Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_RenatoMarquesde_M.pdf: 29996661 bytes, checksum: 4ad59a26788d8dfab7be1c94a4ccce46 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho apresenta uma revisão e uma implementação numérica do método dos elementos finitos (MEF) no qual foram incluídos os chamados ¿elementos infinitos¿ visando a modelagem da condição de radiação de Sommerfeld ou do amortecimento geométrico em meios contínuos (visco-) elastodinâmico sem regime estacionário e cujos domínios são ilimitados. Após uma revisão geral sobre os tipos de elementos infinitos, o trabalho aborda formulações e implementações de elementos infinitos unidimensionais. Em particular são discutidos os elementos de decaimento exponencial e de mapeamento. Suas propriedades são investigadas através da modelagem da propagação de ondas em colunas ilimitadas de seção transversal variável, cônica e exponencial. Uma análise dos elementos infinitos propostos para tratamento de problemas multidimensionais segue à revisão da teoria da propagação de ondas em meios (visco-)elastodinâmicos. A análise bidimensional contida no trabalho utiliza um elemento de decaimento exponencial. As propriedades deste elemento são discutidas através da simulação da dinâmica de fundações rígidas, superficiais e engastadas, interagindo com solos modelados como semi-espaço, homogêneo e estratificado. Estas análises, de caráter inovador, revelam que o elemento escolhido é capaz de reproduzir acuradamente o comportamento de ondas não refletidas, se propagando ao infinito, ou seja a condição de radiação ou amortecimento geométrico / Abstract: The present thesis reports an overview and a numerical implementation of the Finite Element Method (FEM) in wich the so called ¿infinite elements¿ are included to model the Sommerfeld's radiation condition or the geometric damping in the stationary response of unbounded (visco-) elastic domains. Initially one dimensional infinite elements are formulated and implemented. The properties of the exponencial decay type and the mapping elements are investigated by means of the stationary response of semi-infinitecolumns of variable cross-section, conical and exponential. In the sequence the main issues of multidimensional (visco-) elastic wave propagation are presented, followed by a revision of the proposed infinite elements for two-and three dimensional analysis. For the two dimensional case a exponential decay type element is formulated and implemented. The properties of the 2D element are discussed on hand of the dynamic analysis of rigid foundations, surface and embeded, interacting with homogeneous and layered half-spaces. This rather innovative analysis reveals that the considered element is able to model accurately the rdiation condition on homogeneous and stratified unbounded domains / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho consiste no projeto de um modelo em elementos finitos de um absorvedor dinâmico rotativo utilizando-se um material viscoelástico como componente dissipador do sistema. O absorvedor é composto por um anel de material viscoelástico interposto entre dois anéis de aço, o qual é fixado na extremidade livre de um sistema rotativo representado por um eixo flexível, suportado por dois rolamentos, no qual estão fixos dois discos igualmente espaçados do centro entre os dois mancais. O modelo em elementos finitos do sistema rotativo é validado com os dados experimentais do modelo real e suas velocidades críticas são determinadas baseadas no diagrama de Campbell e na resposta ao desbalanço em um dos discos. O modelo inicial do absorvedor dinâmico rotativo é replicado de um modelo da literatura e as respostas a uma excitação na forma de impulso são comparadas. O modelo desenvolvido equipara-se ao da literatura para frequências até 600 Hz, intervalo que compreende as velocidades críticas a serem amortecidas. A otimização do absorvedor é realizada através de variações da geometria do mesmo e são traçadas curvas de influência de cada parâmetro sobre suas frequências naturais. Com base nestas curvas são realizadas análises de influência conjunta dos parâmetros geométricos sobre tais frequências. Pelos resultados obtidos verifica-se a possibilidade da obtenção de um modelo que atue sobre modos de flexão específicos do sistema rotativo, atenuando as amplitudes de vibração das velocidades críticas correspondentes a cada modo. Uma vez obtidos os modelos de absorvedores dinâmicos correspondentes aos dois primeiros modos de flexão do sistema rotativo, ambos são acoplados ao sistema e se observa grande redução dos picos de amplitude do primeiro modo de flexão, enquanto os picos do segundo modo sofrem baixa alteração. / The present work concerns the development, optimization and validation of a finite element model of a dynamic vibration absorber using a viscoelastic material as the damping component. The dynamic absorber consists of a ring of viscoelastic material interposed between two rings of steel, which is fixed to the free end of a rotary system represented by a flexible shaft supported by two bearings, on which are fixed two discs equally spaced in the center of both bearings. The finite element model of the rotating system is validated with experimental data from the actual model and its critical speeds are determined based on the Campbell diagram and in its response to the imbalance. The initial model of the dynamic absorber is replicated from a model of the literature and the responses to an impulse excitation are compared. The developed model matches the literature one for frequencies up to 600 Hz, range comprising the critical speeds to be damped. The absorber\'s optimization is accomplished through variations of its geometry and influence curves of each parameter over its natural frequencies are drawn. Based on these curves, combined influence analyzes of the geometrical parameters over such frequencies are performed. From the results obtained, it can be seen the possibility of achieving a model that acts on specific bending modes of the rotation system, reducing the vibration amplitudes of the critical speeds corresponding to each mode. Once obtained the dynamic absorbers models corresponding to the first two modes of vibration of the rotatative system, both models are coupled to the system and it is observed great reduction of the amplitude of the first bending mode peaks, while the second mode suffer low peaks reduction.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2016-12-08T17:49:42Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Daniel Ferreira Gonçalves - 2016.pdf: 6039771 bytes, checksum: 9dd76bacc79e08f02f565c3a309abedd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-12-13T18:06:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Daniel Ferreira Gonçalves - 2016.pdf: 6039771 bytes, checksum: 9dd76bacc79e08f02f565c3a309abedd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-13T18:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Daniel Ferreira Gonçalves - 2016.pdf: 6039771 bytes, checksum: 9dd76bacc79e08f02f565c3a309abedd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Studies focused on modeling and mechanical system behavior prediction are relevant to the avoidance of excessive deflections and structural failures. Most of these systems are discretized by finite element models which are constituted by a large number of degrees of freedom, making it quite expensive computationally. In this context, the application of models reduction methods becomes particularly prominent because it provides a greater saving in time, keeping the solution quality. This work aims to study methods of reducing models applied to nonlinear dynamical systems. Among the methods aimed at reducing models, there is the Guyan method, Improved Reduction System (IRS), Iterative Improved Reduction System (IIRS) System Equivalent Reduction Expansion Process (SEREP), Component Mode Synthesis (CMS) and method of modal projection. In order to verify the efficiency of the models reduction methods when applied to nonlinear systems is presented in this paper a study where the system responses are analyzed by checking the computational cost and quality of the reduced solution of the problem for each of the mentioned methods. / Estudos voltados à modelagem e previsão do comportamento de sistemas mecânicos são relevantes na coibição de deflexões excessivas e falhas estruturais. A maioria destes sistemas são discretizados por elementos finitos cujos modelos são constituídos por elevado número de graus de liberdade tornando-se bastante oneroso computacionalmente. Neste contexto, a aplicação de métodos de redução de modelos ganha destaque especial pois proporciona maior economia de tempo, mantendo a qualidade de solução. Este trabalho tem por objetivo o estudo de métodos de redução de modelos aplicados a sistemas dinâmicos não lineares. Dentre os métodos voltados à redução de modelos, destaca-se o método de Guyan, Improved Reduction System (IRS), Iterative Improved Reduction System (IIRS), System Equivalent Reduction Expansion Process (SEREP), Component Mode Synthesis (CMS) e método da Base Modal. Com o objetivo de verificar a eficiência dos métodos de redução de modelos quando aplicados em sistemas não lineares, é apresentado neste trabalho um estudo onde são analisadas as respostas do sistema, verificando o custo computacional e a qualidade da solução do problema reduzido para cada um dos métodos citados.

A Análise de Elementos Finitos (AEF) vem sendo utilizada em diversos trabalhos na Odontologia, pois possibilita que o estudo in vitro simule uma situação clínica real. Neste estudo utilizou-se a Análise de Elementos Finitos para avaliar as tensões geradas por prótese total obturadora maxilar Classe II de Okay retida por implantes e utilizando os sistemas de retenção O\'ring e magneto. Avaliaram-se as tensões geradas no tecido ósseo, gengivo-mucoso e barras metálicas após a aplicação de cargas nas mesas oclusal e incisal. A Análise de Elementos Finitos foi realizada empregando-se um modelo digital desenvolvido a partir de uma tomografia computadorizada de um indivíduo edentado adulto, onde se simulou uma perda óssea condizente com uma maxilectomia, simulando a Classe II de Okay. Foram posicionados quatro implantes na maxila, na região de incisivo lateral, canino, segundo pré-molar e primeiro molar esquerdos, todos unidos por barra metálica onde se instalaram os sistemas de retenção escolhidos para esse estudo. Utilizou-se o programa Rhinoceros® versão 5.0 para gerar o modelo BioCAD 3D, onde foram incorporados os modelos CAD dos implantes, UCLAS e dos sistemas de retenção, obtendo-se dois modelos, Modelo 1, O\'ring e Modelo 2, magneto. A malha de elementos finitos foi gerada pelo programa Ansys® e nela foi aplicada uma força de 80 N na plataforma oclusal e 35 N na plataforma incisal, simultaneamente. Foi realizada uma análise qualitativa, correspondente à escala de tensão máxima principal e os valores quantitativos expressos em MPa. O deslocamento da prótese obturadora, no sentido da região sem suporte ósseo, foi maior no Modelo 1, O\'ring. A mucosa de revestimento, o osso cortical e o osso medular sofreram tensões de tração e compressão que variaram de acordo com o sistema de retenção utilizado, sendo que o Modelo 2, magnetos, transferiu mais tensões para essas estruturas. O Modelo 2, magnetos, apresentou tensões na região cervical de três implantes, enquanto o Modelo 1, O\'ring, apresentou somente em um implante. A barra metálica com retenções do tipo magneto sofreu tensões equivalentes de von Mises com valores semelhantes a barra metálica com O\'ring, no entanto a área envolvida foi maior em abrangência. Baseando-se nos resultados apresentados neste estudo, a utilização de ambos sistemas de retenção é indicada para reabilitação com próteses obturadoras implantorretidas, no entanto o modelo que utilizou retenção com O\'ring, apresentou comportamento biomecânico mais favorável para esse tipo de reabilitação. / The Finite Elements Analysis (FEA) has been used in several studies in Dentistry, as it allows that an in vitro study simulates a clinical scenario. In this study the Finite Element Analysis was used to evaluate the bone stress generated by an Okay Class II obturator implant retained prosthesis having Ball/O\'ring and magnetic attachment. The tensions generated over bone, soft tissue and metallic bars were evaluated after applied loads which simulated the masticatory activity. The Finite Elements Analysis, were done utilizing a digital model developed from a computer tomography of an adult subject, where it was simulated a bone loss in accordance with a maxillectomy, simulating an Okay Class II. Four implants were set in the left maxilla, on the lateral incisor, canine, second premolar and first molar, all linked by a metallic bar where the retention system chosen for this study was installed. The Rhinoceros® program, version 5.0 was used to generate the BioCAD 3D model, where the implant CAD models, UCLAS and retention systems were incorporated, obtaining two models, Model 1, Ball/O\'ring and Model 2, magnetic attachment. The finite elements mesh was generated by Ansys® program and an 80 N force was applied over it on the occlusal platform and 35 N on the incisal platform. A qualitative analysis was performed, corresponding to the maximum main stress and the quantitative values expressed on MPa. The obturator prosthesis movement in the direction of the area without the bone support was greater on the Model 1, O´Ring. The soft tissue, the cortical and medullar bones suffered compression and tensions which variated according with the retention system used, the Model 2, magnetic attachment, was the one transferring more stress to these structures. The Model 2, magnetic attachment, presented tensions on the cervical region at 03 implants, while the Model 1, Ball/O\'ring, presented only at one implant. The metallic bar with magnetic attachment suffered von Mises equivalent tensions with similar values to the metallic bar with Ball/O\'ring, however it covered a greater area. Based on the results obtained in this study, the use of both retention systems is indicated in the rehabilitation with implant retained obturator prosthesis, though the Model 1, Ball/O\'ring, presented a biomechanical behavior more suitable to this type of rehabilitation.

O tratamento cirúrgico do câncer bucal pode resultar em graves seqüelas das estruturas anatômicas envolvidas na fisiologia da cavidade bucal. A extensão e a localização da ressecção cirúrgica, assim como a condição dental, são determinantes do planejamento da prótese obturadora. Este trabalho emprega a Análise de Elementos Finitos para o estudo do comportamento biomecânico de uma prótese obturadora maxilar Classe IV de Aramany, em um modelo digital desenvolvido a partir de uma TC de um indivíduo adulto. O modelo tridimensional desenvolvido no programa Rhinoceros® versão 3.0 foi utilizado para a geração da malha de elementos finitos no programa FEMAP/NASTRAN®. Uma força de 120 N foi aplicada nas plataformas oclusal e incisal, correspondentes aos dentes posteriores e anteriores da prótese obturadora, para observação das forças de tensão geradas no tecido ósseo maxilar. Os resultados são apresentados sob a forma de análise qualitativa, indicada pela escala de Tensão Máxima Principal, e análise quantitativa, representada por valores em Mega Pascal (MPa). Observou-se que o carregamento posterior provoca tensão de tração e tensão de compressão, independentemente da região óssea avaliada, induz a uma maior tensão de tração em todas as regiões ósseas observadas e a uma maior tensão de compressão na região média anterior do palato. O carregamento anterior gera tensão de tração em todas as regiões ósseas consideradas e acarreta maior tensão de tração do que tensão de compressão, independentemente da região óssea avaliada. Concluiu-se que ocorre uma tendência de rotação da prótese em direção à área de ressecção cirúrgica, tanto para o carregamento posterior como para o carregamento anterior. O nível das tensões de tração e de compressão observado neste estudo indica que o comportamento biomecânico da prótese obturadora maxilar Classe IV de Aramany encontra-se dentro dos limites fisiológicos do tecido ósseo maxilar. / The surgical treatment of oral cancer may result in severe sequel of the anatomical structures involved in oral physiology. The extension and location of surgical resection, as well as the dental condition, enjoin the prosthetic planning of the obturator prostheses. This study employs the finite elements analysis to evaluate the biomechanical behavior of Aramany Class IV obturator prostheses, in a digital model developed from a computerized tomography of an adult individual. A tridimensional model was constructed applying the software Rhinoceros® version 3.0 and then it was used to develop the finite element mesh in the software FEMAP/NASTRAN®. A 120 N load was applied to the occlusal and incisal surfaces correspondent to the prosthetic teeth. The qualitative analysis was based on Principal Maximum Tension Scale and the quantitative analysis was expressed in Mega Pascal values. Results demonstrated that the posterior load generates tensile and compression stress and a higher tension stress regardless of the osseous region, as well as a higher compression stress on the anterior medial area of residual palate. Anterior load provokes tensile stress in each of the osseous regions evaluated, in addition to a higher tensile then compression stresses, despite of the osseous region. Therefore, it was concluded that the prostheses tends to rotate towards surgical resection areas during posterior and anterior loading. The amount of tensile and compression stresses observed herein indicates that the biomechanical behavior of Aramany Class IV obturator prostheses is within the physiological limits of the maxillary osseous tissue.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-03T14:15:37Z No. of bitstreams: 1 barbarademeloquintela.pdf: 17938706 bytes, checksum: 9ab0cb4d4226bdefe7051c92e73feec9 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:15:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barbarademeloquintela.pdf: 17938706 bytes, checksum: 9ab0cb4d4226bdefe7051c92e73feec9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barbarademeloquintela.pdf: 17938706 bytes, checksum: 9ab0cb4d4226bdefe7051c92e73feec9 (MD5) Previous issue date: 2011-01-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A Homogeneização por Expansão Assintótica (HEA) é uma técnica multiescala empregada ao cálculo de propriedades efetivas de meios contínuos com estrutura periódica. As principais vantagens desta técnica são a redução do tamanho do problema a resolver e a possibilidade de se empregar uma propriedade homogeneizada que guarda informações da microestrutura heterogênea. Quando associada ao Método dos Elementos Finitos (MEF), a HEA demanda o emprego de malhas que permitam a imposição de condições de contorno periódicas – sendo portanto necessário especificar tal particularidade quando da geração dos modelos em MEF. Tais modelos representam as células periódicas, que são volumes representativos do meio heterogêneo e, em alguns casos, apresentam uma complexidade geométrica e física que torna imprescindível o emprego de malhas com alto grau de refinamento – levando a um custo computacional significativo. Este trabalho tem por objetivo a obtenção de um programa em Elementos Finitos para a aplicação da HEA à Elasticidade em 3D, empregando técnicas de programação paralela. Foram desenvolvidas versões do programa em 2D: uma sequencial em C e duas paralelas empregando OpenMP e CUDA. Foi implementado com sucesso o programa HEA3D em uma versão sequencial, em linguagem FORTRAN e uma paralela, empregando OpenMP. Para validação dos programas, foram analisadas células periódicas bifásicas e os resultados apresentaram boa concordância com valores experimentais e numéricos disponíveis na literatura. A versão paralela obteve expressivos ganhos de desempenho, com acelerações de desempenho de até 5.3 vezes em relação a versão sequencial. / The Asymptotic Expansion Homogenization (AEH) is a multiscale technique applied to estimate the effective properties of heterogeneous media with periodical structure. The main advantages of this technique are the reduction of the problem size to be solved and the ability to employ an homogenized property that keeps information from the heterogeneous microstructure. In association with the Finite Element Method (FEM), the AEH requires the application of periodic boundary conditions, which must be taken into account during the generation of FE meshes. Such models represent periodic cells, which are representative volumes for heterogeneous media and, in some cases, present a geometric and physics complexity that demands refined meshes, leading to a significant computational cost. The aim of this work is to develop a parallel program that applies both FEM and AEH to estimate the elasticity properties of 3D bodies. A sequential version of the 2D program using C, and parallel versions using OpenMP and CUDA were implemented. A sequential version of the program, called HEA3D, was successfully implemented using FORTRAN. Also, a parallel version of the code was implemented using OpenMP. The validation of the codes consisted of comparisons of the numerical results obtained, with numerical and experimental data available in the literature, showing good agreement. Significant speedups were obtained by the parallel version of the code, achieving speedups up to 5.3 times over its sequential version.

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T14:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LucianoPradode_D.pdf: 36412783 bytes, checksum: 0d0ea68334e1df0ae3e61e59014f3f68 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo dos efeitos dos modos espúrios na análise modal e em esquemas de propagação de feixes na modelagem de guias de onda por elementos finitos mistos. A presença dos modos espúrios no espectro das matrizes de elementos finitos é investigada e discutida a partir de uma formulação alternativa para a análise modal em guias de onda bidimensionais, onde a condição de divergente nulo é imposta inicialmente na equação vetorial de onda. Um novo esquema de propagação de feixes é proposto substituindo a componente longitudinal da equação vetorial de onda pela equação de Gauss e uma análise do efeito dos modos espúrios sobre os esquemas de propagação de feixes é realizada. Testes computacionais de convergência e estabilidade dos novos esquemas de propagação de feixes, assim como dos esquemas convencionais, são apresentados / Abstract: This work shows a study of the effects of spurious modes in the modal analysis and in beam propagation schemes based on finite element mixed for modeling bidimensional waveguides structures. The presence of spurious modes in the spectrum of the finite element matrices is investigated and discussed from an alternative formulation for modal analysis of two-dimensional waveguides, where the divergence-free condition is imposed on the vector wave equation. A new beam propagation scheme is proposed by replacing the longitudinal component of the vectorial wave equation with Gauss equation, and analysis of the effect of spurious modes on beam propagations schemes is performed. Computational convergence and stability tests for the new beam propagations schemes as well as the conventional schemes are presented / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinho_ClaudiaReginaGoncalves_M.pdf: 501738 bytes, checksum: 4538e004b367eac7c4ade13765125d3e (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho foi elaborado um modelo matemático do processo de transferência de calor durante a esterilização de um alimento condutivo infantil embalado em recipiente de vidro. O modelo tridimensional construído utilizando-se a técnica de elementos finitos para a resolução das equações diferenciais de transferência de calor considerou as propriedades térmicas do alimento, do vidro, do head space e da tampa metálica separadamente e a temperatura inicial da amostra e o perfil real de temperatura da autoclave utilizada para o processo de esterilização foram as condições de contorno aplicadas. As propriedades térmicas do alimento, condutividade térmica, calor específico, densidade e difusividade térmica, foram determinadas experimentalmente. Os valores obtidos foram: 0,59 W/mºC, 3776 J/kgºC, 1024 kg/m3 e 1,54 x 10-7 m2/s, respectivamente. O valor do coeficiente convectivo de transferência de calor (h) foi calculado a partir de perfis tempo x Temperatura obtidos experimentalmente. O processamento térmico foi dividido em quatro partes: come up, aquecimento, início de resfriamento (10 primeiros minutos de resfriamento) e final de resfriamento, sendo calculado um valor de h para cada trecho. Uma vez calculados os valores de h, o modelo de distribuição de temperatura no interior da embalagem foi validado experimentalmente através da realização de ensaios a 121°C. Ao se realizar uma regressão linear entre os valores de temperatura fornecidos pelo modelo e aqueles obtidos experimentalmente os parâmetros estatísticos obtidos foram R2 = 0,9925 e Inclinação = 1,0053, indicando que o mesmo foi capaz de prever de maneira satisfatória a distribuição de temperaturas no interior da amostra durante o processamento. Foram determinados os parâmetros Dez do Bacillus stearothermophilus em alimento infantil. Os resultados obtidos para o parâmetro D a 110, 115 e 121°C foram 32,67,9,31 e 1,57 minutos, respectivamente. O valor de z encontrado foi de 8,32°C. A partir da distribuição de temperaturas no interior da embalagem fornecida pelo modelo, foi estimada a destruição térmica de microrganismos e de nutrientes do processo. O cálculo da destruição térmica de microrganismos foi feito através da determinação da Esterilização Média da Massa. Foram realizados ensaios de validação do modelo de destruição microbiológica submetendo-se amostras inoculadas com Bacillus stearothermophilus a processamentos subletais a 110 e 115°C. O número de reduções decimais obtido em cada um dos processos foi confrontado com a destruição prevista pelo modelo, sendo que o modelo considerou os valores de O e z determinados experimentalmente. Nos processos a 115°C o desvio entre valores previstos e valores obtidos experimentalmente foi sempre inferior a 27% e naqueles realizados a 110°C este desvio foi sempre inferior a 12%. Foram realizadas ainda simulações de processos a 115 e 121°C variando-se a taxa de aquecimento da autoclave de 5 a 20°C/min e também de processos onde parte do valor de Fp foi obtida a 115 e parte a 121°C. Nestes processos o critério de parada foi o valor de Fp equivalente a uma redução de 6 ciclos do Bacillus stearothermophilus ter sido atingido. Verificou-se que quanto maior a porcentagem de Fp obtida a 121°C maior é a retenção de tiamina. Nas simulações de processos realizadas a 121°C a retenção média de tiamina foi de 48,71 % e naquelas realizadas a 115°C esta retenção foi de 55,90%. Não foram observadas diferenças significativas na retenção de tiamina entre processos realizados a uma mesma temperatura porém com diferentes taxas de aquecimento da autoclave / Abstract: The aim of this work was to build a mathematical model of the heat transfer during the sterilization process of a conductive baby food packed in glass container. The 3-dimensional model was built using the finite element technique. The model considered the thermal properties of food, glass, headspace and metal cap individually. The sample initial temperature and the retort real temperature profile were the boundary conditions applied. Thermal properties of food, thermal conductivity, specific heat, density and thermal diffusivity, were experimentally determined. The obtained values were: 0.59 W/mºC, 3776 J/kgºC, 1024 kg/m3 e 1.54 x 10-7 m2/s, respectively. The value of the heat transfer coefficient (h) was calculated from time-Temperature profiles obtained experimentally. The thermal process was divided into 4 parts: come up, heating, early cooling (10 first minutes) and final cooling and different values of h were calculated for each part. The heat transfer model of the sterilization process was experimentally validated through processes carried out in water at 121°C. The linear regression between temperature profiles generated by the model and the ones experimentally obtained showed that they were in good agreement (R2=0.9925 and slope=1.0053), showing that the model was able to predict satisfactorily temperature distribution into the sample during sterilization process. Thermal death parameters, O and z, of Bacillus stearpthermophilus in baby food were determined. The results obtained for O value were 32.67,9.31 and 1.57 minutes at 110, 115 and 121°C, respectively. The z value obtained was 8.32°C. The mass average value was estimated and experimental processes were carried out at 110 and 115°C in order to validate the microbiological destruction mode!. At these processes, inoculated samples of baby food were submitted to sub lethal processes and the experimental microbiological destruction was determined and compared with the values estimated by the mode!. The results showed that for processes at 110°C the differences between experimental and predicted results were less than 12% and for those processes at 115°C this differences were less than 27%. Finally, two types of simulations set to achieve a Fp value of 9.42 minutes were done. The first group considering different retort heating rates (5 to 20°C/min) at 115 and 121°C and the latter obtaining part of Fp value at 115°C and part at 121°C. The thiamine retention of each process was estimated and the results showed that the higher Fp percentage is obtained at 121°C, the better the process is. No significant differences were observed in thiamine retention in equivalent process considering different retort heating rates at the same temperature / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

For a class of two-dimensional boundary value problems including diffusion and elasticity problems it is proved that the constants in the corresponding strengthened Cauchy-Buniakowski-Schwarz (C.B.S.) inequality in the cases of h -hierarchical and p -hierarchical finite element discretizations with triangular meshes differ by the factor 0.75. For plane linear elasticity problems and triangulations with right isosceles tri- angles formulas are presented that show the dependence of the constant in the C.B.S. inequality on the Poisson's ratio. Furthermore, numerically determined bounds of the constant in the C.B.S. inequality are given for three-dimensional elasticity problems discretized by means of tetrahedral elements. Finally, the robustness of iterative solvers for elasticity problems is discussed briefly.

Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre du développement de la future génération de réacteurs nucléaires, la génération IV. L'acier Grade 92, appartenant à la famille des aciers à 9-12% de chrome, est un candidat potentiel pour des composants de cette future génération de centrales. Ces structures sont assemblées par soudage.L'objectif de ce projet est de caractériser expérimentalement et de modéliser le comportement en fluage à 550°C de ces joints soudés en acier Grade 92 (9Cr-0,5Mo-1,8W-V-Nb).L'une des grandes problématiques des soudures en acier à 9 % de chrome est leur sensibilité à la rupture de type IV (rupture en zone intercritique (ICHAZ) ou dans la zone à petits grains (FGHAZ)) qui se produit généralement lors de sollicitations en fluage à basses contraintes et à hautes températures.Deux produits d'apports sont utilisés pour l'étude. Les soudures sont issues de l'assemblage par procédés TIG de deux tubes en position bout à bout. Une campagne d'essais de fluage à 550 °C sur éprouvettes travers joint en acier Grade 92 a été menée. Les expertises réalisées sur les éprouvettes de fluage indiquent que la rupture se produit en ICHAZ y compris pour les essais de fluage les plus courts (moins de 1000h).La modélisation du comportement en fluage du joint soudé complet a nécessité au préalable d'obtenir un modèle de comportement de chaque zone, en particulier de l'ICHAZ et de la zone fondue.Des essais de fluage sur des éprouvettes entaillées prélevées dans le joint ont permis d'accéder au comportement en fluage de ces deux zones. Une méthode complémentaire a été utilisée afin d'obtenir le comportement en fluage de l'ICHAZ. Cette méthode consiste à réaliser des essais de fluage sur des éprouvettes en microstructure de synthèse de la zone intercritique.Une caractérisation microstructurale fine de différentes zones de la soudure a été entreprise. Afin de comprendre les raisons de la faible résistance mécanique en fluage de l'ICHAZ, les microstructures de l'ICHAZ et du métal de base ont comparées à différentes échelles (MEB, EBSD, MET). Cette comparaison a également permis de valider la microstructure de synthèse. La caractérisation microstructurale des deux zones ne révèle pas de différences significatives ni sur la matrice de martensite revenu, ni en termes de précipitation. L'origine de sa moindre résistance à l'écoulement viscoplastique n'est donc pas résolue.Un effet de structure lié aux différences de propriétés mécaniques des zones de la soudure, est quantitativement étudié par modélisation des essais de fluage sur joint complet. / In the framework of the development of Generation IV nuclear power plants, ASME Grade 92 ferritic-martensitic steel is a candidate material for components subjected to long-term creep at high temperature. The aim of this study is to characterize the microstructure of Grade 92 butt welded joints and to model their creep behavior at 550 °C. Two filler rods were used for this study.The microstructure of the different weld regions was quantitatively characterized. In order to understand the weaker mechanical properties of the ICHAZ compared to the other regions of the welded joint, the microstructures of the base metal and the ICHAZ were compared at different scales (SEM, EBSD, TEM on thin foils and extractive replicas). No significant difference regarding microtexture, sub-structure and precipitation state was highlighted between both microstructures. The origin of the weaker resistance of the ICHAZ to viscoplastic flow is still not fully understood. A softer zone was found in the base metal close to the ICHAZ, yet with finer subgrains than the base metal,. It was supposed to be a thermomechanically-affected zone (TMAZ).At high temperatures and low stress levels, Grade 92 welded joints may be sensitive to type IV cracking, which occurs in the intercritical heat affected zone (ICHAZ). Creep tests conducted at 550 °C on cross-weld specimens revealed that fracture takes place in the ICHAZ, even for short-term creep tests (i.e., lifetime lower than 1000h).In order to model the creep behavior of the welded joint, viscoplastic constitutive equations for the different regions of the weld assembly were required. The viscoplastic behavior of the base metal, weld metal and of the ICHAZ were modeled using a phenomenological approach. The viscoplastic flow behavior of the weld metal and of the ICHAZ was experimentally determined (i) from tensile tests with displacement field measurements and (ii) from creep tests on tensile bars notched in the region of interest. An alternative method was also used to determine the creep behavior of the ICHAZ. It consists in reproducing the microstructure of this region by a thermal treatment and in carrying out creep tests on notched specimens cut from the heat-treated blanks. The parameters of constitutive equations (power-law flow rule together with a von Mises equivalent stress formulation and isotropic hardening according to a Voce-type evolutionary equation) were then fitted separately for the different zones of the welded joint.Constraint effects related to differences in mechanical properties between the different regions were quantitatively studied trough modeling of creep tests on the cross-weld specimens. For the stress levels experimentally considered, the contrast in strength between the different regions induces an increase in stress triaxiality in the softer zone (i.e. the ICHAZ) together with strain localization.Keywords: Creep, welded joint, Grade 92 steel.