Visando compreender os fluxos na fase líquida do crescimento de silício pelo método Czochralski, é feita a Simulação Numérica do silício fundido, resolvendo-se as equações que governam o fenômeno da convecção forçada no fluido: Balanço de Quantidade de Movimento e Balanço de Massa. A técnica numérica escolhida é a de Elementos Finitos, onde é utilizada a formulação de Galerkin, com aproximações quadráticas nas componentes da velocidade e linear na pressão. A partir de várias combinações de rotações cadinho-cristal, os perfis de velocidade obtidos são analisados com relação aos efeitos de incorporação de impurezas e/ou dopantes no cristal em crescimento. / In order to visualise the flow conditions during crystal growth of Silicon by the Czochralski technique, a numerical simulation is done. It is used the Finite Element Method with the Galerkin Formulation , and with quadratic approximations on the components of the velocity and linear approximations on the pressure. Many combinations of crystal and crucible rotations are analised and discussed considering optimal growth conditions.

Neste estudo avaliou-se o comportamento biomecânico de próteses obturadoras maxilares Classe Ib, II e III de Okay retidas por implantes, observando as tensões geradas no tecido ósseo e gengivo-mucoso maxilar. A Análise de Elementos Finitos foi realizada empregando-se um modelo digital desenvolvido a partir de uma tomografia computadorizada de um indivíduo adulto. Utilizou-se o programa Rhinoceros® versão 4.0 SR9 para gerar o modelo maxilar BioCAD 3D, incorporando-se os modelos CAD dos implantes e UCLAS. Os implantes foram posicionados de acordo com cada modelo: Modelo 1 (Classe Ib de Okay): 6 implantes posicionados em regiões de caninos e incisivos laterais bilateralmente e em região de segundo premolar e primeiro molar esquerdos onde foram utilizados 4 clipes para o sistema de retenção barra/clipe; Modelo 2 (Classe II de Okay): 4 implantes posicionados em região de canino, incisivo lateral, segundo premolar e primeiro molar esquerdos, com 3 clipes; Modelo 3 (Classe III de Okay): 2 implantes posicionados em região de segundo premolar e primeiro molar esquerdos, com 2 clipes. A malha de elementos finitos foi gerada pelo programa Ansys®, tendo sido aplicada uma força de 80 N na plataforma oclusal, e de 35 N na plataforma incisal. Foi realizada uma análise qualitativa, correspondente à escala de tensão máxima principal, com valores quantitativos expressos em MPa. O deslocamento da prótese obturadora na região sem suporte ósseo aumentou em função da diminuição da área de suporte ósseo, do número de implantes e de clipes; a mucosa gengival, o osso cortical e o osso medular sofreram tensões de tração e de compressão que aumentaram em função da diminuição da área de suporte ósseo, do número de implantes e de clipes. Concluiu-se que quanto maior a perda da área de suporte ósseo em uma maxilectomia, maiores serão as forças de tensão e de compressão geradas pelo sistema de retenção barra/clipe nos tecidos remanescentes e maior será a tendência para o deslocamento da prótese. / Patients submitted to maxillectomy due to oral cancer shall be rehabilitated by means of obturator prosthesis in order to achieve a better quality of life. This study evaluated the biomechanics of implant-retained obturator prostheses analyzing the stress on maxillary osseous and gingivo-mucosal tissues. Finite elements analysis was developed using a 3D digital model based on a computed tomography of an adult man. Files were processed by Software Rhinoceros®, v4.0 SR9 and generated a maxillary BioCAD 3D model, which incorporated the CAD models of the implants and UCLAS. The implants were located considering: Model 1 (Okay Class Ib) - 6 implants in the areas of canines and lateral incisors and in the areas of left second premolar and molar, retention system bar/4 clips; Model 2 (Okay Class II ) - 4 implants located in the areas of canine, lateral incisor, left second premolar and first molar, retention system bar/3 clips; Model 3 (Okay Classe III) - 2 implants inserted in the left second premolar and first molar, retention system bar/2clips. The finite elements mesh was generate using Software Ansys®. A force of 80 N was applied to the occlusal platform and, at the same time, a force of 35 N was applied to the incisal platform of the obturator prosthesis. Results considered a qualitative analysis, based on the scale of maximum principal stress, and a quantitative analysis, when values were expressed in MPa. The dislodgement of the obturator prosthesis in the area with no osseous support increases as the area of the osseous support, the number of implants and clips diminish; the tensile and compressive stress in the gingival mucosa, the cortical and the alveolar bone increase as the osseous support, the number of implants and of clips diminish. The larger the area without osseous support, the higher the tensile and compressive stress in the remaining tissues and greater the displacement of the prosthesis.

Este trabalho apresenta uma proposta para cálculo da correção do fator de construção de núcleos de transformadores de potência, devido à influência das perdas na região das juntas magnéticas. Esse fator permite corrigir o valor de perdas em vazio no núcleo, obtido das curvas do fabricante das chapas de aço-silício, e sua determinação, até o momento, tem sido baseada, sobretudo, em estimativas empíricas e estatísticas. A correção proposta para esse fator é baseada no cálculo das perdas magnéticas na região das juntas, cálculo esse obtido a partir de uma simulação computacional do transformador pelo Método de Elementos Finitos. Com esse fator de correção, foi possível melhorar a precisão do cálculo de perdas em vazio, aproximando-o mais dos valores experimentais. Foram estudados dois tipos de juntas magnéticas, com e sem step-lap, e três dimensões de entreferro; em seguida, foi analisada a influência desses parâmetros no fator de construção. As simulações foram realizadas por um programa comercial que utiliza o Método de Elementos Finitos em duas dimensões. / This work presents a suggestion to calculate a correction factor of building factor in a core of power transformers, due to influence of losses in the magnetic junctions. This factor allows correcting the value of no load loss in the core, obtained from steel manufacturers, and their determination, up to now, it has been based, especially, in empirical and statistics estimates. The correction suggested to this factor is based in magnetic losses calculations in junction region, calculation which was obtained from a computer simulation of the transformer by Finite Element Method. Having this correction factor, could the accuracy of the calculation of no load loss, be improved, setting of the experimental value closer. Two types of magnetic joints, with and without step-lap, and three of gap were studied; then, it was examined the influence of these parameters in the building factor. The simulations were run by commercial software which uses finite element method in two dimensions.

O objetivo deste estudo foi verificar a influência das dimensões do corpo-de-prova sobre a tensão de contração de um compósito em sistemas de teste com compliances conhecidos e em um sistema hipotético com compliance zero. A distribuição das tensões foi avaliada através de análise por elementos finitos. Cilindros de vidro com 2, 4 ou 6 mm de diâmetro foram fixados nas garras da máquina de ensaios (Instron 5565). As alturas dos corpos-de-prova foram definidas ajustando-se a distância entre os cilindros (0,5, 1, 2 e 4 mm). Um compósito quimicamente ativado (Bisfil 2B, Bisco) foi aplicado entre os cilindros. A força máxima após 30 min foi dividida pela área da seção transversal do corpo-de-prova para se obter a tensão nominal (MPa). A partir dos valores do módulo de elasticidade do vidro, diâmetro do cilindro e força desenvolvida, o valor da tensão nominal experimental foi corrigida para estimar a tensão que teria sido obtida caso o sistema tivesse compliance igual a zero. Estes valores foram utilizados na análise por elementos finitos. Alturas menores geraram maior tensão nominal apenas nos diâmetros 4 mm e 6 mm. Houve uma correlação linear direta entre tensão e fator-C. Porém, o efeito de borda ficou evidente nas curvas dos dados agrupados por diâmetro. Não houve relação entre tensão nominal e volume de compósito para todo o conjunto de dados. A correção da tensão resultou em valores mais altos e ampliou as diferenças de tensão entre as alturas. A simulação por elementos finitos evidenciou pronunciado efeito de borda em situações de alto confinamento e os valores da tensão máxima de Von Mises foram mais altos do que a tensão nominal 9 corrigida em qualquer condição experimental. Foi possível concluir que as dimensões do espécime influenciaram os valores de tensão nominal. É possível inferir que a eliminação do compliance tornaria esta influência mais evidente. Existe um pronunciado efeito de borda neste tipo de ensaio, principalmente em condições de alto confinamento. / The objective of the present study was verify the influence of specimen dimensions on polymerization shrinkage stress of a dental composite in testing systems of known compliance and in a hypothetical system with zero compliance. Stress distribution was evaluated using finite element analysis. Glass rods with 2, 4, or 6 mm diameters were attached to a universal testing machine (Instron 5565). Specimen height was defined by adjusting the distance between the rods (0.5, 1, 2 or 4 mm). A self-cure composite (Bisfil 2B, Bisco) was applied between them. Maximum contraction force after 30 min was divided by the cross-sectional area of the specimen in order to obtain nominal stress (MPa). The corrected nominal stress was calculated using the elastic modulus and elongation of the components of the system, together with the force registered during testing. Corrected values were used in the finite element analysis. Shorter specimens generated higher nominal stress only for the 4 mm and 6 mm specimens. There was a direct linear correlation between stress and C-factor. However, the effect of boundary restraints became evident when data were grouped by diameter. No correlation was found between nominal stress and specimen volume. Data correction for compliance amplified the differences in stress produced by different heights. Finite elements analysis revealed an accentuated boundary effect in high confinement groups. Maximum Von Mises stress was higher than corrected nominal stress in all groups. It was concluded that specimen dimensions influenced test results. Eliminating the influence of system compliance made the effect of specimen 11 dimensions on stress more evident. Boundary restraints have a strong influence in test results, mostly in highly confined conditions.

Este trabalho teve por objetivo desenvolver e caracterizar um conjunto transdutor piezelétrico de potência e pinça laparoscópica para cortes homeostáticos, o qual constitui parte fundamental do projeto do Bisturi Ultrassônico Nacional. O transdutor, do tipo Langevin, é composto por quatro cerâmicas piezelétricas que convertem energia elétrica em deslocamento mecânico. Um componente importante do transdutor é o amplificador mecânico, cuja finalidade é aumentar a amplitude do deslocamento. O transdutor e o amplificador foram desenvolvidos através de um modelo axissimétrico de elementos finitos implementado no software ANSYS e a lâmina foi desenvolvida através de um modelo tridimensional em elementos finitos. Para cada associação, entre os componentes, os resultados numéricos da resposta em frequência da impedância elétrica e do coeficiente de acoplamento eletromecânico, foram comparados com os resultados experimentais. Também foi desenvolvido um mecanismo inovador de acionamento da pinça laparoscópica. O resultado desta pesquisa proporcionou uma inovação tecnológica na área médica, contribuindo assim para o progresso tecnológico do país. / The aim of this work was to develop and characterize a high power piezoelectric transducer coupled to a laparoscopic forceps for homeostatic cuts, which is a fundamental part of the National Ultrasonic Scalpel Project. The Langevin type transducer consists of four piezoelectric ceramics that convert electrical energy into mechanical displacement. An important component of the transducer is the mechanical amplifier, which increases the amplitude of displacement. The transducer and amplifier have been developed through an axisymmetric finite element model, implemented in ANSYS, and the blade was developed using a three-dimensional finite element model. For each association between the components, the numerical results of the frequency response of the electrical impedance and electromechanical coupling coefficient were compared with the experimental results. An innovative drive mechanism was developed for the laparoscopic forceps. The result of this research provided a technological innovation in the medical field, thus contributing to the technological progress of the country.

Um material piezocompósito é resultante da combinação de um material piezelétrico com outros materiais não-piezelétricos, oferecendo vantagens substanciais em relação aos materiais piezelétricos convencionais. Diferentes propriedades efetivas podem ser obtidas alterando-se a fração de volume dos constituintes ou a própria topologia da célula unitária do piezocompósito. Materiais com Gradação Funcional (MGF) são materiais compósitos avançados, projetados de tal forma que sua composição varie gradualmente numa direção espacial. A vantagem do conceito MGF é não apresentar interface convencional entre os materiais da inclusão e da matriz, reduzindo assim um problema comum em materiais compósitos laminados, como por exemplo, o surgimento de concentração de tensões mecânicas. O Método de Otimização Topológica (MOT) é uma técnica computacional utilizada para se determinar a distribuição de materiais em uma estrutura ou material de forma sistemática, a fim de se extremizar uma determinada função objetivo. Assim, esse trabalho propõe uma metodologia sistemática e genérica para o projeto de materiais piezocompósitos com gradação funcional (MPGF) utilizando o MOT, tanto para aplicações quasi-estáticas, quanto para aplicações dinâmicas. Dessa forma, divide-se o projeto de materiais piezocompósitos em três grupos. O primeiro grupo consiste em um método de projeto de materiais baseado na combinação do método de homogeneização com o MOT para o projeto de MPGF para aplicações quasi-estáticas, onde o objetivo é projetar materiais piezocompósitos que, de modo geral, maximizem a conversão de energia mecânica em elétrica. A aplicação utilizada como exemplo neste trabalho são materiais empregados em dispositivos de coleta de energia. O segundo grupo visa aplicações dinâmicas de materiais piezocompósitos fonônicos, onde a propriedade de interesse é a possibilidade de se ter faixas de frequência, mais conhecidas por band gaps, nas quais ondas elásticas não se propagam. Assim, neste estudo visa-se o projeto de MPGF fonônicos com largura e posição de band gaps prescritos, empregando estruturas unidimensionais, e a maximização de diversos band gaps, empregando estruturas bidimensionais. O terceiro grupo explora o conceito de gradação geométrica, baseado em repetições de padrão ao longo do domínio de projeto, porém cada repetição tem um ou mais comprimentos modificados, de forma gradual. Dessa forma, suas propriedades alteram-se progressivamente ao longo da estrutura, embora a distribuição de materiais seja discreta, contornando assim possíveis dificuldades de manufatura. Esta abordagem é empregada visando à aplicação na coleta de energia, onde se procura maximizar a potência elétrica gerada em um resistor acoplado aos eletrodos, através da obtenção da topologia otimizada de estruturas piezocompósitas. Exemplos numéricos são apresentados de forma a ilustrar as metodologias de projeto propostas, bem como, analisar a influência dos parâmetros de otimização nos resultados. / Piezocomposite materials result from the combination of a piezoelectric material with other non-piezoelectric materials, offering advantages over conventional piezoelectric materials. Different effective properties can be obtained by changing the volume fraction of constituent materials, the shape of inclusions, or even the topology of the unit cell. Functionally Graded Materials (FGM) are composite materials, which are designed so that its composition varies gradually in space. One of the advantages of FGMs is that there is no conventional interface between the constituent materials, which reduces, for instance, microscopic stress concentration problems in composite materials. Topology Optimization Method (TOM) is a computational technique used to determine the material distribution of a structure or material in a systematic way, in order to maximize a determined objective function. Thus, this study proposes a generic and systematic methodology to design Functionally Graded Piezocomposites Materials (FGPM) using TOM, for quasi-static and dynamic applications. The study is divided into three groups. The first group combines the homogenization method with TOM in order to design FGPM for quasi-static applications, where the goal is to maximize the conversion of mechanical energy into electrical energy. The application used as an example in this study focuses materials used in energy harvesting devices. The second group focuses on dynamic applications of phononic piezocomposite materials, where the property of interest is the possibility of having frequency band gaps, in which elastic waves do not propagate. This study aims to design phononic FGPM with prescribed band gap width using one-dimensional model, and to design phononic FGPM with maximized band gaps using two-dimensional model. The third group investigates the pattern gradation concept, based on pattern repetitions over the design domain, but each pattern has one or more dimensions gradually modified. Thus, properties change gradually along the structure, although the material distribution keeps in the discrete form, thereby circumventing potential manufacturing difficulties. The objective function consists of maximizing the electric power generated in a load resistor. A projection scheme is employed to compute the element densities from design variables and control the length scale of the material density. Numerical examples are presented and discussed using the proposed methods.

O foco do presente trabalho é estudar a intensificação da pressão de contato entre os dentes de duas engrenagens cilíndricas de dentes retos, que ocorre por causa do deslocamento dos componentes de um redutor de velocidades. Essa intensificação ocorre inclusive em um redutor fabricado sem quaisquer erros de usinagem ou de montagem. A correção de hélice é uma usinagem realizada na superfície do dente da engrenagem que compensa os deslocamentos dos eixos e engrenagens, devido à flexão e à torção, e os deslocamentos dos dentes das engrenagens, devido à flexão e à pressão de contato. Foram estudados efeitos importantes para essa correção de hélice em um redutor de velocidades. Com isso, foi desenvolvido um modelo analítico que calcula a correção necessária para diminuir esse intensificador de pressão de contato em função dos deslocamentos citados acima. Esse modelo analítico foi comparado com um modelo analítico da literatura e com o software comercial RIKOR®. Os resultados de correção de hélice propostos são similares aos da literatura e do RIKOR® com exceção das bordas das engrenagens, aonde existem algumas divergências. Posteriormente, foi desenvolvido um modelo sólido de engrenagem com o perfil evolvente e com as correções de hélice calculadas analiticamente. Este modelo tridimensional (3D) foi elaborado usando os softwares SolidWorks® e Inventor® e simulado por elementos finitos por meio do software ANSYS®. Verificou-se que as três correções de hélice - a proposta, a da literatura e a do RIKOR® - realmente diminuem a intensificação de pressão de contato no flanco do dente da engrenagem. Por fim, foi possível visualizar que a correção proposta nesta dissertação é 3% mais efetiva que a proposta pela literatura e pelo RIKOR® para o caso analisado. / This work will study the contact pressure intensifier between two spur gears teeth, which exists due to the displacement of the components of the gearbox. This effect occurs even in gearboxes manufactured without any machining and/or assembling errors. The lead correction is a machining operation conducted at the gear tooth surface that compensates the displacement of shafts and gears, due to bending and torsion, and the gear teeth displacement, due to bending and contact pressure. Factors that are important to the lead correction in gearboxes were studied. An analytical model was proposed in order to evaluate the lead correction necessary to diminish the contact pressure intensifier as a function of the displacements mentioned above. This analytical model was compared to a literature one and to the commercial software RIKOR®. The results of the proposed lead correction are similar to the literature and RIKOR® ones, although there are differences at the borders of the gears. This work also describes the development of a solid model of the gears and shafts with the involute profile and the lead correction evaluated analytically. This model is tridimensional (3D) and was designed using SolidWorks® and Inventor software. It was simulated using finite element analysis software ANSYS® and it was possible to verify that the three lead corrections - proposed, from literature and from RIKOR® - diminished the contact pressure intensifier at the gears tooth flank. It was also possible to verify that the lead correction proposed is 3% more effective than the other ones for the case analyzed.

Tradicionalmente, a análise de problemas da Engenharia Geotécnica esteve apoiada nos conceitos da Mecânica dos Solos, desenvolvida por Terzaghi, na Teoria da Elasticidade e nas teorias de análise limite. Este trabalho busca explorar uma abordagem que deveria ser mais utilizada neste tipo de problema, voltada à utilização de modelos constitutivos mais completos para a caracterização dos solos. Os aspectos teóricos e práticos deste tema são discutidos, dando destaque especial para sua implementação e seu desenvolvimento no âmbito do Método dos Elementos Finitos. Seguindo uma breve discussão sobre as principais características dos solos, os modelos constitutivos mais utilizados na Engenharia Geotécnica são apresentados. Em particular, os modelos Mohr-Coulomb e Cam-clay. Na seqüência são definidas as equações de Biot para o adensamento, objetivando sua utilização em um programa de elementos finitos, no caso o ADINA. Na segunda parte do trabalho, três estudos são realizados. O primeiro busca comparar os resultados obtidos por Nader (1993), para um solo siltoso submetido a diferentes trajetórias de tensão, com aqueles fornecidos pelos modelos Mohr–Coulomb e Cam-clay modificado, indicando os principais desvios encontrados. Na seqüência, analisa-se o problema de determinação do coeficiente N para obtenção da capacidade de carga do solo, no caso de sapatas corridas. Neste estudo, realizado através do ADINA, o modelo Mohr–Coulomb é utilizado, e a influência do ângulo de atrito (), do ângulo de dilatação () e da rugosidade da face inferior da sapata são pesquisadas. As dificuldades numéricas presentes quando a lei de fluxo é não associada são, também, discutidas. Finalmente, o problema de escavação de valas é discutido. O caráter evolutivo deste tipo de análise, o estudo do adensamento e a pesquisa da influência do coeficiente de empuxo em repouso (Ko) na resposta do problema são explorados. Neste caso, o modelo Cam-clay modificado é escolhido para realização de um conjunto de análises. A partir destes três estudos pode-se perceber a importância de utilizar modelos constitutivos mais representativos do comportamento dos solos, para reproduzir mais satisfatoriamente sua resposta. Neste trabalho cumpriu-se, também, o objetivo de confirmar a eficiência do ADINA como ferramenta computacional para resolução de problemas relevantes da Engenharia Geotécnica. / Traditionally, the solution of Geotechnical Engineering problems was supported by Soil Mechanics concepts, developed by Terzaghi, Elasticity Theory and the limit analysis theories. This work tries to explore an unusual approach, which concerns the use of complete constitutive models for soils description. Both theoretical and practical aspects of the theme are discussed, with special attention devoted to the Finite Element implementation and development. Following a brief discussion about soil characteristics, the constitutive models usually used on Geotechnical Engineering are presented. In particular, the Mohr-Coulomb and Cam-clay models are explored in details. The theoretical presentation is concluded by establishing the Biot equations for consolidation problems, observing its using on a finite element program, ADINA for instance. On the second part of the work, three studies are carried out. The first one tries to compare the triaxial response of a silty soil when subjected to different stress paths, described by Nader (1993), with the results achieved when the Mohr-Coulomb and the modified Cam-clay models are used, showing the main differences. After that, computations of the bearing-capacity factor N have been made in order to evaluate the bearing-capacity for strip foundations. On this study, also solved in ADINA, the Mohr-Coulomb model is used, and the friction angle (), dilation angle () and footing roughness effects on the response are investigated. It is also discussed the numerical difficulties observed when non-associative conditions are applied. Finally, the retaining wall problem is explored. The evolution aspect of the problem, the consolidation study and the pre-excavation earth pressure coefficient (Ko) effects are also discussed. On this case, the modified Cam-clay model is chosen for several analyses. From these three studies it was noticed that in order to reproduce satisfactorily soil response, it is fundamental to chose representative constitutive models of soil behaviour. Also, this work accomplished the aim of confirming ADINA as an efficient skill to relevant Geotechnical Engineering problems solution.

Os materiais resilientes ou macios para reembasamento de base de próteses são utilizados na clínica odontológica com a finalidade de proporcionar maior conforto e eficiência mastigatória aos pacientes que utilizam próteses removíveis totais e que por situações específicas não suportam uma prótese removível total convencional com base rígida. Atualmente é muito utilizado nas próteses removíveis transicionais, para minimizar as pressões sobre implantes que se encontram na fase de osseointegração, além de proporcionar ausência de lesões traumáticas e condicionamento tecidual durante o período pós-cirúrgico; em casos de rebordo alveolar atrofiado; irritação crônica superficial possivelmente devido à pressão do forame mentoniano; rebordo em lâmina de faca; após radiação terapêutica dissipando as forças oclusais, entre outras. Assim, é objetivo deste estudo analisar por meio do método de elementos finitos tridimensional a distribuição de tensões aplicadas na prótese removível total reembasada com forradores macios em diferentes espessuras e consequente transmissão a mucosa e ao rebordo, definindo a espessura ideal de material reembasador. Os corpos-de-prova constituirão-se em modelos projetados de mandíbula desdentada com uma prótese total apoiada sobre o rebordo. São 6 modelos: modelo 1: prótese removível total apoiada diretamente sobre o rebordo sem material reembasador (caso controle); modelo 2: prótese removível total reembasada com 0,5mm de espessura de material reembasador apoiada sobre o rebordo; modelo 3: prótese removível total reembasada com 1mm de espessura de material reembasador apoiada sobre o rebordo; modelo 4: prótese removível total reembasada com 1,5mm de espessura de material reembasador apoiada sobre o rebordo; modelo 5: prótese removível total reembasada com 2,0mm de espessura de material reembasador apoiada sobre o rebordo; modelo 6: prótese removível total reembasada com 2,5mm de espessura de material reembasador apoiada sobre o rebordo. Uma força de 60N foi aplicada ao longo eixo dos dentes das próteses, sendo de mesma intensidade bilateralmente e simultaneamente. Após a execução dos teste e análise dos resultados verifica-se que a adição de apenas 0,5 mm de material reembasador (modelo 2), diminuiu em 10% o pico de tensão, ocorrendo diminuições menores com o aumento gradual da espessura de material reembasador. Dentro das características do presente trabalho, a diminuição dos picos são menores do que 1% entre os modelos 4 e 5, sugerindo que para mandíbulas com boa adaptação da prótese, superfície óssea lisa, sem espículas, nichos dentários ou outros fatores semelhantes, não é significativo uma espessura maior do que 1,5 mm de material reembasador . Um resultado que sai desse padrão se refere ao modelos 5 e 6, onde o aumento de 2 para 2,5 mm de espessura do material reembasador promoveu um aumento nos picos de tensão. Diante das características in vitro deste estudo conclui-se que uma espessura de 2mm de material reembasador é o suficiente para amortecer as forças mastigatórias. No presente estudo, espessura maior que 2mm promoveu tensões à mucosa e ao rebordo. / The soft or resilient materials for relining denture base are used in clinical dentistry in order to provide greater comfort and chewing efficiency of patients which use removable dentures for total and specific situations as they does not tolerate a removable prosthesis with total conventional rigid base. Currently it is widely used in transitional dentures, to minimize the pressures on implants in process of osseointegration, while providing no traumatic injuries and conditioning tissue during the postoperative period, in cases of atrophic alveolar ridge; superficial chronic irritation possibly due to pressure from the mental foramen, edging knife blade, and after radiation therapy dissipating occlusal forces. The aim of this study is to analyze through the three-dimensional finite element stress distribution applied in full removable denture rebased with soft liners in different thicknesses and consequent transmission to the mucosa and the edge, setting the ideal thickness of relining. The samples used in test form in models designed for edentulous mandible with a denture resting on the edge. There are 6 models: Model 1: Full removable denture supported directly on the alveolar ridge without relining (case control), Model 2: Full removable denture rebased with 0.5 mm thick relining resting on the alveolar ridge; Model 3: total removable prosthesis rebased with 1mm thickness relining resting on the alveolar ridge; Model 4: Full removable denture rebased with 1.5 mm thick relining resting on the alveolar ridge; Model 5: Full removable denture rebased with 2.0 mm thick relining resting on the alveolar ridge; Model 6: Full removable denture rebased with 2.5 mm thick supported on relining the alveolar ridge. A force of 60N was applied to the long axis of the tooth prosthesis, with the same intensity bilaterally and simultaneously. After execution of test and analysis of results shows that the addition of only 0.5 mm relining (model 2), down 10% peak tension, smaller decreases occurred with the gradual increase of the thickness of relining. Among the features of the present study, the decrease of the peaks are less than 1% between sections 4 and 5, suggesting that mandibles with good adaptation to the prosthesis, bone surface smooth, without spines, teeth or niches other similar factors, it is not a significant thickness greater than 1.5 mm relining. A result that comes out of this pattern refers to models 5 and 6, where the increase of 2 to 2.5 mm thick relining promoted an increase in spikes. The features of this in vitro study concluded that a thickness of 2mm relining is enough to absorb chewing forces. In this study, thickness greater than 2mm must transfer tension to the mucosa and alveolar ridge.

A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica recente de obtenção de imagens médicas para monitoração de tecidos biológicos. A TIE nos permite obter imagens que representam um plano transverso de qualquer seção do corpo humano (cabeça, tórax, coxa, etc.), onde cada “pixel" na imagem representa a sua impedância ou resistividade elétrica. As imagens são geradas através de valores de voltagens medidos em eletrodos posicionados em torno da seção do corpo humano. Estas voltagens são obtidas aplicando-se uma seqüência de corrente elétrica de baixa amplitude nos eletrodos, de acordo com um padrão da excitação elétrica (adjacente ou diametral). A TIE é baseada na solução de um problema inverso, onde dadas as voltagens medidas no exterior do corpo, essa técnica tenta encontrar a distribuição de condutividades no interior do corpo. O objetivo principal deste trabalho é aplicar o Método de Otimização Topológica (MOT) para obtenção de imagens da seção de um corpo na TIE. A Otimização Topológica (OT) busca a distribuição de material no interior de um domínio de projeto, retirando e adicionado material em cada ponto desse domínio de maneira a minimizar (ou maximizar) uma função objetivo especificada, satisfazendo dadas restrições impostas ao problema de otimização. Neste trabalho, o MOT é um método iterativo, cujo algoritmo computacional (implementado em linguagem C) combina o Método dos Elementos Finitos (MEF) e um algoritmo de otimização conhecido por Programação Linear Seqüencial (PLS). O problema de obtenção da imagem usando MOT consiste em se obter a distribuição de material (ou de condutividade) na seção do corpo que minimize a diferença entre os potenciais elétricos medidos nos eletrodos e os potenciais calculados num modelo computacional. A principal vantagem do MOT, aplicado à obtenção de imagens na TIE, é permitir a inclusão de várias restrições no problema de otimização, reduzindo o espaço de solução e evitando imagens sem significado clínico. Neste trabalho, o MOT utiliza o modelo de material SIMP para relaxar o problema de OT e vários esquemas são implementados com o intuito de regularizar o problema inverso da TIE (resolvido pelo MOT), tais como parâmetro de sintonia da imagem (“tuning"), restrição baseada na condutividade média do domínio da imagem, filtro espacial de controle de gradientes, aumento gradual do fator de penalidade do modelo de material (método de continuação) e aproximação contínua da distribuição de material (“CAMD"). Este trabalho está inserido num projeto temático cujo objetivo é estudar técnicas de reconstrução de imagem aplicadas a um tomógrafo por impedância elétrica para monitorar de forma precisa a ventilação forçada do pulmão e diagnosticar quando alguma parte do pulmão estiver danificada (obstruída ou colapsada) durante o processo de ventilação forçada. Para ilustração, são apresentadas imagens obtidas utilizando-se dados numéricos e experimentais de voltagem de domínios 2D bem conhecidos. / The Electrical Impedance Tomography (EIT) is a recent monitoring technique on biological tissues. The EIT allows us to obtain images representing a transversal plane of any section of human body (head, thorax, thigh, etc). Each image pixel is related to its corresponding value of electrical impedance (or resistivity). The images are generated from voltage values measured on electrodes positioned around the section of human body. These voltages are obtained by applying to the electrodes an alternated sequence of low intensity electrical currents in according to an excitation pattern (adjacent or diametral). The EIT is based on an inverse problem, where given the voltages measured outside of body, this technique tries to find the conductivity distribution inside of the body. In this work, the main objective is to apply Topology Optimization Method (TOM) to obtain images of body section in EIT. Topology Optimization seeks a material distribution inside of a design domain, determining which points of space should be solid and which points should be void, to minimize (or maximize) an objective function requirement, satisfying specified constraints. In this work, the MOT is an iterative method whose computational algorithm (implemented in C language) combines Finite Element Method (FEM) and an optimization algorithm called Sequential Linear Programming (SLP). The topology optimization problem applied to obtain images consists of finding the material (or conductivity) distribution in the body section that minimizes the difference between electric potential measured on electrodes and electric potential calculated by using a computational model. The main advantage of TOM applied to image reconstruction in EIT is to allow us to include several constraints in optimization problem, which reduces the solution space and avoids images without clinical meaning. In this work, the MOT uses a material model based on SIMP to makes relaxation of topology optimization problem and several regularization schemes are implemented to solve inverse problem of EIT, such as image tuning control, weighted distance interpolation based on average conductivity of domain, spatial filtering technique for gradient control, graduated changing in penalty factor of material model during the optimization process (continuity method), and continuous approximation of material distribution (CAMD). This work belongs to a thematic project whose aim is to study reconstruction image algorithms that could be used in an EIT device to monitor accurately mechanical ventilation of lung and to diagnose when any portion of lung is damaged (obstructed or collapsed) during mechanical ventilation process. To illustrate the implementation of the method, image reconstruction results obtained by using voltage numerical and experimental data of well-know 2D domains are shown.