Resumo: Este estudo objetivou a descrição de um protocolo para modelagem tridimensional de um primeiro pré-molar superior hígido para o método dos elementos finitos e a validação do modelo pela análise da distribuição de tensões de tração na região cervical do esmalte vestibular quando submetido à aplicação de cargas oclusais fisiológicas e não-fisiológicas, relacionando os resultados obtidos com os estudos dos mecanismos formadores das lesões de abfração descritos na literatura. Projetou-se anatomia das estruturas envolvidas a partir de referenciais arquitetônicos básicos da morfologia dental descritos na literatura científica. As dimensões anatômicas vestibular, oclusal e mesial do dente hígido e estruturas de suporte foram desenhadas em papel milimetrado, escaneados e com 3DSMax® -Autodesk, modelados tridimensionalmente. O modelo foi exportado para o NeiNastran® -Noran Engineering, Inc., onde foram definidas as propriedades das estruturas biológicas, além da geração da malha de elementos finitos e condições de contorno. Foi analisada a tensão tração presente no modelo de onde se concluiu que houve diferenças significativas na distribuição de tensão entre os grupos analisados. As simulações de oclusão não-fisiológica interferiram acentuadamente na distribuição de tensões quando comparados com a oclusão fisiológica, sendo que a localização dos pontos de maior concentração de tensão de tração variou de acordo com a topografia do carregamento aplicado. A simulação de prematuridade retrusiva apresentou os maiores valores de tensão de tração na região cervical vestibular de esmalte. / Abstract: The main objective of this study is the description of a protocol for threedimensional modeling of the first maxillary premolar using finite elements methodology by the validation of the stress analysis distribution in the cervical region of the enamel when submitted to the physiological occlusion load and nonphysiological, relating the results obtained with the studies of mechanisms that causes the described injuries due to abfraction in literature. The involved structures were designed using basic architectural of the dental morphology described in scientific literature. The vestibular, occlusal and mesial anatomical dimensions of the tooth and support structures were drawn in milimetric paper, scanned and modeled three-dimensionally by 3DSMax® - Autodesk. The model was exported to the NeiNastran® - Noran Engineering, Inc., where the finite elements mesh and further biological properties of the structures and constraints were set. The traction tension at the model was analyzed and it was concluded that appeared significant differences the distribution of tension between the analyzed groups. The simulation of non-physiological occlusion cases had highly interfered at the distribution of tensions when compared with the physiological occlusion cases. Moreover, the localization of the regions of bigger concentration of tension was related with the topography variation of the applied load. The simulation of retruded prematurity presented the biggest values of tension in the cervical enamel region. / Orientador: Marcelo Ferrarezi de Andrade / Coorientador: Pedro Yoshito Noritomi / Banca: Osmir Batista de Oliveira Junior / Banca: José Roberto Cury Saad / Banca: Jorge Vicente Lopes da Silva / Banca: João Carlos Gomes / Doutor

Resumo: O stress causado pela mastigação sobre implantes que se encontram muito inclinados, pode levar a tensões indesejáveis, causando até o fracasso da restauração. Este trabalho teve como objetivo apresentar através de simulações computacionais, as concentrações de tensões no implante e osso de suporte quando sua inclinação for maior que 30°. Para avaliação comportamental das tensões no implante/osso circundante, foi desenvolvido um modelo representando o primeiro pré-molar inferior. Foi utilizado o método dos elementos finitos bidimensional. Um modelo simulando um implante hexágono externo (4 mm x 15 mm) foi confeccionado, sofrendo inclinações de 30°, 35° e 40°, com uma carga de 100 N e 350 N, incidindo no sentido vertical. Através do enceramento de um componente ucla, a inclinação da coroa protética foi restabelecida. Os materiais de cobertura selecionados foram: porcelana, cerômero e o metal. No implante sem inclinação (controle), a tensão máxima ficou concentrada no local de aplicação da carga. Para os implantes angulados, as tensões se concentraram no local de aplicação da carga, no osso cortical e no terço cervical e médio do implante, no lado da inclinação, independentemente do material de cobertura utilizado. Com a limitação deste estudo, as cargas verticais são bem aceitas pelos implantes sem inclinação, mas quando angulados, a concentração de stress é muito maior no lado em que ocorre a inclinação. / Abstract: Tensions caused by mastication on very inclined implants can result in undesirable stresses as well as restoration failures. By means of computational simulations, present the concentrations of stresses on the implant and supporting bone when the inclination is greater than 30°. A model representing the first mandibular premolar was developed to evaluate stress behavior in the surrounding implant/bone, using the bidimensional finite element method. A model simulating an external hexagon implant (4 mm x 15 mm) was made, with 0°, 30°, 35° and 40°, a load of 100 N and 350 N, occurring in the vertical direction. The correct prosthetic crown inclination was reestablished by means of a UCLA component. The selected covering materials were: porcelain, ceromer and metal. In an implant without inclination (control), maximum stress was concentrated in the place of load application and on the middle third of the implant. For angled implants, the stress was concentrated on the side of the inclination, on the cortical bone and on the cervical and medium third of the implant. The covering material had similar behauvior. Within the limitations of this study, the vertical loads were well accepted by the implants without inclination, but when implants were angled, the stress concentration was much greater on the side inclination. The finite element method used to investigate inclined implants in the posterior area of the jaw, indicated that there was higher stress concentration where the inclination was. However, clinical studies are important to evaluate the amount of load necessary for bone reabsorption. / Orientador: José Cláudio Martins Segalla / Coorientador: Osvaldo Manzoli Filho / Banca: João Neudenir Arioli Filho / Banca: José Carlos Rabello Ribeiro / Mestre

Orientador: Alcides Padilha / Resumo: É desenvolvido um modelo matemático para estudar o comportamento da estratificação térmica de líquido em um tanque armazenador com meio poroso. O tanque considerado é de geometria retangular com relação comprimento-altura igual a 1. O modelo utiliza a formulação transiente de vorticidade e função corrente para predizer o desenvolvimento dos campos de função corrente e temperaturas durante um processo de carregamento. Foi fixado um número de Reynolds igual a 200 para o escoamento de entrada e uma faixa do número de Richardson de 0,001 a 10. Outros parâmetros considerados incluem o número de Biot (perda de calor pelas paredes do tanque), o número de Darcy (permeabilidade do meio poroso), a posição e a espessura do meio poroso. Os resultados mostram a influência desses parâmetros físicos que devem ser considerados para um bom projeto de tanques armazenadores com estratificação térmica. / Abstract: A mathematical model is developed to study the behaviour of thermal stratification of liquid in a typical storage tank with porous medium. The tank considered has rectangular geometry with lenght-to-height ratio equal of 1. The model employs a transient stream function-vorticity formulation to predict the development of stream function and temperature fields in a charging process. The Reynolds number of the inlet flow is fixed at 200 and a range of the Richardson number from 0,001 to 10. Other parameters considered include the Biot number (heat loss from tank walls), the Darcy number (permeability of the porous medium), the position and the thickness of the porous medium. The results show the influence of these physic parameters that should be considered for a good design of storage tanks with thermal stratification. / Mestre

Orientador: João Antônio Pereira / Banca: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Heraldo Nélio Cambraia / Resumo: O presente trabalho propõe uma metodologia de ajuste de modelos de elementos finitos aplicado a problemas de contato. O ajuste do modelo é realizado através da atualização dos parâmetros físicos e/ou geométricos do modelo bem como dos parâmetros dos elementos de contato. O método utilizado é baseado nas FRF(s) e é formulado a partir de um resíduo de entrada, dado pelo balanço de força do sistema. Um software é implementado para fazer a comparação e correlação dos modelos analítico e experimental, e se necessário, ajustar os parâmetros do modelo analítico. O modelo analítico é gerado pelo software comercial ANSYSâ, e os dados experimentais são obtidos em testes experimentais de análise modal. A metodologia foi avaliada com exemplos numéricos e testes experimentais buscando identificar as potencialidades e limitações do método. Dois testes experimentais foram realizados. O primeiro teste consiste em obter os parâmetros modais de uma estrutura simples do tipo viga. No segundo teste, os parâmetros modais são obtidos de uma estrutura composta por duas peças em contato. O objetivo do primeiro teste é avaliar a potencialidade da metodologia proposta utilizando uma base de dados experimental confiável, já que a estrutura é simples e suas propriedades são bem conhecidas. O segundo teste tem por objetivo avaliar a metodologia para o problema de contato. Os resultados apresentados mostram a funcionalidade da metodologia. O ajuste foi realizado com êxito tanto para a estrutura simples como para a estrutura composta por duas peças em contato. / Abstract: The present work proposes a finite element model updating methodology applied to problems of contact. The updating of the models is accomplished through the updating of the physical and/or geometric parameters of the model as well as the parameters of the contact elements. The approach is a FRF-based method; it is formulated from input residue, given by the equilibrium force of the system. It is implemented a software to makes the comparison and correlation of the analytical and experimental models, and if necessary, to adjust the parameters of the analytic model based in the experimental data, in order to get a more reliable finite element model. The analytical model is created by the commercial software ANSYSâ, and the experimental data are obtained by experimental modal tests. The methodology was evaluated with numeric and experimental data aiming at identifying of the potentialities and limitations of the method. Two experimental tests were developed, the first test consists of the analyses of a beam like structure and the second one, the analysis of a structure composed by two pieces in contact. The aim of the first test is to evaluate the potentiality of the methodology using a reliable experimental base of data, since the structure is simple and its properties are very wellknown. The second test has for objective to evaluate the methodology for problems of contact. The presented results have shown the functionality of the methodology. The adjustment was accomplished with relative success for the simple structure as well as for the structure composed by two pieces in contact. / Mestre

Orientador: Rogério de Oliveira Rodrigues / Banca: José Luiz Pinheiro Melges / Banca: Jorge Munaiar Neto / Resumo: Com a crescente evolução da engenharia estrutural e dos diferentes sistemas construtivos, o profissional atuante nessa área necessita incorporar o microcomputador como uma ferramenta básica, de modo a manter a qualidade, a competitividade e a eficiência de seu trabalho. Apesar de o projeto de alvenaria estrutural ter uma modelagem bastante simples, a utilização de ferramentas computacionais desenvolvimento da para análise auxiliar o e cálculo, corresponde do projetista, a no uma parcela significativa do tempo total despendido na execução do projeto. Frente a esse fato, apresenta-se como necessidade imediata o desenvolvimento de códigos computacionais confiáveis que possibilitem efetuar várias simulações de situações de projeto e carregamento. Nesse principal contexto a o presente trabalho simulação numérica do tem como comportamento objetivo não-linear físico de primas de alvenaria estrutural submetidos a ações verticais. O Método dos Elementos Finitos será empregado como modelo discreto elementos aplicado prismáticos na análise triangulares numérica, lineares com utilizando-se seis nós e parabólicos com quinze nós, simulando-se as partes do bloco de concreto (14 x 19 x 29 cm), bem como as juntas de argamassa, efetuando uma modulação tridimensional do prisma, além de considerar de forma separada as características físicas de cada material citado. Neste trabalho demonstra-se todo processo de dedução explicita das matrizes de rigidez para os elementos usados na discretização, sendo que para a consideração da não-linearidade dos materiais utilizou-se o critério de Mohr-Coulomb, permitindo representar a diminuição da rigidez em função da ruptura do material. O código gerado em linguagem Visual Basic permitiu realizar simulações numéricas, cujos resultados quando comparados com resultados experimentais mostraram-se bastante satisfatórios / Abstract: With the growth of the Structural Engineering and the different building systems, the professional who works in this area needs to incorporate the computer as a basic tool in a way to keep the quality, competitiveness, and the efficiency of his work. Despite of the structural masonry project has a very simple modeling, designer in the the uses of computational development of the tools the and analysis help the calculation, it corresponds to a significant plot of the total time spent on the project execution. Before this fact, it is presented as an immediate necessity the development of computational reliable programs which enables to perform many simulations of design situations and loading. In this context, the present work aims the numerical simulation of nonlinear behavior of physical structural masonry prisms submitted to vertical actions. The Finite Element Method will be employed as discrete models to numerical analysis using triangular linear prisms with six nodes and parabolic prisms with fifteen nodes, simulating concrete blocks parts (14 x 19 x29cm), as well as the mortar joints, making a tridimentional modulation of the prism, besides considering separately the physical characteristics of each cited material. It is presented in this work, the entire process of explicit deduction of the matrices of stiffness to the elements used in the discretization, the Mohr-Coulomb Criteria was used to consider the nonlinear of materials, permitting to represent the decrease of stiffness in function of the material rupture. The code numerical generated in simulations Visual whose Basic language results, when allowed compared making to the experimental, are showed as very satisfying

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: João Batista Aparecido / Banca: Luiz Felipe Mendes de Moura / Resumo: Neste trabalho foram feitas simulações de escoamentos incompressiveis por um método de elementos finitos de mínimos quadrados (LSFEM - Least Squares Finite Element Method), usando as formulações velocidade-pressão-vorticidade e velocidade-pressão-tensão, denominadas na literatura de formulações u − p −ω e u = p −τ respectivamente. Estas formulações são preferidas por resultarem em sistemas de equações diferenciais de primeira ordem, o que é mais conveniente para implementação pelo LSFEM. O objetivo principal deste trabalho é a simulação computacional de escoamentos laminares, transicionais e turbulentos através da aplicação da metodologia de simulação de grandes escalas (LES - Large Eddy Simulation) com o modelo de viscosidade turbulenta de Smagorinky para modelar as tensões submalha. Alguns problemas padrões foram resolvidos para validar um código computacional desenvolvido e os resultados são apresentados e comparados com resultados disponíveis na literatura. / Abstract: In this work simulations of incompressible fluid flows have been done by a Least Squares Finite Element Method (LSFEM) using the velocity-pressure-vorticity and velocity-pressurestress formulations, named, in the literature, u − p −ω and u = p −τ formulations respectively. These formulations are preferred because the resulting equations are partial differential equations of first order, which is more convenient for implementation by LSFEM. The main purpose of this work are the numerical computations of laminar, transitional and turbulent fluid flows through the application of large eddy simulation (LES) methodology using the LSFEM. The Navier- Stokes equations in u − p −ω and u = p −τ formulations are filtered and the eddy viscosity model of Smagorinsky is used for modeling the sub-grid-scale stresses. Some benchmark problems are solved for validate a developed numerical code and the preliminary results are presented and compared with available results from the literature. / Mestre