Orientador: Leandro Palermo Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-25T19:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Foltran_CarlosEduardo_M.pdf: 754543 bytes, checksum: 82bf1a4905b0073411712c6ef54306c8 (MD5) Previous issue date: 1999 / Mestrado

Orientador: Leandro Palermo Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:49:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Millan_LeandroPrearo_D.pdf: 4533018 bytes, checksum: e773a91ae0a43139a214d9f81b444917 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O problema de transferência de calor com controle de temperatura incluindo um algoritmo genético para otimização do processo é estudado neste trabalho. O problema ocorre na terapia de tratamento de câncer denominada hipertermia em que tecidos ao redor do tumor são aquecidos a cerca de 40 ºC por um conjunto de antenas que envolvem o paciente, com orientação em fase e direcionadas a um ponto que recebe calor devido à incidência das ondas eletromagnéticas. O problema de transferência de calor em biosistemas emprega a equação de Pennes e as equações de Maxwell para determinação do campo elétrico e magnético. Um modelo bidimensional é estudado com o Método dos Elementos de Contorno incluindo o Método da Reciprocidade Dual (MECRD). A heterogeneidade do meio pode ser tratada com a associação de vários meios homogêneos pela inclusão de sub-regiões no tratamento pelo MECRD. É proposta uma nova função aproximadora no MECRD para tratar os efeitos de domínio das equações integrais relacionadas às equações de Maxwell e Pennes no regime estacionário, reduzidas a equações não homogêneas do tipo de Helmholtz. A convergência da função é avaliada em exemplos com geometria simples. O modelo foi testado para um caso com tumores em diferentes profundidades sendo os resultados comparados aos disponíveis na literatura / Abstract: The problem of heat transfer with temperature control including a genetic algorithm for optimization of the process is studied in this work. The problem occurs in the cancer therapy called hyperthermia in which tissue around the tumor is heated to about 40 ºC by a set o antennas that involve the patient, with phase orientation and directed to a spot that receives heat due the incidence of electromagnetic waves. The problem o heat transfer in biosystems employs the Pennes¿ equation and Maxwell¿s equations for determining the electric and magnetic field. A two-dimensional model is studied with the Boundary Element Method including the Dual Reciprocity Method (DRBEM). The heterogeneity of the medium can be treated with the combination of various homogeneous media by the inclusion of sub-regions in the DRBEM. It is proposed a new approximating function for DRBEM to treat the domain effects of the integral equations related to Maxwell¿s and Pennes¿ equations in steady state, reduced to non-homogeneous Helmholtz equations. The convergence of the function is evaluated in examples with simple geometry. The model was tested for a case with tumors in different depths been the results compared with the available literature / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:04:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sanches_LuizCarlosFacundo_D.pdf: 17020701 bytes, checksum: 17ce017691b6d9b316f87dc2be435c65 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O presente trabalho trata do estudo das formulações estática e dinâmica estacionária de um modelo de folhas poliédricas, através da implementação do Método dos Elementos de Contorno (MEC) na análise de peças de parede fina e no modelamento do sistema de laje composta "Steel Deck". Elementos planos contendo os estados de flexão (placa) e extensão (membrana) foram associados para representar o modelo final de folhas poliédricas. A análise é feita em regime elástico linear mediante a hipótese de pequenas deformações e com equilíbrio na posição não deslocada. O modelo final assume uma associação de lâminas (folhas poliédricas) no espaço, onde em cada lâmina estão associados os estados de flexão e extensão. O sistema final de equações é obtido tratando-se cada folha poliédrica individual, como uma sub-região do MEC. Nas equações de cada sub-região, após as transformações de coordenadas, procede-se a compatibilização de deslocamentos e equilíbrio de forças sobre as mesmas. O tratamento numérico foi feito através da formulação direta do Método dos Elementos de Contorno, utilizando-se elementos isoparamétricos lineares contínuos e descontínuos e gerando-se as equações integrais em pontos de colocação no contorno e fora do domínio. Com o propósito de mostrar a validade da formulação, foram resolvidos exemplos estáticos e dinâmicos estacionários de estados planos, placas finas, peças de parede fina e do sistema de lajes composta "Steel Deck". Na análise dinâmica estacionária são determinadas as Funções de Resposta em Frequência. Das informações contidas nas FRF, são obtidas as frequências naturais e os modos próprios de vibração correspondentes. O procedimento é validado através de comparações com resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura / Abstract: This study analyzes the static and stationary dynamic formulation of stretching and bending folded plate model to solve thin walled structures and composite slab "Steel Deck" using the direct Boundary Element Method. Plane elements containing out-of-plane flexural and inplane (stretching) mechanisms were assembled to represent the folded plate model. The equilibrium was emposed at the initial position with the small strain hypothesis. The final system is obtained by assuming each individual plane structural element as a subregion. After the necessary transforming of these equations they can be combined together taking into account the displacement compatibility and equilibrium conditions. Continuous and/or discontinuous isoparametric linear elements were used on the boundary discretization and the integral equations were computed with the collocation points placed in the contour and out of the domain. Static and dynamic examples were solved for stretching, thin plates, thin walled structures and composite slabs "Steel Deck" with the purpose to show the accuracy of the presented formulation. In the dynamic analysis, the Frequency Response Functions are determined. Modal data, i.e., natural frequencies and the corresponding mode shapes are obtained from information contained in the FRF. The procedure is validated by comparison with analytical results and numerical results available in the literature / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_RenatoMarquesde_D.pdf: 12889106 bytes, checksum: ae50d7f1404dacf5b43d8e4007ad231d (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O objetivo do presente trabalho é a síntese de Funções de Green e de Influência no domínio da freqüência para meios transversalmente isotrópicos visco-elásticos. Inicialmente são analisados problemas bidimensionais. A transformada integral de Fourier é aplicada no procedimento de solução, com inversão numérica. Soluções fundamentais para o espaço completo, semi-espaço e meios estratificados horizontalmente são consideradas. Na seqüência são considerados problemas tridimensionais em coordenadas retangulares e cilíndricas nos quais a transformada integral de Hankel com inversão numérica foi empregada. As soluções obtidas foram comparadas com as soluções disponíveis na literatura. Um conjunto de soluções axi-simétricas para o espaço completo, semi-espaço e meio multi-estratificado foi, também, sintetizado. O método da matriz de rigidez dinâmica foi, então, empregado para problemas axi-simétricos e bidimensionais. As soluções encontradas foram validadas com numerosos resultados disponíveis na literatura. As funções de Green e de Influência sintetizadas podem ser incorporadas tanto nas versões direta como indireta do Método dos Elementos de Contorno para a análise do comportamento dinâmico estacionário de meios transversalmente isotrópicos e visco-elásticos / Abstract: The present work synthesizes frequency domain Green and Influence Functions for transversely isotropic visco-elastic continua. Initially the two-dimensional case is treated. The Fourier integral transform is applied in the solution procedure, with numerical inversion. Fundamental solutions for full-space, half-space and horizontally layered media are considered. The stiffness matrix approach is used to obtain solutions for multi-layered media. In the sequence the three-dimensional case is considered. A series of axisymmetric solutions for for full-space, half-space and horizontally layered media are also synthesized. The matrix stiffness approach is also applied to the axisymmetric problem. The Hankel integral transform with numerica1 inversion is applied to the 3D cases. Numerical solutions are validated by comparisons whenever results are available in the literatura. The synthesized Green and Inf1uence Functions may be incorporated in the Direct or Indirect Versions of the Boundary Element Method to analyse the stationary dymanic behavior of transversely isotropic vico-elastic media / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas , Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T11:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_JoaoCandidoBaptistade_D.pdf: 47784224 bytes, checksum: fb4ed5f7dca2c305aa5e9de19f88ba84 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A teoria poroelástica de Biot é sintetizada de modo a torná-la mais facilmente aplicável a problemas práticos. Os parâmetros usados por Biot são explicitados em função de outros, que têm uma interpretação física mais simples e mais fácil, o que facilita a determinação deles em laboratório e o entendimento dos fenômenos poroelásticos. As equações que governam a teoria da poroelasticidade linear quase-estática, acoplando completamente deformação elástica e difusão de fluido em um meio poroso saturado, são solucionadas através do método dos elementos de contorno (MEC). Neste trabalho, a discretização espacial das equações integrais resultantes do MEC é feita considerando-se elementos constantes e lineares. A formulação quase-estática é resolvida no domínio da variável de Laplace com posterior inversão numérica para o domínio do tempo. O método é aplicado em problemas clássicos tais como o cilindro de Lamé, a placa infinita com um furo circular, consolidação sob carga unidimensional, etc, apresentando resultados que confirmam aqueles encontrados na literatura. Outros resultados obtidos têm aplicação imediata na análise da estabilidade e no fraturamento hidráulico de poços petrolíferos. Os resultados, obtidos no modelamento de um furo em urna formação poroelástica, permitem a interpretação da perda de estabilidade de suas paredes, por lascamento, corno conseqüência de fraturas circunferencias, perpendiculares à direção da menor tensão tectônica, causadas por tensões radiais efetivas de tração, devidas a uma pressão baixa dentro do furo. Estas fraturas criam pequenos pilares que rompem por flarnbagemou por compressão. As operações de estimulação de poços petrolíferos, por fraturamento hidráulico, mostram que a formação poro-permeável é mais facilmente quebrada quando há fluxo do fluido de fraturamento, ou seja, quando é usado um fluido com comportamento penetrante. Este fato é comprovado nesta tese. A evolução do fator de intensidade de tensão, modo I, de uma fratura pressurizada, em um meio poroso, é simulada, ocorrendo uma redução com o tempo, tendendo a um valor mínimo estabilizado / Abstract: The Biot's theory af poroelasticity is revisited making it more easily applicable to practical problems. The parameters used by Biot are redefined as functions of other ones with an easier and simpler physical interpretation. This helps their determination and the understanding of poroelastic phenomena. The equations that govern the theory of quasi-static linear poroelasticity, coupling elastic strain and fluid difusion in a saturated porous medium, are solved using the boundary element method (BEM). rn this work, the spatial discretization of the BEM integral equations is done considering constant and linear elements. The quasi-static formulation is solved in the domain of Laplace's variable with a posterior numerical inversion to the time domain. The method is applied to classical problems like the Lamé's cylinder, the infinite plate with a circular hole, the consolidation under a unidimensional load, etc., giving results that confirm those found in the literature. Other results that were achieved have immediate applicability in the study of oil wells stability and in their stimulation by hydraulic fracturing. The results that were obtained in the modelling of a borehole in a poroelastic formation allow the interpretation of the loss of its walls stability, by breakout, as a consequence of circunferencial fractures, normal to the direction of the minor tectonic stress, caused by tension effective radial stresses, due to a low pressure in the borehole. Those fractures create small piles that collapse by buckling andjor compression. The hydraulic fracturing operations made for oilwells stimulation show that it is easier to break the porous-permeable formation when there is flux of the fracturing fluido This means that the fluid presents a penetrating behavior. This fact is comproved in this thesis. The stress intensity factor, mode I, of a pressurized fracture in a porous medium is simulated. It is observed that it decreases with time tending to a constant minimum value / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecãnica / Made available in DSpace on 2018-07-20T12:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daros_CarlosHenrique_M.pdf: 16882516 bytes, checksum: a866b6a4dddb48677ffd1c4be7ff83a0 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado estuda-se a solução numérica da equação da onda escalar em duas dimensões, usando a chamada representação integral de Volterra. O Método dos Elementos de Contorno é empregado na obtenção da solução transiente, incluindo-se neste trabalho condições iniciais de deslocamento e velocidade no domínio. Vários kernels, oriundos da integração analítica no tempo, são analisados. Uma discussão sobre a regularização de integrais hipersingulares, através da integração-por- partes ou da "parte finita de Hadamard", é também efetuada no presente texto. Exemplos são apresentados e os resultados da análise numérica são discutidos / Abstract: This Master of Science dissertation focus on the numerical solution of the 2D scalar wave equation, making use of the so called Volterra' s integral representation. The Boundary Element Method is applied to obtain a transient solution. The formulation presented inc1udes the initial conditions of displacement and velocity throughout the domain. Several kernel expressions, obtained when analytical time integration is carried out, are analysed. The use of two techniques, Hadamard' s finite part concept and integration-by-parts, to regularize hypersingular integraIs is also investigated in this work. Numerical examples are presented and analysed in the text / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T15:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_EdsonRodrigues_D.pdf: 24546015 bytes, checksum: 4d1c2062f7efff9a104ad13dd0eda898 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho, a versão direta do Método de elementos de contorno, baseada na solução fundamental dos operadores de Laplace e Cauchy / Navier é utilizada para a modelagem de problemas de interação dinâmica de fluidos com estruturas, bem como da interação de sistemas solo-fluido-estrutura. No ãmbito da interação fluido-estrutura trata-se o problema de difração do fluido incidindo sobre estruturas fixas. Determina-se o campo difratado bem como os esforços resultantes sobre as estruturas devido à incidência do fluido. A interação dinâmica entre dois ou mais corpos rígidos através do fluido também é estudada. Difração e radiação provenientes da interação de um ou mais corpos rígidos flutuantes interagindo entre si também são tratados. O trabalho desenvolve, ainda, uma metodologia para tratamento da interação de solos com estruturas flexíveis imersas em fluido. Todos os sistemas, solo, estrutura e fluido são modelados por Elementos de Contorno. As fontes de excitação podem ser ondas no fluido, ondas sísmicas no solo ou forças externas na estrutura. O solo é modelado como um semi-espaço viscoelástico. O fluido é considerado invíscido e incompressível. A análise supõe comportamento linear dos constituintes e comportamento dinâmico estacionário dos sistemas. Para os domínios (visco) elásticos admite-se o estado plano de deformações / Abstract: In the present work a direct version of the Boundary Element Method based on the fundamental solutions of the Laplace ahd Cauchy / Navier operators is formulated and implemented to model dynamic fluid-structure interaction as well as dynamic soil-fluid-structure phenomena. In the scope of fluid-structure interaction the diffraction of the fluid acting over fixed structures is analysed. The diffracted fluid field as well as the result external forces acting on the structures are given. The dynamic interaction of two or more fixed structures through the fluid is also studied. Diffraction and radiation phenomena related to the dynamic interaction of one and more rigid floating structures are treated. The present work also describes a methodology to model the interaction of soils with flexible structures submerged in fluid. All systems, soil, structure and fluid, are modeled by Boundary Elements. The excitation sources may be fluid waves, seismic soil waves or external forces acting on the structure. The soil is modeled as a visco-elastic half-space. The fluid is considered inviscid and incompressible. The analysis assumes linear behaviour of the constituents and steady-state response of the systems. For the (visco) elastic domains, soil and structure, plain strain deformation is adopted. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Leonardo Caputo de Moura.pdf: 3183795 bytes, checksum: bfa7e027e3b7ea9a1d2dfc95fbe87b09 (MD5) Previous issue date: 2011-07-08 / Neste trabalho desenvolve-se um estudo sobre o método dos elementos de contorno (MEC) aplicado a problemas elásticos axissimétricos, onde são revistas algumas formas de tratamento das integrais envolvidas considerados elementos de contorno quadráticos nos algoritmos do método. São adotados elementos isoparamétricos com funções de interpolação lineares ou quadráticas. Foi tomada como solução fundamental cartesiana tridimensional a solução de Kelvin, na qual se considera uma carga unitária concentrada em um domínio infinito com propriedades e comportamento elásticos. Na formulação clássica do MEC desenvolve-se um algoritmo em que os pontos de colocação são posicionados fora do domínio do problema, evitando-se assim qualquer tipo de singularidade. O problema, que é tridimensional e expresso em coordenadas cilíndricas (r, θ e z) originalmente, é integrado em relação a θ transformando-se em um problema bidimensional expresso somente em função de coordenadas ortogonais (r e z).Durante este procedimento há o aparecimento de integrais elípticas e suas derivadas, as quais são manipuladas para a obtenção das expressões de deformações e tensões fundamentais. Deslocamentos e tensões em pontos internos são determinados numa etapa seguinte. Um programa foi implementado utilizando as técnicas e formulações revistas, que tiveram sua eficiência avaliada por meio de alguns exemplos numéricos / In this work a study about the boundary element method applied to axyssimetric elastostatic problems is developed. Some approaches used to evaluate the integrals involved in the method are reviewed. Triangular isoparametric boundary elements are used, with linear or quadratic shape functions. The Kelvin solution, which uses a unitary concentrated load in an infinite elastic domain to generate the fundamental solution, is taken into account. In addition to the classical BEM algorithm, in order to avoid any singularities, an algorithm using the collocation points outside the problem domain is presented. The three-dimensional problem expressed in cartesian coordinates is transformed into cylindrical coordinates. Next, the mathematical expressions are integrated in the θ variable, transforming the problem in a two-dimensional solution. In this mathematical strategy the elliptic integrals and their derivatives are manipulated to obtain the fundamental stresses. Here the positions of source points are external to the physical domain, avoiding singularities. A program has been developed using these approaches, its efficiency was evaluated by means of some numerical examples

Estuda-se uma combinação do método dos elementos finitos (MEF) com o método dos elementos de contorno (MEC) no acoplamento de uma estrutura reticulada em um domínio bidimensional. Para o caso em análise, os elementos uniaxiais são tratados através do MEF, enquanto que o MEC é utilizado na modelagem do meio contínuo que pode ser homogêneo ou não-homogêneo. Em problemas geomecânicos, é possível simular a sequência de escavação com as modificações estruturais necessárias. As equações do domínio bidimensional, com a influência das estruturas reticuladas, são agrupadas em um sistema que é resolvido pelo algoritmo proposto por Crotty. Utilizando-se o método dos elementos de contorno, a plasticidade do meio contínuo é analisada com um procedimento incremental e iterativo baseado no processo das tensões iniciais. / A combination of finite element method boundary element method (MEC) is studied (MEF) with the for the frame structure and two-dimensional domain. In the analyzed case, the uniaxial elements are treated by MEF, while the MEC be used to model the continuum media which can is homogeneous or not. In geomechanical problems, it is possible to simulate a sequence excavation with the necessary structural modifications. The equations of the two-dimensional domain with the influence of the frame structure, are assembled in the system which is solved by algorithm proposed by Crotty. Using the boundary element method, it is analyzed the plastic behavior of a continuum media by an incremental and iterative procedure, which is based in the initial stress process.

Neste trabalho é analisado o problema elástico tridimensional através do método dos elementos de contorno empregando a solução fundamental de Kelvin. São utilizadas duas formulações principais: a formulação clássica e a formulação hiper-singular. A primeira utiliza a solução fundamental de Kelvin clássica e a segunda aplica uma derivada direcional da solução fundamental de Kelvin. O contorno é discretizado utilizando-se elemento triangular plano com aproximações constante, linear e quadrática. As integrais singulares são desenvolvidas analiticamente para o elemento constante, e semi-analiticamente para os elementos linear e quadrático. São apresentadas técnicas de integração de contorno considerando-se a eficiência e a precisão para a integral quase singular. São apresentados vários exemplos numéricos, inclusive problemas esbeltos, e seus resultados são comparados com valores conhecidos pela teoria de elasticidade, ou ainda, comparados com valores disponíveis na literatura. / In this work the three-dimensional elastic problem is analyzed by the boundary element method using the Kelvin fundamental solution. Two main formulations are applied. The first one uses the classical Kelvin fundamental solution and the other, hyper-singular, uses a derivative of the Kelvin fundamental solution. The boundary is discretized by flat triangular elements with constant, linear and quadratic approximations. The singular integrals are analytically developed for constant elements, while for linear and quadratic elements a semi-analytical process is employed. Different techniques to perform quasi-singular boundary integrals are presented and their efficiency and accuracy are compared. Several numerical examples are presented, including slender problems. The results are compared with known solutions given by the theory of elasticity, or with other results found in the literature.