Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T18:52:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 198520.pdf: 45344186 bytes, checksum: 2cff0a1308098e49010531bad0ac9308 (MD5) / O objetivo deste trabalho é propor um processo metodológico para a determinação de leiautes estruturais ótimos, que seja competitivo e capaz de proporcionar leiautes de alta definição. O processo proposto consiste na solução de uma seqüência de problemas de otimização de leiaute intercalado por um passo de refino h-adaptativo. A malha de elementos finitos a ser otimizada, em cada nível do processo, é obtida da malha anterior, pela aplicação de um esquema de refino h-adaptativo. Um estimador de erro é utilizado para minimizar a deterioração da malha e o erro da solução com a aplicação do processo h-adaptativo. O método de otimização de leiaute empregado é baseado na abordagem material proposta por Bendsoe & Kikuchi (1988). Assim a equação constitutiva homogeneizada é função apenas da densidade relativa do material.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196033.pdf: 1694864 bytes, checksum: 6c5afcd55ffbacb168561cc033a5810d (MD5) / Este trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um método de análise de dispositivos eletromagnéticos considerando o circuito de alimentação. A modelagem do dispositivo eletromagnético é realizada usando o método de elementos finitos tridimensional 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 as grandezas comuns a ambos, isto é: as correntes e as tensões nos enrolamentos do dispositivo eletromagnético. O movimento do rotor é modelado através do método da banda de movimento no qual uma alocação dinâmica das condições de periodicidade ou anti-periodicidade é realizada. A validação das ferramentas desenvolvidas neste trabalho foi obtida utilizando-se três tipos de máquinas a ímãs permanentes com topologias de fluxo radial, axial e transversal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T01:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223421.pdf: 2966395 bytes, checksum: a91e4b0be8f4f50692182d17fc2d9f4f (MD5) / Este trabalho propõe uma metodologia híbrida experimental-numérica para a análise estrutural de chassis de veículos comerciais. A característica híbrida do método proposto se dá pela utilização de ensaios experimentais para calibrar e validar modelos numéricos. O diferencial em relação a outros trabalhos está na realização dos ensaios experimentais apenas nos pontos de maior incerteza do chassi. A metodologia foi aplicada a um veículo comercial de 8500 kg de peso bruto total. O método de elementos finitos foi utilizado para resolver o modelo numérico do veículo, o qual foi construído em elementos de viga. Seguindo indicações da literatura, foram utilizados elementos de viga com sete graus de liberdade; três deslocamentos, três rotações e o empenamento (warping). As dimensões e as características técnicas do veículo foram obtidas junto à empresa fabricante, que colaborou com este trabalho. Os resultados numéricos foram comparados com medições experimentais das deformações no chassi com o veículo em condições críticas de uso. A comparação foi feita a partir de espectros de densidade de potência das deformações experimentais e das calculadas numericamente. Pôde-se observar que os espectros experimentais e numéricos obtidos foram semelhantes em amplitude, porém diferentes na forma. Acredita-se que esta diferença se deva a falta de um detalhamento maior, no modelo numérico, dos componentes do veículo ligados ao chassi. Na confecção do modelo alguns componentes foram desconsiderados e outros não foram perfeitamente modelados. No entanto, os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para um trabalho acadêmico e tem-se a certeza de que eles poderiam ser melhorados com um refinamento do método. This work proposes a hybrid experimental-numeric methodology, aiming to the structural analysis on commercial vehicles. The hybrid pattern is given by the use of experimental tests to calibrate and validate numeric models. When compared with the existing bibliography, the main difference of this work is the use of dynamic experimental tests to calibrate very specific points of doubt on the numeric (computational) model. The methodology was applied to a commercial vehicle with 8500 kg total weight. The Finite Element Method (FEM) was applied to solve the numeric model of the vehicle, built on beam elements with seven degrees of freedom (three translations, three rotations and the warping). The manufacturer gave the dimensions and all the technical information of the vehicle. The numerical results were compared with experimental strain measures of the vehicle's chassis under critical conditions of use. The experimental and the numerical results were compared using Power Spectrum Density (PSD) graphs. The curves showed similar amplitudes but a different shape. It is believed that these differences are due to the roughness of the model, mainly the support components of the vehicle as the engine, gearbox, cabin, etc. Some minor components were simply not included in the whole model and the others were not well refined. However, the final results achieved were considered satisfactory for an academic work. It is strongly believed that better results could be achieved with a more developed method and model.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:09:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 204480.pdf: 1740733 bytes, checksum: a66df342db5da695a0c2c2cc25e1f2ad (MD5) / O fresamento é um dos processos de usinagem mais universais. Entretanto, a possibilidade de ação simultânea de vários gumes na peça, a contínua variação da espessura do cavaco e as conseqüências do corte interrompido dificultam uma descrição teórica e genérica da influência dessas variáveis no processo. O número de variáveis envolvidas nesse processo inviabilizou, até recentemente, a tentativa de extrair dados confiáveis através da simulação numérica. Porém, com o aprimoramento de métodos adequados, juntamente com o desenvolvimento de programas e computadores, a simulação vem se tornando cada vez mais viável. Atualmente, as forças de corte presentes nos processos de torneamento e fresamento podem ser reproduzidas por diversos modelos. No presente trabalho são desenvolvidos procedimentos teóricos e experimentais para a determinação de forças no fresamento frontal. Essas forças são empregadas como dados de entrada para uma análise dinâmica por elementos finitos de peças de baixa rigidez submetidas aos esforços flutuantes do processo de fresamento, com o objetivo de determinar parâmetros de usinagem que reduzam vibrações. Assim, esses parâmetros podem ser revistos e corrigidos antes do processo ter início. Os parâmetros variados na análise dinâmica foram a profundidade de corte, o avanço e a velocidade de corte. Essa análise permite ajustar as condições de usinagem reduzindo a necessidade de determinação empírica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-19T16:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 185386.pdf: 3738414 bytes, checksum: 59c4e66c36369719f822dc8102cc3233 (MD5) / Atualmente o concreto armado é um dos materiais mais utilizados na execução de reservatórios para o armazenamento de água e outros líquidos. A grande incidência de manifestações patológicas nos reservatórios de concreto armado no Brasil, causadas principalmente pela falta de controle de fissuração e por impermeabilização inadequada, motivou o desenvolvimento deste trabalho. Este trabalho restringe-se a patologias em reservatórios de concreto armado causadas por falha de projeto estrutural. Apresenta-se inicialmente uma revisão dos métodos de cálculo convencionais e das recomendações de normas para o projeto estrutural de reservatórios de concreto armado. Para diversos exemplos estes métodos são comparados com o Método dos Elementos Finitos, tanto para análises bi como tri-dimensional, considerando-se os materiais elástico-lineares. Para reservatórios elevados esta comparação é feita em termos de momentos fletores, deslocamentos, e orientação das tensões principais nas paredes dos reservatórios. No caso de reservatórios apoiados sobre o solo, consideram-se apoios fixos ou elásticos, variando-se o coeficiente de mola de acordo com o tipo de solo. Realiza-se também um levantamento das manifestações patológicas em alguns reservatórios construídos no estado de Santa Catarina. Entre estes seleciona-se um reservatório retangular, apoiado no solo, que apresentava muitas fissuras e corrosão. O reservatório foi analisado pelo Método dos Elementos Finitos, modelando-se as paredes e lajes por elementos de casca e os pilares por elementos de pórtico espacial. O solo foi modelado por apoios fixos e também por molas elásticas, variando-se a rigidez da mola dentro de uma certa faixa. Comparam-se os resultados analíticos com os obtidos pelos métodos convencionais de cálculo, em que consideram-se as paredes e as lajes isoladas e o solo rígido. Ao final do trabalho são apresentadas algumas conclusões e recomendações com relação aos métodos de cálculo de reservatórios e sugestões para trabalhos futuros.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T17:57:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189240.pdf: 2582764 bytes, checksum: 916cfd571ecacab38cfb43aac4f56445 (MD5) / O trabalho aqui presente destina-se a fazer uma abordagem de um problema de Otimização de Forma, via Método de Elementos Finitos de Galerkin, sendo os alvos de estudos as equações de Navier-Stokes e Continuidade (bidimensionais). Os escoamentos aqui tratados são incompressíveis e encontram-se em regime permanente. O objetivo do trabalho é dado um escoamento sobre uma superfície, encontrar a forma desta que "minimiza" a dissipação viscosa do escoamento analisado. Sendo esta definida como a função objetivo do nosso problema de ótimo, e onde as restrições encontradas são do tipo lateral e/ou volumétrica. O tratamento dado neste trabalho ao problema de otimização de forma é fortemente baseado no cálculo do gradiente da função objetivo, que é feito numericamente. Este cálculo se dá através de diferença finita central, onde cada uma das variáveis de projeto são "perturbadas" em ambas as direções. A cada perturbação dada uma nova malha é gerada para o domínio e a análise do escoamento é refeita. A formulação implementada para a análise do escoamento, possui ainda parâmetros de estabilização que possibilitam o tratamento de escoamentos em que valores elevados do número de Reynolds (Re ~ 1000) estejam envolvidos, bem como permitem a não satisfação das condições de Brezzi-Babuska (ou condições de inf-sup). A eficiência desta estratégia é checada em duas aplicações. O critério de otimalidade adotado é a satisfação das condições de Kuhn-Tucker

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 184726.pdf: 1424368 bytes, checksum: 1f2fd9dc249ad41dc4f5172f0c92b05d (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Matemática e Computação Científica / Made available in DSpace on 2012-10-20T02:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:03:43Z : No. of bitstreams: 1 182699.pdf: 2689512 bytes, checksum: 1f59058de2ec87f6a85fda8db7d7c946 (MD5) / Neste trabalho faz-se uma análise da hp-versão do método de elementos finitos de Galerkin descontínuo (hp-DGFEM) aplicado a um problema de valor de fronteira para equações diferenciais parciais de segunda ordem com forma característica não negativa, que sobre certas condições tem uma única solução fraca. Especial atenção é dada para estimativas "a priori" do erro para o hp-DGFEM que são encontradas com e sem a adição de um parâmetro de estabilidade, para o caso de pura advecção, e sem parâmetro de estabilidade para pura difusão. Assim, obtém-se uma estimativa 'a lpriori"(sem parâmetro de estabilidade) para o problema de difusão-advecção-reação. Estimativas "a postiori" de erro do hp-DGFEM também são consideradas para operadores diferenciais lineares. Resultados numéricos são obtidos para alguns problemas de teste, os quais, confirmam as estimativas acima.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T10:45:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:18:46Z : No. of bitstreams: 1 177769.pdf: 2685526 bytes, checksum: 13db29067265094db7dcb0535875b5bf (MD5) / Este trabalho tem por objetivo analisar, utilizando o método dos elementos finitos, o comportamento dinâmico de rotores em eixos bobinados. Os rotores são formados por um ou dois discos acoplados à um eixo apoiado em mancais flexíveis. Os eixos são, neste caso, fabricados a partir do bobinamento de fibras impregnadas em resina sobre um mandril. Os discos são considerados rígidos e um elemento do tipo viga com módulo equivalente é utilizado para modelar o eixo do rotor. Um modelo de amortecimento interno é introduzido através de um módulo equivalente amortecido. Inicialmente, são determinadas a resposta a uma massa desbalanceada e as zonas de instabilidade para os modos em flexão de rotores apoiados em mancais com diferentes configurações. Nos modos em torção, são determinadas as freqüências naturais e os respectivos fatores de amortecimento, bem como a resposta em freqüência. Os resultados obtidos com o eixo em carbono/epóxi e em vidro/epóxi, mostraram que o ângulo de bobinagem do eixo pode ter forte influência na localização das freqüências naturais, tanto nos modos em flexão quanto em torção. O amortecimento interno, proveniente do material composto, pode reduzir consideravelmente os picos de amplitudes de vibrações, porém pode gerar instabilidade no sistema. E por fim, com o objetivo de ressaltar as vantagens e a flexibilidade oferecidas pelo uso de materiais compostos em rotores, um método de otimização foi utilizado para minimizar picos de amplitude, evitar zonas de instabilidade e determinar a posição ótima das velocidades críticas, tendo como variáveis de projeto o ângulo de bobinagem, as rigidezes dos mancais e a posição do disco no eixo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T13:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:39:07Z : No. of bitstreams: 1 175749.pdf: 10752850 bytes, checksum: e6468c9dd6cefe7a897c1852356273de (MD5) / Desde sua invenção por Tesla, no século XIX, a máquina de indução tem sido largamente utilizada na indústria devido a sua robustez, simplicidade e baixo custo. Com isso, uma grande variedade de estudos e publicações técnicas tem sido feita ao longo desse tempo objetivando entender o seu funcionamento bem como determinar seus parâmetros. Há principalmente duas diferentes formas de estudar a máquina de indução: através do circuito equivalente e através de métodos numéricos. Os métodos clássicos de determinação dos parâmetros do circuito equivalente, carecem de acuracidade porque estão baseados nos modelos simplificados dos campos magnéticos da máquina. O método dos elementos finitos é mais preciso porque pode levar em consideração não linearidades e outros fenômenos como correntes induzidas, porém é mais trabalhoso por exigir mais capacidade computacional. Combinando os dois métodos nesta tese, a identificação dos parâmetros do circuito equivalente é feito pelo método dos elementos finitos. Buscando este objetivos, vários métodos são apresentados, entre eles podemos mencionar: 1) Método dos dois ensaios ou clássico. Este método é simples e apresenta os parâmetros do circuito em apenas dois pontos de escorregamento da máquina. 2) Método da impedância total. Este método já é mais refinado, uma vez que apresenta os parâmetros do circuito variando com o escorregamento; entretanto requer uma complexidade maior de cálculo. 3) O método do diagrama vetorial. Este método é o mais refinado porque permite calcular todos os parâmetros da máquina a partir dos dados calculados por elementos finitos, bem como verificar a variação dos parâmetros com o escorregamento.