Neste trabalho, o escoamento incompressível ao redor de um cilindro fixo é estudado numericamente através do método de elementos finitos. Foram realizadas simulações bidimensionais no domínio do tempo, com números de Reynolds variando entre 100 e 600, utilizando-se, para tanto, malhas não-estruturadas com elementos triangulares. Pretende-se aqui analisar a eficácia da solução das equações de Navier-Stokes utilizando o método das penalidades, meio pelo qual o acoplamento pressão-velocidade foi tratado. Avalia-se a convergência da solução para diferentes valores do fator de penalidade e sugere-se um método para estimá-lo. Analisa-se, ainda, a sensibilidade da resposta à utilização da matriz de inércia nos formatos consistente e concentrada. Por fim, é realizada a comparação dos coeficientes de arrasto médio, flutuação do coeficiente de sustentação e número de Strouhal obtidos neste trabalho com resultados de outras publicações. / In this work, the incompressible flow around a stationary cylinder is investigated by using the Finite Element Method. Two-dimensional simulations in time domain have been carried out, with Reynolds number varying from 100 to 600, using non-structured meshes with triangular elements. The aim of this work is to analyze the efficiency of Penalty Methods, which is the way that the velocity-pressure coupling problem is treated here, in Navier-Stokes equations solution. The solution convergence from different values of penalty parameter is evaluated and it is suggested a method to estimate it. In addition, it is studied the sensibilty of response when using the mass matrix in consistent or lumped format. At last, a comparison between average drag coefficient, fluctuating lift and Strouhal number obtained here and those found in other publications is shown.

Esta pesquisa apresenta um amplo programa experimental de ligações viga mista-pilar com cantoneiras de alma e assento, incluindo protótipos isolados e ligações inseridas num pavimento tipo constituído de laje pré-moldada com vigotas e lajotas cerâmicas. Os objetivos do trabalho foram avaliar os efeitos da fissuração da laje no comportamento da ligação (rigidez inicial e momento resistente), o acréscimo da taxa de armadura secundária e os detalhes propostos para a ancoragem das armaduras longitudinais. Nos ensaios experimentais foram analisadas as rotações das ligações, deslocamentos e deformações nos elementos. Para o estudo teórico, tomou-se como referência o Método das Componentes do EUROCODE 3 e 4. Paralelamente, um estudo numérico para ligações mistas foi desenvolvido com o objetivo de incluir a laje de concreto, as armaduras longitudinais e transversais, além da não linearidade física e geométrica na análise por elementos finitos. De acordo com os resultados, a condição prévia de fissuração da laje mostrou-se menos relevante que a continuidade das vigas na direção do eixo de menor inércia do pilar, no que se refere à determinação da rigidez inicial e resistência das ligações mista inseridas num pavimento tipo. A metodologia de modelagem numérica foi capaz de representar de forma satisfatória os mecanismos plásticos e os estados limites últimos da ligação. / This research presents an extensive experimental study of the structural behavior of the beam-to-column composite connections with bottom and web angle, including isolated prototypes and typical floor with slab made of precast joist with lattice and bricks. The objectives were to evaluate concrete slab cracking effects in the composite connections behavior (initial stiffness and resistant moment), the secondary steel ratio increase and the proposed details for the longitudinal steel bars anchorage. In the experimental tests, it was analyzed the connection total rotation, the displacements and deformations in the connection components. The theoretical study was developed based on EURODODE 3 and 4 methodologies. Besides, a numerical study was developed with the purpose of including the concrete slab modelling, the longitudinal and transversal steel bars, and the geometrical and material non-linearity in the finite element analysis. According to the results, the beam continuity through to the column minor axis showed to be more important than the concrete slab previous cracking, for the initial stiffness and resistant moment composite connections behavior in the typical floor. The numerical models represented satisfactorily the plastic mechanism connection and the ultimate limit states.

Apresenta-se neste trabalho um estudo teórico-experimental sobre a instabilidade de perfis formados a frio submetidos à flexão. A instabilidade distorcional se faz comum na presença de tensões de compressão atuando sobre perfis enrijecidos e fabricados com aços de elevada resistência mecânica. A parte teórica abrange os métodos de cálculo analíticos e numéricos para a análise de instabilidade distorcional de perfis de seção aberta formados a frio. Na parte experimental inclui-se o estudo de perfis formados a frio com seções do tipo U enrijecidos submetidos aos ensaios à flexão. Nestes ensaios variou-se a altura de alma e espessura de chapa procurando-se abranger maior número de condições geométricas para análise da estabilidade distorcional. Inclui-se também a análise de instabilidade numérica dos perfis do programa experimental através do método de resistência direta via método das faixas finitas. Com base nos resultados experimentais, numéricos e na análise teórica do problema, verificou-se o procedimento adotado pela NBR14762/2001 e efetuou-se comparação entre curvas de resistência propostas para o dimensionamento de perfis formados a frio à flexão. Foi verificado que o fenômeno de instabilidade distorcional pode ser o estado limite último crítico para o dimensionamento dos perfis formados a frio. / This work present a study theoretical-experimental about the distortional buckling of cold-formed steel members under bending. The distortional buckling is common for members with edge-stiffened sections and manufactured with steel of high strength. The theorical part present the analitic and numerical methods for stability analysis by distortional buckling. The experimental part included the study of cold-formed with sections channel altering flange width and thickness by proof in flexural members. Included too the numerical analysis by Direct Strength Method in Finite Strip Method on members with the same configurations of experimental investigation. Based on the experimental measurements, numerical analysis and in the theorical analysis of work, verified the procedures adopted in brazilian code NBR14762/2001 and compared with others distortional curve proposed for to design of cold-formed members under bending. Verified that the distortional buckling may control the design being the critical mode for the ultimate limit state.

Para uma análise mais exata do sistema estrutural, é necessário um estudo do comportamento interativo entre as diversas partes que o compõe, entre eles, destaca-se a interação entre os elementos de fundação e o maciço de solos. Neste trabalho foram desenvolvidas formulações numéricas para a análise da interação estaca-solo via acoplamento entre diferentes métodos numéricos: método dos elementos de contorno, método dos elementos finitos e método das diferenças finitas. As estacas podem estar submetidas a carregamentos horizontais, verticais e momentos aplicados em seu topo. Nestas formulações foram utilizadas, além das equações integrais de deslocamentos, as equações de suas derivadas, levando a um grau maior de singularidade, porém permitindo a adoção de aproximações mais refinadas para os deslocamentos e tensões ao longo da estaca. Todos os deslocamentos e suas derivadas referentes à estaca foram compatibilizados com os correspondentes do solo. Desenvolvidas as formulações, feito o devido acoplamento entre eles, foram analisados exemplos, que foram comparados com os resultados obtidos por outros pesquisadores, demonstrando sua validade. / For a more accurate analysis of the structural system, it is necessary to study the interactive behavior between the various parts that compose it, among them, there is the interaction between the foundation elements and massive soil. In this work, numerical formulations were developed for the analysis of pile-soil interaction by coupling between different numerical methods: the boundary element method, finite element method and finite difference method. Piles can be subjected to horizontal loads, vertical and moments applied on its top. In these formulations were used in addition to the displacement integral equations, the equations of their derivatives, leading to a higher degree of uniqueness but allowing the adoption of more sophisticated approaches to displacements and contact tractions along the pile. All displacements and their derivatives relating to the pile were matched with the corresponding soil. Developed formulations made due coupling between them were analyzed examples, which were compared with results obtained by other authors, demonstrating its validity.

O escoamento em torno de corpos tem sido objeto de estudo de muitos pesquisadores e é muito explorado experimental e computacionalmente, devido a sua grande aplicabilidade na engenharia. No entanto, simular computacionalmente este tipo de escoamento requer uma atenção especial ao escolher o tipo malha a ser utilizado. Em muitos casos faz-se necessário o uso de uma malha que se adapte ao contorno do obstáculo, o que pode ocasionar um aumento no esforço computacional. Um maneira de contornar este problema é a utilização do Método das Fronteiras Imersas, que possibilita o uso de malha cartesiana na simulação computacional do escoamento em torno de obstáculos. Isso é possível através da adição de um termo forçante nas equações que modelam o escoamento, e assim as forças que agem sobre o contorno do corpo são transferidas diretamente para a malha. O objetivo deste trabalho de mestrado foi implementar o método das Fronteiras Imersas e simular o escoamento em torno de um cilindro circular em repouso, movimentando-se na mesma direção do escoamento, na direção perpendicular ao escoamento, ou rotacionando em torno do próprio eixo. As simulações computacionais possibilitaram a captura do fenômeno de Atrelagem Síncrona, caracterizado pela sincronia entre a frequência de desprendimento natural de vórtices e a frequência de oscilação do mesmo. O Método das Fronteiras Imersas mostrou um ótimo desempenho quando comparado a resultados experimentais e numéricos encontrados na literatura / The flow around bodies have been studied by many researchers. Both experimental and computational approaches have been extensively explored in researches on flow around bodies and have been applied in many engeneering problems. However, to choose an appropriate type of mesh to perform computational simulations of this type of problem requires special attention. In many cases, it is necessary to use a mesh that is able to conform to the boundary if a given obstacle. The need to perform this adaptation may increase the computational effort. The Immersed Boundary Method enables the use of cartesian meshes to perform computational simulations of flows around obstacles. The idea of this method is to add a forcing term in the equations that model the flow. Thus, the forces applied on the body boundaries are directly transfered to the mesh. The aim of this work was to perform a computational implementation of the Immersed Boundary Method to simulate the flow over a oscilating circular cylinder. This oscilation may be inline with the flow, cross-flow, or rotating. The computational simulations enabled the capture of the lock-in phenomena, which consists of the syncronization between the vortex shedding frequency and the cylinder oscilation frequency. The results obtained from the computational simulations using the Immersed Boundary Method were in good agreement with the numerical and experimental results found in the literature

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-06-21T19:02:46Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alcione Borges Purcina - 2016.pdf: 4973424 bytes, checksum: b35ba030a2a1888c5554daaa45f886e4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2017-07-07T20:22:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alcione Borges Purcina - 2016.pdf: 4973424 bytes, checksum: b35ba030a2a1888c5554daaa45f886e4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-07T20:22:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alcione Borges Purcina - 2016.pdf: 4973424 bytes, checksum: b35ba030a2a1888c5554daaa45f886e4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / In the last years, there is a growing interest in the study of nonlinear phenomena that because with the modernization of the structures and employment of innovative and more flexible materials, the nonlinearities become more evident. In that sense, this work aims to study the behavior of a mechanical system with two degrees of freedom with non-linear characteristics in primary resonance. The structure consists of the main system connected to a secondary system to act as a Nonlinear Dynamic Vibration Absorber, which partially or fully absorbs the vibrational energy of the system. The numerical solutions of the problem are obtained using the Runge-Kutta methods of 4th order and approximate analytical solutions are obtained using the Multiple Scales Method, and then it turns out how close can be closer to the numerical solutions. Through the mentioned disturbance method, too, it is determined the answers for the ordinary differential equations of the first order, which describe the modulation amplitudes and phases. Thus, the solution in steady state and the stability are studied using the frequency response. Furthermore, the behavior of the main system and the absorber are investigated through numerical simulations, such as responses in the time domain, phase planes and Poincaré map; which show that the system displays periodic movements, quasi-periodic and chaotic. / Nos últimos anos, é crescente o interesse pelo estudo dos fenômenos não lineares, isso porque com a modernização das estruturas e o emprego de materiais inovadores e mais flexíveis, as não linearidades tornaram-se mais evidentes. Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento de um sistema mecânico de 2 graus de liberdade com características não lineares, em ressonância primária. A estrutura consiste do sistema principal conectado a um sistema secundário que atuará como um Absorvedor Dinâmico de Vibração não linear que, por sua vez, absorve parcial ou totalmente a energia vibratória do sistema. As soluções numéricas do problema são obtidas utilizando o Método de Runge-Kutta de 4ª ordem e as soluções analíticas aproximadas, são obtidas utilizando o Método das Múltiplas Escalas, para então verificar o quão próximas tais soluções conseguem aproximar-se das soluções numéricas. Através do Método de Perturbação mencionado, também, são determinadas as respostas para as equações diferenciais ordinárias de primeira ordem, que descrevem a modulação das amplitudes e fases. Sendo assim, a solução em regime permanente e sua estabilidade são estudadas utilizando a curva resposta de frequência. Além disso, o comportamento do sistema principal e do absorvedor são investigados através de simulações numéricas, tais como: respostas no domínio do tempo, os planos de fase e os seções de Poincaré; as quais evidenciam que o sistema exibe movimentos periódicos, quase-periódicos e caótico.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-03T12:21:26Z No. of bitstreams: 1 alexandrebittencourtpigozzo.pdf: 866787 bytes, checksum: c6792b0cf7e2393b912ea7c1c8fdae2c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:06:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alexandrebittencourtpigozzo.pdf: 866787 bytes, checksum: c6792b0cf7e2393b912ea7c1c8fdae2c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:06:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alexandrebittencourtpigozzo.pdf: 866787 bytes, checksum: c6792b0cf7e2393b912ea7c1c8fdae2c (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O sistema imunológico humano (SIH) é composto por uma rede complexa de células, tecidos e órgãos especializados em defender o organismo contra doenças. Para atingir tal objetivo, o SIH identifica e extermina uma ampla gama de agentes patogênicos externos, como vírus e bactérias, além de células do próprio organismo que podem estar se comportando de forma anormal, e que poderiam dar origem a tumores, caso não fossem eliminadas. O SIH é ainda responsável pelo processo de eliminação de células mortas e renovação de algumas estruturas do organismo. A compreensão do SIH é, portanto, essencial. Entretanto a sua complexidade e a interação entre seus muitos componentes, nos mais diversos níveis, torna a tarefa extremamente complexa. Alguns de seus aspectos, no entanto, podem ser melhor compreendidos se modelados computacionalmente, permitindo a pesquisadores da área realizar um grande volume de experimentos e testar um grande número de hipóteses em um curto período de tempo. A longo prazo, pode-se vislumbrar um quadro onde todo o SIH poderá ser simulado, permitindo aos cientistas desenvolverem e testarem vacinas e medicamentos contra várias doenças, bem como contra a rejeição de órgãos e tecidos transplantados, diminuindo o uso de animais experimentais. Neste contexto, o presente trabalho visa implementar e simular computacionalmente um modelo matemático do SIH, sendo o objetivo principal reproduzir a dinâmica de uma resposta imune ao lipopolissacarídeo (LPS) em um pequena seção de um tecido. O modelo matemático é composto de um sistema de equações diferenciais parciais (EDPs) que incorpora a dinâmica de alguns tipos de células e moléculas do SIH durante uma resposta imune ao LPS no tecido. / The Human Immune System (HIS) consists of a complex network of cells, tissues and organs. The HIS plays an crucial role in defending the body against diseases. To achieve this goal, the immune system identifies and kills a wide range of external pathogens such as viruses and bacteria, and the body's own cells which are behaving abnormally. If these cells were not eliminated, they could give rise to tumors. The HIS is also responsible for removing dead cells and replacing some of the structures of the body. The understanding of the HIS is therefore essential. However, its complexity and the intense interaction among several components, in various levels, make this task extremely complex. Some of its aspects, however, may be better understood if a computational model is used, which allows researchers to test a large number of hypotheses in a short period of time. In the future we can envision a computer program that can simulate the entire HIS. This computer program will allow scientists to develop and test new drugs against various diseases, as well as to treat organ or tissue transplant rejection, without requiring animals experiments. In this scenario, our work aims to implement and simulate a mathematical model of the HIS. Its main objective is to reproduce the dynamics of a immune response to lipopoly-saccharides (LPS) in a microscopic section of a tissue. The mathematical model is composed of a system of partial differential equations (PDEs) that defines the dynamics of some tissues and molecules of the HIS during the immune response to the LPS.

Este trabalho propõe um método transdisciplinar de pesquisa para servir como modelo para estudos, investigações e pesquisas transdisciplinares, utilizando um critério denominado: estatístico-matemático-filosófico. Este método transdisciplinar, denominado método das intersecções foi aplicado: na reconstrução de alguns conceitos tabacológicos; na revisão de pressupostos da tabacologia; em descobertas que trazem novas hipóteses sobre a origem do tabaco e de sua utilização; na investigação sobre a utilização saudável e sobre o uso patológico do tabaco; nos diagnósticos, prognósticos e tratamentos bioecopsicosocioespirituais do tabagismo; na construção do Teste Projetivo e Transdisciplinar de Tabagismo (TPTT) e na prétestagem formal deste instrumento. Algumas conclusões destes estudos podem ser sintetizadas das seguintes formas: 1ª) Algumas descobertas científicas apontam para a origem do tabaco, e de sua utilização, a partir de, pelo menos, 3.200 anos atrás, na civilização egípcia; 2ª) Além da utilização patológica, denominada tabagismo, existem formas saudáveis de consumo do tabaco; 3ª) Os diagnósticos, prognósticos e formas de tratamento do tabagismo podem ser realizados de acordo com o modelo bioecopsicosocioespiritual, que considera as perspectivas: biológica, ecológica, psicológica, sociológica e espiritualista, ampliando a observação e a atuação diante deste problema. 4ª) A pré-testagem formal do Teste Projetivo e Transdisciplinar de Tabagismo (TPTT) demonstrou a possibilidade deste instrumento se constituir em ferramenta útil para se descobrir o índice geral de tabagismo, bem como para se encontrar as perspectivas preponderantes para tal compulsão ou consumo exagerado, e também as motivações que levam à tal utilização do tabaco / This dissertation suggest a transdisciplinary method of research in order to serve as a model in transdisciplinary studies, investigations and researches, utilizing a criterion called: statistics-mathematics-philosophical. This transdisciplinary method called intersections method was applied: in the reconstruction of some concepts of tabacology; in the revision of some assumptions in tabacology; in discoveries that brings new hypothesis about the origin of tobacco and its uses; in the investigation about the healthy and pathologic use of tobacco; in the bioecopsychosocialspiritual diagnostics, forecasts and treatments of tabagism; in the construction of the Projective and Transdisciplinary Test of Tabagism (PTTT) and in the formal pre-testing of this instrument. Some conclusions of these researches can be summarized as follows: 1ª)Some scientific discoveries indicates an origin of tobacco and its uses from 3.200 years ago, at least, in egyptian civilization. 2ª) Besides of the pathologic use called tabagism there are healthy ways of consumption of tobacco. 3ª) The diagnostics, forecasts and treatments of tabagism can be done following the bioecopsychosocialspiritual model that consider the perspectives: biological, ecological, psychological, sociological e spiritualistic, extending the observation and acting over this problem. 4ª) The formal pre-testing of the Projective and Transdisciplinary Test of Tabagism (PTTT) show the possibility of this instrument became a useful tool to find out the general index of tabagism and to achieve the prevalent perspective of this compulsion or overdose and the motivations in order to use tobacco in this way

Esta dissertação tem como objetivo inicial reapresentar e difundir o Método das Posições de Falta (MPF) como um meio analítico para se determinar as tensões remanescentes, em todas as barras constituintes de um Sistema de Distribuição (SD), quando da ocorrência de afundamentos de tensão. Pela aplicação de tal método, é possível construir a Matriz de Tensão Durante a Falta (MTDF), denotando assim, a influência e a propagação dos afundamentos de tensão sobre toda a rede. A fim de validar o MPF, será realizada uma comparação dos resultados obtidos com os provenientes de simulações computacionais dispondo do software ATP (Alternative Transients Program). Desta comparação, ilustra-se que a ferramenta indicada mantém a previsão dos resultados em limites aceitáveis, mesmo considerando certa simplificação nos procedimentos de cálculo e na modelagem computacional dos componentes do sistema. A partir dos resultados encontrados, é realizado um mapeamento das áreas de risco que equipamentos eletroeletrônicos sensíveis estarão submetidos, através da delimitação e análise da área afetada e da área exposta ou de vulnerabilidade. Em complementação ao trabalho, é apresentada uma proposta baseada em um algoritmo branch and bound que determinará o número ótimo de medidores de qualidade de energia, bem como as barras onde os mesmos devam ser instalados para monitorar os afundamentos de tensão, com o objetivo de garantir que ao menos um dos medidores seja sensibilizado para cada um dos curtos-circuitos simulados. / This dissertation aims to initially reintroduce and spread the Fault Positions Method (FPM) as an analytic means to determine the remaining voltage in all bus bar constituents of a Distribution System (DS), upon the occurrence of voltage sags. By applying this method, it is possible to formulate the during fault voltage matrix, thus denoting the influence and propagation of voltage sags around the network as a whole. In order to legitimate the FPM, the results obtained are compared to those from computer simulations by use of the ATP (Alternative Transients Program) software. This comparison demonstrates that the tool has maintained the predicted results within acceptable limits, even though some simplification in the procedure for calculating and computer modeling of the system components. Based on such results, a detailed mapping of areas of risk, to which sensitive electronic equipment is subjected, has been carried out through the outlining and analyzing of the affected area and of the exposed or vulnerability area. Adding up to the work, a proposal based on a branch and bound algorithm is presented as a means to determine the optimum number of power quality monitors, and the bus where they should be installed to measure voltage sags, in order to ensure that at least one of the meters is sensitized for each of the simulated short-circuits.

Este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental do comportamento estrutural das ligações viga mista-pilar com cantoneiras de assento e alma. No estudo teórico foi desenvolvido, com base nos EUROCODES 3 e 4, um procedimento para avaliação do comportamento das ligações mistas com cantoneiras de alma e assento e com chapa de topo. O trabalho de investigação experimental, abrangendo modelos submetidos a carregamentos monotônico e cíclico, foi realizado no Instituto Superior Técnico (IST), Portugal, em que o objetivo principal foi avaliar a influência da força axial de compressão no pilar para o comportamento do painel da alma do pilar, e conseqüentemente no comportamento global da ligação mista localizada em nó de extremidade. Nos ensaios experimentais foram analisadas as rotações e deformações no painel da alma do pilar sem e com enrijecedor na alma do pilar. Adicionalmente, a eficiência da ancoragem das barras de armadura longitudinal foi verificada. Paralelamente à investigação experimental, um estudo numérico de ligações mistas foi realizado por meio do modelo em elementos finitos, o qual mostrou-se representativo, tornando-se uma ferramenta para análises paramétricas. / This work presents a numerical and experimental study of the structural behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections. In the theoretical study, basing in EUROCODES 3 and 4, an analytic procedure for evaluation the static behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections was developed. The experimental test program, enclosing monotonic tests and a cyclic test, was carried out at the Instituto Superior Técnico of Lisbon (IST), where the main objective was to evaluate the effect of column axial load on column web panel and consequently in the global behavior of single-sided composite joint. In the tests, the panel zone rotations and deformations were analyzed for stiffened and unstiffened column web. In addition, the efficiency of the main rebar was verified. Finally, a thorough of finite element model, a numerical study of composite joints was developed. This model was found to be representative and reliable as a tool to futures parametric analyses.