Orientador: Francisco Antonio Menezes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:39:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AbeidNeto_Jorge_M.pdf: 4270106 bytes, checksum: 67952b485b47bf774be11587034d77e8 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A análise de fenômenos físicos, via Método dos Elementos Finitos, termina por produzir sistemas de equações de grandes proporções, tornando problemático o uso de microcomputadores do tipo PC, gerenciados por sistemas DOS, tendo em vista a grande quantidade de variáveis que precisam ser armazenadas para a sua solução. O trabalho aqui apresentado investiga métodos e técnicas que possibilitem o uso daqueles equipamentos, que são acessíveis ou disponíveis por profissionais de Engenharia em seus escritórios, para tal fim, proporcionando a popularização, se assim se pode dizer, do referido método. Como veículo gerador do problema foi utilizado a Análise Matricial de Estruturas, tendo em vista sua simplicidade, desenvolvendo-se um programa de cálculo de estruturas reticuladas planas, em ambiente Borland Pascal, na sua versão 7.0. O programa elaborado aplica o método de eliminação de Gauss na construção de um algoritmo que promove a fatorização LU, para solução do sistema de equações obtido. O programa assim elaborado serve de base para aplicação das diversas técnicas de armazenamento de dados por ele produzidos, proporcionando a montagem de três algoritmos, cada um referente a um método, de tal forma a apresentar os resultados comparativos entre eles no tocante a tempo de processamento e capacidade de armazenamento, quando aplicados à analise de tres estruturas propostas Os resultados foram obtidos em microcomputadores do tipo PC, modelo 486 DX de 33MHz / Abstract: The analysis of physical phenomenon by the Finite Element Method, leads away to large linear systems and creates some difficulty to solve it on DOS personal computers (PC), because there is an excessive number ofvariables to store in machine RAM . This paper presents an investigation into the techniques and methods to do possible the use the PC equipments. Such machines are present in the majorities of Engineering offices and this is the reason of its importance. The Matricial Structure Analysis was used as the generator of the linear equations systems , because it is an unsophisticated way to do that, with the development of a program to analyse bidimensional frameworks in Borland Pascal 7.0. This program employs a Gaussian algorithm by LU fatorization to solve the linear system So, the program elaborated is the application basis to several techniques of data storage offers itself, providing the construction of three algorithms, each one relative a particular method, thus the comparison of performance and data storage capacity are showed when the three methods are used to analyse three particular frameworks. Microcomputers PC model486 DX , 33 Mhz of clock, are used to obtain results / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Esse trabalho apresenta a validação do método numérico dos elementos finitos para estimar a resistência ao cisalhamento da interface entre camadas de um compósito polimérico de fibra de carbono. Foram realizados ensaios de Resistência ao Cisalhamento Interlaminar (ILSS, interlaminar shear strength) para validação do modelamento numérico. O método numérico consistiu no desenvolvimento de dois modelos em elementos finitos utilizando um programa comercial (ANSYS Rev. 10). O primeiro usando elementos finitos de casca tridimensional e o segundo, usando elementos finitos planos para simular o ensaio ILSS. O modelo numérico que apresentou resultados mais próximos aos experimentais, o modelo tridimensional de casca, apresentou um erro de apenas 5,6%, indicando uma aproximação bastante satisfatória. / This work presents the validation of the numerical method of finite elements to estimate the interlaminar shear strength in a carbon fiber reinforced polymeric composite. ILSS (interlaminar shear strength) tests were performed to validate the numerical modeling. The numerical method consisted of two different finite element models using a commercial software (ANSYS Rev. 10.0). The first model uses tridimensional shell finite elements and the second model, plane finite elements to simulate the ILSS test. The numerical method that presented the closest results to those from the experimental method was the tridimensional shell model, with an error deviation of only 5.6%, which indicates very good precision

Esse trabalho apresenta a validação do método numérico dos elementos finitos para estimar a resistência ao cisalhamento da interface entre camadas de um compósito polimérico de fibra de carbono. Foram realizados ensaios de Resistência ao Cisalhamento Interlaminar (ILSS, interlaminar shear strength) para validação do modelamento numérico. O método numérico consistiu no desenvolvimento de dois modelos em elementos finitos utilizando um programa comercial (ANSYS Rev. 10). O primeiro usando elementos finitos de casca tridimensional e o segundo, usando elementos finitos planos para simular o ensaio ILSS. O modelo numérico que apresentou resultados mais próximos aos experimentais, o modelo tridimensional de casca, apresentou um erro de apenas 5,6%, indicando uma aproximação bastante satisfatória. / This work presents the validation of the numerical method of finite elements to estimate the interlaminar shear strength in a carbon fiber reinforced polymeric composite. ILSS (interlaminar shear strength) tests were performed to validate the numerical modeling. The numerical method consisted of two different finite element models using a commercial software (ANSYS Rev. 10.0). The first model uses tridimensional shell finite elements and the second model, plane finite elements to simulate the ILSS test. The numerical method that presented the closest results to those from the experimental method was the tridimensional shell model, with an error deviation of only 5.6%, which indicates very good precision

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: Joao Batista Aparecido / Banca: Estaner Claro Romao / Resumo: A simulação computacional de escoamentos de fluidos ou dinâmica de fluidos computacional (CFD) tem se constituído cada vez mais em uma ferramenta muito útil no projeto de equipamentos nos quais este tipo de processo está presente. Diversas técnicas computacionais têm sido desenvolvidas para este fim. Entre estas técnicas, o método de elementos finitos (FEM) tem ganhado espaço na solução de problemas, principalmente em domínios complexos. O método clássico de elementos finitos também denominado de método de elementos finitos de Galerkin (GFEM) é ótimo para solução de problemas difusivos, entretanto, para o caso de problemas com convecção dominante como ocorre em muitos problemas de escoamentos de fluidos, o GFEM produz soluções oscilantes para altos números de Reynolds. Diversas técnicas têm sido associadas à discretização dos termos convectivos nas equações de Navier-Stokes para remediar a deficiência do GFEM. Uma destas técnicas é denominada na literatura de Chracteristic Based Split (CBS) e tem sido aplicada com sucesso para estabilização das soluções de problemas convectivos usando o GFEM. Neste trabalho, o GFEM associado ao esquema CBS será aplicado para simulação de casos de escoamentos bidimensionais / Abstract: The computer simulation of fluid flow or computational fluid dynamics (CFD) has been constituted in an increasingly useful tool in the design of equipment where this type of process is present. Several computational techniques have been developed for this purpose. Among those techniques, the finite element method (FEM) has gained importance in solving problems, especially in complex domains. The classic method of finite elements also called Galerkin finite element method (GFEM) is optimal for solving diffusion problems, however, in case of problems with dominant convection as in many problems of fluid flow, the GFEM produces oscillating solutions for high Reynolds numbers. Several techniques have been associated with the discretization of the convective terms in the Navier-Stokes equations to remedy the deficiency of GFEM. One of those techniques is known in the literature as Chracteristic Based Split (CBS) and has been applied successfully to stabilize the GFEM when it is used to solve convective problems. In this work, the GFEM associated with CBS scheme is applied to simulation of two-dimensional flows / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Este trabalho apresenta o cálculo direto dos fatores de intensidade de tensão na análise da deformação em modo misto de placas homogêneas bidimensionais com trincas. O cálculo direto dos fatores de intensidade de tensão surge como uma consequência natural de um processo de regularização conhecido como técnica da subtração da singularidade. Esta técnica de regularização utiliza uma solução particular singular do problema da trinca para introduzir os fatores de intensidade de tensão como incógnitas primárias adicionais no método dos elementos finitos. A sua aplicação depende da disponibilidade de soluções singulares válidas para uma placa com múltiplas trincas no caso mais geral. Neste trabalho, o termo singular da expansão em série de Williams, válido para um trinca lateral semi-infinita, é usado no processo de regularização. Duas placas trincadas foram analisadas com esta técnica, a fim de avaliar a precisão e eficiência da formulação. Os resultados obtidos neste trabalho estão em perfeito acordo com os resultados obtidos com o método dos elementos de contorno dual e outros resultados publicados. A precisão e eficiência da implementação aqui descrita permite concluir que esta é uma formulação confiável, ideal para o estudo de problemas de crescimento de trincas em modo misto de deformação, com o método dos elementos finitos. / This paper is concerned with the direct computation of stress intensity factors in the finite element analysis of the mixed-mode deformation of homogeneous cracked plates. The direct computation of stress intensity factors is a consequence of a regularization procedure that uses a singular particular solution of the crack problem to introduce the stress intensity factors as additional in the primary unknowns problem. In this paper, the singular term of Williams’ eigen expansion, derived for a semi-infinite crack, is used to regularize the elastic field of an edge-cracked finite plate. Two cracked plates were analyzed with this technique, in order to assess the accuracy and efficiency of the formulation. The results obtained in this work are in perfect agreement with those obtained with the dual boundary element method and other published results. The accuracy and efficiency of the implementation described herein make this a reliable formulation, ideal for the study of crack-growth problems under mixed-mode conditions with the finite element method.

Orientador: Eduardo Passos Rocha / Co-orientador: Renato Herman Sundfeld / Banca: Paulo Henrique dos Santos / Banca: Mirela Sanae Shinohara / Banca: Paulo Francisco Cesar / Banca: Gilberto Antonio Borges / Resumo: OBJETIVO: Avaliar a morfologia, a nanoinfiltração, o módulo de elasticidade e o comportamento micromecânico da interface dentina-adesivo (d-a) de espécimes submetidos à degradação, 24 horas após os procedimentos restauradores (T0), e 12 meses após armazenamento em solução de Hanks (T1). MATERIAL E MÉTODO: Cinco sistemas adesivos foram utilizados: SBMU - ScotchBond Multi-Uso; CSEB - Clearfil SE Bond; OUB - One-Up-Bond F; AEO - Adper Easy One; P90 - Adesivo autocondicionante P90. Cinquenta e dois terceiros molares humanos hígidos foram utilizados, 10 para cada grupo (n=10). Dois dentes foram utilizados para a análise da dentina. A espessura da CH e do adesivo, e o comprimentos dos tags foram mensurados no microscópio eletrônico de varredura (MEV). A nanoinfiltração na interface d-a foi avaliada em T0 e T1 através do MEV. Quinze indentações foram feitas em cada estrutura da interface d-a para cada tempo de análise, para se obter o módulo de elasticidade. Cinco modelos de um espécime em dentina, restaurado com resina composta (41x41x82 μm), com dimensões e módulo de elasticidade baseados nos testes laboratorais, foram elaborados utilizando o programa SolidWorks 2010, representando os grupos em uma situação de união ideal, e para os 2 tempos de análise (T0 e T1). Utilizou-se o programa de elementos finitos foi utilizado (AnsysWorkbench 14.0) para obtenção da tensão máxima principal. O teste Anova e post-hoc Teste-T, empregando-se modelos lineares mistos foram usados para verificar a diferença estatística no teste de nanoinfiltração e nanoindentação. O teste de Anova e HolmSidak foi utilizado para análise das dimensões. RESULTADOS: A CH mais espessa e os tags mais longos ocorreram para o SBMU (p<0,05). Houve redução... / Abstract: OBJECTIVE: To evaluate the morphology, nanoleakage, elastic modulus and micromechanical behavior of dentin-adhesive (d-a) interface of specimens subjected to degradation, 24 hours after restorative procedures (T0) and 12 months after storage in Hanks' solution (T1). MATERIAL AND METHODS: Five adhesive systems were used (5 groups): SBMP - Scotchbond Multi-Purpose; CSEB - Clearfil SE Bond; OUB - One-Up Bond F-; AEO - Adper Easy One; P90 - Self-etching adhesive P90. Fifty two human sound third molars were used, 10 teeth for each group (n=10). The other two teeth were used to analysis the dentin morphology. At least 4 fragments of d-a interface (specimens) were obtained in mesio-distal direction from each tooth. Fifteen indentations were done for each structure in each time of analysis. Five models of dentin restored with composite resin (41x41x82 mm) were built using the software SolidWorks 2010, representing the groups analyzed in the laboratory tests in an ideal scenario. Other two models per group were built simulating the two times of analysis (T0 and T1). The dimensions and mechanical properties of the models followed the data obtained in the laboratory tests. The numerical analysis was performed using the finite element (AnsysWorkbench 14.0) to obtain the maximum principal stress. Two-way Anova linear mixed models and post-hoc T-test were used to determine the statistical significance from nanoindentation and nanoleakage tests. The test One-way ANOVA and HolmSidak (p <0.05) were used for analysis of the SEM measurements. RESULTS: The thickest hybrid layer and bigger tags were found for SBMU (p<0.05). There were decrease in elastic modulus for HL and dentin for all groups (p<0.05). There were no decrease in elastic modulus on adhesive layer for SBMU and P90 (p>0.05). There increase of nanoleakage between T0... / Doutor

Orientador: Amarildo Tabone Paschoalini / Resumo: Estruturas de paredes finas são muito utilizadas na engenharia moderna devido sua boa relação entre peso e resistência. Sua aplicação vai desde obras civis, como cúpulas em edifícios e pontes, até estruturas aeronáuticas e equipamentos industriais. Uma geometria que é muito comum de ser encontrada nas estruturas de paredes finas são os cilindros, como pode ser observado no corpo dos aviões, tubulações e vasos de pressão. Submetidas a esforços compressivos, essas estruturas ficam suscetíveis ao fenômeno de instabilidade ou flambagem, podendo entrar em colapso repentinamente, mesmo antes de apresentar altas tensões. Assim, compreender o comportamento da instabilidade se torna crucial em um projeto de estruturas de paredes finas. Um dos fatores que influenciam no comportamento da instabilidade é a imperfeição geométrica da estrutura, e qualquer processo de fabricação possui erros associados ao processo. Para iniciar o estudo foi necessário medir os defeitos devido ao processo de fabricação do cilindro. Duas alternativas para realizar as medidas foram propostas, a primeira utilizando LVDTs, que medem a variação do raio do cilindro ao longo de toda sua extensão, e a segunda o fotoprocessamento. Ambos os métodos nos deram uma nuvem de pontos que foram processadas para obter a estrutura 3D CAD, possibilitando sua análise pelo método de elementos finitos e obtenção das respectivas cargas de flambagem numéricas. Além do método numérico foi realizado um ensaio experimental visando vali... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Thin-walled structures are widely used in modern engineering because of their good weight-to-strength ratio. Its application ranges from civil works, such as domes in buildings and bridges, to aeronautical structures and industrial equipment. One geometry that is very common to be found in thin-walled structures is the cylinder, as can be seen in the body of airplanes, pipes and pressure vessels. Under compressive stresses, these structures are susceptible to the buckling phenomenon, which can suddenly collapse, even before presenting high stresses. Therefore, understanding the behavior of instability becomes crucial in designing thin-walled structures. One of the factors influencing the behavior of instability is the geometric imperfection of the structure, and any manufacturing process has errors associated with the process. To begin the study it was necessary to measure the defects due to the cylinder manufacturing process. Two alternatives to carry out the measurements were proposed, the first using LVDTs, which measure the variation of the cylinder radius along its length, and the second the photoprocessing. Both methods gave us a point cloud that were processed to obtain the 3D CAD structure, allowing its analysis by the finite element method and obtaining the respective numerical buckling loads. In addition to the numerical method, an experimental test was carried out to validate the numerical analysis. The cylinder was closed with two flat heads and mounted on an expe... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de peças de concreto armado e protendido submetidas a estados planos de tensão. O estudo abrange situações de carga de curta e longa duração, onde consideram-se fluência e retração do concreto e relaxação do aço. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para descrever o comportamento dos materiais. Implementou-se um modelo de camadas superpostas para melhor representar o comportamento do concreto, onde o material é composto de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes características materiais e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para a fissuração da concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a amadura passiva como a de pratensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Os deslocamentos ao longo da armadura são referenciados aos deslocamentos nodais do elemento de concreto. Deste modo, obtém-se uma matriz de rigidez para a armadura com as mesmas dimensões que a matriz de rigidez do elemento de concreto, A matriz de rigidez do elemento concreto-aço é a soma das duas matrizes. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os resultados obtidos com esse programa computacionai são comparados com valores experimentais disponíveis. / The purpose of this work is to develop a computational model, based on the Einite element method, for the study of reinforced and prestessed concrete structures under plane stress states. The study comprehends short and long-term loading situations, where creep and shrinkage in concrete and steel relaxation are considered. Elasto-viscoplastic constitutive models are used to describe the behavior of the materiais. An overlay model is included to better represent the concrete behavior, where the material is composed by several layers which have the same deformation. Each layer has different material properties and the total stress is obtained by the sum of the different contributions of each one. A smeared crack model is used for the cracking of concrete, which considers the contribution of concrete between cracks. The passive reinforcement as well as the prestressing one are inserted in the model as a stiffer material line inside the concrete element. The displacements along the reinforcement are referred to the nodal displacements af the concrete element. So, a stiffness matrix for the reinforcement with the same dimensions of the stiffness matrix of the concrete element is obtained. The stiffness matrix of the reinforcement element is the sum of both above mentioned matrices. The bond between concrete and steel is assumed to be perf ect. The results obtained through this computational program are compared with available experimental values.

O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de peças de concreto armado e protendido submetidas a estados planos de tensão. O estudo abrange situações de carga de curta e longa duração, onde consideram-se fluência e retração do concreto e relaxação do aço. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para descrever o comportamento dos materiais. Implementou-se um modelo de camadas superpostas para melhor representar o comportamento do concreto, onde o material é composto de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes características materiais e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para a fissuração da concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a amadura passiva como a de pratensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Os deslocamentos ao longo da armadura são referenciados aos deslocamentos nodais do elemento de concreto. Deste modo, obtém-se uma matriz de rigidez para a armadura com as mesmas dimensões que a matriz de rigidez do elemento de concreto, A matriz de rigidez do elemento concreto-aço é a soma das duas matrizes. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os resultados obtidos com esse programa computacionai são comparados com valores experimentais disponíveis. / The purpose of this work is to develop a computational model, based on the Einite element method, for the study of reinforced and prestessed concrete structures under plane stress states. The study comprehends short and long-term loading situations, where creep and shrinkage in concrete and steel relaxation are considered. Elasto-viscoplastic constitutive models are used to describe the behavior of the materiais. An overlay model is included to better represent the concrete behavior, where the material is composed by several layers which have the same deformation. Each layer has different material properties and the total stress is obtained by the sum of the different contributions of each one. A smeared crack model is used for the cracking of concrete, which considers the contribution of concrete between cracks. The passive reinforcement as well as the prestressing one are inserted in the model as a stiffer material line inside the concrete element. The displacements along the reinforcement are referred to the nodal displacements af the concrete element. So, a stiffness matrix for the reinforcement with the same dimensions of the stiffness matrix of the concrete element is obtained. The stiffness matrix of the reinforcement element is the sum of both above mentioned matrices. The bond between concrete and steel is assumed to be perf ect. The results obtained through this computational program are compared with available experimental values.

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Leonardo Kyo Kabayama / Resumo: Neste trabalho, uma revisão teórica é feita com o intuito de fornecer embasamento teórico ao projeto para estudar a viabilidade de implementar uma melhoria que é substituir o material do cubo do rotor de um aço carbono fundido (ASTM A 216 Gr.WCC) por uma liga de alumínio fundida (A 201.0), sendo analisadas todas as vantagens e desvantagens desta modificação. Foi utilizado o método dos elementos finitos para o cálculo do cubo do rotor de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan. Projeto, cálculo e execução rigorosos são necessários para a concepção deste componente. Para isso, é desenvolvido um estudo de caso que contempla, passo a passo, a metodologia utilizada. Uma análise estrutural do cubo do rotor de uma turbina hidráulica tipo Kaplan é utilizada no estudo de caso / Abstract: In this work, a theoretical review is done in order to provide theoretical basis for the project to study the viability of implementing an improvement that would replace the material of the rotor hub of a cast carbon steel (ASTM A 216 Gr.WCC) by a cast aluminum alloy (A 201.0), and analyzed the advantages and disadvantages of this modification. It's necessary using the Finite Element Method for calculating the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine. Design, calculation and execution are crucial to the design of this component. For this, it is developed a case study that includes step by step, the methodology used. The analysis of the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine be used in the case study / Mestre