L'impact des émissions fugitives sur l'environnement est un enjeu capital pour les industries. Ainsi, de nombreuses réglementations et normes sont établies afin de prévenir des risques et limiter leurs impacts. L'une des sources majeures de ces émissions provient de la robinetterie industrielle. Dans ce domaine, l'un des systèmes les plus communs est le presse-garniture. Dans le secteur de l'Energie, l'étanchéité peut être garantie sur les éléments mobiles par un empilement de bagues en Graphite Expansé Matricé (GEM); matériau relativement souple, plébiscité pour ses caractéristiques et ayant une structure macroscopique particulière. Ces travaux de thèse s'intéressent à la compréhension du comportement mécanique complexe des solutions d'étanchéité de type GEM. L'objectif est de déterminer le comportement mécanique de ces garnitures afin de prédire leur étanchéité. Dans le but de caractériser ce comportement, diverses campagnes d'essais sont menées sur des joints en situation. Ainsi, sur la base d'un montage existant et d'un dispositif développé spécifiquement pour cette étude, la caractérisation de ce type de joints est effectuée via des essais de compression charge-décharge et cyclique. La base de données qui en résulte permet le développement d'un modèle numérique apte à décrire le comportement complexe de ces systèmes presse-garnitures. Ce modèle phénoménologique de type Hyperélasto-Hystérésis (HH) correspond à une loi additive en contrainte avec une contribution hyperélastique et une contribution hystérétique. La comparaison des réponses expérimentales et numériques du joint, dans le cadre de l'étude d'un seul joint mais également pour des empilements, est discutée. / The impact of fugitive emissions leakage rate on the environment is an essential issue for industries. Therefore, many regulations and standards are created to prevent risks and to limit their impacts. One of these major sources of fugitive emissions comes from industrial valves. In the Valve Industrie, the tightness of stem are often ensured by stuffing box seal. In the energy sector, the tightness could be ensure with compression packing which is manufactured in exfoliated graphite; which is a relatively flexible material, endorsed for its characteristics and having a particular macroscopic structure. The aim of this study is to improve the knowledge of the complex mechanical behaviour of compression packing in exfoliated graphite. The aim is to determinate the mechanical behaviour of these packings in order to predict their tightness. To characterize this behaviour, various test campaigns are conducted on seals in situation. Thus, based on an existing apparatus and a device developed specifically for this study, the characterization of this kind of packing is performed through loading-unloading and cyclic compression tests. A numerical model which is able to describe a complexe mechanical behaviour of compression packing, is performed thanks to resulting database. This Hyperelasto-Hysteresis phenomenological model corresponds to an additive decomposition in stress with an hyperelastic contribution and an hysteretic contribution. The comparison of the experimental and numerical responses of the seal, as part of the study a single seal but also of a packing, is discussed.

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.

Os mecanismos flexíveis são dispositivos capazes de transmitir força e movimento através da deformação elástica. Têm grande importância a uma série de aplicações nas quais os mecanismos de corpos rígidos não seriam viáveis, como por exemplo, os sistemas microeletromecânicos. Existem várias maneiras pelas quais os mecanismos flexíveis podem ser projetados, sendo a otimização topológica um método bastante difundido por ser de aplicação sistemática, ou seja, não requer do projetista qualquer ação analítica durante a etapa de projeto. Na maioria dos casos, o método da otimização topológica combina o método dos elementos finitos com um método de programação matemática. Logo, faz-se necessário discretizar a região do espaço na qual o material disponível será distribuído para determinar o mecanismo flexível adequado à aplicação desejada. Freqüentemente, o mecanismo projetado apresenta duas regiões sólidas unidas por um único nó pertencente à malha de elementos finitos. Durante a transmissão do movimento, este nó age como uma dobradiça conectada às duas regiões. Trata-se de um efeito indesejado, pois compromete a modelagem e a fabricação do componente mecânico. Assim, neste trabalho, foram estudadas técnicas destinadas à redução da ocorrência das \"dobradiças\" no projeto de mecanismos flexíveis por otimização topológica. Foi implementado em linguagem C um código que permite projetar mecanismos flexíveis submetidos a um único carregamento ou múltiplos carregamentos (mecanismos multi-flexíveis). Com o objetivo de analisar e explorar outros aspectos da formulação implementada no código, investigou-se também a sua utilização no projeto de estruturas rígidas. Como resultado, é mostrada a influência dos diversos parâmetros de otimização no projeto de mecanismos flexíveis sem dobradiças, permitindo analisar a eficácia da formulação implementada. / Compliant mechanisms are devices capable of transmitting force and displacement through elastic deformation. They are extremely important for a number of applications in which the mechanisms of rigid bodies would not be feasible, such as microelectromechanical systems. There are several ways through which compliant mechanisms can be designed, being topology optimization a highly diffused method because of its systematic application, once, it does not require from the designer any analytical action during the stage of the project. In most cases, topology optimization method combines the finite element method with a mathematical program method. Therefore, it is necessary to discretize the region of the space in which the available material will be distributed to determine the appropriate compliant mechanism for the desired application. However, the mechanism designed often presents two solid regions united by one single node. During movement transmission, this node acts as a hinge connected to both regions. This is an undesired effect, as it compromises the modeling and manufacturing of the mechanical component. Thus, this work covers techniques aiming at reducing the occurrence of hinges in the design of compliant mechanisms through topology optimization. A code in C language was implemented, which allows the design of compliant mechanisms subjected to one single load or multiple loads (multi-compliant mechanisms). With the purpose of analyzing and exploring other aspects of the formulation implemented in the code, its use in the design of rigid structures was also investigated. As a result, the influence of several optimization parameters in the design of compliant mechanisms without hinges is shown. This allows to analyze the efficiency of the formulation implemented.

Esta pesquisa apresenta uma metodologia, baseada em duas técnicas não invasivas para identificação e diagnóstico de pontos quentes em transformadores de potência durante plena operação ou em fase de projeto. A primeira técnica é baseada na medição de radiação infravermelha, emitida pelo equipamento em funcionamento e registrada por meio de análise termográfica. A segunda técnica é possível a partir do conhecimento prévio das características construtivas do transformador, fazendo uso do Método dos Elementos Finitos (MEF). A segunda técnica pode ser validada a partir das medições realizadas utilizando a primeira técnica. A formação de gases no interior dos transformadores de potência, devido à elevação da temperatura do óleo isolante em função dos pontos quentes, é discutida em detalhes com base nas normas técnicas estabelecidas pelo IEEE e IEC. As técnicas e procedimentos abordados ao longo dessa pesquisa foram obtidos a partir de um transformador com potência nominal de 120 MVA e relação de tensão 13,8/230 kV, projetado para integrar uma fazenda eólica ao Sistema Interligado Nacional (SIN). / This research presents a methodology based on two noninvasive techniques for identification and diagnostic of hot spots in power transformers during operation or project development. The first is based on measurements of infrared radiation from the equipment during operation and recording by thermography. The second technique is possible from the previous knowing of the constructive characteristics of the power transformer, by using the Finite Element Method (FEM). The second technique can be validated from measurements obtained using the first technique. The gas formation into the power transformers, because of the high temperatures in the insulating oil due to the hot spots, is discussed in details based on normative recommendations well established by the IEEE and IEC. All techniques and procedures to be approached in this research were obtained using a 120-MVA power transformer with voltage relationship of 13.8/230 kV that was projected to interconnect a wind farm to the Interconnected Brazilian System (Sistema Interligado Nacional - SIN).

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.

Neste trabalho problemas não lineares geométricos envolvendo pórticos planos e sólidos tridimensionais são analisados através do método dos elementos finitos com formulação posicional. A formulação posicional utiliza como incógnitas as posições dos nós ao invés de deslocamentos. O referencial adotado da formulação é o lagrangiano total. Também se utiliza o algoritmo de Newton-Raphson para solução iterativa do problema não linear. Para problemas envolvendo dinâmica, a matriz de massa é consistente e o integrador temporal é o algoritmo de Newmark. Para o pórtico plano, a cinemática adotada é a de Reissner, onde a seção plana do pórtico não necessariamente permanece perpendicular ao seu eixo central após deformação. Com relação à formulação de sólido tridimensional, é adotada aproximação cúbica de variáveis com elementos finitos tretraédricos de 20 nós. É apresentada também a análise de impacto em anteparo rígido para estruturas tridimensionais utilizando o integrador de Newmark modificado para se garantir a estabilidade do problema. A formulação aqui proposta é validade em comparação com exemplos clássicos da literatura especializada. / Non linear geometric analysis for 2D frames and 3D solids are analyzed in this work by employing the finite element method with positional description. The present formulation does not use the concept of displacement; it considers positions as the real variables of the problem. In addition, the formulation is developed through total lagrangian description. Besides, the Newton-Raphson method is applied for solving the iterative linear system. For dynamic problems, the mass matrix is consistent and it is applied the Newmark algorithm for time integration. For 2D frame analysis, Reissner kinematics is adopted, that is, initial plane cross-sections remain plane after deformation and angles are independent of the slope of central line. In respect to 3D solids, a cubic approximation for the variables is employed through tetraedric finite elements with 20 nodes. Moreover, impact analysis against rigid wall is performed for 3D solids by applying the modified Newmark procedure in order to guarantee a stabilized response. In order to validate the herein proposed formulation, numerical examples are compared to those in the specialized literature.

Additive manufacturing has a great potential to benefit die manufacture by shortening the lead time considerably and lifting the limitations on design complexity imposed by conventional manufacturing techniques. However, AM has its own requirements that together are known as Design for Additive Manufacturing and account for the process limitations. One of the significant requirements is mass efficiency of the design (it should be as light as possible). If it’s not fulfilled, AM won’t be able to make an economical solution or substitution despite having outstanding benefits. The present investigation has been framed with respect to such concern. This investigation attempts to draw a comparison between the performance of two design variants. Additionally, it has been tried to study the employed method, document implementation of the approach, and identify the challenges in accordance with design for additive manufacturing. Simulation of thermal stresses generated in die inserts for a given component during one cycle of high pressure die casting is presented. Initial design of the die inserts is subjected to redesign with the intention of mass reduction by incorporating honeycomb structure. Temperature evolution and resultant thermal stresses are analyzed for redesign and compared to those of original design. Simulation of high pressure die casting was carried out in MagmaSoft to obtain temperature history of die inserts and cast. Implicit nonlinear elastic fully coupled thermal displacement model was setup in Abaqus in which Magma results were used as input for stress calculation. Results show that according to our specific design, HPDC die with thin walled feature cannot withstand the thermal and mechanical load. However, with iterative analysis and proper topology optimization, a lightweight complex geometry die can be successfully made.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudiacanova.pdf: 1038020 bytes, checksum: c13369757b0e9c72adfb63dbe23d85e4 (MD5) Previous issue date: 2004-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The purpose of the present work was to simulate the cooling phase of the rotational molding in order to evaluate the influence of some variables in the cooling time, that is the longest one in the process. ANSYSTM software was used to perform the simulation using the finite element method, thus it will be possible to work with complex geometries in future works. However, in the present simulation a spherical mold was used. The effect of the crystallization process of polymer during the cooling phase was evaluated by the incorporation of the heat of crystallization in the curve of enthalpy. Using this procedure it was possible to observe the effect of the crystallization process on the temperature profile as a function of time for the polymeric part. It was possible to compare this profile with the correspondent theoretical curve for a similar amorphous polymer. It was evaluated also the effect of different values of convection heat transfer coefficients for the external air and the effect of using a polymer with a higher thermal conductivity, associated to the use of fillers as the aluminum. The validation of the simulated results of the cooling phase of rotational molding was done by comparison with experimental and simulated results from literature, being obtained good agreement. In present work it was performed also a validation of the ANSYSTM simulation of solidification process of polymers involving crystallization by comparison with data from quenched slabs experiments. In this case, low density polyethylene samples and low density polyethylene with aluminum, from recycled Tetra Pak packages, were used in disc shapes and submitted to quenching, being recorded the temperature profile as a function of time in different cooling rates. The simulation in the software ANSYSTM allowed a good agreement between experimental and simulated curves. It was vii observed that the convection heat transfer coefficient for the external air is the main variable that control the process and that the thermal conductivity of polymer does not play an important role in the process. It was observed also that the heat released in the crystallization process presents a significant role and that it is important to include this phenomena in the simulation. / A proposta do presente trabalho foi simular a fase de resfriamento do processo de moldagem rotacional para avaliar a influência de algumas variáveis no tempo de resfriamento, que é o mais longo no processo. O software ANSYSTM foi usado para realizar a simulação pelo método dos elementos finitos, o que permitirá em trabalhos futuros se trabalhar com geometrias complexas. No entanto, na presente simulação foi usado molde com geometria esférica. O efeito do processo de cristalização de polímeros na fase de resfriamento foi avaliado pela incorporação do calor de cristalização na curva de entalpia. Usando este procedimento, foi possível observar o efeito da cristalização no perfil de temperatura em função do tempo, comparando com a correspondente curva teórica para um polímero amorfo similar. Foi avaliado também, o efeito de diferentes valores de coeficientes de transferência de calor por convecção do ar externo e o efeito de se usar um polímero com condutividade térmica maior, devido ao uso de cargas como o alumínio. A validação dos resultados de rotomoldagem simulados via ANSYSTM foi feita por comparação com dados experimentais e simulados de literatura, tendo sido verificada uma boa concordância. No presente trabalho também foi feita uma validação da simulação via ANSYSTM da solidificação de polímeros envolvendo transformação de fase através de comparação com experimentos de choque térmico. Neste caso, amostras de polietileno de baixa densidade e polietileno de baixa densidade com alumínio, oriundos da reciclagem de embalagens Tetra Pak, foram utilizadas na forma de discos e submetidas a choque térmico, onde se registrou o perfil de temperatura em função do tempo para diferentes velocidades de resfriamento, indicando diferentes valores de coeficiente de transferência de calor por convecção. A simulação via ANSYSTM, possibilitou um bom ajuste às curvas experimentais. As simulações indicaram que o coeficiente de transferência de calor por convecção do ar externo é o fator que mais afeta o perfil de resfriamento. Verificou-se também que a condutividade térmica do polímero não afeta de maneira significativa a velocidade de resfriamento e que o calor liberado no processo de cristalização apresenta influência significativa, devendo necessariamente ser incorporado na simulação do perfil de temperatura. Estes comportamentos se mostraram coerentes com os observados na simulação do perfil de temperatura da rotomoldagem.

L'objectif général de la thèse est la simulation numérique des mouvements forts du sol dûs aux séismes. Les déformations importantes du sol engendrent des comportements nonlinéaires dans les couches superficielles. L'apport principal de la thèse est la prise en compte de la nonlinéarité des milieux dans un contexte éléments finis Galerkin discontinus. Différentes lois de comportement sont implémentées et analysées. Le cas particulier du modèle élastoplastique de Masing-Prandtl-Ishlinskii-Iwan (MPII) est approfondi. Cette étude est divisée en deux parties. Une première qui vise à poser la structure du problème en présentant les équations et modèles utilisés pour décrire les mouvements du sol. Dans cette partie nous présentons également la méthode d’approximation spatiale Galerkin Discontinue ainsi que les différents schémas temporels que nous avons considérés. Une attention particulière est portée sur la complexité algorithmique du modèle nonlinéaire élastoplastique MPII en vue de réduire le temps de calcul des simulations. La deuxième partie est dédiée aux applications numériques. Ces applications sont réparties en trois catégories distinctes. 1) Nous nous intéressons toutd’abord à la configuration unidimensionnelle où une seule onde de cisaillement est propagée. Dans ce contexte, un flux numérique décentré est établi et des applications aux cas nonlinéaire élastique et nonlinéaire élastoplastique sont étudiées. Une solution analytique concernant le cas nonlinéaire élastique est proposée, ce qui permet de réaliser une étude numérique de convergence. 2) Le problème unidimensionnel étendu aux trois composantes du mouvement est étudié et utilisé comme un premier pas vers le 3D compte tenu du couplage entre les ondes de cisaillement et de compression. Nous nous intéressons ici à des signaux synthétiques et réels. L’application d’une méthode permettant de réduire significativement le temps de calcul du modèle élastoplastique est détaillée. 3) Une configuration tridimensionnelle est examinée. Après différentes applications de vérification en milieu linéaire, deux cas d’étude élastoplastique sont analysés. Une première sur un mode propre d’un cube puis une seconde sur un milieu plus réaliste composé d’un bassin hémisphérique à couches sédimentaires ayant un comportement élastoplastique / The general objective of this thesis is the numerical simulation of strong ground motions due to earthquakes. Significant deformations of the soil generate nonlinear behaviors in the superficial layers. The main contribution of this work is to take into account the nonlinearity of the media in a discontinuous Galerkin finite elements context. Different constitutive laws are implemented and analyzed. The particular case of theMasing-Prandtl-Ishlinskii-Iwan (MPII) elastoplastic model is looked at in-depth. This study is divided into two parts. A first one that aims at defining the framework of the problem by presenting the equations and models used to describe the soil motion. In this part we also present the Galerkin Discontinuous spatial approximation method as well as the different temporal schemes that we considered. Particular attention is paid to the algorithmic complexity of the nonlinear elastoplastic MPII model in order to reduce the computation time of simulations. The second part is dedicated to numerical applications. These applications are divided into three distinct categories. 1) We are first interested in the one-dimensional configuration where a single shear wave is propagated. In this context, an upwind numerical flux is established and applications to nonlinear elastic and nonlinear elastoplastic cases are studied. Ananalytical solution concerning the nonlinear elastic case is proposed, which makes it possible to carry out a numerical study of convergence. 2) The one-dimensional problem extended to the three components of the motion is studied and used as a first step towards 3D applications considering the coupling between the shear and compression waves. We are interested here in synthetic and real input signals. The application of a method that significantly reduces the calculation time of the elastoplastic model

As vigas mistas configuram uma atrativa solução estrutural para pequenas e grandes obras na engenharia civil. O emprego deste tipo de estruturas proporciona: melhor aproveitamento das características de cada material, maior rapidez na construção e economia. Esta pesquisa da continuidade aos trabalhos de Tamayo (2011) e Dias (2013); apresenta-se um modelo numérico que emprega o método dos elementos finitos para avaliar o comportamento de estruturas do tipo viga mista, com foco na consideração dos efeitos de longa duração do concreto: fluência e retração; e à inclusão da protensão interna do tipo aderente, aplicada sob a laje de concreto. Implementaram-se seis modelos para predição dos fenômenos de longa duração: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 e GL2000, e disponibilizou-se uma ferramenta estatística que permite sua correta comparação. O cabo de protenssão é modelado de maneira discreta dentro do elemento de concreto e posteriormente são definidas as contribuições que o mesmo faz ao elemento de casca do concreto no qual está inserido. O Software GiD foi empregado nas etapas de pré e pós processamento, customizando sua interface para a atribuição das propriedades do problema. A validação da simulação numérica foi efetuada a partir da modelagem de 14 vigas no total, os espécimenes correspondem a vigas tanto simplesmente apoiadas como contínuas. O programa desenvolvido é capaz de modelar adequadamente estruturas do tipo viga mista, com protensão aderente instalada na laje de concreto; considerando uma análise ao longo do tempo e levando em conta os efeitos da fluência e da retração que afetam o concreto. / The composite beams constitute an attractive structural solution for small and large projects in civil engineering. The use of such structures provides better use of the characteristics of each material, faster construction and economy. This research continues the work of Tamayo (2011) and Dias (2013); it presents a numerical model employing the finite element method to evaluate composite beam structures, focusing on the long-term effects of concrete: creep and shrinkage; and the inclusion of internal adherent prestressing, applied under the concrete slab. Six models were implemented for the prediction of long-term effects: ACI 209R-92, Bazant-Baweja B3, CEB MC90, CEB MC99, CEB MC10 and GL2000, and provided a statistical tool that allows the correct comparison between them. The prestressed cable is modeled discretely within the concrete element and are further defined the contributions that it makes to the concrete shell element in which it is inserted. The GiD Software was used in the stages of pre and post processing, and its interface was customized for assigning the problem properties. The validation of numerical simulation was performed by full modeling 14 beams; the specimens correspond to both simply supported as continuous beams. The developed program is able to adequately model prestressed composite beam structures; considering the long-term effects of creep and shrinkage, that affects the concrete.