Orientador: Fernando Iguti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:30:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serpa_AlbertoLuiz_M.pdf: 2433838 bytes, checksum: 0f509474474008d6f07f1112b6901a39 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Apresenta-se neste trabalho, o método da "relocação" dos nós (método r) para oti¬mização de malhas de elementos finitos em elasticidade linear. O método r consiste em obter a posição adequada para os nós da malha, no sentido de encontrar melhores resultados relacionados aos erros de discretização. O método é visto aqui como um problema de otimização, onde a função objetivo é a energia potencial total do sistema discretizado. Restrições de igualdade e de desigualdade são presentes, e as variáveis principais de otimização são as coordenadas nodais, pois a minimização é feita de forma iterativa em dois passos: minimização com relação aos deslocamentos (solução padrão de elementos finitos) e otimização relacionada às coordenadas nodais. O processo de otimização é feito usando o Método do Lagrangeano Aumentado em duas formas distintas. Uma na qual a minimização com relação aos deslocamentos (resolução das equações de equilíbrio) é feita sempre que a função objetivo é calculada, e a outra na qual a minimização com respeito aos deslocamentos é feita apenas a cada iteração do Lagrangeano Aumentado. Resultados numéricos e exemplos são comentados / Abstract: An r-method (nodal relocation method) to optimize finite element meshes in linear elasticity problems is presented in this work. The r-method consists in obtaining an adjusted position of the mesh nodes, in order to find better results related to the discretization errors. The method is viewed here as a resolution scheme of an optimization problem, where the objective function is the total potential energy of the discretized structure. Equality and inequality constraints are present, and the optimization main variables are the nodal coordinates, because the optimization process is carried out iteratively in two steps: minimization related to the nodal displacements (standard finite ele¬ment solution) and optimization related to the nodal coordinates. This optimization procedure is done by using the Augmented Lagrangian Method in two distincts ways. One in which the minimization with respect to the nodal displacements (resolution of equilibrium equations) is performed every time that the objective function is cal¬culated, and the other in which the minimization with respect to the displacements is done once in a Lagrangian Augmented iteration. Numerical results and examples are commented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Felipe M. Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:29:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jeronymo_CarlosEduardo_M.pdf: 3772628 bytes, checksum: 91fa4a5152459e5f0cf1f25a89480852 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Este trabalho descreve o esenvolvimento de um programa chamado FEMEV, no qual o método dos elementos finitos, baseado em volumes de controle, é utilizado na análise numérica de problemas envolvendo convecção-difusão. A formulação empregada é essencialmente conservativa, diferindo dos métodos convencionais par a elementos finitos, geralmente baseados no método dos resíduos ponderados ou em princípios variacionais. O método é aplicado à uma série de problemas apresentando bons resultados / Abstract: This work presents a control volume finite element program for application in the analysis of convection-diffusion transport problems. The method has a formulation strictly conservative that is a contrast to the conventional weighted residual or variational approaches to the finite element method formulation. The method was applied to some test problems, giving good results / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T15:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_JoseRicardo_D.pdf: 7452280 bytes, checksum: d995a6773747d919db9257bf84f201d4 (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: Esta Tese apresenta um estudo teórico e numérico acerca do esquema exponencial de Allen, D.N. de G. (Allen e Southwell, 1955) para equações de transporte convectivo e difusivo em Mecânica dos Fluidos e Fenômenos de Transporte. O estudo teórico envolve uma generalização da discretizaçao de Allen para grade irregular, bem como para coeficientes de difusão variáveis e para a forma divergente da equação de Transporte, dentro da abordagem de Volumes de Controle (ou Volumes Finitos) . Análise em série de Taylor é feita para este e outros esquemas exponenciais naquela abordagem. Aproximações em série de Taylor da discretização de Allen são desenvolvidas e testadas com o intuito de minimização dos custos computacionais. Experimentos numéricos são apresentados envolvendo casos bidimensionais lineares e não lineares. A equação de transporte homogênea linear com coeficientes constantes fornece os casos testes para uma extensiva comparaçao da discretização de, Allen com outras discretizações de cinco pontos, bem como para comparação entre diferentes aproximações do esquema exponencial de Allen. O problema de Jeffery-Hamel do escoamento em canais com paredes não paralelas foi escolhido para avaliação do desempenho da discretização proposta no contexto das equações de Navier-Stokes, resolvidos em abordagem de variáveis primitivas com a equação de Poisson para a pressão. / Abstract: This thesis presents a theoretical and numerical study on the exponential discretization scheme initially proposed by Allen, D.N. de G. (Allen and Southwell, 1955) for convective and diffusive transport equations. The theoretical study embodies a Control Volume type generalization of Allen's discretization to irregular grids, to non-uniform diffusion coefficients and to divergence as well as convective form transport equations. Taylor series analysis are provided for restrict and generalized Allen's scheme and some other forms of the exponential scheme. A discussion on the fundamentals of the numerical error analysis for fluid transport phenomena was demanded in particular with regard to the concept of numerical diffusion and to the Taylor series analysis. Some Taylor series based approximations to Allen's discretization are developed and tested in order to minimize computational cost. Numerical experiments involve linear and nonlinear two dimensional cases. A constant coefficient homogeneous linear equation provides the test cases for a comprehensive comparison of Allen's discretization with other five node star schemes as well as for comparison of different approximations to the experimental scheme. The Jeffery-Hamel problem of the flow between non-parallel walls was chosen for the evaluation of the performance of Allen's discretization scheme in non-linear Navier-Stokes equations, solved in a primitive variables approach using the Poisson equation for pressure. / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Jose Vitorio Zago / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-16T07:40:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pulino_Petronio_M.pdf: 1941219 bytes, checksum: ee385ab58d7bfd95c3203d8a69a9185d (MD5) Previous issue date: 1983 / Resumo: O objetivo desta dissertação é o estudo do comportamento qua_ litativo das densidades de elétrons e lacunas e do potencial eletrostático em uma junção pn abrupta. O modelo matemático adotado para descrever a condução elétrica nos dispositivos semicondutores,que envolve ofluxo de dois portadores de carga independentes e opostamente carregados,que são os elétrons de condução e as lacunas,consiste em um sistema de equações diferenciais parciais não-lineares,composto por três equações,a saber,a equação de continuidade para elétrons,equação equação de continuidade para lacunas e a equação de Poisson,que relaciona a carga total com o potencial eletrostático. Estamos tratando o caso de um disposito em regime permanente e unidimensional. Aplicando o método de elementos finitos,onde o espaço de aproximação foi gerado pelas funções de Hermite cúbicas, para encontrar uma solução fraca discreta, para o sistema de equações diferenciais não-lineares, recaimos em um sistema não-linear com 6N equações a 6N incógnitas,onde N é o número de nós da nossa malha. O sistema não-linear é resolvido pelo método de Newton. Como o sistema possui 6N equações, sua resolução computacional é um tanto inconveniente para valores muito grandes de N, quando temos o problema de escassez de memória principal. Porém este problema fica resolvido quando utilizamos o método frontal, no qual trabalhamos com as submatrizes de rigidez que são definidas em cada ele mento finito, e que neste caso são matrizes de dimensão igual a12 x 12. Este procedimento torna o processo de resolução computacional mais rápido e utiliza menos memória principal. A partir desta análise, podemos encaminhar novos trabalhos, com o objetivo de propor um modelo matemático mais eficiente, para simular uma junção pn, ou outros dispositivos semicondutores , tais como, uma célula solar / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Maria Cristina Cunha Bezerra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-17T17:25:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_DimasLeopoldo_M.pdf: 991957 bytes, checksum: debafadf8016f1f823beedb32817193b (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: Não informado. / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Euclides de Mesquisa Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T05:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_EdsonAntonioCapello_M.pdf: 2908157 bytes, checksum: 8a4319091a3cd4ac8ec36943a69831b1 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Neste trabalho é feita uma análise comparativa entre o Método dos Elementos Finitos, o Método dos Elementos de Contorno e o acoplamento entre os dois métodos aplicados a problemas dinâmicos estacionário entre solo-estrutura (DSSI Dynamic soil-Structure Interaction). Apresentamos a formulação do MEF e MEC para obter o sistema final aplicado ao DSSI, bem como para o processo de acoplamento entre os métodos. Finalmente, algumas aplicações práticas entre as três formas .de modelar o problema do DSSI são mostradas com análise crítica dos resultados / Abstract: This Work presents a comparison among the MEF, the MEC and the coupling between them applied to dynamic soil-structure interaction (DSS1). Formulations for the MEC and for the MEF to obtain the final system applied to DSS1 and for the process of coupling between them are also presented. Finaly,some practical aplications of the three ways of modelling the DSS1 are shown with a critical results / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T23:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EvandroCardozoda_M.pdf: 26049464 bytes, checksum: e57f6243faaf281d925a22fe973b236f (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: o estado da arte, no forjamento, aponta para o forjamento de precisão. Este tipo tem por meta a produção de forjados com urna qualidade de acabamento que reduza, em parte ou integralmente, as operações secundárias de acabamento. Para atingir este objetivo o projeto de urna peça forjada exige o abandono do método tradicional de tentativa e erro. O uso de sistemas computacionais passa a ser a ferramenta essencial para conduzir a indústria de forjados a se adaptar a novos requisitos tecnológicos de modo a assegurar custos competitivos nos diferentes mercados. A conformação por forjamento se dá pela aplicação de um estado de compressão direta e a deformação ocorre basicamente por recalque, alargamento e ascensão. Para o recalque simples de cilindrose anéis é desenvolvido neste trabalho um modelo matemático bidimensional de elementos finitos de análise rígido-viscoplástica, cuja tecnologia é a base para o aprimoramento e implementação do processo de forjamento de precisão. O código do modelo matemático em linguagem FORTRAN 77 tem sua validade verificada por comparação da simulação usando elementos finitos quadrilateros linear e quadrático com o método do limite superior e resultados experimentais. Foram verificadas as influências sobre as simulações, do emprego de materiais de importância tecnológica distintos, de fatores de atritos diversos, de várias velocidades de processo e outros parâmetros preponderantes. Sendo assumido o estado plano de deformação o modelo adotado mostrou-se adequado para a análise do recalque de cilindros e anéis fornecendo resultados compatíveis com as observações experimentais e as informações encontradas na literatura. Usando o método de elementos finitos simulou-se a variação nos diâmetros internos de anéis com as proporções geométricas convencionais e indicados por gráficos para vários fatores de atrito (m) na interface peça-matriz. Este procedimento é a maneira convencional de representar curvas de calibração teóricas usadas na avaliação de atrito com o teste de anel / Abstract; Precision forging is the state-of-the-art process to produce near-net-shape parts, reducing or eliminating later finishing operations. To reach this goal, conventional trial-anderror methods of forging design are not suitable. Computers are essential tools to make forging industries adapted to the new technological requirements with competitive costs in different markets. Forging is a forming process held by direct compressive stresses where deformation occurs basicallyby upsetting, stretching and ascending. In this work, ring and cylinder upsetting is analysed using a two-dimensional mathematical model based on the finite element method, with a rigid viscoplastic material. This model is intended to improve precision forging design. The model, with codes written in FORTRAN 77, was validated comparing simulation results (using linear and quadratic finite elements) to upper-bound method and experimental results. The influence of some variables (materiaIs, rnction, forging speed) on the simulation was studied. Assumed the plane-strain state, the model showed good agreement with experimentalresults in the analysisof ring and cylinder upsetting. Many simulations with FEM were held to study changes of ring geometry, depending on rnction factor (m), and to plot theoretical calibration curves used to evaluate friction in the ring test / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Philippe Remy Bernard Devloo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-02T10:02:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rylo_EdimarCesar_M.pdf: 7697854 bytes, checksum: bf701fee18e631074e7e19fe4b4c03e5 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Uma estratégia hp adaptativa é implementada com base em um parâmetro de erro estimado localmente. A análise do padrão de refinamento em cada elemento é feito aresta a aresta, o que torna o método possível para qualquer tipo de elemento independente de sua dimensão. Métodos hp adaptativos são desenvolvidos a mais de uma década [12], sendo a escolha do padrão de refinamento feita, inicialmente, com base no conhecimento da solução e de sua seqüência ótima de refinamento. A estratégia proposta é implementada no ambiente de programação científica PZ [10]. As seguintes contribuições foram feitas ao ambiente PZ: . Implementação de uma estratégia para identificação de elementos de referência para a partição da malha. Implementação de uma estratégia para obtenção de patches, baseada nos elementos de referência. Implementação de clones de um patch e através deste clone, o clone uniformemente refinado e processado. Transferência de solução entre malhas. Um método para calcular a matriz de transferência entre malhas é implementada baseada em uma projeção L2 do espaço de interpolação da malha grossa no espaço da malha fina. . Uma classe para implementar a análise unidimensional de elementos, escolhendo o padrão hp ótimo para cada elemento. Estas classes foram usadas para a implementação da estratégia hp adaptativa baseada na análise de arestas. Os resultados mostram que esta estratégia conduz a malhas com taxas de convergência exponencial, mesmo para problemas com singularidades. Exemplos de validação são mostrados ao final do trabalho / Abstract: An adaptive strategy is presented which uses an automatically generated local patch to estimate the error and implements a refinement criterium based on regularity analysis of one dimensional problems along the edges of the elements. hp-Adaptive methods have been available for more than one decade [12]. Thus far, the choice of h, p or hp-refinement has been based on the a-priori knowledge of the regularity of the solution and their corresponding optimal sequence of refinement pattern [8]. The proposed strategy is implemented within the object oriented environment PZ [10] for the development of scientific software. The following capabilities of the PZ environment were either used or added : .Implements a strategy to obtain reference elements for mesh partition . Implements a strategy to obtain a patch based on one reference element . Implements a patch done an over this done the uniformly refined patch is obtained an precessed. . Transfer of solution between meshes. A method for computing a transfer matrix between meshes is implemented based on the L2 projection of the interpolation space of the coarse mesh onto the fine mesh . A class which implements a one dimensional optimal hp refinement analysis based on the comparaison of all possible refinement patterns. These interfaces are used to implement and edge-based adaptive hp-refinement strategy. The results show that the adaptive strategy is able to produce hp refined meshes with exponential convergence rates, even for singular problems. Several examples show the generality and aplicability of the strategy for different simulations / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

O estudo das forças de corte em usinagem tem várias aplicações, tais como definir a melhor geometria da ferramenta e sua interação com a peça. Este trabalho apresenta os resultados de simulações do processo de torneamento utilizando o método dos elementos finitos no corte ortogonal em aço AISI 4340 usando insertos de metal duro, comparando-os com resultados experimentais. As simulações foram realizadas no programa comercial Abaqus/Explicit TM considerando os efeitos térmicos do processo oriundos tanto da deformação do material quanto dos atritos nas interface peça-ferramenta-cavaco. As variáveis do processo estudadas foram a velocidade de corte e o avanço. Os resultados da força de corte simulada mostraram-se bem próximos daqueles obtidos experimentalmente, com erro médio em torno de 5%, enquanto que os da força de avanço apresentaram erro médio de cerca de 27%. / Cutting force is a very important parameter, which can be used to determine tool geometry and its interaction with the workpiece. This work presents some orthogonal cutting simulations using Abaqus/Explicit TM finite element methods code with carbide tool on an AISI 4340 hardened steel workpiece. Comparison with experimental results are also carried out. The simulation considers the thermal effect caused by material deforming and friction between tool, workpiece and chips. The main parameters changed during the simulations are the cutting speed and the feed rate. As results, the simulated cutting forces showed an error around 5% and the simulated feed forces about 27% when compared to the experimental values.

Este trabalho tem como objetivos complementar os requisitos para obtenção do grau de mestre em engenharia e propiciar um texto para os que se iniciam no estudo do método dos elementos finitos. Apresentam-se, no primeiro capítulo, conceitos básicos da teoria da elasticidade importantes no desenvolvimento do tema. No segundo capítulo desenvolvem-se os teoremas variacionais da teoria da elasticidade. Estabelecem-se os teoremas da energia potencial total, da energia potencial complementar total e um conjunto de outros teoremas, com destaque para o de dois campos, devido a Reissner, e o três campos, devido a Oliveira. Introduz-se no terceiro capítulo, o conceito de solução aproximada contínua. Inicialmente apresenta-se um modelo genérico, análogo a todos os modelos contínuos. Em seguida avalia-se o erro global das soluções aproximadas contínuas, no caso de serem compatíveis ou equilibradas, estabelecendo extremos superior e inferior para a energia de deformação da solução exata. Dedica-se o quarto capítulo ao método dos elementos finitos aplicado às estruturas de comportamento linear. Apresenta-se uma visão panorâmica do estágio atual do método, referindo-se aos vários processos e modelos derivados. Estabelecem-se, relativamente ao processo dos deslocamentos, a técnica de discretização propriamente dita e sua justificativa. Finalmente desenvolve-se a formulação de vários elementos, correspondentes aos possíveis modelos derivados do processo dos deslocamentos.Ressalta-se a importância das obras de Oliveira (13) a (20) no desenvolvimento de todo o trabalho, e as de Fung (4) e Sokolnikoff (32), no primeiro capítulo, de Washizu (34), no segundo capítulo, de Prager (30) no terceiro capítulo e Pedro (22), no quarto capítulo. O autor deseja expressar os seus agradecimentos aos professores Decio Leal de Zagottis, Maurício Gertsenchtein e Victor Manuel de Souza Lima, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, ao professor Jairo Porto, da Escola de Engenharia de Lins, e aos engenheiros José de Oliveira Pedro e Manuel Pinho de Miranda, do Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa, que colaboraram no desenvolvimento deste trabalho. / The purpose of this work is completing the requirements for obtaining the master degree in engineering and providing a text for those who are initiating in the study of the finite-element method. The first chapter refers to the basic concepts of the theory of elasticity being important to the development of this theme. In chapter 2 the variational theorems of the theory of elasticity are developed. The total potential energy theorem, the total complementary potential energy theorem, and a group of other theorems, are established, emphasis being placed on the ones of two fields, due to Reissner, and the ones of three fields, due to Oliveira. It is introduced, in the third chapter, the concept of approximate continuos solution. Initially is presented a general model, analogous to all continuos models. Following, the overall error of the approximate continuous solutions is evaluated, whether compatible or in equilibrium, by establishing upper and lower extremes for the deformation energy of the exact solution. The fourth chapter is dedicated to the finite-element method as applied to structures of linear behavior. An overall view of the present stage of the method, referring to the various processes and models derived, is presented. It is established, as refers the displacement process, the discreting technique proper and its justification. Finally, the formulation of various elements corresponding to the possible models derived from the displacement process, is developed. It must be emphasized the importance of the works published by Oliveira (13) to (20) for the development of the entire work, as well as those by Fung (4) and Sokolnikoff (32), in the first chapter, those by Washizu (34), in the second chapter, those by Prager (30), in the third chapter, and Pedro (22), in the fourth chapter.