Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-02T18:44:58Z No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 1707784 bytes, checksum: 0148be9b0994a40385d221d87ca55f90 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:01:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 1707784 bytes, checksum: 0148be9b0994a40385d221d87ca55f90 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:01:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 1707784 bytes, checksum: 0148be9b0994a40385d221d87ca55f90 (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O avanço da tecnologia de materiais e o desenvolvimento de novas técnicas de execução mais sofisticadas permitiram a construção de estruturas mais leves e com elevada capacidade portante. Este processo iniciado durante a revolução industrial se estende até os dias atuais e impôs a necessidade de se verificar, durante a fase de projeto, o comportamento dinâmico das estruturas, com poucas exceções. Apesar disso algumas estruturas apresentam grandes amplitudes de deslocamentos por experimentarem combinações de ações imprevistas. Esta situação indesejada acelera o processo de fadiga dos materiais e em determinadas situações impede o uso da estrutura e/ou equipamentos. Uma forma eficiente de se atenuar as vibrações de uma estrutura é através de sistemas passivos de controle de vibrações via materiais viscoelásticos. Neste sentido, este trabalho abordará o método GHM utilizado na modelagem numérica de materiais viscoelásticos no domínio do tempo via Método dos Elementos Finitos. Com o intuito de validar este método, alguns tipos de elementos finitos formulados através deste método são apresentados e suas respostas no domínio da frequência obtidas para uma determinada estrutura são comparadas com aquelas obtidas pela formulação clássica. São apresentados, também, alguns exemplos de aplicação deste método. São modeladas numericamente vigas sanduíche e um modelo de riser e as frequências naturais e taxas de amortecimento identificadas com os modelos numéricos são comparadas com aquelas identificadas através de ensaios experimentais. / Advances in materials technology and development of new sophisticated construction techniques allowed the construction of lighter structures and with high bearing capacity. This process started during the industrial revolution and extends to present days and imposed the necessity to check, along the design phase, the dynamic behavior of structures, with few exceptions. Despite that, some structures have large amplitudes of displacements under unexpected actions. This unwanted situation speeds up the fatigue of materials and in certain situations prevent the use of the structure and/or equipment. An efficient way to attenuate these vibrations is through passive vibration control systems with viscoelastic materials. In this sense, this work will address the GHM method used in numerical modeling of viscoelastic materials in time domain with Finite Element Method. In order to validate this method, some types of finite elements formulated using this method are presented and their responses in frequency domain obtained for a given structure are compared with those obtained by classical formulation. Are also outlined a few examples using this method. Sandwich beams and a riser model are modeled numerically and the natural frequencies and damping ratios identified with the numerical responses are compared with those identified through experimental tests.

Accurately modeling damping in engineering structures has plagued scientist and engineers for decades. The integration of viscoelastic materials into engineering structures can reduce undesired vibrations and serve as an effective passive control mechanism. Various techniques have been developed to model viscoelastic materials. The growing popularity of finite element analysis in the 1980s and 1990s spawned new techniques for modeling damping in complex structures. The technique defined in this dissertation can be incorporated into finite element models. In metals, the modulus of elasticity can be modeled as a constant. That is, the modulus of elasticity is not treated as a function of frequency in dynamic models. For viscoelastic materials, the modulus of elasticity can be assumed to be constant for static forces and sinusoidal forcing functions. However, when viscoelastic materials undergo excitations from a random or transient forcing function the constant modulus of elasticity assumption may not be valid. This is because the second order equation of motion has non-constant coefficients or coefficients that vary as a function of frequency. The Golla-Hughes-McTavish (GHM) method is a technique used to incorporate the frequency dependency of viscoelastic materials into finite element models. The GHM method is used as a way to alleviate working with second order differential equations with non-constant coefficients. This dissertation presents the theory for a new material modulus function suitable for application within the framework of the GHM method. However, the new material modulus function uses different assumptions and is referred to as the Modified GHM method or MGHM method. The MGHM method is shown to improve the curve fit and damping characteristics of the GHM method. Additionally, the MGHM method is shown to reduce to the GHM method when the original GHM assumptions are imposed. / Ph. D.

Fenômenos aeroelásticos podem levar à drástica redução na vida útil de uma aeronave ou ainda resultam em danos severos à estrutura. Para manter as respostas dinâmicas em níveis aceitáveis técnicas como as estruturas adaptativas têm sido aplicadas. Este conceito explora a integração entre os elementos ativos (atuadores e sensores) e o controlador à estrutura. Dentre os materiais próprios para uso em estruturas adaptativas estão os fluidos eletro-reológicos e magneto-reológicos que tem se mostrado como um dos mais promissores materiais ativos. Estes materiais apresentam rápidas mudanças nas suas propriedades reológicas devido à ação de um campo elétrico ou magnético. Para sua incorporação em uma estrutura é utilizada uma viga sanduíche que tem seu comportamento dinâmico modelado através do método GHM para incorporar a dependência da freqüência dos fluidos ER/MR em um modelo estrutural no domínio do tempo. Através do acoplamento deste modelo com o método da malha de vórtices, é possível estudar a resposta aeroelástica temporal. Também é analisada a eficiência dos fluidos ER/MR no atraso da ocorrência de flutter. Isto é feito com o auxílio do método PK que determina a velocidade crítica de flutter. / Aeroelastic phenomena can lead to a drastic reduction in the fatigue life of aircraft or result in severe structural damage. To keep the dynamical responses at acceptable levels techniques such as the so-called adaptive structures have been adopted. This approach integrates active elements and controllers (actuators and sensors) to the structure. Among the materials suitable for adaptive structures are the electro-rheological (ER) and magneto-rheological fluids which are some of the most promising active materials. This kind of materials presents change in their rheological properties due to action of an external field, such as electrical or magnetic. In order to integrate these kind of fluids in the structure a sandwich beam with ER/MR fluids core is studied. The dynamical behaviour is modelled through a GHM method to incorporate the frequency dependence of the ER/MR fluids in a structural time domain model. By coupling this model to a vortex lattice model, it is possible to study the aeroelastic response in time domain. The ER/MR fluids efficiency to delay the flutter occurrence is also studied by using a PK-method that determines a critical velocity of flutter.

Fenômenos aeroelásticos podem levar à drástica redução na vida útil de uma aeronave ou ainda resultam em danos severos à estrutura. Para manter as respostas dinâmicas em níveis aceitáveis técnicas como as estruturas adaptativas têm sido aplicadas. Este conceito explora a integração entre os elementos ativos (atuadores e sensores) e o controlador à estrutura. Dentre os materiais próprios para uso em estruturas adaptativas estão os fluidos eletro-reológicos e magneto-reológicos que tem se mostrado como um dos mais promissores materiais ativos. Estes materiais apresentam rápidas mudanças nas suas propriedades reológicas devido à ação de um campo elétrico ou magnético. Para sua incorporação em uma estrutura é utilizada uma viga sanduíche que tem seu comportamento dinâmico modelado através do método GHM para incorporar a dependência da freqüência dos fluidos ER/MR em um modelo estrutural no domínio do tempo. Através do acoplamento deste modelo com o método da malha de vórtices, é possível estudar a resposta aeroelástica temporal. Também é analisada a eficiência dos fluidos ER/MR no atraso da ocorrência de flutter. Isto é feito com o auxílio do método PK que determina a velocidade crítica de flutter. / Aeroelastic phenomena can lead to a drastic reduction in the fatigue life of aircraft or result in severe structural damage. To keep the dynamical responses at acceptable levels techniques such as the so-called adaptive structures have been adopted. This approach integrates active elements and controllers (actuators and sensors) to the structure. Among the materials suitable for adaptive structures are the electro-rheological (ER) and magneto-rheological fluids which are some of the most promising active materials. This kind of materials presents change in their rheological properties due to action of an external field, such as electrical or magnetic. In order to integrate these kind of fluids in the structure a sandwich beam with ER/MR fluids core is studied. The dynamical behaviour is modelled through a GHM method to incorporate the frequency dependence of the ER/MR fluids in a structural time domain model. By coupling this model to a vortex lattice model, it is possible to study the aeroelastic response in time domain. The ER/MR fluids efficiency to delay the flutter occurrence is also studied by using a PK-method that determines a critical velocity of flutter.

Cette thèse propose une méthodologie permettant l'identification des groupes homogènes de malades (GHM) du Centre Hospitalier Universitaire (CHU) de Grenoble dont la durée de séjour (DS) s'écarte de la "référence nationale", mais aussi d'identifier la présence d'éventuels groupes d'"outliers" (patients avec des DS extrêmes) dans ces GHM. L'enjeu est de taille : des séjours longs entraînent une occupation des lits supérieure à ce que permet la valorisation financière correspondant à la pathologie prise en charge. Il est donc important de repérer ces GHM, responsables du coût élevé du point Indice Synthétique d'Activité (ISA), unité d'oeuvre des hôpitaux utilisée par le Programme de Médicalisation des Systèmes d'Information pour connaître leur activité, leur allouer le budget correspondant, et contraindre à une productivité optimale. Les écarts entre la distribution des DS des GHM grenoblois et celle de leurs homologues de la base nationale ont été comparés. Pour chaque GHM, un profil, fondé sur la comparaison des quartiles de DS des distributions nationales et grenobloises, deux à deux, a été construit. Des méthodes statistiques de classification (analyse en composantes principales, classification hiérarchique, analyse discriminante et modèles de mélange) ont été utilisées pour repérer aisément et sûrement les GHM économiquement coûteux. De manière empirique, les profils grenoblois semblent se structurer en 9 catégories. La classification hiérarchique identifie 4 catégories de GHM, dont une particulière comptant 16 GHM, dans laquelle un tiers des patients participe fortement à la dérive en points ISA du CHU, et pour qui la mise en place d'une action économiquement rentable serait aisée. Le modèle de mélange montre que les GHM se structurent en 3 catégories et permet de valider la classification issue de l'approche multidimensionnelle.