Orientador: Hugo Enrique Hernández Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoresJunior_JoseAmilton_D.pdf: 15207023 bytes, checksum: 112938cdefab40754d08619dd4e4bb3a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Uma estratégia numérica eficiente para calcular os parâmetros de dispersão de alta ordem em guias ópticos e apresentada. No que e de nosso conhecimento, pela primeira vez na literatura um estudo sistemático dos erros envolvidos no processo de calculo numérico de tais parâmetros e feito, mostrando que a presente estratégia e capaz de modelá?los com precisão superior aquela que pode ser fornecida pelo estado da arte dos processos de fabricação. Tal abordagem combina um simulador modal completamente vetorial baseado no Método dos Elementos Finitos e um algoritmo apropriado de diferenciação por diferenças finitas. O seu desempenho foi cuidadosamente validado por meio da analise de varias geometrias?chaves. Adicionalmente, a otimização dos parâmetros de dispersão de alta ordem pode ser feita acoplando?se ao esquema um algoritmo genético, como mostrado aqui por meio do projeto de Fibras de Cristais Fotônicos apropriadas para aplicações em amplificação paramétrica. Por fim, e proposto um novo Modelo Vetorial de Quatro Ondas para Guias com Alto Contraste de Índice de Refração que e deixado para servir de base em trabalhos futuros / Abstract: An efficient numerical strategy to compute the higher-order dispersion parameters of optical waveguides is presented. To the best of our knowledge, for the first time in the literature a systematic study of the errors involved in the higher-order dispersions' numerical calculation process is made, showing that the present strategy can model those parameters with greater accuracy than the one that can be provided by optical waveguides' state of the art manufacturing processes. Such strategy combines a full-vectorial finite element modal solver and a proper finite difference differentiation algorithm. Its performance has been carefully assessed through the analysis of several key geometries. In addition, the optimization of those higher-order dispersion parameters can also be carried out by coupling to the present scheme a genetic algorithm, as shown here through the design of Photonic Crystal Fibers suitable for parametric amplification applications. Finally, a new Four-Wave Vectorial Model for High Refractive-Index-Contrast Optical Waveguides is proposed and left to be used as a basis for future works / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Renato Pavanello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T04:07:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souto_Carlosd'Andrade_D.pdf: 10416734 bytes, checksum: 002d9b3eec5201986dcb26153a06af7f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho é desenvolvido um método modal de resolução para modelos de elementos finitos aplicados em problemas dinâmicos elasto - acústicos cíclico simétricos. O método combina a teoria de propagação de ondas em sistemas cíclico - simétricos com o método de subestruturaçãocom interfaces- fixas de Craig Bampton e foi desenvolvido originalmente para estruturas e sistemas hidroelásticos, sendo extendido aqui para o caso elasto - acústico.Um programa de elementos finitos escrito em C++ utilizando a filosofia da programação orientada a objetos desenvolvido no Departamento de Mecânica Computacional foi utilizado para realizar as implementações computacionais. Como pré-processador foi utilizado o ANSYS também utilizado no pós-processamento, juntamente com o MATLAB. Foram adotadas como variáveis deslocamentos para o domínio estrutural e potencial de deslocamentos para o domínio fluido. Foi implementada a resolução de problemas multidomínios (estrutura, fluido e interface) onde a interface é um domínio puramente geométrico. Também são analisados métodos de redução modal e subestruturação para sistemas fluido - estrutura sendo proposto um método de redução modal simétrica para problemas elasto - acústicos. Diversos exemplos numéricos são analisados e os resultados são comparados com soluções numéricas dos modelos completos obtidas por meio do ANSYS / Abstract: ln this work a modal method to perform eigenanalysis of elastoacoustic cyclic - symmetric systems by the finite element method is developed. The method combines component mode synthesis and wave propagation in cyclic symmetric domains was originally developed to structural and hydroelastic systems and is now extended to the elastoacoustic problem. A C++ object oriented finite element code developed by the Computational Mechanics Department was used on the computational implementation. ANSYS was used on pre-processing work and MATLAB and ANSYS were used to post-process the results. Displacements and potential of displacements were choosen as variables for the structure and the fluid respectively, leading to a symmetric coupled system. Using a multi-domain approach, the structure and fluid domains are necessarily coupled by the interface, a geometric domain. Modal reduction and substructuring methods for elastoacoustic problems were also investigated and a symmetric modal reduction is proposed. Some numerical examples were analyzed and the results are compared to analytical solutions andANSYS results / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: João Frederico da Costa Azevedo Meyer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-05T12:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salvatierra_MarcosMarreiro_M.pdf: 1600898 bytes, checksum: a8beabb556b24c734508735602125989 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A proposta deste trabalho é criar um modelo para descrever computacionalmente o convívio entre duas espécies competidoras com características de migração na presença de um material impactante tóxico. As equações a serem utilizadas deverão incluir os fenômenos de dispersão populacional, processos migratórios, dinâmicas populacionais densidade-dependentes e efeitos tóxicos de um material impactante evoluindo no meio, provocando um decaimento proporcional. Recorrendo a um instrumental consagrado, embora com desenvolvimento relativamente recente, será usado um sistema clássico do tipo Lotka-Volterra (conseqüentemente não-linear) combinado a Equações Diferenciais Parciais de Dispersão-Migração. O primeiro passo é a formulação variacional discretizada deste sistema visando o uso de Elementos Finitos combinados a um método de Crank-Nicolson. Em segundo lugar, virá a formulação de um algoritmo (conjuntamente com sua programação em ambiente MATLAB) que aproxima as soluções discretas relativas a cada população em cada ponto e ao longo do intervalo de tempo considerado nas simulações. Por fim, serão obtidas saídas gráficas úteis dos pontos de vista quantitativo e qualitativo para uso em conjunto com especialistas de áreas de ecologia e meio ambiente na avaliação e na calibração de modelos e programas, bem como no estudo de estratégias de preservação, impacto e recuperação de ambientes / Abstract: The purpose of this work is to create a model to computationally describe the coexistence of two competing species with migration features in the presence of a toxic impactant material. The equations must include the phenomena of populational dispersion, migratory processes, density-dependent populational dynamics and toxic effects of the evolutive presence of an impactant material developing in the environment, generating a proportional decrease in both populations. Resorting to well-established, although relatively recent, mathematical instruments a Lotka - Volterra type (and consequently nonlinear) system, including characteristics of a Migration-Dispersion PDE. The first step is the discrete variational formulation of this system aiming for the use of the Finite Element Method toghether with a Crank-Nicolson Method. Second, the formulation of an algorithm (together with a programme in MATLAB environment) that approximates the relative discrete solutions to each population in each point and along of the time interval considered in the simulations. Lastly, useful graphics will be obtained of the quantitative and qualitative viewpoints for use with specialists of the fields of ecology and environment and in the evaluation and calibration of models and programmes / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:36:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulino_LeonardoPereira_M.pdf: 2501868 bytes, checksum: 87eef8b309aa247d3e5c6c4f572b1323 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Em muitos problemas não lineares na mecânica estrutural é necessário o emprego de métodos de solução que controlam os deslocamentos e o nível de carregamento simultaneamente. Um dos métodos mais conhecidos para estas situações é o método do arc-length. Este método consiste na introdução de uma restrição (" esfera generalizada", por exemplo) à equação de equilíbrio não linear do problema. A solução do problema de equilíbrio juntamente com a restrição" esférica" mantém o deslocamento limitado, evitando a divergência durante o processo de resolução. O método clássico do arc-length apresenta certa complexidade por envolver duas fases de cálculo, predição e correção da solução, além do fato de que mais de uma solução satisfaz as equações envolvidas, sendo necessário o emprego de alguns critérios ainda não suficientemente robustos para a escolha da solução adequada. Propõe-se neste trabalho o estudo de uma formulação alternativa para o método do arc-length através do emprego dos conceitos de programação matemática, onde um problema de minimização com restrições é formulado, minimizando-se uma função objetivo que caracterize o problema de equilíbrio e esteja sujeita a restrições que garantam o controle dos deslocamentos. Além disso, uma restrição adicional é imposta ao problema para buscar a unicidade da solução. A verificação do desempenho da metodologia proposta é feita através da solução de problemas de estruturas reticuladas envolvendo efeitos de grandes deslocamentos. A implementação foi feita em Matlab pela facilidade e disponibilidade de ferramentas computacionais tais como as funções do "toolbox" de otimização / Abstract: Non-linear problems in structural mechanics in general require the use of solution methods that control the displacements and the load leveI simultaneously. One of the most popular method used in these cases is the arc-length method. The arc-length method introduces one additional constraint equation to the non-linear equilibrium equations of the problem. The solution of the equilibrium equations with the additional constraints should keep a limited displacement to avoid numerical divergence during the solution procedure. The classical arc length method involves two solution phases, prediction and correction. A difficulty of this method is that it can re-compute a solution already determined, requiring the use of some cri teria that are not robust enough to choose the adequated solution. This work proposes an alternative formulation for the arc-length method using the concepts of mathematical programming, where a constrained minimization problem is formulated. The objective function is established in terms of the equilibrium residue and the arc-length constraint should ensure displacements and load leveI control. Besides this, an additional constraint equation is employed to guarantee the uniqueness of the solution, improving the solution path compared to the classical arc-length method. To verify the proposed methodology computational performance some problems involving the effects of large displacements in truss structures are presented. The implementation was done in the software Matlab due to its facility and the computational tools that are available, such as the optimization toolbox functions / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T10:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavaguti_Marcelo_M.pdf: 8323924 bytes, checksum: dbbe1ab33c8e68d868a50f1f3b779398 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O processo de perfilação a frio é usado na indústria de fabricação de metal por aproximadamente 100 anos e seu desenvolvimento se deu com a experiência adquirida pelos operadores das perfiladeiras através do método de tentativa e erro, mas com a evolução das máquinas e da informática, surgiu a tecnologia das simulações computacionais que tem sido amplamente desenvolvida, fornecendo modelos capazes de predizer o comportamento do material de trabalho durante sua conformação mecânica e minimizando o tempo antes gasto com o método de tentativa e erro. Neste estudo, o processo de perfilação a frio foi simulado numericamente através do software MSC SuperForm 2002 baseado no método de elementos finitos com o intuito de analisar o comportamento da tensão longitudinal na região da base da chapa simulada buscando compreender os motivos pelos quais os furos pré-estampados na região da base das chapas de metal perfiladas industrialmente estavam apresentando um estreitamento de sua largura devido ao deslocamento transversal que suas arestas laterais sofriam durante a conformação mecânica do material, e com os resultados das simulações analisados, propor uma novo modelo geométrico para o ferramental da perfiladeira real / Abstract: The cold roll-forming process has been applied in the metal industry for about a hundred years and its development is due to the fact that this experience was acquired by the roll-forming operators through the trial-and-error method. Later, with the evolution of the machines and information technology, it was possible to create a new technology for computer simulations, which has been highly developed, so that it could supply models not only able to predict the behaviour of the work material during its metal forming process but also minimizing the length of time initially spent on the trial-and-error method. In this study, the cold roll-forming process was numerically simulated by MSC Superform 2002 software based on a finite element method with the purpose of analyzing the longitudinal stress behaviour in the region of the simulated sheet web, this study aims for a better understanding about the reasons why the pre-notched holes in the industrially ro11-formed metal sheet web were presenting a narrowing in the width due to a tranversal displacement that their lateral edges were suffering during the metal forming process of the material, and also, with the results of the simulations analized, proposes a new geometric model for the tooled real roll forming / 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 2018-08-07T01:37:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Porto_EduardoCasteloBranco_M.pdf: 1249639 bytes, checksum: ecf2198ecf41330cd50bfdb24c3bdb08 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho tem por objetivos a investigação e a implementação de um método de otimização estrutural topológica baseado no uso de microestruturas. Dois modelos de microestrutura são introduzidos no problema de projeto ótimo: um ortotrópico com vazios, via homogeneização, e outro isotrópico com penalidade, via equação constitutiva artificial. As propriedades mecânicas efetivas de tais modelos são determinadas através de um programa iterativo implementado, baseado na abordagem da homogeneização. A análise estrutural é então realizada através do método dos elementos finitos e a topologia ótima é obtida com o uso de um otimizador baseado em critérios de otimalidade. São feitas investigações acerca dos parâmetros envolvidos na técnica de homogeneização, assim como são resolvidos problemas elastoestáticos e elastodinâmicos lineares de estado plano de tensão envolvendo critérios de projeto em rigidez e em freqüência natural e restrição de volume. Os algoritmos, implementados em ambiente Matlab, têm sua eficácia comprovada mediante a resolução de problemas clássicos existentes na literatura. E com a implementação dos modelos de material ortotrópico com vazios e isotrópico com penalidade é possível explorar as principais características e potencialidades de cada abordagem / Abstract: This work aims to investigate and implement a structural topology optimization method based on microstructures. Two microstructure models are introduced in the optimal design problem: one orthotropic with holes, by homogenization, and other isotropic with penalization, by artificial constitutive equation. An implemented iterative program, based on the homogenization approach, determines the effective mechanical properties of each material model. Structural analyses are performed by using the finite element method and optimal topologies are obtained using an optimizer based on optimality criteria. Investigations concerning the parameters related to the homogenization technique are carried out. Linear elastic static and dynamic problems of structures in plane stress state are solved as well, concerning stiffness and natural frequency design criteria and with a constraint on volume. The solution of classic structural problems encountered in literature has demonstrated the effectiveness of the implemented Matlab codes and the implementation of the orthotropic and isotropic material models has made possible the investigation of the main characteristics and potentialities of each approach / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Loir Afonso Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T21:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paschoalini_AmarildoTabone_M.pdf: 45342195 bytes, checksum: f7de9b3d233ba2a85887ce0fe5967b08 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Em 1970, Ahmad apresentou uma formulação, para análise de placas e cascas, baseada na degeneração de um elemento tridimensional, através da redução de sua dimensão na direção da espessura. O campo de deslocamento era, então, interpolado a partir das funções de forma da família Serendipity e, para a obtenção das características do elemento, utilizava-se integração numérica consistente. Os resultados obtidos por esse elemento foram excelentes para situações de placas e cascas moderadamente grossas, atendendo, portanto, à teoria de Mindlin-Reissner; contudo, com a redução da espessura, o elemento tomava-se, excessivamente, rígido e os resultados não tendiam, como era de se esperar, àqueles da teoria clássica de Kirchhoff para placas e cascas finas. O objetivo deste trabalho é o estudo comparativo, na análise dinâmica de placas e cascas, entre o desempenho, utilizando-se integração numérica consistente, do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático, da família Serendipity e do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático, da família Lagrangeana, obtidos, ambos, a partir da formulação de Ahmad; pretende-se estabelecer, dentre os dois elementos, qual é o mais adequado para iniciar o desenvolvimento de um elemento finito subparamétrico do tipo hierárquico, baseado no conceito da aproximação p, visando retirar a característica de rigidez excessiva do elemento de Ahmad, para situações de placas e cascas finas / Abstract: In 1970, Ahmad presented a fonnulation for the analysis of plates and shells, based on the degeneration of three-dimensional solid element, by reducing its dimension in the thickness direction. The displacement field was then interpolated through the shape functions of Serendipity family and, in order to achieve the element characteristics, consistent numerical integration was used. The obtained results were excellent for moderately thick plates and shells applications, being in accordance with the Mindlin-Reissner's theory; however, with the reduction ofthe thickness, the element became excessively rigid and the results did not tend to those of the KirchhofJ's theory for thin plates and shells. The purpose of this work is the comparative study in the dynamic analysis of plates and shells conceming the perfonnance, considering consistent numerical integration, of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Serendipity family and of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Lagrangean family, achieved, both, from the Ahmad's fonnulation; one intends to establish, between both elements, which is the most adequate to start the development of a subparametric hierarchical element, based on the p approximation concept, objectifying to remove the characteristic of excessive rigidity of the Ahmad's element for the situations of thin plates and shells / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Frederico da Costa Azevedo Meyer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-20T22:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AyalaBravo_CedricMarceloAugusto_M.pdf: 2097930 bytes, checksum: 3d9491c293fb4700bbbcd6302f3e4d8d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Matemática

Orientador: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-21T12:35:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiorioFilho_Armando_M.pdf: 4682853 bytes, checksum: c29393bd52096d40c8e50746900d4574 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um sistema orientado por objetos utilizado em análises de estruturas aporticadas tridimensionais. Este sistema é formado por uma biblioteca de classes, escritas em linguagem de programação C++, as quais podem ser utilizadas em diversas aplicações, permitindo que novas teorias e idéias sejam implementadas com o trabalho concentrado nessas novas potencialidades em desenvolvimento. Isso resulta em uma otimização do tempo e esforços necessários para implementar as novas funcionalidades ao sistema. Um exemplo desta característica da filosofia da orientação por objetos foi observada durante o desenvolvimento deste trabalho no uso de classes para a solução de sistemas de equações lineares esenvolvida, testada e otimizada por outro membro do grupo de pesquisa. o sistema aqui desenvolvido foi testado e os resultados obtidos foram validados por comparação com um programa comercial de ampla utilização. Devido às características próprias da filosofia da orientação por objetos e da estrutura do sistema desenvolvido, extenções envolvendo não-linearidade física e geométrica, análise dinâmica, otimização estrutural e outros problemas relacionados a estruturas aporticadas podem ser rapidamente implementados / Abstract: This dissertation describes the development of an object oriented system for the numerical analysis of tridimensional framed structures. The system consists of a library of object classes, written in C++ language, which are designed to be used in different applications, thus allowing that new theories and ideas be implemented with most of the work concentrated in the new features under development. The result is an optimization of the time and work necessary for the implementation of new funcionalities to the system. An example of this characteristic ofthe object oriented philosophy observed in the development ofthis work is the use of classes for the solution of linear systems, developed, tested and optimized by other member of the research group. The developed system was tested and validated by comparison with a largely used commercial code. Due to the characteristics inherent to the object oriented philosophy, and the design bases for the developed system, extensions to handle problems involving geometric and physical nonlinearities, dynamic analysis, structural optimization and other problems related to framed structures can be readily implemented. / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Aloisio Ernesto Assan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:32:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soriano_Julio_M.pdf: 2636023 bytes, checksum: 766ac59fe762c572aece3f1447b7687c (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Resultados experimentais de vigas em Concreto de Alta Resistência são confrontados com aproximações numéricas resultantes do programa ROOF, o qual sofreu alterações em algumas de suas rotinas de cálculo para representar o comportamento desse material. Algumas relações constitutivas indicadas por pesquisadores do CAR foram apreciadas e empregadas nesse trabalho. Aplica-se o método dos elementos finitos considerando-se a não-linearidade do material e resolução do sistema pelo método iterativo de Newton-Raphson. Para para incremento de carga obtém-se como resultados delocamentos, tensões e deformações ao concreto e do aço, bem como informações concementes ao processo de fissuração. ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Test results for high-strength concrete beams are compared with numerical values obtained with the computer code ROOF. Some routines of this finite element code were adapted to represent the behavior of such material. Constitutive relationships proposed by several investigators of the high-strength concrete properties were analized and employed in this work. The finite element method was used taking into account the nonlinear material behavior of the concrete. The solution of the nonlinear problem was performed using the Newton-Raphson technique. For each load increment information concemed with displacements, stresses and strains in concrete and steel points are available as well as the distribution of the cracking along the beam length. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil