Made available in DSpace on 2014-06-12T23:17:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9176_1.pdf: 2900586 bytes, checksum: 5286ff5a280e5a1d404a35e15114ff01 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Problemas de alta complexidade intratáveis pelas vias analíticas tornaram-se passíveis de análise com o advento dos computadores. É neste contexto que o presente trabalho aborda a simulação computacional de escoamentos quase incompressíveis no pressurizador do reator nuclear IRIS (International Reactor Innovative and Secure). O Método dos Elementos Finitos é empregado com vistas a resolver as equações de Navier-Stokes. As particularidades inerentes às equações de Navier-Stokes são tratadas no âmbito do assim chamado método SUPG (Streamline-Upwind- Petrov-Galerkin). O objetivo deste trabalho foi a obtenção de soluções aproximadas das equações da Dinâmica dos Fluidos aplicadas ao escoamento de água líqüida para o interior da câmara do pressurizador do reator IRIS, empregando um código computacional. A metodologia compreendeu a validação do código computacional mencionado e seu posterior uso para simulação dos escoamentos na câmara do IRIS. O escoamento para dentro da câmara do pressurizador do IRIS foi tratado como bidimensional, com fronteiras fixas e monofásico. A validação consistiu na comparação entre as soluções dadas pelo código computacional e soluções disponíveis na literatura. Os resultados para o IRIS referiram-se a dois diâmetros de orifício de entrada de fluido para a câmara do pressurizador e foram obtidos os campos de velocidade e de pressão para cada uma destas duas geometrias

Ingeniero Civil Mecánico / El método de elementos finitos se utiliza ampliamente en el análisis del comportamiento estático y dinámico de estructuras. Sin embargo, en muchos casos los resultados obtenidos por elementos finitos difieren considerablemente de los datos medidos en el modelo real. El proceso de ajuste de modelos busca corregir estas imperfecciones del modelo numérico, minimizando la diferencia de los datos calculados en relación a los datos experimentales. A través de esto, se busca la generación de modelos confiables a partir de ajustes paramétricos en los mismos, es decir, validar modelos numéricos para poder representar comportamientos dinámicos a través de ellos. En este trabajo de título se busca estudiar el posible uso de frecuencias de anti-resonancia en el ajuste de modelos de elementos finitos. Específicamente, se abordará el caso de una estructura aeronáutica (modelo similar al GARTEUR SM-AG19) la que se encuentra disponible en el laboratorio de sólidos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Con el fin de adquirir experiencia y manejo en la metodología, primero se realizó un ajuste para una barra simple y posteriormente para la estructura aeronáutica. Una primera tarea consistió en la construcción de un modelo en elementos finitos que representara a cada estructura. Estos modelos se realizaron a través del toolbox SDTools de Matlab. Luego, para el montaje experimental se definieron y prepararon los materiales y herramientas necesarias que se utilizaron para obtener los datos requeridos. Después de adquirido los datos, estos se procesaron a través de 2 funciones: las de respuesta en frecuencia y las de transmisibilidad; a partir de ambos tipos de funciones se pudo identificar las frecuencias de anti-resonancia experimentales. Finalmente, se realizaron los ajustes de los modelos numéricos utilizando un método basado en algoritmos genéticos. Como manera anexa y a modo de verificar los modelos de ajustes, se realizó una comparación para cada uno con el método de ajuste del software Femtools. Durante el desarrollo de la primera estructura se buscó detectar el daño en una barra. A partir del algoritmo de optimización se encontraron cinco funciones de respuesta en frecuencia ajustadas dentro de un rango entre 0 y 3000 Hz, las que arrojaron una variación del factor de corrección del módulo de Young del 53% y 48% para el elemento 6 a través de los dos métodos utilizados respectivamente. Para el caso de la estructura aeronáutica, se realizaron dos tipos de correlaciones y por tanto de ajuste, una de los modos propios y otra para las frecuencias de anti-resonancia. Ambos resultados se complementaron para entregar una validación del modelo numérico confiable, lo que se pudo apreciar a través de la comparación de las funciones de respuesta en frecuencia resultante (numérico-experimentales) y los valores de correlación de la MAC. En ambas estructuras, el ajuste a través del programa Femtools no mejora en gran medida el modelo original. Del desarrollo y resultados de este trabajo, se pudo comprobar que el uso de frecuencias de anti-resonancias es un método bastante confiable para ajustar modelos numéricos, siendo bastante superior a los utilizados por el programa Femtools. La extracción de datos experimentales a través de FRF y FTM, arrojó resultados muy similares para los dos ajustes que se realizaron a partir de ellos. Por ultimo se pudo comprobar que el método en base a algoritmos genéticos entrega soluciones óptimas (a nivel global) a los problemas propuestos y que es bastante versátil en cuanto a los datos que se utilicen para la formulación del problema.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniera Civil Mecánica / Al realizar una neurocirugía, es necesario hacer una perforación en el cráneo para lograr llegar al área de interés, que presenta la anomalía. Esta operación, por el lugar donde se realiza, es de extrema delicadeza; su planificación está sujeta y basada en imágenes de los órganos y tejidos tomadas previamente a la operación descrita, hecho que supone que las estructuras están estáticas y en la misma disposición que antes de comenzar la intervención quirúrgica. Este supuesto es incorrecto ya que, luego de realizada la apertura del cráneo, los tejidos del cerebro y el líquido intracraneal, llamado líquido cefalorraquídeo (LCR), cambian su posición, por lo que las imágenes antes captadas ya no representan la forma y lugar exacto de los órganos en cuestión. Esto se debe al cambio de presión existente al abrir el cráneo, a la pérdida de líquido, y a los distintos esfuerzos generados por la manipulación de los implementos quirúrgicos. Tal fenómeno de desplazamiento de los tejidos del cerebro es conocido como Brain Shift. El fenómeno descrito es un gran inconveniente a la hora de operar basándose en las imágenes pre-operativas pues, a medida que la cirugía avanza, las nuevas condiciones influyen en el estado del cerebro y sus tejidos. El objetivo de este trabajo es incorporar el líquido cefalorraquídeo (LCR), al estudio de este fenómeno, este líquido se modela con el método de volúmenes finitos, luego, por separado, se modela mediante elementos finitos la parte estructural, que incluye cerebro y cráneo. Así, se obtendrán los desplazamientos, modelando la parte del fluido, acoplado con un modelo estructural, para simular todas las partes de la cavidad craneal, y obtener la presión sobre todo el cerebro; de esta manera como resultado de la modelación se obtendrá el cambio de presión y deformación de los tejidos. Al incorporar el LCR se muestra y valora la importancia de este componente, que está todo el tiempo aportando nutrientes y siendo amortiguador para que el cerebro este totalmente protegido. Con la simulación se obtiene la carga que el líquido realizará sobre el cerebro y la tendencia a ir al lugar de la apertura, lo que conlleva a la deformación del tejido cerebral. Así se representa en un modelo, la realidad de la interacción fluido-estructura, y se logra cuantificar la deformación del cerebro en una cirugía. Para disminuir el riesgo en las operaciones, potenciando y mejorando el uso de cirugías asistidas por computadores, con el llamado sistema de neuro-navegación, para disminuir el error y aumentar la precisión, al momento de localizar el lugar de la anomalía y, ser un gran aporte para la medicina. Se realizan 3 tipos de craneotomías, para estudiar el fenómeno descrito.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:19:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340781.pdf: 33538611 bytes, checksum: 8860bea2531da4ef079aff575af84ec5 (MD5) Previous issue date: 2016 / A técnica de reparo endovascular de aneurisma (EVAR), que faz uso de endopróteses do tipo stent-graft (SG), tem sido utilizada com sucesso desde a década de 90 como alternativa minimamente invasiva à cirurgia aberta de reparo de aneurisma. Os SG são constituídos, via de regra,de um esqueleto metálico (stents) fixado a um tubo flexível de material polimérico (graft). Atualmente, existem no mercado vários modelos diferentes de SG, destinados a diversos tipos diferentes de aneurismas.As características geométricas e mecânicas de cada um desses modelos têm considerável influência sobre o sucesso de uma cirurgia de EVAR.Problemas pós-operatórios como a ocorrência de trombose e vazamentos foram relacionados a características mecânicas inadequadas de certos modelos de SGs. Nesse contexto, o objetivo deste estudo consistiu em adquirir a capacidade de utilizar simulações pelo Método de Elementos Finitos para avaliação mecânica de SGs. Na primeira parte do trabalho,o comportamento à flexão de 2 modelos comerciais de extensões ilíacas (Aorfix® e Zenith® Flex) foi investigado. Em cada um dos modelos,uma flexão de 180° foi simulada pelo Método de Elementos Finitos utilizando o método explícito de integração temporal. A porcentagem de redução do lúmen em cada um dos modelos, bem como as tensões e deformações relacionadas, mostraram boa correlação com resultados da literatura. Na segunda parte do trabalho, foi realizada uma análise de sensibilidade variando 2 parâmetros geométricos do modelo Zenith®Flex, totalizando 3 configurações alternativas. Cada uma delas foi comparada com o modelo original e avaliada em termos do comportamento à flexão. Os resultados obtidos atestam a validade do Método de Elementos Finitos como ferramenta auxiliar de projeto e avaliação mecânica de endopróteses do tipo stent-graft.<br> / Abstract: The endovascular aneurysm repair (EVAR) technique, which uses stentgraft(SG) endoprostheses, has been successfully used since the 90's asa minimally invasive alternative to surgical open repair of aneurysms. SGs are normally constructed out of a metallic scaffold (stents) tied to a flexible polymeric tube (graft). There are several different models of SGs currently available in the market, intended for several different kinds of aneurysms. The geometrical and mechanical characteristics ofeach model have considerable influence over the success of an EVAR surgery. Post-operative problems such as thrombosis and endoleaks wereassociated with deficient mechanical characteristics of certain SG models.In this context, the aim of this study consisted of acquiring the ability to perform Finite Element Method simulations for mechanical evaluation of SGs. In the first part of this work the bending behaviour of 2 marketed models of iliac extensions (Aorfix® e Zenith® Flex) was investigated. For each model, an 180°-bend was simulated using the Finite Element Method with explicit time integration. The ratio of luminal reduction,as well as the associated stresses and strains, have shown good agreement with the literature. In the second part of this work, a sensitivity analysis was carried out, varying 2 geometrical parameters of the Zenith® Flexmodel, resulting in 3 alternative configurations. Each one of them was compared to the original model in terms of its bending behaviour. The results thus obtained attest the feasibility of the Finite Element Method as an auxiliary tool for design and mechanical evaluation of SG endoprostheses.

Orientador: Silvio de Alencastro Pregnolatto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Heiderich_RobertoHenrique_M.pdf: 1097991 bytes, checksum: e4b73e342bfd222b90b7cfe68c3b7ce0 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho propõe-se um méetodo para o ajuste do coeficiente de dispersão em fenômenos de Dinâmica Populacional que se apresentem modelados por uma EDP elíptica não-linear aplicada a domínios com contornos suaves. Para um dos problemas de valor de contorno originados, obtém-se um resultado de existêencia de solução combinando o Método de Galerkin e o Teorema de ponto-fixo de Brower. As soluções aproximadas foram obtidas com o uso do Método dos Elementos Finitos, com as discretizações dos domínios feitas com auxílio de um gerador de malhas (no presente trabalho usa-se o Gmsh: aplicativo disponível em rede). Este procedimento foi transformado em algoritmo, programado no ambiente Matlab, com os resultados numéricos apresentados utilizando o ambiente gráfico do próprio Matlab / Abstract: The main purpose of this work is to present a method for adjusting dispersal coefficients in population phenomena that include the population dynamics of a studied species. The adopted model is that of a elliptic PDE with non-linear terms for the mentioned dynamics, on a domain with adequate smoothness conditions on the boundary. For one of the analyzed boundary-value problems, an existence result is obtained for the solution combining Galerkin¿s Method with Brouwer¿s Fixed Point theorem. Approximated solutions were obtained with the use of the Finite Element Method upon domains which were discretized with the use of a mesh-generator (in this work, the choice was for Gmesh, available on the internet). This described procedure was translated in terms of an algorithm, programmed in MATLAB, and the numerical results were also presented using MATLAB visualization tools / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ahmida_KhaledMohamed_D.pdf: 15479165 bytes, checksum: 9f09e150a4839e249045a69aa2614d1a (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho procurou-se estudar os problemas de vibração em médias e altas freqüências. O enfoque deste trabalho concentra-se em revisar, investigar, implementar, e comparar algumas das metodologias mais utilizadas para a modelagem de vibrações estruturais para tais faixas de freqüência. Entre estas, o método dos elementos finitos (FEM), o método dos elementos espectrais (SEM), o método de análise estatística de energia (SEA), e a técnica de intensidade estrutural (SI). Procurou-se estabelecer uma conexão entre estas metodologias e fazer a validação através da simulação numérica e, em alguns casos, a validação experimental. Estruturas treliçadas lineares uni-, bi-, e tri-dimensionais foram utilizadas. O enfoque maior é dado às diversas aplicações do método dos elementos espectrais, utilizando a sua característica de modelagem de estruturas infinitas. Entre estas aplicações destacam-se a obtenção dos fatores de acoplamentos usados na SEA e a análise dos fenômenos de propagação de ondas estruturais, importantes para um entendimento aprofundado de dinâmica de estruturas / Abstract: In this thesis, a study of vibration problems in medium- and high-frequency excitation ranges has been conducted. This work focuses on revising, investigating, implementing, and comparing some of the methodologies for modeling structural vibrations in such frequency ranges. Among those, the Finite Element Method (FEM), the Spectral Element method (SEM), the Statistical Energy Analysis (SEA), and the Structural Intensity techniques (SI). This work is an attempt to establish a connection among these methodologies and to validate them through numerical simulations and, in some cases, experimental work. Truss-type linear models of uni-, bi-, and tri-dimensional structures have been used. A large part of the work is focused on the different applications of the SEM, using its characteristic of modeling infinite wave-guides. Among these applications, the use of the SEM was highlighted for obtaining the coupling loss factors used in SEA and for the analysis of structural wave-propagation phenomena. The latter is important to better conceiving and apprehending the dynamics of vibrating structures / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores : Renato Pavanello, Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JulioAntonioBeltramida_M.pdf: 4794106 bytes, checksum: c3af5b2ce912ae5c501855a999bd615b (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho apresenta uma investigação sobre um método de otimização topológica aplicado à síntese estrutural. O método estudado é fundamentado em uma seqüencia evolucionária, sendo denominado "Método de Otimização Estrutural Evolucionário". Concentra-se em três critérios de projeto: critério em tensão local, critério da rigidez estrutural e vários critérios baseados nas freqüências naturais. Inicialmente faz-se uma revisão da literatura sobre os métodos de otimização estrutural procurando familiarizar-se com o tema e suas diversas abordagens. O método estudado baseia-se em análises estruturais por elementos finitos. Assim, uma modelagem clássica em elementos finitos para análises lineares estática e dinâmica de meios contínuos é realizada, conjuntamente com a formulação para o elemento quadrilateral bi-dimensional. O método evolucionário de otimização estrutural é apresentado junto com a formulação para os três critérios de projeto avaliados. Na seqüência, apresentase uma introdução à Programação Orientada a Objetos, que foi utilizada na implementação da otimização estrutural tendo como linguagem o C++. Para a investigação do método foram escolhidos: exemplos de otimização comuns na literatura no sentido de comprovaçã.o do método, exemplos analisados pelos autores do método para a validação da implementação computacional, bem como análises específicas deste trabalho. Ao final, são apresentadas as principais conclusões além de sugestões para trabalhos futuros dentro desta área de pesquisa / Abstract: This work presents an investigation about a structural topologic optimization. The method studied is based on an evolutionary sequence and it is called "Evolutionary Structural Optimization Method ". The three design criteria investigated are: stress local leveI, stiffness or displacement constraints, and natural frequency. The studies start with a research about the optimization methods in order to familiarize with the theme and its approaches. Because the method is based in a structural finite element analysis, it is shown a classic two-dimensional model of finite element in static and dynamic analysis. Then, the Evolutionary Structural Optimization Method and the design criteria are presented. Next, an introduction to Object Oriented Programming is presented because the optimization method was implemented in the language C++ Many examples are presented to validate the evolutionary method, such as classic optimization problems, the method's author examples and some specific analyses. Finally, the main conclusions about this work are presented and some suggestions about future investigations are proposed. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_Alexandre_M.pdf: 10234250 bytes, checksum: b23f996b5cfd8fd277d5617e0bb9956c (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

Ingeniero Civil / La distribución de las presiones de poro en la pared del rajo minero es uno de los datos de entrada clave para los estudios de estabilidad geotécnica del rajo, lo que significa que está intrínsicamente relacionado con maximizar la recuperación del mineral y disminuir los costos operacionales a través del diseño de las paredes del rajo y de sistemas de drenaje artificial. En la actualidad es ampliamente utilizada la modelación numérica con un enfoque bidimensional para la obtención de la distribución de presión de poro en el tiempo, debido a los beneficios que entrega en cuanto a su fácil construcción de los modelos, tiempos de resolución bajos, facilidad de probar distintas alternativas de drenaje artificial, entre otros. No obstante, existe la inquietud si al considerar que los flujos no son estrictamente radiales se genera una diferencia significativa con los resultados obtenidos por medio de la modelación numérica con un enfoque bidimensional. En este trabajo de título, las comparaciones entre los resultados obtenidos por medio de enfoques tridimensional y bidimensional concluyeron que existen diferencias significativas generadas por la geometría semi radial del rajo, así como también por la conceptualización del efecto producido por un pozo de bombeo como método de drespresurización artificial. Estas diferencias se logran compensar a través de conductividades hidráulicas equivalentes y por medio de un procedimiento adaptado de representación del efecto de los pozos de bombeo sobre la sección bidimensional. Estas conclusiones entregan beneficios comerciales importantes a los consultores que hacen uso de modelos bidimensionales, reduciendo el tiempo involucrado en el proceso de calibración con la piezometría aledaña a la sección modelada, dismuniyendo la incerteza de los resultados, y de la posibilidad de obtener resultados más precisos de simulación de distribución de presión de poros en el tiempo utilizando modelos numéricos bidimensionales.

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T13:14:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JoseMariaCamposdos_D.pdf: 5304841 bytes, checksum: 7703a205243968da43d3d54a9b6a0591 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: A presente pesquisa trata do ajuste de modelos de elementos finitos consistindo de sub-estruturas conectadas entre si através de juntas mecânicas cujos coeficientes de rigidez e amortecimento são desconhecidos. O modelo é ajustado estimando-se os parâmetros das juntas através do ajuste das curvas das Funções de Resposta em Freqüência (FRF) medidas usando-se uma técnica de mínimos quadrados não-linear modificada a qual usa um método de busca unidimensional com interpolação quadrática. Uma formulação de síntese dos modos dos componentes com amortecimento é usada para calcular as FRF's teóricas da estrutura montada. Mostra-se que uma boa aproximação da matriz de sensitividade pode ser obtida por diferenças finitas a um custo computacional menor do que pela formulação exata. Três exemplos usando dados simulados e um usando dados experimentais são apresentados a fim de ilustrar o método proposto. No primeiro exemplo o método é usado para simular o ajuste de um modelo de parâmetros concentrados composto por massas, molas e amortecedores onde as juntas são caracterizadas por molas e amortecedores. O segundo exemplo mostra a simulação do ajuste de um modelo consistindo de duas vigas engastada-livre, com cada uma modelada pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) e interligadas por molas lineares. No terceiro exemplo usa-se o método para simular o ajuste de um modelo composto.por duas vigas livre modeladas por MEE e interligadas por molas e amortecedores lineares. Nos três casos dos exemplos simulados, as FRF's usadas como dados experimentais foram calculadas usando-se a base modal completa da estrutura como um todo e em seguida poluídas com um ruído Gaussiano aditivo. No último exemplo investiga-se a aplicação do método em um sistema experimental consistindo de duas vigas livre-livre de aço carbono, modeladas analiticamente por MEF e conectadas através de juntas de elastômero de baixa rigidez coladas entre elas. As FRF's medidas foram obtidas em teste experimental através de um analisador espectral multicanal, onde com um excitador eletrodinâmico aplicou-se uma força periódica do tipo "chirp" e captaram-se as respostas com acelerômetros em 20 pontos ao longo do sistema / Abstract: The present research investigates the finite element mo deI updating of substructures connected through mechanical joints whose stiffness and damping coefficients are unknown. The model is updated by estimating the joint parameters via the curve fit of measured Frequency Response Functions (FRF) using a nonlinear least-squares modified technique which use a unidimensional search method with quadratic interpolation. A damped component mode synthesis formulation is used to calculate the theoretical FRFs of the assembled structure. It is shown that a good approximation of the sensitivity matrix may be obtained by finite differences at a smaller computational cost than by the exact formulation. Three numerical examples using simulated data and one experimental exampIe using real data are presented to ilustrate the proposed method. In the first example the method is used to update a lumped parameter mo deI consiting of concentrated masses, springs, and dash-pots when the joints are characterized by springs and dash-pots. The second example consists of two clamped-free beams, each one modeled by the Finite Element Method (MEF) connected through linear springs. On the third example the method is used to simulate the model updating of a structure composed by two free-free beams, modeled by FEM, connected through linear springs and dash-pots. In the three simulated examples, the FRFs used as experimental data were calculated using yhe complete the modal vector base of the whole structure, and then polluted with additive Gaussian noise. In the last example, the method was applied to an experimental system consisting of two free-free carbon steel beams, analytically modeled by FEM, connected through joints made oí low stiffness elastomeric mounts which were bonded between them. The measured FRFs were obtained in the experimental testing with a multichannel spectral analyzer using an electrodynamic shaker attached to the structure at a single point. A chirp periodical force was applied and the responses were measured with accelerometers at 20 points along the system / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica