Este trabalho apresenta um estudo da influência dos componentes de um modelo de fuselagem, nas freqüências de vibração livre da estrutura e do fluído interno, possibilitando uma otimização do seu isolamento acústico. Foram feitas alterações nas dimensões dos componentes da estrutura, e através de um modelo feito com a técnica de Elementos Finitos, determinados os modos e freqüências de vibração livre da estrutura e do fluído interno, e seu possível acoplamento. Os resultados foram apresentados em tabelas e gráficos e discutidos.

O uso de um difusor radial pode ser uma opção quando as limitações geométricas de certos sistemas tornam impossível o uso de um difusor cônico ou plano para a conversão de energia cinética em pressão estática. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da geometria no desempenho do difusor radial quanto à recuperação de pressão estática. Neste trabalho simulou-se numericamente o escoamento turbulento e incompressível de ar através do tubo de alimentação axial e do canal radial formado por dois discos concêntricos. O sistema original de equações diferenciais parciais (continuidade, quantidade de movimento e modelo de turbulência) é discretizado através da técnica de elementos finitos (método de Petrov-Galerkin). O modelo K-e padrão é utilizado na modelagem turbulenta. O sistema de equações algébricas resultantes é resolvido por meio de algoritmos interativos, utilizando uma formulação segregada e seqüencial. A simulações numéricas foram feitas para difusores radiais de discos paralelos e também para difusores radiais com pequenos ângulos de abertura no disco frontal. Várias relações de diâmetros e espaçamentos entre os discos foram estudadas, gerando uma faixa de relação de área entre 1 e 10. Os resultados mostram que o difusor radial apresenta uma alta recuperação de pressão estática que é comparável a difusores cônicos e planos. Pequenos ângulos de abertura no disco frontal produzem um aumento na relação de área do difusor radial e conseqüentemente apresentam uma relação entre tamanho e recuperação de pressão.

O conceito do elemento distorcido tem sido adotado para construção de elementos especiais, que são utilizados no método convencional de elementos finitos, na análise elástica do fator de intensidade de tensão (FIT) para trincas. O uso desta técnica permite obter tensões e deformações singulares na ponta da trinca e conduz a razoáveis precisões. O elemento triangular e quadrilátero distorcido têm sido empregados junto com vários métodos de cálculo do FIT. Entre esses métodos inclui-se o cálculo da energia de Griffith, integral J, técnica da derivada da rigidez e da extrapolação do deslocamento. Neste trabalho considera-se a geometria de uma chapa retangular com duas trincas simétricas de borda. Para os diversos modelos elaborados os fatores de intensidade de tensão são avaliados para diferentes malhas usando vários métodos de cálculo. Finalmente, os resultados são comparados com dados de literatura para estimativa da precisão, a fim de prover diretrizes para o melhor método. Para estes casos é observado que o uso dos elementos distorcidos junto com o cálculo do fator K pelos métodos da extensão virtual da trinca fornecem, ainda, os resultados mais precisos, enquanto que o método de extrapolação do deslocamento, aplicado junto com o elemento triangular distorcido, é de fácil implementação e ainda permanece com razoável precisão.

The selective inversion technique in structural dynamics is presented. Plate and shell models under different constrains are presented and are compared with analytical results for validation and performance analysis. Complex aeronautical structures represented by a rear fuselage model is simulated and checked by finite element models. Conclusion based on accuracy and computational efforts are presented stemming on versatility and advantages in the eigenvalues extraction in dynamic analysis.

Trens de pouso são dispositivos sofisticados com funções importantes às aeronaves, responsáveis pela absorção de choques, frenagem e manobras. Para tanto o conhecimento antecipado de seu comportamento durante o pouso se faz necessário. Essa caracterização é realizada através de ensaios de queda e análises computacionais capazes de simular diversos cenários.Um modelo computacional realista de trem de pouso é requerido para simulações digitais projetadas para predizer a dinâmica do sistema em resposta à energia provida no momento do toque. Estas simulações geram equações que modelam o comportamento dinâmico do sistema, cargas aerodinâmicas, choques e reações. A flexibilidade deve ser incluída nos modelos computacionais de modo que o modelo aproxime-se ao máximo de um trem de pouso real, garantindo maior precisão dos resultados. Como refinamento desses modelos este trabalho propõe a inclusão da estrutura flexível criada num software de análise de sistemas multicorpos utilizando os modos normais de vibração e estáticos (modos de Craig-Bampton) obtidos de um modelo de elementos finitos do corpo. Utilizou-se o software DADS na modelagem de sistemas multicorpos e o ANSYS para elementos finitos. Os resultados demonstram a importância de se avaliar os efeitos da flexibilidade estrutural nos esforços desenvolvidos durante o pouso.

Este trabalho tem como objetivo estudar os modelos clássicos de concentração de tensões no regime linear elástico, através do auxílio de técnicas numéricas de modelagem, neste caso a aproximação via Método dos Elementos Finitos, adicionalmente aos estudos clássicos da "Teoria da Elasticidade", corroborando e ajustando os dados hoje existentes que se propõem a modelar as configurações mais usuais. Também possui como objetivo estudar e esclarecer as incongruências encontradas em algumas das diversas fontes tradicionais, estabelecendo uma direção que auxilie na utilização destas fontes em cálculo estrutural. Desta forma, foi realizada uma ampla investigação da literatura de referência disponível sobre o assunto, além de um estudo dedicado à metodologia numérica adotada neste trabalho, com o objetivo de se garantir a acurácia e a confiabilidade dos dados gerados para os resultados apresentados.

A fixação de estruturas e equipamentos aeronáuticos através de olhais é um recurso amplamente utilizado e que envolve, muitas vezes, regiões críticas em termos de transferência de carga. Esse trabalho tem por objetivo revisar as principais referências usadas no dimensionamento e verificação desse tipo de ligação e apresentar algumas alternativas às referências mais tradicionais. Ao longo do trabalho é apresentada uma comparação desses métodos e, ao final, o método dos elementos finitos é utilizado de modo a verificar a validade dos métodos apresentados para prover um complemento no projeto desse tipo de estrutura.

Uma formulação variacional de cascas finas achatadas de dupla curvatura foi apresentada. A análise de cascas utiliza o princípio variacional de Reissner de duas variáveis de campo com o deslocamento transversal w e a função tensão de Airy F como variáveis de campo. As equações de Euler-Langrange e as condições de contorno são obtidas. Um elemento finito baseado neste princípio variacional preservando a continuidade C(1) foi formulado. Aplicações em vibrações livre e análises de flambagem são obtidos. Diversos cálculos numéricos são apresentados. Os resultados obtidos são discutidos e comparados com soluções analíticas e resultados numéricos.

As indústrias aeronáuticas cada vez mais utilizam materiais compósitos na estrutura primária das aeronaves, visando a redução do peso e redução no tempo de produção da mesma. A sociedade, representada pelas agências de homologação aeronáutica, exige níveis de segurança crescentes na atividade de transporte aéreo. A complexidade no cálculo das cargas dinâmicas para as diversas condições requeridas pelos regulamentos, devido a utilização de programas de computador capazes de considerar todas as variáveis envolvidas. Este trabalho apresenta uma metodologia para o cálculo da velocidade de instabilidade aeroelástica que utiliza uma formulação de elementos finitos, adequada aos materiais compósitos constituídos de múltiplas camadas ortotrópicas de dupla curvatura. As freqüências de vibração livre e os respectivos modos são determinados a partir da rigidez e da massa dos elementos. As forças aerodinâmicas são determinadas, no regime subsônico, utilizando a teoria do escoamento potencial não estacionário linear, artavés de algoritmos de alta precisão com as mais recentes formulações desenvolvidas. Os resultados numéricos, referentes a asas retangulares planas, São comparados com resultados experimentais. Adicionalmente são apresentados resultados numéricos para as asas retangulares constituída de laminado com orientação arbitrária.

In this dissertation, the behavior of geosynthetic reinforced embankments constructed on soft cohesive foundations under undrained and partially drained conditions is examined by conducting a rigorous numerical analysis using the finite element method for some particular case studies. Special attention is given to the mobilized strains in the geosynthetic reinforcement at embankment failure, short and long-term working conditions state and during staged construction considering the influence of the time-dependency of the system in terms of construction rate, excess pore pressure dissipation and viscous deformations in the soil foundation (i.e., creep). The effects of reinforcement stiffness and adopted constitutive model are also investigated. The obtained results highlight the importance of assessing the allowable compatible reinforcement strain at failure and taking into account this soil-reinforcement interaction. It is illustrated the significant combined influence of consolidation process and soft soil creep deformation on the numerically observed embankment performance at working conditions, particularly in terms of mobilized reinforcements strains. Finally, an approximate approach for studying numerically staged constructed embankments is presented, pointing out the adequate definitions of Limit States for the considered stages and the effects of time in the embankment behavior.