O presente trabalho visa o estudo e análise de desempenho de diferentes critérios de falha disponíveis na literatura, a diferentes estados triaxiais de tensão. Para isso, utiliza-se um corpo de prova ad hoc, aqui denominado Bifailure, que foi projetado com a finalidade de se obter falha em estado de tensão próximo ao cisalhamento puro e em estado de tensão de alta triaxialidade, em um único teste de tração. Foram realizados ensaios experimentais e simulações numéricas com o programa comercial de elementos finitos LS-Dyna®. A fim de utilizar critérios de falha recentes, ainda não disponíveis, uma subrotina de elementos finitos foi desenvolvida e implementada. Após as simulações, concluiu-se que, dentre os critérios analisados, não houve um critério que representasse perfeitamente e simultaneamente os dois tipos de falha do espécime Bifailure. Por fim, o estudo concluiu que o grau de acuracidade de um critério de falha está relacionado ao número de parâmetros necessários e aos testes experimentais que foram realizados para sua caracterização. / The present work aims the study and analysis of performance of different failure criteria available in literature, in different triaxial stress states. For that, it is used an ad hoc specimen, here named Bifailure, that was designed with the purpose of obtain failure in a stress state near pure shear and in a stress state of high triaxiality, in a single tension test. Experimental tests and numerical simulations were done with commercial finite element software LS-Dyna®. In order to use recent failure criteria, that are still not available, a finite element subroutine was developed and implemented. After simulations, it was concluded that, among analysed criteria, there was not a criterion that represented perfectly and simultaneously the two types of failure of Bifailure specimen. Finally, the study concluded that the degree of accuracy of a failure criterion is related to the number of necessary parameters and to the experimental tests that were done for its characterization.

O objetivo deste estudo foi analisar, por meio do método dos elementos finitos, como ocorreram as distribuições de tensões nos dentes, osso e aparelho ortodôntico, durante a fase de retração por deslizamento (150g), em um caso com extrações. Simularam-se duas posições do gancho (mesial e distal de canino), duas alturas do gancho (4 e 9mm) e duas alturas posteriores (gancho do tubo do molar e no miniimplante, a 9mm do arco). A amostra consistiu do corte axial da TCFC, de uma mulher de 17 anos de idade, com dentes bem nivelados. Foi desenvolvido um modelo 3D, da geometria da hemi-maxila direita e um modelo numérico, para obter os regimes de tensões e deformações gerados em um sistema de movimentação ortodôntica, por meio do software ANSYS® versão 12.0. Os sólidos dos braquetes e do fio ortodôntico foram incluídos a partir das dimensões fornecidas pelo fabricante. A montagem de todos os componentes foi feita por meio do SolidWorks 2009 SP4.1. A partir do cálculo das respostas do modelo, às cargas a que foi submetido, verificou-se que, os dentes que sofreram maiores concentrações de tensões foram os justapostos aos ganchos, sendo mais intensas as do gancho mesial, particularmente nos incisivos laterais. Embora, a solicitação de tensões no arco tenha sido semelhante em todos os modelos, na posição distal do gancho, houve maior concentração de tensões na extensão imediatamente distal. Os modelos com ganchos de 4mm, diferente aos de 9mm, apresentaram distribuições de tensões mais uniformes, causando menos estresse aos dentes e osso e semelhante ao arco. O modelo com vetor de força direcionado do gancho da mesial do canino ao miniimplante foi o único que mostrou variações, mostrando distribuições de forças mais elevadas na região anterior e posterior ao ser comparado com o vetor de força direcionado ao tubo do primeiro molar. / The aim of this study was to evaluate, by means of finite element analysis, the tensions distrubutions on the teeth, bone and orthodontic appliance, during en-masse retraction sliding mechanics (150g), in an extraction case. It was taken into account two hook positions (mesial and distal to the canine), two hook heights (4mm and 9mm) and two posterior heights ( the first molar tube and the mini-implant, located 9mm from the archwire). The sample of this study consisted of an axial cut realized in a cone beam computed tomography of a 17 years old woman with leveling teeh. It was developed a 3D computed model of a right hemi-maxilla and a computednumerical model capable of getting the systems tensions and deformations generated from an orthodontic moviment system, through a finite element software, ANSYS® 12.0. Observing manufactores specifications, brakets and archwire solids were included in this solid geometric model. The assembly of all componentes were made though the SolidWorks 2009 SP4.1 software. The loads model responses were calculated. The bigger concentration of tension were on the teeth located between the hook. The model with the mesial hook, suffered more intense tensions, mainly on lateral incisors. Although, the tensions request on the archwire were similars in all models, when the hook was located distaly, there were more intense tensions in its immediately distal extension. The 4mm hook models, compared with the 9mm, presented more uniform tensions distribution causing less stress to the teeth and bone and similar to the archwire. The only model that demonstrated variations, was the model with the vector force from the mesial hook and to the mini-implant. This model, demostrated higher tensions distributions on the anterior and posterior region if compared to the first molar tube vector force.

O presente trabalho apresenta um estudo sobre o cálculo dos fatores de segurança de taludes utilizando o campo de tensões obtido pelo método dos elementos finitos. São discutidas diferentes definições para o fator de segurança global do maciço. Considerações sobre a definição do fator de segurança, em termos de deslocamentos, também são traçadas. Foi desenvolvido um pós-processador gráfico, para a visualização dos resultados das análises por elementos finitos. Estudos de um talude estável e de um caso de ruptura foram realizados. Os fatores de segurança obtidos mostraram-se coerentes com os resultados dos métodos de equilíbrio limite convencionais. No caso do talude estável, a influência da deformabilidade relativa do maciço foi analisada. / The present work shows a study about computation of slope stability safety factors using stress fields generated by finite element method analysis. Differents definitions of the global safety factor are discussed. Considerations about the definition of the safety factor in terms of nodal displacements are addressed too. A graphical software for visualizing the results of finite element method analysis was developed for this study. Studys of a stable slope and a failure case are performed. Safety factors values were both consistent with results of conventional limit equilibrium methods. Influence of relative deformability is analyzed in the stable case.

Orientadores: Maria Cristina de Castro Cunha, Persio Leister de Almeida Barros / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_HilkiasJordaode_M.pdf: 1257028 bytes, checksum: e067c7dc9b477e106b555e1327da6f26 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho está dividido em três partes. Na primeira, apresentamos os conceitos de modelo e modelagem matemática, bem como a utilização da modelagem matemática como estratégia de ensino e aprendizagem e finalizamos com um relato histórico das funções trigonométricas, visando mostrar modelos matemáticos utilizados por nossos antepassados. Na segunda parte apresentamos a construção de algumas equações diferenciais como modelos matemáticos para princípios físicos e desenvolvemos detalhadamente um modelo para placas elásticas. Na terceira parte comentamos as dificuldades de obtenção de soluções analíticas para equações diferenciais e apresentamos uma introdução ao método dos elementos finitos. / Abstract: This work is divided in three parts. In the first one, we are going to show the concepts of models and mathematical modeling, as well as the use of the mathematical modeling as a teaching and learning strategy and we are going to finish, with a historical report of the trigonometrical functions in order to show mathematical models used by our ancestors. In the second part, we are going to show a construction of some differential equations as mathematical models for physical principles and we are going to develop detailedly a model for elastic plates. In the third and last one, we are going to comment the difficulties of obtaining analytical solutions to differential equations and we are going to present an introduction to the finite element method as tool to construct solutions by approximation of two-dimensional problems. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-06T17:54:41Z No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-07T16:10:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T16:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) Previous issue date: 2008-04-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Muitas doenças cardíacas podem ser relacionadas a padrões de ativação elétrica nas paredes do coração, denominadas de arritimias. Nesses casos a modelagem computacional tem se mostrado uma ferramenta útil na investigação e compreensão de complexos processos biofísics relacionados ao comportamento eletromecânico cardíaco. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do acoplamento do comportamento bio-eletro-mecânico em tecidos cardíacos como a parede do ventrículo esquerdo. O estudo envolve a determinação da propagação de ondas elétricas em tecidos do coração e a determinação de tensões e deformações nesses tecidos através de análise não linear de grandes deformações com materiais incompressíveis caracterizados por comportamento hiperelástico do tipo Mooney-Rivlin. / Many cardiac diseases can be related to irregular patterns of electrical activation on the walls of the heart, these diseases are called arrhythmia. In these cases computational modelling has shown to be a useful tool in the investigation and understanding of the complex biophysical processes related to the cardiac electromechanical behavior. The present dissertation aims to study the coupling of the bioelectromechanical behavior in cardiac tissues such those which occur in the wall of the left ventricle. The study involves the determination of the propagation of electrical waves in the tissues of the heart and the determination of stresses and deformations in theses tissues through non-linear analysis with nite deformation considering isotropic hyperelastic materials characterized by Mooney-Rivlin materials.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2014-07-07T16:24:17Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-07-07T16:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013 / A Fluidodinâmica Computacional (CFD) oferece ferramentas eficientes para o estudo de dispersão de radionuclídeos, inclusive em problemas onde há decaimento radioativo. Este trabalho apresenta um tratamento via fluidodinâmica computacional da dispersão de radionuclídeos, aplicável tanto na dispersão em ambientes internos quanto na dispersão externa e, em ambos os casos, tanto por via atmosférica quanto aquática. A primeira situação é de fundamental importância para a otimização do projeto de salas que abrigam material radioativo visando à segurança e minimização da dose em caso de dispersão. A segunda situação diz respeito à dispersão para o exterior de instalações nucleares ou radiativas, sendo de grande relevância para oferecer subsídios para a análise de segurança e de impacto ambiental no entorno da instalação. Neste trabalho as equações de quantidade de movimento, energia e transporte com decaimento de material radioativo são discretizadas para obtenção de soluções numéricas. O programa desenvolvido emprega simulação das grandes escalas de turbulência (LES) combinadas com técnicas de computação paralela e distribuída / The computational fluid dynamics (CFD) offers efficient tools for the study of dispersion of radionuclides, including problems where radioactive decay needs to be considered. This work presents a CFD approach for the analysis of radionuclides dispersion, applicable both for internal and external environments, either through air or aquatic ways. The first case is relevant for the optimization of the design of rooms that keep or store radioactive material and is also important for safety and the minimization of doses in the event of dispersion. The second case concerns external dispersion from nuclear and radioactive installations and is essential for safety analysis and the evaluation of environment impact of such installations. In this work the equations governing momentum, energy and transport with decay of radioactive materials are discretized in order that numerical solutions can be obtained. Additionally, the code developed employs Large Eddy Simulation (LES) of turbulence combined with techniques of parallel distributed computing

Submitted by Lucas Rocha (lucasdlrocha@gmail.com) on 2017-03-13T14:34:07Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2016 Rodolfo Ienny Martins.pdf: 6624810 bytes, checksum: 10e18e7630a21006ba838000c40132e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T14:34:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2016 Rodolfo Ienny Martins.pdf: 6624810 bytes, checksum: 10e18e7630a21006ba838000c40132e4 (MD5) Previous issue date: 2016 / O presente trabalho integra um projeto em execução no Instituto de Engenharia Nuclear para cálculos termo-hidráulicos em varetas combustíveis de reatores nucleares. Ancorado nos estudos que o antecedem, ele aprimorou a metodologia anteriormente empregada, tornando possível, mediante uma simples modelagem de mistura homogênea, a análise de escoamentos bifásicos (líquido-vapor) de componente único (água leve) e, deste modo, transpor o limite imposto pela temperatura de saturação do líquido refrigerante. Em seu âmago encontra-se o método dos elementos finitos com o qual foram discretizadas uma vareta combustível típica de reatores de água leve e o canal refrigerante que lhe é peculiar. Tal vareta contou com uma discretização tridimensional na qual foi aplicado o método de Galerkin, enquanto a que concerne ao canal foi unidimensional, obtida através do método dos mínimos quadrados. O acoplamento dessas discretizações foi realizado equilibrando o fluxo de calor entre os referidos componentes do reator através da implementação de um processo de “iterações internas”. Seis foram as verificações empreendidas no programa desenvolvido: convergência ao estacionário de simulações com distintas condições iniciais de temperatura, similitude dos dados por ele alcançados com o produto gerado pela solução analítica da equação de transporte de entalpia no canal refrigerante, adequação das “iterações internas” em vista da metodologia do programa desenvolvido em Affonso (2013), comparação de seus resultados com os proporcionados pelo trabalho de Krepper et al. (2007), e averiguações entre o emprego das duas correlações implementadas para a transferência de calor no regime de ebulição em escoamento: a de Chen e a de Steiner e Taborek, e das duas fontes fornecidas para as propriedades físicas do refrigerante: as rotinas do código NBSNRCE e as correlações da IAPWS. Finalmente, são apresentados estudos de caso para a vareta mais quente de um PWR. Estes estudos compreendem tanto o estado estacionário quanto simulações do transiente de desligamento com perda do sistema de remoção de calor residual (parada de bomba). São considerados casos em que a vareta mais quente pode se encontrar em um de três estados: perfeita, curvada ou apresentando ballooning. Também são realizadas análises quanto a duas condições de posicionamento do combustível no interior da vareta: concêntrico ou excêntrico. / The present work is part of an ongoing project in the Instituto de Engenharia Nuclear for thermo-hydraulic calculations in fuel rods of nuclear reactors. Based upon preceding studies, it improved the previous methodology, making it possible, by the simple modeling of a homogeneous mixture, to analyze two-phase flows (liquid-vapor) of one component (light water) and thus overcome the threshold imposed by the saturation temperature of the coolant. At its heart is the finite element method with which a typical fuel rod of a light-water reactor and its peculiar coolant channel were discretized. This rod had a three-dimensional discretization in which the Galerkin method was applied, whereas the channel’s one-dimensional discretization was obtained by the least-squares method. The coupling of these discretizations was carried out by balancing the heat flux between said reactor’s components through the implementation of a process of “internal iterations”. Six were the verifications undertaken in the developed program: convergence toward the steady state of simulations with different initial conditions of temperature, similarity of the data obtained by it with the product of the analytical solution of the enthalpy transport equation in the coolant channel, adequacy of the “internal iterations” in regard to the methodology of the program developed in Affonso (2013), comparison of its results with those provided by the work of Krepper et al. (2007), and examinations concerning the use of the two implemented correlations for heat transfer in the flow boiling regime: the Chen’s and the Steiner and Taborek’s, and the two sources provided for the physical properties of the coolant: the routines of NBSNRCE code and the correlations of IAPWS. Finally, case studies are presented for the hottest fuel rod of a PWR. These studies include the steady state and simulations of the shutdown transient in which there is loss of the residual heat removal system (pump trip). Cases are considered in which the hottest rod can be in one of three states: perfect, curved or presenting ballooning. Analysis are also carried out considering two fuel positioning conditions within the rod: concentric or eccentric.

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T20:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_AndreBatistade_M.pdf: 6664818 bytes, checksum: 4641147a0beb2b3a4e2f768dda791fae (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Estudou-se, neste trabalho, o emprego de uma ferramenta de otimização metaheurística, o método dos Algoritmos Genéticos, para a otimização de forma de componentes mecânicos. O trabalho envolveu o estudo das ferramentas usuais e de diversas novas ferramentas para otimização, com foco em AG. Para tanto, foram desenvolvidas rotinas computacionais específicas. Os resultados obtidos com este método foram comparados com os obtidos com o emprego de um programa comercial (Ansys®), que utiliza ferramentas tradicionais de otimização (método de aproximação por subproblema). O trabalho buscou ainda comparar os seus resultados com os obtidos em literatura. Os resultados mostraram que é possível utilizar AG para otimização de forma, com desempenho adequado em relação ao método de aproximação por subproblema e aos resultados de literatura. Mostraram ainda que, utilizando parâmetros otimizados, é possível obter resultados mais adequados com o programa desenvolvido nesta dissertação / Abstract: This study consisted of using a metaheuristic optimization tool, Genetic Algorithm, for the mechanical components shape optmization. It involved the study of usual and several new tools for optimization, focusing GA. For this, speci?c computing routines were developed. The obtained results were compared to the ones generated by using a commercial program (Ansys), that uses traditional optimization tools (subproblem approximation method). The study also compared its results with the ones obtained in the literature. The results showed that it is possible to use AG for shape optimization with adequate performance related to the subproblem approximated method and the literature results. It was also showed that it is possible to obtain more adequate results, using optimized parameters, with the program developed in this study / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Marco Antonio Robert Alves, Edmundo Silva Braga / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:17:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sant'Anna_GuilhermeMauad_M.pdf: 5334525 bytes, checksum: e4e25f2178b742c06248c80130400b74 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho, foi estudado o comportamento do campo elétrico nas proximidades de uma junção tripla composta de metal, vácuo e dielétrico, utilizando simulações computacionais. Através do modelo bidimensional da junção obtido no software MAXWELL - ANSYS, foi possível analisar as magnitudes dos campos elétricos em função dos ângulos de contato dos materiais. Os resultados mostraram que um enriquecimento de campo ou uma redução de campo podem ocorrer nas regiões próximas a junção tripla para certas razões entre os ângulos de contato. A influência da permissividade relativa do dielétrico no enriquecimento de campo também é estudada, e os resultados mostram que o ganho máximo do campo elétrico devido a este fenômeno é proporcional a permissividade relativa do dielétrico utilizado na junção. Uma saturação no valor de pico do enriquecimento foi manifestada nos resultados desta pesquisa, a medida que a permissividade relativa do dielétrico aumentava a sua magnitude. Esta saturação parece estar relacionada ao fato de que o incremento da tensão aplicada não provoca mudanças substanciais nos valores da permissividade do dielétrico / Abstract: In this work, the electric field behavior in the vicinity of a triple junction, composed by metal, vacuum and dielectric parts, was studied using computational simulations. Through a bi-dimensional model of the junction designed in the software ANSYS MAXWELL, it was possible to analyze the electric field magnitude in function of the contact angles of the materials. The results showed that a field enhancement or a field reduction could happen in the vacuum near the triple junction, for certain values of the vacuum and dielectric contact angles. The influence of the dielectric permittivity in the phenomena was also investigated, and the conclusions showed that the maximum electric field enhancement from the triple junction effect is proportional to the dielectric permittivity of the dielectric portion. Saturation in the peak value of the field enhancment was manifested in the results of this research, as the relative permittivity of the dielectric increased its magnitude. This saturation is related to the fact that the increase of the applied voltage does not cause substantial changes in the values of the dielectric permittivity / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Philippe Remy Bernard Devloo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-26T09:51:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_TiagoAlmeida_M.pdf: 7685578 bytes, checksum: 231fff08b0162a14bb521580369420f8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A análise transiente da Equação da Difusividade Hidráulica (EDH) é de grande importância para a modelagem e interpretação de testes de formação, onde torna-se necessário captar efeitos da queda de pressão no reservatório devida a uma produção de curto tempo na vizinhança do poço. O Método dos Elementos Finitos (MEF) pode ser aplicado para essa finalidade com ganho significativo na precisão da resposta de pressão do modelo, observando que a capacidade de refinamento da malha ganha flexibilidade geométrica para a representação do problema, além da possibilidade de trabalhar com altas ordens polinomiais nas funções de aproximação. Neste trabalho, é apresentada a formulação variacional do problema a ser resolvido pelo MEF e o algoritmo implementado computacionalmente para se obter a solução da equação diferencial parabólica (problema em regime transiente), destacando as etapas adicionais em relação ao que se faz normalmente na solução da equação diferencial elíptica (problema em regime permanente). As diferenças principais são: i) a inclusão de uma matriz de massa e ii) a atualização do vetor de cargas a cada passo de tempo. Estão mostrados exemplos com a resolução do problema para diferentes condições de refinamento da malha e tamanho do passo de tempo. As respostas obtidas estão comparadas com as soluções analíticas existentes na literatura, agregando confiabilidade ao método de resolução do problema. Por fim, são feitos comentários sobre a potencialidade da ferramenta, explorando cenários mais amplos, tais como: poços construídos com geometria complexa, reservatórios com heterogeneidades significativas, inserção de fraturas, dentre outros que poderiam ser modelados utilizando a técnica / Abstract: The transient analysis of the hydraulic diffusion equation is the basis for modeling a well test. In order to understand it, it's necessary capture the pressure gradient effects in the well neighborhood that appear in the early times. The Finite Element Method (FEM) can be applied in order to reach this objective with significant precision gain in the pressure response of the well test model. The FEM has a notable refinement capability and in this implementation is possible to use different polynomial orders for the test and trial functions. It allows an excellent flexible geometric representation of the reservoir model and accurate numeric solution by using high polynomial orders. In this paper, the variational formulation and the computational implementation are presented to solve the parabolic diffusion equation under appropriate boundary conditions. In the transient solution process, two steps are emphasized; the inclusion of a mass matrix and the update of the load vector at each time-step. The numerical responses were compared to the available analytical solutions for vertical and horizontal wells in order to validate the program calculations. Finally the potential of the numerical tool is explored to analyze different problems, such as: significant heterogeneous reservoirs, wells with complex geometries and fracture analysis / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo