Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-24T12:42:03Z No. of bitstreams: 1 2016_NaildedeAmorimCoelho.pdf: 11261362 bytes, checksum: ad8af393c321ece7ee7e0c7e6f074463 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-22T16:26:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_NaildedeAmorimCoelho.pdf: 11261362 bytes, checksum: ad8af393c321ece7ee7e0c7e6f074463 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T16:26:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_NaildedeAmorimCoelho.pdf: 11261362 bytes, checksum: ad8af393c321ece7ee7e0c7e6f074463 (MD5) / A construção de barragens de gravidade foi um marco para o desenvolvimento de estudos e controle tecnológico do concreto massa. A curva de geração de calor, devido ao calor de hidratação do concreto massa, é obtida experimentalmente, e seu ajuste pode ser feito pela função Hill. As restrições impostas às estruturas em conjunto com as variações térmicas podem gerar as fissuras de origem térmica, que, dependendo das proporções geométricas do corpo, se propagam até à superfície. A fim de evitar a deterioração das estruturas, algumas medidas de redução da temperatura devem ser tomadas. No entanto, é importante verificar o processo construtivo antes do início da execução das obras. O Método dos Elementos Finitos - MEF é uma alternativa para a simulação numérica dos problemas reais. Diante disso, este trabalho buscou analisar a construção de estruturas de concreto massa, abrangendo as metodologias aplicadas para a redução do gradiente térmico via MEF, como a construção em camadas. Porém, antes de utilizar o programa escolhido, o ANSYS, foram feitas validações com o Método das Diferenças Finitas - MDF e soluções analíticas para garantir o correto domínio da ferramenta. Após obterem-se a curvas de temperatura transiente, foram examinadas as tensões em alguns pontos da estrutura analiticamente, com o auxílio do MATLAB. Foram aplicadas as curvas de fluência do American Concrete Institute - ACI, European Committee for Concrete - CEB, United States Department of the Interior Bureau of Reclamation - USBR e Bazant-Panula. Todas se mostraram eficientes no cálculo de tensões. Posteriormente, analisou-se a influência da geometria dos corpos, verificando hipóteses da construção em camadas, da presença de furos com temperatura reduzida dentro de uma estrutura. Por fim, foi modelada a construção de uma barragem de gravidade hipotética levando-se em consideração todos os resultados simulados nas fases anteriores. / The construction of gravity dams was a landmark for the development of studies and mass concrete technology control. The heat generation curve, due to the heat of hydration of the mass concrete is obtained experimentally, and its fit can be done by the Hill function. The constraints imposed on the structures associated with thermal variations can generate the thermal origin cracks, which, depending on the geometric proportions of the body can propagate to the surface. In order to avoid structures deterioration, some measures of temperature reduction must be taken. However, it is important to check the construction process before the start of the construction. The Finite Element Method - FEM is an alternative for numerical simulation of real problems. Therefore, this thesis sought to analyze the construction of mass concrete structures, covering the methodologies applied for thermal gradient reduction by FEM, such as layered construction. However, before using the program chosen (ANSYS), validations were made with the Finite Difference Method - FDM and analytical solutions to ensure the correct mastery of the tool. After obtaining transient temperature curves, tensions at some points of the structure were examined analytically using MATLAB. The creep curves of the American Concrete Institute - ACI, European Committee for Concrete - CEB, United States Department of the Interior Bureau of Reclamation - USBR and Bazant-Panula were applied, and all were efficient in tension calculation. Afterwards, the influence of the geometry of the bodies was analyzed, verifying hypotheses of the construction in layers, presence of holes with reduced temperature inside the structure. Finally, it was modeled the construction of a gravity dam taking into account all the simulated results in previous phases.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. / Submitted by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-10-20T10:15:07Z No. of bitstreams: 1 2013_OsvaldodeFreitasNeto.pdf: 14610634 bytes, checksum: 4db0282f26ac89370a4769459f727f97 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-10-20T10:31:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_OsvaldodeFreitasNeto.pdf: 14610634 bytes, checksum: 4db0282f26ac89370a4769459f727f97 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-20T10:31:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_OsvaldodeFreitasNeto.pdf: 14610634 bytes, checksum: 4db0282f26ac89370a4769459f727f97 (MD5) / A compreensão de um sistema de fundação à luz da interação solo-estrutura tem recebido atenção especial dos pesquisadores, principalmente por suas aplicações e caráter práticos. As metodologias de cálculo de fundações em radier estaqueado são mais complexas, uma vez que não há simplificação na consideração das variáveis de interação entre o radier, as estacas e o solo, simultaneamente. Além das variáveis de interação, previstas nas respectivas metodologias de cálculo, nesta pesquisa, avaliou-se o comportamento de radiers estaqueados sujeitos à presença de estacas defeituosas carregados verticalmente. Pode-se denominar o defeito em uma estaca como uma “variável oculta” do ponto de vista analítico, visto que não é considerada nas equações, formulações e metodologias, pois, no contexto geral, surgem em casos fortuitos ou pela própria negligência no controle executivo. O desenvolvimento contou com a realização de ensaios laboratoriais, análises numéricas e por fim a etapa realizada no Campo Experimental da FEC-UNICAMP. Em campo foram realizadas três provas de carga configuradas da seguinte forma: (a) um radier assentado sobre uma estaca defeituosa (CD1); (b) um radier com duas estacas íntegras e uma defeituosa (CD3); e (c) um radier com três estacas íntegras e uma defeituosa (CD4). As estacas executadas no campo experimental tiveram 0,25 metros de diâmetro e 5 metros de comprimento, todas instrumentadas no topo e na ponta, e com espaçamento entre eixos equivalente a 5 diâmetros. A região danificada da estaca mediu 0,60 metros e está posicionada entre 1,90 metros e 2,50 metros abaixo da cota de arrasamento dos respectivos radiers. Notou-se, conforme previsto que quando submetidas aos primeiros incrementos de carregamento, durante as provas de carga, a região defeituosa foi mobilizada com uma carga tal, que conduziu a mesma a ruptura estrutural. Para definir a carga sob a qual a estaca defeituosa deveria romper estruturalmente, foram inicialmente realizadas análises com a ferramenta numérica LCPC-CESAR (versão 4.0), que é baseada no método dos elementos finitos. Durante as provas de carga, observou-se que após a ruptura estrutural da estaca defeituosa, devido ao recalque diferencial no radier, houve alívio das cargas aplicadas sobre as estacas íntegras, quando as estacas foram submetidas à tração, de modo que os radiers passaram absorver a maior parte da carga total aplicada. Foram determinados para cada um dos radiers fatores de segurança global e parciais, assim como os valores de distorção angular. Foram realizadas para todos os radiers estaqueados ensaiados nesta tese e mediante os resultados obtidos nas três etapas (laboratório, numérica e campo), pode-se concluir que os mesmos foram satisfatórios e apresentaram significativa concordância entre si, dando a entender melhor o comportamento deste complexo sistema de fundação. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The understanding of a foundation system in the light of the soil-structure interaction has received special attention from researchers, mostly for its practical applications and nature. The methods of calculating piled raft foundations usually come forward in a complex way, since there is no simplification in the consideration of the variables that simultaneously interact the raft, the piles and the soil. In addition to the interaction variables, anticipated by the respective calculation methodologies, this research aims to assess the behavior of piled rafts subject to the presence of defective piles. In the analytical point of view, one can name the defect in a pile as a “hidden variable”, since it is not considered in equations, formulations and methodologies because, in the general, it arises in fortuitous cases or even by negligence during executive control. The development of this work has been conducted by laboratory testing, numerical analyses and ultimately by the step performed in the experimental field of FEC-UNICAMP. In the field experiment phase, three load tests configured as follows have been carried out: (a) a raft supported on a defective pile (CD1), (b) a raft on two intact piles and a defective one (CD3), and (c) a raft on three intact piles and a defective one (CD4). Each pile in the experimental field is 0.25 m in diameter and 5 m in length, all instrumented at the top and tip, with spacing between shafts corresponding to 5 diameters. The damaged region of the pile measures 0.60 m long and is positioned between 1.90 m and 2.50 m below the cut-off level. When subjected to the first load increments during the load tests, the defective region is expected to mobilize with a load such that it leads to the same structural rupture. To set the rupture load of the pile, analyses have been initially performed with the LCPC-CESAR (version 4.0) numerical tool, which has the finite element method as solution. During the load tests, it was observed that after the rupture of the defective pile due to differential settling in the raft, there was a relief of load applied on the intact piles. Since then they have been subjected to traction, so the raft became responsible for absorbing most of the total load applied. As for the numerical analyses, they have been complemented and carried out for all rafts tested in this thesis. From the results obtained in the laboratory, numerical and field investigations, it can be concluded that they have been satisfactory and showed a significant correlation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-20T20:22:45Z No. of bitstreams: 1 2015_EdelRolandoMartínezConcepciòn.pdf: 10300925 bytes, checksum: e5ff98a6cfe6abf46d9e7f83a5b60820 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-12T18:51:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_EdelRolandoMartínezConcepciòn.pdf: 10300925 bytes, checksum: e5ff98a6cfe6abf46d9e7f83a5b60820 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T18:51:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_EdelRolandoMartínezConcepciòn.pdf: 10300925 bytes, checksum: e5ff98a6cfe6abf46d9e7f83a5b60820 (MD5) / Na presente pesquisa será desenvolvida uma análise numérica de fraturamento hidráulico utilizando o Método dos Elementos Finitos Estendido (XFEM). Com este método, pretende-se simular o mecanismo de início e propagação de trincas induzidas a partir da ponta de uma fratura inicial. O objetivo principal deste trabalho é aperfeiçoar a compreensão do fenômeno de fraturamento hidráulico. Entende-se que o problema de fraturamento hidráulico é um fenômeno que combina vários processos físicos, entre eles, o fluxo de um fluido, a deformação da matriz rochosa e a propagação das fraturas no meio, nesse sentido, as simplificações são imprescindíveis. Utiliza-se o XFEM para realizar a discretização espacial dos modelos. Esse método é considerado uma robusta ferramenta numérica para resolver problemas de descontinuidades. O fundamento do XFEM é o chamado Método de Elementos Finitos, adicionando a este graus de liberdade e funções de enriquecimento, que servem para descrever as descontinuidades locais do modelo. No XFEM, a geometria da fratura se torna independente da malha, permitindo a ela se movimentar livremente através do domínio, sem que haja a necessidade de um passo para adaptar a malha à descontinuidade. Realizou-se a validação do XFEM utilizando dois testes clássicos da Mecânica da Fratura: a viga apoiada em três pontos com carregamento centrado (SEN(B)); e o disco compacto submetido à tração (CDT). Adicionalmente um modelo de fraturamento hidráulico foi utilizado para estudar a influência de diferentes parâmetros do material e da geometria da fratura inicial. A simulação do início e propagação do fraturamento hidráulico realiza-se através de um modelo numérico bidimensional, em que o meio poroso é idealizado como linear elástico e o critério de propagação se baseia na taxa de energia liberada e nos fatores de intensidade de tensão. As soluções fornecidas pelo modelo numérico fundamentado no XFEM nos casos de validação e no caso de investigação são comparadas com os resultados obtidos a partir de dados experimentais e formulações analíticas, observando-se uma ótima concordância. Demostrou-se a capacidade do XFEM para resolver complexos problemas de propagação de fraturas. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This research develops a numerical analysis of hydraulic fracturing using Extended Finite Element Method (XFEM). This method intend to simulate the initiation mechanism and propagation of cracks induced from the tip of an initial fracture. The main objective of this work is to improve the understanding of hydraulic fracturing phenomenon guided by an initial notch. It is understood that the hydraulic fracturing problem is a phenomenon that combines various physical process, including the fluid flow, the rock matrix deformation and the fracture propagation, however simplifications are essential. The XFEM is used to perform spatial discretization of the models. This method is considered to be a robust tool to solve numerical discontinuities problems. XFEM is the basis of the Finite Element Method (FEM), adding degrees of freedom and enrichment functions to describe the local discontinuities of the model. Through XFEM, the geometry of the fracture becomes independent of the mesh, it allows to move freely through the area without a step to adapt the mesh to the discontinuity. The validation of XFEM was performed using two classical tests of Fracture Mechanics: a single edge notched beam (SEN(B)) and the disk shaped compact tension test (CDT). Additionally, a hydraulic fracturing model is used to study the influence of various parameters of the material and geometry of the initial fracture. The simulation of hydraulic fracturing is accomplished by a two-dimensional numerical model, wherein the porous medium is idealized as linear elastic and the propagation criterion is based on the energy released rate and the stress intensity factors (SIF). The solutions provided by the numerical model based on XFEM are compared with experimental data and analytical formulations, giving it very good agreement. It has been shown the capability of the XFEM to solve complex fracture propagation problems.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-26T17:49:53Z No. of bitstreams: 1 2015_FernandaAlmeidaLeitedeOliveira.pdf: 4576106 bytes, checksum: cd698db148ee301da6587b8dd2355ca9 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-12-15T18:18:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_FernandaAlmeidaLeitedeOliveira.pdf: 4576106 bytes, checksum: cd698db148ee301da6587b8dd2355ca9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-15T18:18:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_FernandaAlmeidaLeitedeOliveira.pdf: 4576106 bytes, checksum: cd698db148ee301da6587b8dd2355ca9 (MD5) / As turbinas eólicas tiveram um crescimento acentuado em suas dimensões ao longo dos anos. O diâmetro do rotor aumentou quase 10 vezes o seu tamanho da década de 80 ao ano de 2010. As pás eólicas de grande porte são mais flexíveis e estão sujeitas a maiores velocidades do vento devido ao aumento da altura das torres. As causas de acidentes envolvendo as pás estão relacionadas com erros de projeto, defeitos de fabricação, danos causados no transporte ou elevação, falhas na montagem, por esforços últimos ou por esforços de utilização. A fadiga está relacionada com os esforços de utilização que possuem natureza oscilatória, e é o principal problema no projeto de pás eólicas. As fontes de carga de um aerogerador são o carregamento aerodinâmico, inercial e gravitacional. O peso próprio das pás alterna e gera esforços de tração e compressão ao longo de seu comprimento. Eles são tidos como uma perturbação do sistema. Já as forças centrífugas possuem efeito estabilizador para altas velocidades de rotação. Elas tendem a suprimir o efeito oscilatório do peso próprio. Entretanto, as turbinas eólicas de médio e longo porte operam com faixas de velocidade de rotação baixas (10 a 40 RPM), e as forças centrífugas não possuem tanta influência na dinâmica da estrutura. Este trabalho apresenta soluções analítico-aproximadas de modelos de pás de aerogeradores. Os resultados obtidos através do método de Galerkin são utilizados para validar os procedimentos numéricos obtidos com o pacote computacional de elementos finitos ANSYS® e comparados com trabalhos da literatura. Os efeitos do peso próprio e da força centrífuga são analisados no comportamento dinâmico das pás. Em virtude do crescimento das pás e das baixas velocidades de operação dos aerogeradores, a influência do peso próprio é mais significativa. Ele gera oscilações nos valores das frequências naturais enquanto a força centrífuga gera um comportamento crescente. Nas velocidades críticas do diagrama de Campbell ocorre o fenômeno de ressonância das pás. O comportamento crescente do deslocamento é observado nos gráficos de resposta no tempo para estas frequências. / The wind turbines have had a high increase in their dimensions over the years. The rotor diameter has increased almost 10 times its size from 80 decade to 2010. The large wind blades are turn to be more flexible and are subjected to higher wind speeds due to the increased height of the towers. The causes of accidents involving the blades are related to: design flaws, manufacturing defects, damage in transportation or lifting, fitting faults, for last efforts or usage efforts. Fatigue is related to the usage efforts that have oscillatory nature, and is the main problem in the design of wind blades. The load sources of a wind turbine are the inertial and gravitational load aerodynamic. The own weight of the blades switches and generates traction and compression efforts along its length. They are seen as a system disturbance. Whereas the centrifugal forces have a stabilizing effect for high rotational speeds. They tend to supress the oscillatory own weight effect. However, wind turbines of medium and long sized work at low speed ranges (10 to 40 RPM), and the centrifugal forces do not have much influence on the dynamics of the structure. This paper presents approximated analytical solutions models of wind turbines blades. The results of the Galerkin method is used to validate the numerical procedures obtained in ANSYS® and compared with the literature works. The effects of the own weight and centrifugal force are analyzed on the dynamic behavior of the blades. By virtue of the blades increase and low operating speeds of wind turbines, the influence of the own weight is more significant. It generates oscillations in the natural frequencies values while the centrifugal force generates a growing behavior. At critical speeds of the Campbell diagram occur the resonance phenomenon of the blades. The growing shifting behavior is observed in response graphs in the time for these frequencies.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-22T15:03:04Z No. of bitstreams: 1 2015_GabrieladeAthaydeDubocBahia.pdf: 9143242 bytes, checksum: 283cad0e2f86f4740218c1fa5e5a74d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T18:04:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_GabrieladeAthaydeDubocBahia.pdf: 9143242 bytes, checksum: 283cad0e2f86f4740218c1fa5e5a74d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T18:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_GabrieladeAthaydeDubocBahia.pdf: 9143242 bytes, checksum: 283cad0e2f86f4740218c1fa5e5a74d0 (MD5) / No exercício da engenharia civil, a utilização de métodos simplificados, que não consideram a interação solo-estrutura (ISE), é predominante para a realização de projetos. A consideração dos apoios indeslocáveis para o cálculo da estrutura e a desconsideração do processo de carregamento e da rigidez da edificação para o cálculo da deformabilidade do solo não representam o comportamento real das obras. Na área experimental, a utilização de técnicas de monitoramento de recalque e de prova de carga possibilita a obtenção de parâmetros para uma análise mais completa podendo obter uma estimativa do comportamento da fundação. Isso aliado à utilização de métodos numéricos, como o Método dos Elementos Finitos (MEF), Método dos Elementos de Contorno (MEC) e Métodos Híbridos, permite considerar, na modelagem solo-edifício, a interação entre os elementos e analisar a influência da ISE no comportamento da edificação global. Sabendo da importância do estudo da interação solo-estrutura, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo, por meio de um processo iterativo entre os programas CAD/TQS e GARP a fim de verificar a influência da ISE nos esforços da edificação e nos recalques das fundações. Para isso, foram realizadas retroanálises de modo a aproximar os resultados de recalque obtidos pelo estudo aos resultados medidos pelo monitoramento de recalques, com o intuito de sugerir uma metodologia numérica, considerando a ISE, a ser utilizada na prática. Para a realização da pesquisa, foi escolhida uma edificação residencial localizada em Águas Claras – DF. As medições de recalque e a prova de carga já haviam sido realizadas e serviram de parâmetros para as análises numéricas. Para complementação do estudo foi realizada a previsão de recalque pelo método de Poulos e Davis (1980) de forma a comparar os resultados obtidos pelas análises dos softwares aos resultados obtidos pela previsão e pelo monitoramento de recalques, para as situações da análise convencional e da análise considerando a ISE. Como resultados comparativos foram apresentados os esforços nos pilares antes e após a ISE para toda a prumada da edificação e os resultados de deformação nos elementos de fundação. Para o caso em questão, foram constatados os efeitos da ISE na edificação, os quais atingiram apenas os primeiros pavimentos, sendo a maior variação do esforço normal (Fz) de 0,7 kN para o P216 ao final do 2º pavimento, a maior variação do momento em x (Mx), de -118,3 kN.m para o P216 ao final do 1º pavimento e a maior variação para o momento em y (My), de -0,7 kN.m para o P221 ao final do 1º pavimento. No caso dos recalques, os resultados se aproximaram mais aos do monitoramento de recalques após a ISE, porém a média da variação relativa ainda foi alta, atingindo -38,9%. / On civil engineering professional practice, the use of simplify methods that do not consider soil-structure interaction (SSI) is a predominant factor for project executions. To consider fixed supports for structure calculation, disregarding loading process and building rigidity for soil deformation do not represents real behavior in constructions. In experimental areas, the use of monitoring techniques for settlements and loading tests practice offers, parameters acquisition for more complete analyses obtaining a behavioral estimation of the foundation that has been monitored. All this associated to numerical methods application, such as, Finite Element Methods (FEM), Boundary Elements Methods (BEM) and Hybrid Methods allow to consider on soil-structure modeling the interaction between elements and to analyze the SSI influence on the global building behavior. Knowing the importance of the soil- structure interaction, this work aims to perform a study, by means of iterative process between CAD/TQS programs and GARP, in order to verify the SSI influence on the stresses and foundations settlements, as well as, perform a back-analysis in order to approach the settlements results obtained by analysis of settlements results measured by monitoring settlements with the purpose of suggesting a numerical methodology, considering the SSI, to be used in practice. To accomplish these analysis it was chosen a residential building localized in Águas Claras – DF. Settlement measurements and loading test had been executed and served as parameters for numerical analyses. To complement the analysis was perform a settlement prediction by Poulos and Davis (1980) method to compare the results obtained by software analysis from those obtained on the prediction. As comparative results were presented pile stresses before and after the SSI for the whole plumb line on the building strain results on the building elements. In the present case, SSI effects were identify, however, reaching just the firsts building levels, it is the largest variation of the normal force (Fz) was 0.7 kN to the P216 at the end of the 2nd floor, the largest variation of the x moment (Mx), -118.3 kN.m to the P216 to the end of the 1st floor and the largest variation for the y moment (My), -0.7 kN.m to the P221 to the end of the 1st floor. For settlements, the results were closer to the monitoring settlements after SSI, however, the average relative change is still high, reaching -38.9%.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-04T17:06:49Z No. of bitstreams: 1 2018_AndréLuisPinto.pdf: 7347530 bytes, checksum: 8644132d31a82d1dcda301fb3c6b042b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-09T18:09:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_AndréLuisPinto.pdf: 7347530 bytes, checksum: 8644132d31a82d1dcda301fb3c6b042b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T18:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_AndréLuisPinto.pdf: 7347530 bytes, checksum: 8644132d31a82d1dcda301fb3c6b042b (MD5) Previous issue date: 2018-07-04 / Em situações onde a abordagem de tolerância ao dano é utilizada, é necessário prever o crescimento e a trajetória da trinca para que se possa estimar a vida de fadiga utilizando os métodos da Mecânica da Fratura. Quando uma trinca está sujeita a um único modo de abertura, esta trinca se propaga em uma direção linear, porém, em casos onde há a presença de dois ou mais modos de abertura, a trinca possui uma trajetória curva. Deste modo, o presente trabalho propõe uma metodologia para prever a trajetória de uma trinca submetida a modos mistos de carregamento utilizando um software de elementos finitos (Ansys), por meio de uma rotina escrita na linguagem APDL (Ansys parametric desing language). A inclinação incremental da trinca é calculada pelo modelo MTC (máxima tensão circunferencial). Por meio do processo interativo de integração, é possível obter os valores dos fatores de intensidade de tensão em modo misto de carregamento, que são utilizados para a previsão da trajetória da trinca e da vida do componente. A metodologia desenvolvida neste trabalho é validada por meio de ensaios de fadiga com amostras do tipo compact tension specimen, CT. O material utilizado para a fabricação das amostras foi a liga Al 7050-T7451 e os ensaios foram realizados no laboratório de fadiga da Universidade de Brasília. Os corpos de prova foram primeiramente fabricados conforme a norma ASTM E647, porém suas geometrias foram posteriormente modificadas, nos quais furos foram usinados para curvar o caminho de propagação da trinca. O método utilizado mostra excelentes resultados para o CT com a direção da laminação S-L, onde a previsão da vida pelo modelo numérico obteve um erro de −12,04% com relação a vida obtida em laboratório, e a previsão da trajetória da trinca foi muito próxima da trajetória experimental. Entretanto, para o corpo de prova com a orientação T-S não foi possível a obtenção de bons resultados devido a tendência de desvio do plano de propagação durante o crescimento da trinca. / In situations where the damage tolerance approach is used, it is necessary to predict the growth and trajectory of the crack in order to estimate the fatigue life using the methods of Fracture Mechanics. When a crack is subjected to a single opening mode, this crack propagates in a linear direction, but in cases where there are two or more opening modes, the crack has a curved trajectory. Thus, the present work proposes a methodology to predict the trajectory of a crack subjected to mixed modes of loading using a finite element software (Ansys), through a routine written in the language APDL (Ansys parametric desing language). The MCS (Maximum circumferential stress) model calculates the incremental slope of the crack. Through interactive integration process, it is possible to obtain the values of the stress intensity factors for mixed-mode loading, which are used to predict the crack trajectory and the life of the component. The methodology developed in this work is validated through fatigue tests with samples of compact tension specimen, CT. The material used to make the samples was the alloy Al 7050-T7451 and the tests were carried out in the fatigue laboratory of the University of Brasília. The specimens were first manufactured according to ASTM E647, but their geometries were later modified, in which holes were machined to bend the crack propagation path. The method used shows excellent results for the CT with the direction of lamination S-L, where the life prediction by the numerical model obtained a error of −12,04% in relation to the life obtained in the laboratory, and the prediction of the crack trajectory was very close to the experimental trajectory. However, for the specimen with the T-S orientation it was not possible to obtain good results due to deviation tendency of propagating plane during crack growth.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-15Bitstream added on 2014-06-13T19:37:16Z : No. of bitstreams: 1 mendonca_dp_me_guara.pdf: 3863927 bytes, checksum: cfef071bb77c53f8b78223c45a6d65a3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho estuda a distribuição de tensões através do método dos elementos finitos em componentes típicos de um vaso de pressão. As diretrizes e metodologia utilizadas nas análises estão de acordo com o código ASME. O vaso de pressão foi estudado para suportar as cargas mais comuns previstas em um projeto de equipamento de processo deste porte. As análises numéricas foram feitas com o software comercial ANSYS e comparados com resultados analíticos previstos no código ASME para os casos mais simples, onde foi obtida a validação dos resultados. Os casos mais complexos foram analisados apenas por soluções numéricas. Todos os casos obtiveram resultados abaixo das tensões admissíveis e de acordo com a metodologia do código, confirmando a viabilidade de análises deste tipo para os casos onde a solução analítica se torna muito conservativa. / Riveted lap joints represent a critical element in metallic airframe construction when designing against fatigue. These elements are widely used in the aerospace industry, so the study of the fatigue’s properties and variables has been increasingly broad. The variable that has shown to have a high influence on the fatigue strength of riveted joints is the clamping force applied to the riveting process. The life of the part tends to be higher when the clamping force applied is increased. The finite element method, which is a calculation tool applied in various fields of activity and has become an indispensable step of mechanical design, is used in this dissertation for the analysis of a riveted lap joint of aeronautic use. The joint is simulated considering the stages of the manufacturing process and application, in order to perform analysis of mechanical behavior and calculate the fatigue life. Through an experimental test of monotonic tensile, strain values were obtained with strain-gauges, and is made the correlation of these data with the numerical model to validate the modeling. Finally two more tests are made with different clamping forces, in order to check the influence of this variation in fatigue life of the joint.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-29Bitstream added on 2014-06-13T20:58:30Z : No. of bitstreams: 1 siqueira_ej_me_guara.pdf: 1915411 bytes, checksum: f4773809a370af2f9216a9eac68d8816 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O constante desenvolvimento dos materiais aliado à necessidade de se obter componentes estruturais de alto desempenho como materiais alternativos na indústria aeronáutica, bem como considerando a aplicabilidade atual dos compósitos estruturais, previsões de falha da estrutura e análise das cargas máximas que as mesmas podem suportar se tornam tópicos fundamentais de pesquisas com a finalidade de garantia da confiabilidade quanto ao emprego dos mesmos em diversas áreas. Considerando que o compósito termoplástico do tipo PPS/C – Poli(sulfeto de fenileno) reforçado com fibras de carbono está surgindo como uma alternativa a compósitos poliméricos termorrígidos e que ainda há escassez na literatura atual de dados relativos à previsão de falhas, este trabalho se detém na analise bidimensional do comportamento mecânico do compósito PPS/C sob carregamento estático linear em flexão de três pontos e em tração com relação a alguns critérios de previsão de falhas inseridos no aplicativo computacional ANSYS, que são os critérios da máxima tensão, dos índices de forças e das relações inversas dos índices de forças de Tsai-Wu, bem como os critérios de previsão de falhas de Hill e de Hoffman calculados através do EXCEL com base nas tensões fornecidas pelo ANSYS e nas resistências contidas na literatura. Por fim, foram comparados os resultados obtidos através do modelo computacional com os resultados experimentais com o objetivo de analisar, avaliar e validar a simulação numérica como complementação dos ensaios experimentais. / The continuous development of materials associated with the need to obtain structural components of high performance that can serve the purpose of alternate material for the aircraft industry; in addition to the current applicability of the structural composite, structural failure predictions, as well as the maximum loads that such structures may have the capacity to bear, have become the subject-matter to a number of fundamental researches, which purpose is to guarantee the reliability of such materials, so that they can be duly applied in a variety of fields. Taking into account that the thermoplastic composite of PPS/C – Poly(phenylene-sulfide) type, reinforced with carbon fibers, is springing up as an alternate to the thermoset polymers composites, besides the fact that the current literature lacks data regarding failure predictions, the present paper limits itself to the two-dimensional analysis of PPS/C composite type mechanical behavior under a linear static loading at a three point bending and in traction with regards to some predicted failure criteria that have been inserted in ANSYS computer model, namely the maximum stress criteria, the strength ratio, and the reversed relation of strength ratio of Tsai-Wu, as well as the criteria of Hill and Hoffman to predict failure, which in turn were calculated on EXCEL, but based on the stresses supplied by ANSYS, and on the tensile strengths found on the literature. At last, a comparison was made between the results obtained from the computer model against the experimental results. The purpose of such comparison was to analyze, assess and validate the numerical simulation as a supplement to the experimental trials.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-20Bitstream added on 2014-06-13T18:07:42Z : No. of bitstreams: 1 barbosa_rs_me_guara.pdf: 1181057 bytes, checksum: c5662c02692da1fa2b849f6b72ca3b48 (MD5) / Neste trabalho, uma revisão teórica é feita com o intuito de fornecer embasamento teórico ao projeto para estudar a viabilidade de implementar uma melhoria que é substituir o material do cubo do rotor de um aço carbono fundido (ASTM A 216 Gr.WCC) por uma liga de alumínio fundida (A 201.0), sendo analisadas todas as vantagens e desvantagens desta modificação. Foi utilizado o método dos elementos finitos para o cálculo do cubo do rotor de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan. Projeto, cálculo e execução rigorosos são necessários para a concepção deste componente. Para isso, é desenvolvido um estudo de caso que contempla, passo a passo, a metodologia utilizada. Uma análise estrutural do cubo do rotor de uma turbina hidráulica tipo Kaplan é utilizada no estudo de caso / In this work, a theoretical review is done in order to provide theoretical basis for the project to study the viability of implementing an improvement that would replace the material of the rotor hub of a cast carbon steel (ASTM A 216 Gr.WCC) by a cast aluminum alloy (A 201.0), and analyzed the advantages and disadvantages of this modification. It's necessary using the Finite Element Method for calculating the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine. Design, calculation and execution are crucial to the design of this component. For this, it is developed a case study that includes step by step, the methodology used. The analysis of the rotor hub of a Kaplan hydraulic turbine be used in the case study

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-07-27T17:01:56Z No. of bitstreams: 1 132618.pdf: 1603187 bytes, checksum: 640ace6138797b527c4d47d2a1324c70 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T17:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 132618.pdf: 1603187 bytes, checksum: 640ace6138797b527c4d47d2a1324c70 (MD5) Previous issue date: 1973-03 / A análise linear, estática de problemas tridimensionais é efetuada pelo processo semi-analítico, utilizando-se funções ortogonais. Estruturas prismáticas e axissimétricas com carregamento qualquer, são resolvidas com o implemento de dois elementos finitos. O primeiro, isoparamétrico quadrilátero quadrático, para o estudo de sólidos e, o outro, degenerado superparamétrico cúbico, especialmente indicado para o caso de cascas. Um programa automático utilizando os elementos desenvolvidos é elaborado. Alguns exemplos são apresentados, com o uso deste programa e, os resultados, comparados com as soluções analíticas são discutidos. / Static linear analysis is applied to three dimensional problems through the semi-analytical finite element process, making use of orthogonal functions. Prismatic structures and axi-symmetric structures with non-symmetrical loads, are studied using two finite elements. The first is a isoparametric quadrilateral quadratic element for solid bodies and the other, a degenerated superparametric cubic element, indicated for shells. A computer program employing this elements was prepared. Some examples are presented using the above program and the results discussed with those from available analytica solutions.