A busca por formas mais eficientes quanto ao arrasto aerodinâmico de veículos rodoviários resultou recentemente em uma maior quantidade de pesquisas para compreensão do escoamento sobre o veículo quando este apresenta um ângulo de escorregamento aerodinâmico diferente de zero. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para análise linear de estabilidade do modelo dinâmico do veículo sob manobras de baixa severidade e considerando carregamentos aerodinâmicos. Um modelo dinâmico não-linear simplificado foi também desenvolvido utilizando dados de um veículo típico visando à comparação entre as metodologias. Ensaios experimentais em túnel de vento e simulações de fluidodinâmica computacional foram realizados utilizando-se uma geometria simplificada de um veículo visando à obtenção de valores dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada e à compreensão dos mecanismos de formação dos carregamentos aerodinâmicos. Os resultados obtidos mostram uma boa correlação entre os modelos linear e não-linear e relevante influência dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada na estabilidade estática do sistema. / The research for more efficient shapes regarding road vehicles aerodynamic drag resulted recently in an improved number of researches aiming at the understanding of the flow field over the vehicle when it has an aerodynamic slip angle different of zero. This work presents the development of a methodology for linear stability analysis of a vehicle dynamic model under low severity maneuvers and considering aerodynamic loads. A non-linear dynamic model has also been developed with information from a typical vehicle for comparison between the methodologies. Wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation have been carried out with simplified vehicle geometry in order to measure the aerodynamic side force and yawing moment and provide information for the understanding of the mechanisms generating the aerodynamic loads. The results show a good correlation between the linear and non-linear models and a relevant influence of the aerodynamic side force and yawing moment on the static stability of the system.

A busca por formas mais eficientes quanto ao arrasto aerodinâmico de veículos rodoviários resultou recentemente em uma maior quantidade de pesquisas para compreensão do escoamento sobre o veículo quando este apresenta um ângulo de escorregamento aerodinâmico diferente de zero. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para análise linear de estabilidade do modelo dinâmico do veículo sob manobras de baixa severidade e considerando carregamentos aerodinâmicos. Um modelo dinâmico não-linear simplificado foi também desenvolvido utilizando dados de um veículo típico visando à comparação entre as metodologias. Ensaios experimentais em túnel de vento e simulações de fluidodinâmica computacional foram realizados utilizando-se uma geometria simplificada de um veículo visando à obtenção de valores dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada e à compreensão dos mecanismos de formação dos carregamentos aerodinâmicos. Os resultados obtidos mostram uma boa correlação entre os modelos linear e não-linear e relevante influência dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada na estabilidade estática do sistema. / The research for more efficient shapes regarding road vehicles aerodynamic drag resulted recently in an improved number of researches aiming at the understanding of the flow field over the vehicle when it has an aerodynamic slip angle different of zero. This work presents the development of a methodology for linear stability analysis of a vehicle dynamic model under low severity maneuvers and considering aerodynamic loads. A non-linear dynamic model has also been developed with information from a typical vehicle for comparison between the methodologies. Wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation have been carried out with simplified vehicle geometry in order to measure the aerodynamic side force and yawing moment and provide information for the understanding of the mechanisms generating the aerodynamic loads. The results show a good correlation between the linear and non-linear models and a relevant influence of the aerodynamic side force and yawing moment on the static stability of the system.

Inicialmente este problema é enquadrado no contexto mais amplo de Corte e Empacotamento e uma forma exata de resolver o problema é apresentada. O problema é NP-'Arduo no sentido forte e extremamente difícil de ser resolvido na prática, por isso uma atenção especial aos algoritmos aproximativos e seus desempenhos, não poderia ser omitida. Como resultado, uma classe de algoritmos aproximativos (heurísticas e meta-heurísticas) foi desenvolvida e seus desempenhos avaliados com relação às heurísticas famosas. O procedimento para o preenchimento dos itens dentro dos bins utiliza o bem conhecido princípio da alocação em pontos de cantos. Os critérios para a estabilidade estática dos itens dentro dos bins são apresentados com detalhes. Uma abordagem distribuída também foi usada como forma de resolver o problema, com o intuito de diminuir o tempo de execução computacional dos algoritmos aproximativos que levam em conta a estabilidade estática dos itens dentro dos bins. Grande quantidade de experimentos computacionais são apresentados para problemas com até 90 itens (com e sem estabilidade estática) e os resultados são comparados com aqueles obtidos da literatura. Por último, foi sugerida algumas idéias para o direcionamento das futuras pesquisas sobre o problema.

Esta tese apresenta o estudo da estabilidade estática de placas com uso de novos materiais aeronáuticos, apresentando especificamente o laminado fibra/metal híbrido GLARE, com a aplicação de soluções analíticas, modelos de Elementos Finitos e ensaios de laboratório. A análise da estabilidade estática de placas retangulares do material GLARE submetido a carregamento uniaxial é avaliada de três formas. Na primeira, faz-se uma análise da carga de flambagem através de soluções analíticas, e por se tratar de um laminado com compressão uniaxial nas bordas simplesmente apoiadas e sem carregamento nas bordas descarregadas livres, aplica-se o método de Lévy. Na segunda são gerados modelos de Elementos finitos utilizando o NASTRAN para o cálculo da carga de flambagem do laminado. A terceira forma é a análise da carga de flambagem através de ensaios em laboratório com corpos de provas do laminado GLARE. Os resultados das três análises descritas são comparados com os resultados da carga crítica de flambagem de placas de liga de alumínio AA2024T3 e placas de laminado de material compósito de fibra de vidro/Resina Epóxi 7781, calculados através de soluções analíticas e modelos de Elementos Finitos no NASTRAN. A segunda análise mostra a rápida convergência dos modelos de elementos finitos com um número reduzido de elementos na malha de discretização. Os resultados obtidos mostram a maior resistência à carga de flambagem para o laminado GLARE em comparação com os resultados da placa de liga de alumínio AA2024T3 e placas de laminado de material compósito de fibra de vidro/Resina Epóxi 7781. Esses mesmos resultados podem ser simulados numericamente via Método de Elementos Finitos com diferenças inferiores a 5% com malhas de 1024 elementos.

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The transverse displacement field is determined by the perturbation method, obtaining the non-linear modes that couple to the linear mode of vibration, then the non-linear equilibrium equations are discretized by the Galerkin method. Linear and non-linear analyzes were developed for many types of cylindrical panel geometries, varying values for radius, circumferential length and axial length. The linear analyzes aim to find the buckling modes with their respective buckling loads. In the nonlinear analysis the behavior of the cylindrical panels and the influences of the nonlinear couplings present in the transverse displacement field are studied in order to find a modal expansion that represents the correct behavior of the cylindrical panel with the least amount of possible coupled modes. The most appropriate modal solution is formed by a vibration mode described by sine-type harmonic functions, and a mode composed of harmonic functions of the cosine type. Then, from the modal expansion found, we study the static stability of the cylindrical panels by means of the equilibrium paths and the surfaces of total potential energy. In order to confirm the validity of the modal expansion that is presented as the most adequate, we investigate the static stability of cylindrical panels for two other models of modal solution. Also, the influence of initial geometric imperfections on the nonlinear behavior of cylindrical panels and the static stability of their equilibrium paths is verified. / O trabalho tem como objetivo o estudo do acoplamento modal no campo de deslocamento transversal e a busca pela menor quantidade de graus de liberdade possível para compor a expansão modal, de forma a representar corretamente o comportamento não linear em painéis cilíndricos simplesmente apoiados e submetidos à um carregamento axial estático. As equações não lineares de movimento são deduzidas a partir dos funcionais de energia, representadas pela função de tensão de Airy e pelos campos de deformações que seguem a teoria não linear de Donnell para cascas abatidas. O campo de deslocamento transversal é determinado através do método da perturbação, obtendo os modos não lineares que se acoplam ao modo linear de vibração, então as equações não lineares de equilíbrio são discretizadas pelo método de Galerkin. Desenvolveu-se neste trabalho análises lineares e não lineares para vários tipos de geometrias de painéis cilíndricos, variando valores para o raio, o comprimento circunferencial e o comprimento axial. As análises lineares têm como finalidade encontrar os modos de flambagem com suas respectivas cargas de flambagem. Nas análises não lineares estuda-se o comportamento dos painéis cilíndricos avaliando-se as interferências geradas pelos acoplamentos não lineares, presentes no campo de deslocamento transversal, a fim de encontrar uma expansão modal que represente o comportamento correto do painel cilíndrico com a menor quantidade de modos acoplados possível. A solução modal que se apresenta mais adequada é formada por um modo de vibração descrito por funções harmônicas do tipo seno, e um modo composto por funções harmônicas do tipo cosseno. Então, a partir da expansão modal encontrada, estuda-se a estabilidade estática dos painéis cilíndricos por meio dos caminhos de equilíbrio e das superfícies de energia potencial total. A fim de confirmar a validade da expansão modal que se apresenta como a mais adequada, investiga-se a estabilidade estática de painéis cilíndricos para outros dois modelos de solução modal. Ainda, verifica-se a influência de imperfeições geométricas iniciais no comportamento não linear dos painéis cilíndricos e na estabilidade estática dos seus caminhos de equilíbrio.