cinemática e a influência do fluido nas frequências foi demonstrada através dos diagramas de Bode para diferentes alturas de fluido.

SOEIRO, M. A. R. Avaliação da segurança de torres metálicas para escoramentos de estruturas de concreto. 2012. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-25T12:20:33Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_marsoeiro.pdf: 4822188 bytes, checksum: 5a36f4dc088af5d6eb3241901c0a9f49 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-28T17:13:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_marsoeiro.pdf: 4822188 bytes, checksum: 5a36f4dc088af5d6eb3241901c0a9f49 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-28T17:13:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_marsoeiro.pdf: 4822188 bytes, checksum: 5a36f4dc088af5d6eb3241901c0a9f49 (MD5) Previous issue date: 2012-05-11 / It is well-known that most accidents with concrete structures occur in the construction phase, mainly due to stability failure of their shoring systems. These accidents can cause injuries, loss of life, significant construction delays, and finantial losses. Scaffolds are temporary structures that support construction loads, such as fresh concrete, steel, formwork and workers. First of all, finite element models composed of bars were created in order to study the structural behavior of steel scaffolds. Material and geometric nonlinear analyses were performed and the numerical results were compared with experimental results found in literature, showing good agreement. These analyses showed the importance of the boundary conditions and of the consideration of initial imperfections. Then, it was presented a methodology to verify the safety of steel scaffolding systems used in the construction of high-clearance concrete structures. The NBR 15696:2009 and BS 5975:2008 standards were adopted for the determination of external loads and initial imperfections. The internal forces were obtained from geometric nonlinear analyses. These forces were used to verify the safety of the steel members according to NBR 8800:2008. Three-dimensional and two-dimensional structural models (i.e. space and plane frames) were adopted. The results showed that, in some cases, it is possible to use plane models to analyze the scaffolding system, but, in other cases, it is necessary to use three-dimensional models. It was also noted that the scaffoldings failure occurs, in general, under combined compression and bending of the steel bars and also that the shear forces are not critical to the failure of these structures. / Verifica-se que a maioria dos acidentes com estruturas de concreto ocorrem durante a etapa de construção, devido principalmente à falha na estabilidade de seus escoramentos. É importante ressaltar que esses acidentes podem ocasionar perdas de vidas, atrasos significativos nas obras, danos materiais e perdas financeiras. Os escoramentos são estruturas provisórias responsáveis por resistir aos esforços e ações provenientes das etapas de execução da estrutura de concreto, incluindo o lançamento do concreto, o peso das fôrmas e armação, peso próprio do concreto, trabalhadores, equipamentos, além de possíveis sobrecargas. Inicialmente foram elaborados modelos de elementos finitos de barra para o estudo do comportamento de torres de escoramento. Foram realizadas análises não lineares físicas e geométricas e os resultados numéricos foram comparados com resultados experimentais disponíveis na literatura obtendo-se uma boa concordância. Estas análises mostraram a importância das condições de contorno e da consideração das imperfeições iniciais. Em seguida foi apresentada uma metodologia para verificação da segurança de torres metálicas utilizadas no escoramento de estruturas de concreto com pé-direito elevado. As normas NBR 15696:2009 e BS 5975:2008 são utilizadas na determinação das ações externas e imperfeições iniciais. Os esforços internos são obtidos utilizando análises não lineares geométricas. Os esforços obtidos nestas análises são utilizados para verificação da segurança das barras de acordo com a NBR 8800:2008. Foram considerados modelos estruturais 3D (pórtico espacial) e 2D (pórtico plano). Estes estudos mostraram que em alguns casos é possível utilizar modelos planos para analisar a torre sem prejuízo nos resultados, mas em outros casos é necessário utilizar modelos tridimensionais. Verificou-se também que a falha das torres ocorre normalmente devido a flexo-compressão das barras e que o esforço cortante tem pouca importância na verificação da segurança.

QUEIROZ, J. S. de. Análise transiente paramétrica de sistema poste-defensa devido ao choque de veículos. 2011. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-08-06T16:43:40Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_jsqueiroz.pdf: 3655868 bytes, checksum: 305c2bbd043b682ff03b590c269deb08 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-08-06T16:43:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_jsqueiroz.pdf: 3655868 bytes, checksum: 305c2bbd043b682ff03b590c269deb08 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-06T16:43:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_jsqueiroz.pdf: 3655868 bytes, checksum: 305c2bbd043b682ff03b590c269deb08 (MD5) Previous issue date: 2011 / It is known that is inevitable the incidence of traffic accidents in highways, where hundreds of thousands of vehicles pass daily. These accidents can cause material damages, physical and moral injuries to involved persons, besides fatalities. When collisions are into an electric distribution pole, these are responsible by five thousand residences without electric power immediately. In this case, the stop in supplying can take four hours to residents who live close to accident site due to replacement work, as well as to generating high costs to replace the poles. So, it is necessary to study a system that protects the pole, as well as safeguards the vehicles drivers in case of collision. The objective of this work is to evaluate the behavior of pole and of system pole-defence due to the vehicles shock. Two parametric analyses are carried out. The first one is the numerical modal analysis in order to determine the influence of components like cables and defence in the pole natural parameters. The second one is the transient parametric analysis of pole and of pole-defence system. In this case, the vehicle mass and his impact time are varied. These analyses are executed in the commercial program based on the Finite Elements Method, SAP2000 V.14.0. The displacement history of pole free end is compared between the several models, as well as with the results obtained when the dynamic load maximum value is applied statically. From results it is noticed that defence carries out his paper reducing the possibility of collapse due to increasing the natural frequencies and making away from excitation frequencies of impact loads. From transient analysis it is concluded that defence raises the rigidity of the system by reducing the displacements. / Sabe-se que é inevitável a ocorrência de acidentes de trânsito em rodovias, onde centenas de milhares de veículos transitam a cada dia e que, além de gerarem fatalidades, geram danos materiais, físicos e morais às pessoas envolvidas. Quando os acidentes envolvem colisões com um poste de distribuição de energia elétrica, estes são responsáveis por deixar, em média, cinco mil residências sem fornecimento de energia de forma imediata. Nestes casos, essa interrupção no fornecimento pode durar até quatro horas para os moradores próximos ao local da colisão devido ao trabalho de substituição, bem como gerar altos custos com a reposição dos postes. Portanto, faz-se necessário o estudo de um sistema de defensa de postes visando à proteção destes, bem como salvaguardar os motoristas de veículos em caso de colisão. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar o comportamento do poste e do sistema poste-defensa devido ao choque de veículos. Para tanto, são realizadas duas análises paramétricas. A primeira consiste na análise modal numérica a fim de se determinar a influência de componentes tais como cabos e defensas nos parâmetros naturais do poste. A segunda consiste na análise transiente paramétrica do poste e do conjunto poste-defensa. Neste caso, são variadas a massa do veículo, sua velocidade e o tempo de impacto. Estas análises são realizadas no programa comercial, baseado no Método dos Elementos Finitos, SAP2000 V.14.0. A história no tempo do deslocamento da extremidade livre do poste é comparada entre os diversos modelos, bem como com os resultados das amplitudes das cargas dinâmicas aplicadas de forma estática. Dos resultados observa-se que a defensa cumpre seu papel diminuindo a possibilidade de colapso devido aumentar as frequências naturais e afastando-as das frequências de excitação das cargas de impacto. Da análise transiente conclui-se que a defensa aumenta a rigidez do sistema reduzindo os deslocamentos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327452.pdf: 31353074 bytes, checksum: 99dc046a16b92e2d5a1d51da9f292f83 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho propõe aplicar o método dos volumes finitos na solução de problemas acoplados escoamento/geomecânica envolvidos em processos de recuperação de petróleo. A solução de tal acoplamento equivale a resolver um problema que descreve o estado de tensões atuante na matriz sólida do reservatório e outro descrevendo o escoamento do fluido através do meio poroso. Normalmente este acoplamento é resolvido aplicando diferentes métodos numéricos em cada problema, volumes finitos ou diferenças finitas para o escoamento no meio poroso e elementos finitos para o estado de tensões na matriz sólida. Neste contexto está inserido o principal desafio do presente trabalho, resolver ambos os problemas com o mesmo método numérico empregando uma mesma malha computacional. As grandes vantagens desta abordagem unificada aplicando o método dos volumes finitos são a dispensa de interpolação na malha dos parâmetros de acoplamento durante a troca de informações de um problema para outro na solução iterativa e, ainda mais relevante, a garantia que as equações aproximadas de ambos os problemas são conservativas. Quanto à formulação matemática, o comportamento mecânico do meio poroso é modelado pela teoria da poroelasticidade de Biot e pelo princípio das tensões efetivas, enquanto o escoamento é regido pela lei de Darcy. É considerado um meio poroso formado por grãos sólidos deformáveis que está preenchido por um fluido pouco compressível. As soluções numéricas são obtidas para um domínio bidimensional, o qual o equilíbrio de tensões é definido para um estado plano de deformações. A validação numérica da metodologia proposta é largamente executada através da comparação de soluções numéricas com analíticas de três problemas testes, onde é constatada a eficiência e as vantagens desta metodologia. As soluções dos problemas propostos mostram que a ferramenta aqui desenvolvida é capaz de prever o comportamento das principais variáveis envolvidas em uma análise geomecânica de um reservatório. O desenvolvimento aqui apresentado oferece uma interessante alternativa para resolver problemas acoplados em uma abordagem unificada.<br> / Abstract : The purpose of this work is to apply the finite volume method to solve coupled flow/geomechanics problems involved in oil recovery processes. The solution of such coupling is equivalent to solve a problem which describes the stress field on the reservoir solid matrix and another describing the fluid flow through porous media. This coupled problem is normally solved using two different numerical methods on each problem, finite volume or finite difference for the flow in porous media and finite element for stress field in the solid matrix. In this context, the main challenge of this work is to solve both problems with the same numerical method employing the same computational mesh. The great advantages of this unified approach applying the finite volume method are the no requirement grid interpolation of the coupling parameters for the exchange of information from one problem to another in the iterative solution and, even more significantly, the guarantee that the approximate equations of both problems are conservative. As for the mathematical formulation, the mechanical behavior of the rock is modeled using the Biot?s poroelasticity theory and the principle of effective stress, while the flow is modeled by Darcy's law. It is considered a porous media formed by deformable solid grains filled by slightly compressible fluid. The numerical solutions are obtained for two-dimensional domains for a plane strain condition. The numerical validation of the proposed methodology is largely performed by comparing numerical solutions with analytical of three test problems, where the efficiency and advantages of this methodology are proven. The solutions of the proposed problems show that the developed tool is able to predict the behavior of the main variables involved in geomechanics analysis of reservoir. The unified numerical approach presented herein is an encouraging alternative for solving coupled problems of engineering interest.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:32:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327836.pdf: 4648526 bytes, checksum: d0f632d523e202e6470a4b468836044f (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta uma metodologia numérica de volumes finitos baseado em elementos para a resolução de escoamentos bidimensionais com aplicação à simulação de escoamentos de fluidos viscoelásticos. O método empregado, o EbFVM-Element-based Finite Volume Method, pode utilizar malhas não estruturadas híbridas, constituídas tanto de elementos quadriláteros como triangulares, o que permite a discretização de geometrias complexas. Para vencer o problema do desacoplamento parcial dos campos de pressão e velocidade devido a uso de um arranjo colocalizado de variáveis, foi empregada uma função de interpolação do tipo FIELDS. O uso desta função de interpolação também promoveu a inclusão da pressão e da tensão na equação de conservação da massa melhorando, com isso, o condicionamento da matriz de coeficientes do sistema de equações discretizadas. Os termos advectivos na equação constitutiva foram aproximados utilizando o esquema SPU (do inglês, Single Point Upwind). A simulação de escoamentos viscoelásticos requer, para um problema 2D, a solução de um problema de seis incógnitas (pressão, velocidades u e v, tensões normais nas direções x e y e a tensão cisalhante) já que não é possível deixar as tensões em termos das velocidades, como feito para fluidos newtonianos. A estratégia de solução é segregada, isto é, resolver o problema do escoamento desacoplado das equações constitutivas e promover a iteração entre estes problemas. Foram considerados para avaliação do algoritmo exemplos clássicos da literatura comumente utilizados para testar diferentes aspectos das soluções numéricas. São eles, escoamento entre placas planas, escoamento em uma cavidade fechada com tampa móvel e o escoamento em uma contração planar 4:1. Além destes exemplos clássicos, o escoamento, com baixo número de Reynolds (creeping flow), de um fluido de Oldroyd-B ao redor de um cilindro foi resolvido de modo a aproximar, de uma maneira muito simplificada, o escoamento do sal em torno de um poço de petróleo perfurado em uma zona salina. Em todos os casos o algoritmo foi eficaz na obtenção de uma solução fisicamente consistente e com robustez numérica.<br> / Abstract : This work presents an element based finite volume methodology (EbFVM)for solving two-dimensional viscoelastic fluid flows. The method can easilydeal with hybrid unstructured meshes consisting of both triangular andquadrilateral elements, which allows the discretization of complex geometries.To overcome the checkerboard problem, which arises from the collocatedarrangement of variables in the computational grid, it is employed anew interpolation function of the FIELDS type. The use of this interpolationfunction also promoted the inclusion of pressure and stresses in the massconservation equation, improving conditioning of the coefficient matrix ofthe system of discretized equations. The advection terms in the constitutiveequations are approximated using the single point upwind scheme. It wasadopted a segregated solution procedure, which consists in solving separatelythe mass-momentum and constitutive equations. For testing different aspectsof the numerical solution three classic benchmark problems were solved: flowbetween fixed parallel plates, lid-driven square cavity flow, and 4:1 planarcontraction flow. In addition to these benchmark problems, the creeping flowof an Oldroyd-B fluid around a cylinder was solved in order to approach, ina very simplified manner, the flow of salt around an oil well drilled in subsaltzone. In all cases, the algorithm was effective in obtaining a physicallyconsistent solution with numerical robustness.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332107.pdf: 2269427 bytes, checksum: e5d9d36801e098db62e2f0d4edf15acb (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta uma metodologia para determinação de estruturas ótimas, tendo como principal objetivo a otimização do uso dos materiais nas mais diversas aplicações. Para aplicação da metodologia, é utilizado o método de elementos finitos como ferramenta para o cálculo estrutural. Na continuidade, para que se alcance os resultados ótimos, é aplicado o método dos algoritmos genéticos contínuos, o qual se baseia no processo de seleção natural entre gerações envolvendo o cruzamento e mutação de indivíduos, que acarreta na determinação do individuo mais apto, visto como solução ótima do problema. Neste trabalho, propõe-se o desenvolvimento e implementação de um algoritmo para otimização estrutural, com auxílio de um software comercial. Os casos apresentados neste trabalho seguem a teoria de materiais compósitos laminados.<br> / Abstract: This work presents a methodology for determining the optimal structures, with the primary objective to optimize the use of materials in various applications. For application of the methodology, is used finite element method as a tool for the structural calculation. Subsequently, in order to reach optimal results, the genetic algorithms continuous method is applied, which is based on natural selection process intergeneration involving crossover and mutation of individuals, which entails the determining of the more apt individual, seen as a problem optimal solution. In this work, we propose an algorithm for applying structural optimization with the aid of a commercial software. The cases presented in this work follow the theory of the laminates composites.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332871.pdf: 3704219 bytes, checksum: 4e33d2bf52093e56ccd8cc577f3f2076 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste estudo, uma proposta de aperfeiçoamento do algoritmo deotimização híbrido estocástico-determinístico Pincus - Nelder e Mead(P-NMA) para detecção de dano em estruturas a partir de dadosvibracionais é apresentada. A formulação da função objetivo para oproblema de minimização é estabelecido pela diferença entre parâmetrosdinâmicos experimentais da estrutura na condição com dano e aquelescalculados utilizando um modelo de elementos finitos (MEF) querepresenta tal condição. Uma estratégia que permite acelerar aconvergência do algoritmo híbrido P-NMA Original para o problema deidentificação de dano é desenvolvida, sendo o algoritmo resultante aquidesignado por P-NMA Modificado. Para se poder ter uma base deescolha de parâmetros envolvidos na parte estocástica do algoritmo,funções testes de otimização global foram utilizadas. Em seguida, cincoexemplos numéricos de identificação de dano, todos retirados daliteratura, nomeadamente, uma viga simplesmente apoiada, uma viga embalanço, duas treliças planas e um pórtico plano com vários cenários dedano são apresentados. Os parâmetros dinâmicos utilizados nestetrabalho (frequências naturais e formas modais) são obtidos através dasolução do problema de autovalores. Para simular as características dainformação obtida por meio de um ensaio dinâmico real, foi consideradaa existência de apenas poucos modos de baixa frequência e também foianalisada a influência do ruído nas medições, que inclui igualmente aimprecisão na coleta de dados. Para testar a precisão e eficiência doalgoritmo resultante do aperfeiçoamento/modificações implementadas(o algoritmo P-NMA Modificado), uma comparação dos resultadosobtidos por meio deste novo algoritmo proposto e do algoritmo P-NMAOriginal é realizada. Além disso, os resultados do último exemplonumérico (pórtico plano) são comparados com aqueles existentes naliteratura, na qual o algoritmo P-NMA Original e o algoritmo genético(AG) foram utilizados. Em todos os casos analisados, as modificaçõesimplementadas funcionaram bem e os resultados foram promissores, oalgoritmo híbrido P-NMA Modificado foi mais preciso e apresentoumenor custo computacional comparativamente ao algoritmo híbrido PNMAOriginal e AG.<br> / Abstract : In this study, an improvement in the hybrid stochastic-deterministicoptimization algorithm Pincus-Nelder and Mead (P-NMA) for vibrationbaseddamage detection in structures is proposed. The formulation of theobjective function for the minimization problem is established by thedifference between experimental dynamic parameters of the damagedstructure and those calculated using a finite element model (FEM) thatrepresents such condition. A strategy which allows a quick convergenceof the Original hybrid algorithm P-NMA for the damage identificationproblem is developed, and the resulting algorithm is denominated hereas Modified P-NMA. In order to have a basis for the choice ofparameters involved in the stochastic part of the hybrid algorithm, testfunctions for global optimization were used. Thereafter, five numericalexamples, all taken from literature, namely, a simply supported beam, acantilever beam, two plane trusses and a portal plane frame with severaldamage scenarios are presented. The dynamic parameters used in thiswork (natural frequencies and mode shapes) are obtained by solving theeigenvalue problem. To simulate the characteristics of informationobtained in a real dynamic test, only a few modes of low frequency wereconsidered and the influence of noise in the measurements, whichinclude the errors during data collection was also analyzed. To test theaccuracy and efficiency of the resultant algorithm from theimprovement/ implemented modifications (the Modified hybrid PNMA),a comparison of the results obtained from this new proposedalgorithm and the Original P-NMA algorithm is performed. In addition,the results of the last numerical example (portal plane frame) arecompared with those available in the literature, where the Original PNMAalgorithm and the genetic algorithm (GA) were used. In allanalyzed cases, the implemented improvements were satisfactory andthe results were promising, the Modified hybrid P-NMA algorithm wasmore accurate and had lower computational cost compared to theOriginal hybrid P-NMA algorithm and GA.