Resumo: O ensaio de tração "off-axis" é um método utilizado para obter o comportamento de materiais ao cisalhamento. Neste ensaio o eixo de simetria do material faz um ângulo com os eixos do corpo de prova. Numa grande extensão do corpo de prova é produzido um estado de tensão uniaxial e homogêneo, diferente do que ocorre nos ensaios normatizados para o cisalhamento, com a sobreposição de tensões e deformações não lineares no corpo de prova. Neste trabalho foi realizado o estudo numérico da aplicabilidade do ensaio de tração "off-axis" pelo método dos elementos finitos para a madeira de Eucalyptus citriodora. Para isto, foi realizado o estudo dos campos tensões presentes no corpo de prova do ensaio proposto pela NBR 7190 (1997), através de simulação numérica. O resultado da simulação numérica do ensaio proposto pela NBR 7190 (1997), para a madeira de Eucalyptus citriodora, demonstrou que não ocorre na região cisalhante um estado de tensão homogêneo como pretendido. Por outro lado, a simulação numérica do ensaio "off-axis" mostrou, numa região dos corpos de prova LR e LT uma distribuição de tensões homogêneas e deformações uniformes. Para o plano de ortotropia RT isto não ocorreu / Abstract: The tensile off-axis test is a method used to obtain the shear behavior of materials. In this test, the symmetry material axis is rotated with the axes of the specimen. In a large extension of the specimen is produced a state of uniaxial and homogeneous stress, unlike what occurs standardized tests for shear, with the overlap of nonlinear stress and strain. In this work was realized a numerical study of applicability of the off-axis test by finite element method for Eucalyptus citriodora. For this, we performed a study of distribution of stress and strain fields in a specimen proposed by NBR 7190 (1997), through numerical simulation. The results of numerical simulation of the test proposed by NBR 7190 (1997), demonstrated that not occur a stress homogeneous state in the shear area, as desired. Moreover, the numerical simulation of the off-axis test in a large region of the specimen LR and LT, produced a homogeneous distribution of stress and uniforms strains. For the orthotropic plane RT this has not happened / Orientador: Gustavo Venturin / Coorientador: Claudio De Conti / Banca: Ivaldo Domenico Valarelli / Banca: MarcosValério Ribeiro / Mestre

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: João Batista Aparecido / Banca: Aluisio Viais Pantaleão / Resumo: Neste trabalho foram realizadas simulações numéricas de escoamentos viscosos, incompressíveis e transientes com efeitos de rotação em um sistema não-inercial de referência, por meio do método de elementos finitos por volumes de controle; com a metodologia de simulação de grandes escalas (LES) para a modelagem da turbulência. Os domínios de cálculo foram discretizados utilizando elementos finitos quadrilaterais de nove nós e as equações são integradas em volumes de controle ao redor dos nós dos elementos finitos. Com a aplicação da metodologia de simulação de grandes escalas (LES), as equações governantes passam por um processo de filtragem e assim as maiores escalas são resolvidas diretamente pela solução das equações de Navier-Stokes filtradas, enquanto as escalas menores são modeladas pelo modelo de viscosidade turbulenta de Smagorinsky. Alguns casos de escoamentos bidimensionais nas variáveis primitivas u, v e p aplicados às máquinas de fluxo, tanto axiais, como radias, foram realizados para estudar o efeito das acelerações centrípeta e de Coriolis, por meio do adimensional número de rotação Ro, e das instabilidades geradas nos escoamentos / Abstract: In this work it has been done numerical simulations of viscous transient incompressible fluid flows with rotation effects in a non inertial system of reference, by the control volume based finite element method; with the methodology of large-eddy simulation (LES) to model turbulence. The domains of calculation are discretized in quadrilateral finite elements with nine nodes and the equations are integrated in control volumes around the node of the finite elements. By the application of LES, the governing equations are filtered and this way the large scales are directly solved by the solution of the filtered Navier-Stokes equations, while the sub-grid scales are modeled by the eddy viscosity model of Smagorinsky. Some cases of two-dimensional flows in primitive variables u, v and p applied to axial and radial turbomachines were simulated to analyze the effect of the centripetal and Coriolis accelerations, considering the dimensionless number of rotation and the instabilities generated in the flows / Mestre

Orientador: Rogério de Oliveira Rodrigues / Banca: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Libanio Miranda Pinheiro / Resumo: Atualmente, o Engenheiro Estrutural necessita incorporar a análise numérica como uma ferramenta de trabalho usual, de modo a manter a qualidade e a competitividade de seu trabalho, principalmente quando da análise de projetos de alvenaria estrutural, em que a discretização do sistema estrutural ainda é feita de forma bastante simples. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal a simulação numérica do comportamento não-linear de prismas de alvenaria estrutural submetidos a ações verticais. A discretização estrutural é feita por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando elementos prismáticos com oito nós, simulando as partes do bloco de concreto (14 x 19 x 29cm) e as juntas de argamassa, permitindo assim a modulação tridimensional dos prismas, bem como a introdução separada do módulo de elasticidade do concreto e da argamassa. Para isso, foram elaboradas sub-rotinas, em Visual Basic, que fazem parte integrante do código computacional FEISdec - Finite Element for Idealization of Structures: development and execution by computer, software institucional em desenvolvimento na Faculdade de Engenharia, Campus de Ilha Solteira, Departamento de Engenharia Civil. Tal código foi utilizado para a simulação de dois ensaios realizados no NEPAE - Núcleo de Estudo e Pesquisa da Alvenaria Estrutural, sendo que por meio da comparação entre os dados experimentais e numéricos foram obtidos bons resultados. / Abstract: Currently, the structural engineer needs to assimilate the numerical analysis as a tool of frequent work, in this way he keeps the quality and the competitiveness in his work especially by the analysis of structural masonry projects, where the structural system discretization is still made in a simple way. In this context, this work aims the numerical simulation of nonlinear behavior of structural masonry prisms submitted to vertical actions. The structural discretization is made through the Finite Element Method, using the prismatic elements with eight joints, simulating the concrete block parts (14 x 19 x 29 cm) and the mortar meeting, allowing the tridimentional modulation of prisms, as well as the separated introduction of concrete and mortar elasticity module. Subroutines have been developed, in Visual Basic, and they are integrant parts of computer code FEISdec - Finite Element for Idealization of Structures: development and execution by computer, institutional software in development at Engineering College, Ilha Solteira Campus, Department of Civil Engineering. The code was used to simulate two laboratory tests realized at NEPAE - Núcleo de Estudo e Pesquisa da Alvenaria Estrutural, through the comparison between the experiment and numerical data were good results had been obtained. / Mestre

Orientador: José Márcio Machado / Banca: Manoel Ferreira Borges Neto / Banca: José Roberto Cardoso / Resumo: Este trabalho mostra a utilização de algoritmo de Delaunay em domínios tridimensionais para a geração de uma malha que leva em conta a anatomia (assimetrias e estruturas internas) de um dente. Os pontos que compõem o domínio foram mapeados de cortes feitos num dente verdadeiro. O trabalho também mostra uma das formas de se aplicar o Algoritmo em domínios não convexos, considerado um dos aspectos críticos do método. Inicialmente o programa foi executado no ambiente Mathematica for Windows, mas devido à complexidade do modelo geométrico, foi feita a conversão do algoritmo para o compilador C++ For Windows sendo o Mathematica usado apenas para gerar os resultados gráficos. Os resultados obtidos nos testes realizados confirmam a eficiência do método adotado / Abstract: This study shows the use of the Delaunay algorithm in three dimensional domains for the generation of a mesh that considers the anatomy (asymmetries and internal structures) of a tooth. Some cuts in a real tooth were scanned . The study also regards a way to use the Algorithm in non convex domains, which is considered a critical feature of the method. Initially the program was executed in Mathematica for Windows enviroment, but due to the geometric model complexity, the algorithm was converted for compiler C++ for Windows, and the Mathematica was just applied for the graphic results generation. The tests results showed the efficacy of this method / Mestre

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Elcio Nogueira / Resumo: Neste trabalho, desenvolveu-se, implementou e testou-se um modelo numérico para simular escoamentos incompressíveis de fluidos viscosos em regime transiente, usando o Método de Elementos Finitos baseado em Volumes de Controle (CVFEM) para a discretização espacial e o Método de Passo Fracionado (time-splitting) para a discretização temporal, levando em consideração as características parabólicas, elípticas e hiperbólicas das equações de Navier-Stokes. Para a implementação computacional do método numérico, foi desenvolvido um código em linguagem fortran para simulação dos escoamentos. Depois da obtenção do código computacional e verificada a estabilidade e convergência da técnica de passo fracionado, foram feitas aplicações para simulação de casos de escoamentos internos em cavidades. Também insvestigou-se o modelo de viscosidade turbulenta de Smagorinsky com o CVFEM em passo fracionado, através da metodologia de Simulação de Grandes Escalas (LES - Large Eddy Simulation). / Abstract: In this work, the main purpose has been the development, implementation and test of a numeric model to simulate unsteady, incompressible, viscous fluid flows. The Finite Element Method based on Volumes of Control (CVFEM) has been used for the space discretization and the Fractional Step Method (time-splitting) for the time discretization, taking in consideration the parabolic, elliptic and hyperbolic characteristics of Navier-Stokes equation. For the computational implementation of the numeric method, it was developed a computational code in fortran language. After obtaining the computational code and verified the stability and convergence of the technique of fractional step, simulations for the lid-driven cavity flow have been done for low Reynolds number. The turbulence effect has been considered by the model of turbulent viscosity of Smagorinsky with CVFEM in fractional step, through the methodology of Large Eddy Simulation. / Mestre

Orientador: Edson A. Capello Sousa / Banca: Paulo Cezar Razuk / Banca: Marcio Antonio Bazani / Resumo: Objetivou-se analisar estruturalmente um fermentador de 32 [m] de altura com colunas metálicas de sustentação, submetido ao carregamento de vento estático segundo o procedimento descrito pela norma NBR 6123 (1988), pressão hidrostática e pressão interna dos gases. Duas situações distintas foram consideradas para um melhor entendimento da análise: a primeira, sendo o fermentador vazio submetido aos esforços de vento; a segunda, o fermentador em operação submetido ao carregamento hidrostático e a pressão interna dos gases. Para se obter as tensões nos itens que compõem o fermentador (teto, costado, viga de transição, colunas e fundo cônico) e reações nas bases, foi utilizado o Método dos Elementos Finitos ou MEF. Para isso, foi elaborado um modelo geométrico bem próximo ao real, com os detalhes de chapas internas e externas. Determinou-se a espessura das chapas do costado pela norma NBR 7821 (1983) e verificou-se tensões, e possíveis pontos de falha já ocorridos no setor sucroalcooleiro. Apresenta-se também três problemas analisados pelo MEF que confrontados com os resultados analíticos, permitiu a constatação da validade dos resultados obtidos numericamente o ganho de confiança no uso da ferramenta. O MEF é uma ferramenta auxiliar em casos em que não é possível a utilização de cálculos tradidionais (analíticos) / Abstract: The objective was to structurally analyze a 32 meter height Fermenter, with columns, submitted to static wind load according to the procedure described by the NBR 6123 (1988) norm, hydrostatic pressure and internal pressure of the gases. Two different situations have been considered for a better analyze comprehension: the first one with the empty Fermenter submitted to wind efforts; the second with the operating fermenter submitted to the hydrostatic load and the internal pressure of the gases. In order to obtain the stresses on the items that make up the fermenter (heads, shell, beam transition, columns and conic bottom) and bases reactions the Finite Element Method or FEM has been used. For this we have developed a geometric model very close to reality, with the details of internal and external plates. It was determined by the thickness of the side shell plating by the NBR 7821 (1983) and there were tensions, and possible points of failure that have already occurred in the alcohol sector. It was also presented three issues addressed by comparing FEM with analytical results, which allowed the verification of the validity of the results obtained numerically and gain of confidence in using the tool. The MEF is an auxiliary tool in cases where it is not possible to use traditional calculations (analytical) / Mestre

Resumo: O presente trabalho propõe-se a modelar, analisar, e comparar os efeitos do escoamento de um fluido dentro de um tubo elástico. Esses efeitos, por sua vez, serão ocasionados por uma variação de pressão nesse fluido. Para tanto, através das propriedades físicas e mecânicas do tubo e do fluido, foi calculado o deslocamento da parede do tubo, vazão e velocidade do fluido. Essa modelagem tem como intenção comparar numericamente um arranjo que visa simular uma pulsação com características próximas as do coração humano. Através da construção de duas geometrias cilíndricas que representam domínios distintos (estrutura e fluido) que foram acoplados em sua interface, foi possível fazer um estudo da interação fluido-estrutura (FSI) utilizando o software comercial ANSYS, obtendo assim um estudo tri-dimensional do problema. Os resultados mostraram que o deslocamento da interface fluido-estrutura ocorreu simultaneamente, confirmando, portanto, a correta aplicação do comando FSIN. O fluido é considerado incompressível e Newtoniano e é governado pelas equações de Navier-Stokes. As paredes da estrutura são modeladas a partir da Lei de Hooke. Por fim, uma solução numérica é desenvolvida utilizando o Método dos Elementos Finitos / Abstract: This project proposes to model, analyze and compare the effects of fluid flow inside an elastic tube. These effects, in turn, will be caused by a variation of pressure in this fluid. Therefore, through the physical and mechanical properties of the tube and fluid was calculated the displacement of the tube wall, flow and velocity of the fluid. The Modeling intends to compare numerically an arrangement that aims to simulate a heartbeat with characteristics similar to the human heart. Through of building two cylindrical geometries representing different domains (structure and fluid) that were engaged in its interface, it was possible to study the fluid-structure interaction (FSI) using the commercial software ANSYS, thereby obtaining a three-dimensional study. The results showed that the displacement of the interface fluid-structure occurred simultaneously, thereby confirming the correct application of the command FSIN. The fluid is considered incompressible and Newtonian and is governed by the Navier-Stokes equations. The walls of the structure are modeled from the Hooke's Law. Finally, a numerical solution is developed using the Finite Element Method / Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Coorientador: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Adyles Arato Junior / Banca: Marcio Higa / Mestre

Orientador: Rogério de Oliveira Rodrigues / Banca: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Rodrigo Piernas Andolfato / Resumo: A Engenharia de Estruturas é uma área de grande importância na construção civil, uma vez que sua essência é a otimização de projetos. Para atender essa necessidade, os métodos numéricos são excelentes ferramentas, que auxiliam os profissionais a obterem, com maior agilidade, projetos de alta qualidade, diminuindo custos e prazos. Além disso, a alvenaria estrutural é um sistema que satisfaz essa procura por projetos otimizados, devido à agilidade na construção, com projetos modulados, equipe e equipamentos especializados, que garantem rapidez e diminuição de custos. Nesse cenário, o presente trabalho aborda um procedimento numérico para análise do comportamento não-linear de dois modelos de vigas de alvenaria estrutural submetidos à flexão simples. Um formado somente por blocos canaleta de concreto, sobrepostos em duas fiadas; e outro, composto pela fiada inferior de blocos-canaleta e a superior, por blocos vazados, ambos os modelos grauteados. As vigas foram discretizadas com o elemento finito prismático regular linear, sendo que, para o bloco, a argamassa e o graute, se utilizou o Critério Mohr-Coulomb, para prever a ruptura e os redutores de rigidez baseados na diminuição do módulo de elasticidade. Ao final, foram comparados os resultados numéricos, obtidos com presença e ausência dos redutores de rigidez, com os observados em modelos experimentais desenvolvidos no Núcleo de Ensino e Pesquisa da Alvenaria Estrutural (NEPAE) da Faculdade de Engenharia, Campus de Ilha Solteira, UNESP. As análises numéricas realizadas produziram resultados satisfatórios para os dois modelos de vigas abordados, sendo também possível observar o aumento de rigidez da viga com blocos-canaleta e blocos vazados. / Abstract: The Structural Engineering is a very important area in civil construction, since its essence is the optimization of designs. To attend the actual necessities, the numerical methods come to be excellent tools, which help professionals to obtain, with more agility, high quality designs, reducing the costs and deadlines. Besides, that structural masonry is a system that satisfies the searching for optimized projects, due to its agility in constructions, with modulated designs, specialized staff and equipments that warrant fast and low costs. In this scenario, this paper deals with numerical proceeding for analyzing the nonlinear behavior of two models of structural masonry beams subjected to bending. One, formed only for "U" blocks of concrete overlapping in two rows; and another, composed of channel blocks in the bottom row and the upper row made of hollow blocks, both models entirely grouted. The beams were discretized with linear regular prismatic finite element, and for the block, mortar and grout it was used the Mohr- Coulomb Criteria, to expect the rupture and reducers of rigidity based on the decreasing of strain modulus. In the end, the obtained numerical results with the presence and absence of reducers of rigidity were compared, with those observed in experimental models developed at the Structural Masonry Study and Research Center, Faculty of Engineering Ilha Solteira Campus, UNESP. The accomplished numerical analys produced satisfactory results for the two beam models, and it has been also possible to observe the increase of rigidity in the beam with channel and hollow blocks. / Mestre

Orientador: Edson Antonio Capello Sousa / Banca: Sérgio Scheer / Banca: José Eduardo Cogo Castanho / Resumo: Uma das primeiras fases da análise estrutural por elementos finitos é a criação do modelo geométrico. Este modelo deve representar fielmente a estrutura no que diz respeito a ângulos, dimensões e forma. Quando os objetos de estudo são estruturas biomecânicas, a dificuldade na realização das análises aumenta, primeiro porque os modelos considerados apresentam geometria quase sempre irregular, segundo pela dificuldade na realização de experimentos desta natureza, já que envolvem, em geral, organismos e tecidos vivos. Inserida, portanto, no contexto de Modelagem Científica Computacional, esta pesquisa procurou aplicar a computação a outras áreas do conhecimento, com o objetivo de criar modelos computacionais para situações em que é inviável testar ou medir as diversas soluções possíveis para um fenômeno a partir de modelos experimentais, neste caso, regiões ósseas. Para atingir este objetivo um programa computacional foi desenvolvido: o bioMeshCreate. O bioMeshCreate é uma aplicação final, independente, multi-plataforma, orientado a objeto, implementado em C++ com o auxílio de um toolkit de visualização científica, o VTK (The Visualization Toolkit), e seu objetivo principal é reconstruir estruturas ósseas tridimensionais a partir de seções planas, normalmente imagens médicas digitais obtidas por exames de tomografia computadorizada ou ressonância magnética. A aplicação também permite visualizar as fatias planas, gerar a malha sobre a superfície reconstruída, aplicar filtros de redução de elementos e suavização de superfícies e integrar o volume obtido com softwares de análise por elementos finitos, a fim de completar a análise sobre a estrutura. Ainda é possível exportar dados em formatos compatíveis com processos de prototipagem rápida e gerar modelos de realidade virtual, os quais podem ser distribuídos e visualizados em um browser... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of the first phases of the structural analysis by finite elements is to create a geometric model. This model must faithfully represent the structure in what is related to angles, dimensions and form. When the study objects are biomechanical structures, the level of difficulty in the accomplishment of the analyses increases, first because the considered models present geometry almost always irregular, second for the difficulty for the accomplishment of experiments of this nature, as they involve, in general, organisms and live tissues. Inserted, therefore, in the context of Scientific Computational Modeling, this research tried to apply the computation to other areas of knowledge, with the objective of creating computational models for situations in which testing or measuring the several possible solutions for a phenomenon starting from experimental models isn't viable, in this case, bone areas. To reach this purpose, a computational program was developed: the bioMeshCreate. The bioMeshCreate is a final application, independent, multi-platform, object-oriented, developed in C++ with the support of a toolkit for scientific visualization, the VTK (The Visualization Toolkit), and its main objective is to rebuild three-dimensional bone structures starting from plane sections, usually digital medical images obtained by exams of computed tomography or magnetic resonance. The application allows the visualization plane slices, to generate the mesh on the rebuilt surface, to apply filters of elements reduction and mesh smoothing and to integrate the volume obtained with finite elements analysis softwares, in order to complete the analysis on the structure. It is still possible to export data in compatible formats with rapid prototyping processes, and to generate virtual reality models, which can be distributed and visualized in a browser. Tests with patients' real data were accomplished... (Complete abstract click elctronic access below) / Mestre

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: Sérgio Said Mansur / Banca: Edson Luiz Zaparoli / Resumo: O objetivo principal deste trabalho é a simulação numérica de escoamentos viscosos, incompressíveis e transientes, com transferência de calor e massa; através do método de elementos finitos de subdomínio; usando a metodologia de simulação de grandes escalas para a modelagem da turbulência. Algumas aplicações de interesse são as simulações de escoamentos com transporte de um escalar, como nos casos de dispersão de poluentes induzida pelo movimento do ar atmosférico. O domínio é discretizado usando elementos finitos quadrilaterais de nove nós e as equações são integradas em volumes de controle ao redor dos nós dos elementos finitos. As equações governantes passam por um processo de filtragem, devido à metodologia aplicada, Simulação de Grandes Escalas (LES - Large-Eddy Simulation), e desta forma as maiores escalas são resolvidas diretamente através da solução das equações de Navier-Stokes filtradas, enquanto que as menores escalas ou escalas submalhas são modeladas, pelo modelo de viscosidade turbulenta de Smagorisnky. Alguns casos testes bidimensionais clássicos são resolvidos para validação do código e os resultados são apresentados e comparados com resultados disponíveis na literatura. Alguns poucos casos de dispersão de poluentes em geometrias que simulam cânions de ruas (urban street canyons) foram também simulados. / Abstract: The main purpose of this work is the numerical simulation of viscous, incompressible and unsteady fluid flows by a sub-domain finite element method, using the methodology of large-eddy simulation (LES) for turbulence modeling. Some applications of interest are isothermal and thermal flows with transport of scalar variable such as the pollutant dispersion in the atmosphere by airflow. The domain is discretized using nine-nodes quadrilateral finite elements and the equations are integrated into control volumes around the nodes of the finite elements. The government equations are submitted to a filtering process for application of LES methodology, in which the large scales are directly solved using the filtered Navier-Stokes equations, while the small or sub-grid scales are modeled by the eddy viscosity model of Smagorinsky. Two-dimensional benchmark problems are solved to validate the numerical code and the results are presented and compared with available results from the literature. Some cases of pollutant dispersion in geometries that simulate urban street canyons have been also simulated. / Mestre