Problemas de otimização se fazem cada vez mais presentes nos mais diversos ramos da Engenharia. Encontrar configurações ótimas para um determinado problema significa, por exemplo, melhorar desempenho, reduzir custos entre outros ganhos. Existem hoje diversas maneiras de atacar um problema de otimização, cada qual com suas particularidades, vantagens e desvantagens. Dentre os métodos de otimização que utilizam gradientes de sensibilidade, o cálculo numérico dos mesmos consiste em uma importante etapa do projeto que, dependendo do problema, pode acarretar em custos computacionais muito elevados inviabilizando a abordagem escolhida. Este trabalho visa desenvolver e apresentar uma nova metodologia para o cálculo desses gradientes de sensibilidade, com base no Método Adjunto. O Método Adjunto é um método amplamente estudado e com diversas aplicações principalmente em Engenharia Aeronáutica. Nesse trabalho, todo o conhecimento prévio é utilizado para a derivação do método para aplicá-lo a escoamentos viscosos e incompressíveis. É desenvolvido também o cálculo do gradiente de sensibilidade com respeito a parâmetros geométricos e não geométricos. Para validar a metodologia proposta são feitas simulações numéricas das equações governantes do escoamento e adjuntas utilizando dois códigos computacionais distintos, SEMTEX e FreeFem++, o primeiro baseado no Método dos Elementos Espectrais e o segundo no Método dos Elementos Finitos, mostrando assim a independência do Método Adjunto na sua formulação contínua em relação a métodos computacionais. Para a validação são cujos gradientes possam ser calculados de outras formas permitindo comparações para calibrar e aperfeiçoar o cálculo do gradiente de sensibilidade. / Optimization problems are widely present in differents fields of Engineering. Finding optimal configurations in a problem means, for example, improving performance, reducing costs, among other achievements. There are several wellknown ways to tackle an optimization problem, each one has its own advantages and disadvantages. Considering the gradient-based optimization methods, the step of their numerical calculation is extremely important, as it may result in huge computational costs, thus making the chosen method impracticable. This work aims to develop and present a new methodology to compute these sensitivity gradients based on the Adjoint Method. The Adjoint Method is a widely studied method with several applications chiefly in A eronautical Engineering. In the present work, all the previous knowledge will be used to derive the equations of the method in order to apply them to viscous incompressible flows. The calculation of the sensitivity gradient, with respect to both geometric and non-geometric paramatersm will be developed as well. To validate the proposed methodology, numerical simulations of the governing and adjoint equations are carried out, using two computational codes called SEMTEX and FreeFem++, the former is based on the Spectral Element Method and the later, on the Finite Element Method, thus showing that the Adjoint Method, in its continuous formulation, is independent of the particular numerical method that is used. In order to validate the algorithm, simple problems are chosen, for which the gradients can be computed by other methods. This choice admits comparison between numerical values of gradients in order to calibrate and improve the methodology proposed.

As ferrovias, muito importantes para o transporte de pessoas e mercadorias, são também grandes fontes de ruído e vibração no meio urbano e rural. Os esforços dinâmicos devido ao contato aço-aço, entre as rodas e trilhos, são transmitidos à fundação da via e geram ondas vibratórias que se propagam pelo solo até atingir um receptor. Devido aos potenciais danos causados por essas excitações, modelos matemáticos capazes de prever e realizar a propagação das vibrações são de grande importância, podendo nortear ações mitigatórias. Neste contexto, este trabalho propõe a criação de um modelo numérico, utilizando-se de dinâmica multicorpos imerso em um ambiente de elementos finitos com não linearidade geométrica, que procure representar a interação dinâmica no sistema veículo-via e que permita analisar o comportamento das forças de contato roda-trilho. Tal modelo é utilizado com o objetivo de analisar e compreender como as forças dinâmicas de contato são influenciadas pelas características do veículo e da via. Alguns estudos sequenciais foram realizados. Iniciou-se com a avaliação do comportamento do veículo ao trafegar em uma superfície plana. Sequencialmente, considerou-se o veículo trafegando sobre modelos de vigas rígidas, representando os trilhos. Neste caso foram estudados cenários de rolamento e deslizamento. Posteriormente, o valor de uma rigidez equivalente da via foi avaliado por meio de um modelo estrutural e incorporado em um estudo para análise das forças de impacto das rodas ao passarem sobre descontinuidades em trilhos. Os resultados deste trabalho podem ser utilizados como dados de entrada para futuros modelos para previsão de propagação de ondas no solo devido às cargas ferroviárias. / Railways are important to freight and people transportation but are also one of the greatest sources of vibration in urban and rural environments. Dynamic loads are generated in steel-steel contact between wheels and rails and are transferred to foundation. They generate oscillatory waves that propagate through the ground, until finding a receptor. Potential damage due to ground borne vibration has increased the importance of predicting and calculating wave propagation with the aid of computational models, serving as guidelines for mitigating actions. On this context, the present work proposes a numerical model, adopting a multibody rigid-flexible dynamics formulation, based on a nonlinear geometrically-exact finite element description. The aim is to represent the dynamic interaction between the vehicle and the railway, permitting one to analyze wheel-rail contact forces. The model represents the dynamic interaction between vehicle and track and allows one to analyze how the dynamic contact forces are influenced by vehicle and railway characteristics. Some sequential studies were performed, starting from the evaluation of a vehicle running on a plane surface. Next, the scenario of a vehicle running on rigid beams representing the rails was simulated. In this case both sliding and sticking scenarios of contact were considered. Then, the value of an equivalent track stiffness was obtained by a structural model. It was taken as input to another study, which analyzed impact forces between wheels and rails when the vehicle experiences the passage by a discontinuity on the track. The results of the present work may be useful as input data for future prediction models of ground borne vibration due to railway dynamic forces.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2012-04-13T18:11:02Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ModelagemTransformadoresNucleo.pdf: 2372667 bytes, checksum: bb75790c2ba478f0291bd95ac5589448 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos(edisangela@ufpa.br) on 2012-04-13T18:11:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ModelagemTransformadoresNucleo.pdf: 2372667 bytes, checksum: bb75790c2ba478f0291bd95ac5589448 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-13T18:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ModelagemTransformadoresNucleo.pdf: 2372667 bytes, checksum: bb75790c2ba478f0291bd95ac5589448 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2010 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Os materiais amorfos vêm ganhando grande espaço na indústria de transformadores, devido às baixas perdas no núcleo, visto que estes possuem um ciclo de histerese mais estreito quando comparados com os núcleos tradicionais de aço silício. Entretanto, seu custo ainda tem sido um grande fator para pouca inserção deste tipo de equipamento nos sistemas elétricos de potência. Estudos sobre o custo/benefício em termos técnicos de desempenho e robustez devem ser considerados quando se deseja projetar transformadores que utilizam esse tipo de material. A grande contribuição deste trabalho encontra-se na análise do desempenho do transformador de núcleo amorfo diante de curtos-circuitos, visto que tais falhas neste equipamento ocasionam redução da receita, não apenas por gastos com manutenção, mas também porque a concessionária deixa de vender seu produto, energia elétrica, além de poder estar sujeita a penalidades por parte dos órgãos de regulação do setor elétrico. Quando em condições de curto-circuito os enrolamentos dos transformadores ficam submetidos a esforços mecânicos, produzidos por forças de Lorentz, essas forças surgem como resultado do fluxo produzido pelos próprios condutores em paralelo que transportam corrente na mesma direção. Diante disso, estudar o comportamento eletromagnético do transformador é fundamental para obtenção de tais forças. Para o desenvolvimento deste trabalho, utilizou-se o software Finite Element Method Magnetics (FEMM). Esta ferramenta se baseia no método de elementos finitos para realizar os cálculos das magnitudes eletromecânicas e, consequentemente, o cálculo das forças atuando nas espiras, as quais permitem realizar os cálculos dos esforços mecânicos. Por fim, este trabalho aborda a aplicação da ferramenta FEMM para o cálculo de esforços mecânicos e simulação do comportamento eletromagnético de um transformador de distribuição. / The amorphous materials are becoming broadly used in transformers industry, due to the low losses in its core, since they have a hysteresis loop narrower compared to the traditionals cores of silicon steel. However, its cost of these materials is a great factor against its use in electric power systems. Study the cost / benefit in terms of technical performance and robustness must be considered when we want to design transformers which use this material type. The main contribution of this work is the performance analysis of the transformer in short-circuits, since the equipment failures cause a reduction in revenue, not only for expenses maintenance, but also because the concessionaire does not sell its product, electric energy, and it could be submitted to penalties by regulatory agency in the electricity sector. Under short-circuit conditions, the windings of transformers are submitted to mechanical efforts produced by Lorentz forces, these forces arise as a flux result produced by conductors in parallel that carry current in the same direction. In this case, study the electromagnetic behavior of the transformer is essential for obtaining such forces. To develop this work, the software Finite Element Method Magnetics (FEMM) was used. This tool is based on the finite element method in the calculations of the electromechanical magnitudes and, consequently, the calculation of forces acting in the spires, which allow the calculations of the strain. Finally, this paper deals with the application of the FEMM tool to calculate the mechanical effort and the simulation of the electromagnetic behavior of a distribution transformer.

Neste trabalho apresenta-se um estudo teórico sobre alvenaria estrutural, utilizando-se o método dos elementos finitos. A finalidade principal é mostrar o comportamento estrutural de uma parede de alvenaria apoiada sobre viga de concreto armado e solicitada por ações verticais. Evidencia-se o fenômeno do efeito arco que ocorre na base da parede e os principais parâmetros que o governam. É estudada a contribuição de rigidez da parede e da viga no comportamento estrutural, destacando-se as principais variáveis envolvidas no desenvolvimento do projeto do conjunto parede-viga. São discutidas as teorias mais importantes para as análises dessas estrutura, que permitem quantificar as tensões na parede e os esforços solicitantes na viga, ressaltando-se as suas limitações e vantagens. Vários exemplos numéricos são apresentados, mostrando as curvas isotensões para a parede e os esforços solicitantes para a viga, obtidos das análises em elementos finitos. Finalmente são apresentadas as conclusões do trabalho e as sugestões para pesquisas a serem desenvolvidas, dando continuidade a este trabalho. / In this dissertation is presented a theoretical study about structural masonry, applying the finite element method. The main purpose is to show the structural behavior of masonry walls supported by reinforced concrete beam and subjected to vertical loads. It is evidenced the phenomenon of arch effect, that occurs in the basis of the wall, and the main standards governing it. It is studied the contribution of the stiffness of the wall and the beam in the structural behavior, emphasizing the main parameters involved in the development of the project of wall-beam system models. The more important theories in the analysis of these structures are discussed, permitting to quantify the stresses in the wall, and the internal efforts in the beam, sticking out their limitations and advantages. Several numerical examples are presented, showing the same tension lines for the wall and the internal efforts for the beam, both obtained with the finite element analysis. Finally is presented the conclusion of this work, and the suggestions for further researches to be developed, giving sequence to this dissertation.

Orientador: Wesley Góis / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2013.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Breno Guimaraes Ramos.pdf: 2543424 bytes, checksum: 8fbdb0fb05bb30e0e5e2d299223a4ca2 (MD5) Previous issue date: 2005-06-29 / In the present work, the full vectorial, total anisotropic, Finite Element Method was implemented, using second order nodal base functions for the electric field longitudinal component discretization, and Nedelec base functions, quadratic normal and linear tangencial (QNLT), for the discretization of the magnetic field transversal component, applying triangular elements in the domain of solution. Through this implementation, it was studied several configurations of Photonic Cristal Fibers (PCF), making changes in the diameter of the holes and in the distance between then, also called pitch. The intention was to show how feasible and practical is the control of the ultraflattened dispersion profile for this new model of optical fiber, as was reported in recent works. The calculated dispersion results shown that is possible to get dispersion profile completely flat in a range of wavelength of 200 nm, and with the possibility to add offsets in this profiles, making it negative (for applications related to dispersion compensation), or yet, making it flat in a region as close as possible to zero, what is very useful for WDM multiplexing systems. In addition to the dispersion evaluation, the method developed also allows to calculate the effective modal area and also features a graphical presentation of the electric field distribution, or the magnetic field distribution, of the guided modes in the fiber. Concerning the tailoring of the dispersion curve, applying finite element simulation, it was validated the use of empiric equations for dispersion computations from scaling operations in the structure of PCF fibers. These equations can simplify even more the procedure of dispersion tailoring, because the number o simulations by finite element method is reduced considerably. It was also important to analyze the behavior of the propagating wave in the fiber s interior. For this, it was implemented the Beam Propagation Method (BPM) using two different approaches. Initially, it was applied Crank-Nicholson method, which didn/ t show good results because it was not possible to stabilize the propagation process. As a second option, the Newmark method was used, but it was only possible to make the propagation process stable with a simulation step which had the same order of magnitude of the wavelength applied. Thus, unfortunately it was not possible to observe any phenomena of interest during the guiding process / Neste trabalho, foi efetuada a implementação do método dos elementos finitos, vetorial completo, com anisotropia total, utilizando funções de base nodais de segunda ordem para discretizar a componente longitudinal do campo elétrico, funções de base de Nedelec, quadrática normal e linear tangencial (QNLT), para discretizar a componente transversal do campomagnético, e elementos triangulares. Através desta implementação, efetuou-se a análise do comportamento da dispersão em fibras PCF (Photonic Cristal Fibers) para várias configurações de diâmetro dos buracos e do afastamento entre eles (pitch). O objetivo foi comprovar a praticidade de ajuste de perfis de dispersão ultra-aplainado nestas fibras, fato relatado em trabalhos recentes. Os resultados de dispersão encontrados demonstraram a possibilidade de se obter perfis planos num intervalo de comprimento de onda de até 200 nm, com opção de se ajustar a faixa plana da curva para um valor negativo (aplicação para compensação de dispersão), ou ainda para dispersão zero (aplicação em sistemasWDM). Além do cálculo da dispersão, o método desenvolvido também permite calcular a área efetiva do modo e ainda apresenta de forma gráfica a distribuição do campo elétrico, ou do campo magnético, dos modos guiados na fibra. Ainda no aspecto de ajuste de curva de dispersão, pela simulação via elementos finitos foi demonstrada a validade de equações empíricas para o cálculo da dispersão a partir de operações de escalamento na estrutura de uma fibra PCF. Estas equações podem simplificar ainda mais o procedimento de ajuste de dispersão, pois diminuem o número de simulações necessárias pelo método dos elementos finitos. Para visualizar o comportamento da onda propagante no interior da fibra, foi implementado o método BPM (Beam Propagation Method) através de duas técnicas distintas. Primeiramente com o método de Cranck-Nicholson, com o qual não foi possível estabilizar o processo de propagação, e em seguida com o método de Newmark, com o qual apenas foi possível estabilizar o cálculo da propagação fazendo o valor do passo de avanço no guia da mesma ordem de grandeza que o comprimento de onda propagado. Desta forma, não foi possível observar fenômenos de interesse durante o processo de guiamento

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6365_1.pdf: 1864873 bytes, checksum: 447f99a589895e68fbf3830a78d6fc27 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Nesta dissertação são apresentados os primeiros resultados de uma linha de pesquisa atualmente em desenvolvimento no Departamento de Engenharia Civil da UFPE, que trata da estabilidade de poços em rochas frágeis. O objetivo é implementar num programa de elementos finitos, que resolve de maneira simultânea a equação de equilíbrio de tensões e conservação de massa da água dos poros através de modelos mais realistas, como Drucker- Prager e Mohr-Coulomb, para o comportamento tensão-deformação da rocha. A implementação da integração elastoplástica das tensões foi feita baseada no algoritmo modificado de Euler com controle de erro proposto por Sloan (1987). Em rochas frágeis, como folhelhos e alguns arenitos, o processo de escavação altera as propriedades mecânicas e hidráulicas do material. Com o descarregamento das tensões in situ, este tipo de material aumenta de volume, desenvolve fissuras e perde resistência (amolecimento). O aparecimento das fissuras aumenta a permeabilidade da rocha, que tem impacto na redistribuição das pressões dos poros durante e após a escavação. As pressões de poros, por sua vez, vão interferir diretamente no cálculo das tensões efetivas atuantes em cada ponto da formação. A modelagem acoplada hidro-mecânica usando modelos mais realistas para descrever o comportamento tensão-deformação do material ajuda no entendimento da variação da permeabilidade induzida pelo processo de escavação, que é explicado em consistência com as leis básicas da mecânica do contínuo. Exemplos de ensaios de laboratório e problemas de valores de contorno são apresentados mostrando aplicabilidade da ferramenta numérica ao problema de estabilidade de poços em rochas frágeis

A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica recente de obtenção de imagens médicas para monitoração de tecidos biológicos. A TIE nos permite obter imagens que representam um plano transverso de qualquer seção do corpo humano (cabeça, tórax, coxa, etc.), onde cada “pixel” na imagem representa a sua impedância ou resistividade elétrica. As imagens são geradas através de valores de voltagens medidos em eletrodos posicionados em torno da seção do corpo humano. Estas voltagens são obtidas aplicando-se uma seqüência de corrente elétrica de baixa amplitude nos eletrodos, de acordo com um padrão da excitação elétrica (adjacente ou diametral). A TIE é baseada na solução de um problema inverso, onde dadas as voltagens medidas no exterior do corpo, essa técnica tenta encontrar a distribuição de condutividades no interior do corpo. O objetivo principal deste trabalho é aplicar o Método de Otimização Topológica (MOT) para obtenção de imagens da seção de um corpo na TIE. A Otimização Topológica (OT) busca a distribuição de material no interior de um domínio de projeto, retirando e adicionado material em cada ponto desse domínio de maneira a minimizar (ou maximizar) uma função objetivo especificada, satisfazendo dadas restrições impostas ao problema de otimização. Neste trabalho, o MOT é um método iterativo, cujo algoritmo computacional (implementado em linguagem C) combina o Método dos Elementos Finitos (MEF) e um algoritmo de otimização conhecido por Programação Linear Seqüencial (PLS). O problema de obtenção da imagem usando MOT consiste em se obter a distribuição de material (ou de condutividade) na seção do corpo que minimize a diferença entre os potenciais elétricos medidos nos eletrodos e os potenciais calculados num modelo computacional. A principal vantagem do MOT, aplicado à obtenção de imagens na TIE, é permitir a inclusão de várias restrições no problema de otimização, reduzindo o espaço de solução e evitando imagens sem significado clínico. Neste trabalho, o MOT utiliza o modelo de material SIMP para relaxar o problema de OT e vários esquemas são implementados com o intuito de regularizar o problema inverso da TIE (resolvido pelo MOT), tais como parâmetro de sintonia da imagem (“tuning”), restrição baseada na condutividade média do domínio da imagem, filtro espacial de controle de gradientes, aumento gradual do fator de penalidade do modelo de material (método de continuação) e aproximação contínua da distribuição de material (“CAMD”). Este trabalho está inserido num projeto temático cujo objetivo é estudar técnicas de reconstrução de imagem aplicadas a um tomógrafo por impedância elétrica para monitorar de forma precisa a ventilação forçada do pulmão e diagnosticar quando alguma parte do pulmão estiver danificada (obstruída ou colapsada) durante o processo de ventilação forçada. Para ilustração, são apresentadas imagens obtidas utilizando-se dados numéricos e experimentais de voltagem de domínios 2D bem conhecidos. / The Electrical Impedance Tomography (EIT) is a recent monitoring technique on biological tissues. The EIT allows us to obtain images representing a transversal plane of any section of human body (head, thorax, thigh, etc). Each image pixel is related to its corresponding value of electrical impedance (or resistivity). The images are generated from voltage values measured on electrodes positioned around the section of human body. These voltages are obtained by applying to the electrodes an alternated sequence of low intensity electrical currents in according to an excitation pattern (adjacent or diametral). The EIT is based on an inverse problem, where given the voltages measured outside of body, this technique tries to find the conductivity distribution inside of the body. In this work, the main objective is to apply Topology Optimization Method (TOM) to obtain images of body section in EIT. Topology Optimization seeks a material distribution inside of a design domain, determining which points of space should be solid and which points should be void, to minimize (or maximize) an objective function requirement, satisfying specified constraints. In this work, the MOT is an iterative method whose computational algorithm (implemented in C language) combines Finite Element Method (FEM) and an optimization algorithm called Sequential Linear Programming (SLP). The topology optimization problem applied to obtain images consists of finding the material (or conductivity) distribution in the body section that minimizes the difference between electric potential measured on electrodes and electric potential calculated by using a computational model. The main advantage of TOM applied to image reconstruction in EIT is to allow us to include several constraints in optimization problem, which reduces the solution space and avoids images without clinical meaning. In this work, the MOT uses a material model based on SIMP to makes relaxation of topology optimization problem and several regularization schemes are implemented to solve inverse problem of EIT, such as image tuning control, weighted distance interpolation based on average conductivity of domain, spatial filtering technique for gradient control, graduated changing in penalty factor of material model during the optimization process (continuity method), and continuous approximation of material distribution (CAMD). This work belongs to a thematic project whose aim is to study reconstruction image algorithms that could be used in an EIT device to monitor accurately mechanical ventilation of lung and to diagnose when any portion of lung is damaged (obstructed or collapsed) during mechanical ventilation process. To illustrate the implementation of the method, image reconstruction results obtained by using voltage numerical and experimental data of well-know 2D domains are shown.

A vulcanização é um processo termo-químico aplicado aos polímeros elastoméricos, também chamados de borrachas. Devido à vulcanização, as borrachas adquirem propriedades físicas que as tornam adequadas a várias aplicações mecânicas, entre estas, se destaca aquela desempenhada pelo componente automotivo pneu. Durante a vulcanização as moléculas do elastômero são unidas em vários pontos através de ligações cruzadas. Isso ocorre através do aquecimento da borracha adicionada de enxofre. O correto dimensionamento do tempo que o calor deve ser transferido ao composto de borracha a ser vulcanizado é crucial para definir as características finais deste composto. Em condições extremas, se o tempo de exposição ao calor for insuficiente, o composto continuará com comportamento de baixa resistência às deformações. Por outro lado se o tempo de exposição ao calor for excessivo, além do desperdício energético e econômico, o composto de borracha entra numa fase de reversão, que significa diminuição das propriedades já alcançadas. O dimensionamento da vulcanização de um pneu necessita basicamente de dois suportes fundamentais de engenharia: a) um modelo numérico para a reação termo-química que leve em conta a cinética de cura de cada composto de borracha do pneu; b) um modelo numérico de transmissão de calor, capaz de calcular para qualquer ponto do pneu a sua evolução térmica durante a vulcanização. Esta dissertação apresenta uma revisão da literatura sobre vulcanização de pneus, os modelos utilizados, e um modelo proposto pelo autor. Nesse, questões como reologia da borracha em regime de temperatura variável e reversão do composto recebem um tratamento numérico específico. Através da validação experimental verifica-se que o modelo proposto é altamente eficaz para aplicações industriais. / Vulcanization is a thermochemical process applied to the elastomeric polymers also called rubbers. Due to the vulcanization, rubbers acquire physical properties that make them capable to support mechanical applications, such as pneumatic tire. During the vulcanization, the elastomer molecules are tied together in many points due to the crosslinking process. This process is made possible due to the heating of the mixing of rubber and sulfur. It is very important to define the right time under the heat a rubber requires to be vulcanized. This vulcanizing period will define the future rubber characteristics. If an insufficient curing time is used for vulcanization, the rubber compound will maintain the poor characteristics of a raw rubber. In the other extreme, if a very extensive cure time is used, besides the energetic and economic losses, it will provoke reversion on the rubber, that means the reduction of the desired cured rubber properties. In order to produce a precise dimensioning of the cure cycle two fundamental engineering supports are necessary: a) a numerical model for the thermochemical reaction, dealing with the curing kinetics of each rubber compound involved in a tire; b) a numerical model for the heat transfer process, capable to determine during the vulcanization period, the temperature evolution in any point of a single tire. This work presents a discussion of previous literature on the tire vulcanization area, their cure models, and a new model proposed by the author. This model treats questions like the rubber rheology in non isothermal condition, and the compound reversion, applying to them specific numerical treatments. The use of experimental validation showed the model to be very efficient for industrial applications.

Tradicionalmente, a análise de problemas da Engenharia Geotécnica esteve apoiada nos conceitos da Mecânica dos Solos, desenvolvida por Terzaghi, na Teoria da Elasticidade e nas teorias de análise limite. Este trabalho busca explorar uma abordagem que deveria ser mais utilizada neste tipo de problema, voltada à utilização de modelos constitutivos mais completos para a caracterização dos solos. Os aspectos teóricos e práticos deste tema são discutidos, dando destaque especial para sua implementação e seu desenvolvimento no âmbito do Método dos Elementos Finitos. Seguindo uma breve discussão sobre as principais características dos solos, os modelos constitutivos mais utilizados na Engenharia Geotécnica são apresentados. Em particular, os modelos Mohr-Coulomb e Cam-clay. Na seqüência são definidas as equações de Biot para o adensamento, objetivando sua utilização em um programa de elementos finitos, no caso o ADINA. Na segunda parte do trabalho, três estudos são realizados. O primeiro busca comparar os resultados obtidos por Nader (1993), para um solo siltoso submetido a diferentes trajetórias de tensão, com aqueles fornecidos pelos modelos Mohr–Coulomb e Cam-clay modificado, indicando os principais desvios encontrados. Na seqüência, analisa-se o problema de determinação do coeficiente N para obtenção da capacidade de carga do solo, no caso de sapatas corridas. Neste estudo, realizado através do ADINA, o modelo Mohr–Coulomb é utilizado, e a influência do ângulo de atrito (), do ângulo de dilatação () e da rugosidade da face inferior da sapata são pesquisadas. As dificuldades numéricas presentes quando a lei de fluxo é não associada são, também, discutidas. Finalmente, o problema de escavação de valas é discutido. O caráter evolutivo deste tipo de análise, o estudo do adensamento e a pesquisa da influência do coeficiente de empuxo em repouso (Ko) na resposta do problema são explorados. Neste caso, o modelo Cam-clay modificado é escolhido para realização de um conjunto de análises. A partir destes três estudos pode-se perceber a importância de utilizar modelos constitutivos mais representativos do comportamento dos solos, para reproduzir mais satisfatoriamente sua resposta. Neste trabalho cumpriu-se, também, o objetivo de confirmar a eficiência do ADINA como ferramenta computacional para resolução de problemas relevantes da Engenharia Geotécnica. / Traditionally, the solution of Geotechnical Engineering problems was supported by Soil Mechanics concepts, developed by Terzaghi, Elasticity Theory and the limit analysis theories. This work tries to explore an unusual approach, which concerns the use of complete constitutive models for soils description. Both theoretical and practical aspects of the theme are discussed, with special attention devoted to the Finite Element implementation and development. Following a brief discussion about soil characteristics, the constitutive models usually used on Geotechnical Engineering are presented. In particular, the Mohr-Coulomb and Cam-clay models are explored in details. The theoretical presentation is concluded by establishing the Biot equations for consolidation problems, observing its using on a finite element program, ADINA for instance. On the second part of the work, three studies are carried out. The first one tries to compare the triaxial response of a silty soil when subjected to different stress paths, described by Nader (1993), with the results achieved when the Mohr-Coulomb and the modified Cam-clay models are used, showing the main differences. After that, computations of the bearing-capacity factor N have been made in order to evaluate the bearing-capacity for strip foundations. On this study, also solved in ADINA, the Mohr-Coulomb model is used, and the friction angle (), dilation angle () and footing roughness effects on the response are investigated. It is also discussed the numerical difficulties observed when non-associative conditions are applied. Finally, the retaining wall problem is explored. The evolution aspect of the problem, the consolidation study and the pre-excavation earth pressure coefficient (Ko) effects are also discussed. On this case, the modified Cam-clay model is chosen for several analyses. From these three studies it was noticed that in order to reproduce satisfactorily soil response, it is fundamental to chose representative constitutive models of soil behaviour. Also, this work accomplished the aim of confirming ADINA as an efficient skill to relevant Geotechnical Engineering problems solution.