Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-17T16:09:04Z No. of bitstreams: 1 2017_VitorSoaresRabeloAdriano.pdf: 10962275 bytes, checksum: c8cb507a31646087a77dfce259e055db (MD5) / Rejected by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br), reason: Bom dia, O título descrito não condiz com o documento submetido. Atenciosamente. on 2017-11-07T14:40:18Z (GMT) / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-07T16:04:51Z No. of bitstreams: 1 2017_VitorSoaresRabeloAdriano.pdf: 10962275 bytes, checksum: c8cb507a31646087a77dfce259e055db (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-17T21:46:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_VitorSoaresRabeloAdriano.pdf: 10962275 bytes, checksum: c8cb507a31646087a77dfce259e055db (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-17T21:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_VitorSoaresRabeloAdriano.pdf: 10962275 bytes, checksum: c8cb507a31646087a77dfce259e055db (MD5) Previous issue date: 2017-11-17 / Este trabalho de natureza experimental e numérica tem como objetivo estimar a vida em fadiga de fios de alumínio liga 6201-T81, contendo descontinuidades geométricas. Esses fios foram retirados de cabos CAL 900 utilizados em linhas de transmissão de energia. Para tanto, simulações via MEF foram realizadas para obter o campo de tensão ao redor das descontinuidades. Posteriormente, a Teoria da Distância Crítica (TDC) combinada com o critério de Smith-Watson-Topper (SWT) foi utilizada. O parâmetro de SWT foi avaliado segundo o Método do Ponto (MP), Método da Linha (ML) e o Método do Volume (MV). Para calibrar a relação da distância crítica (L) Vs número de ciclos para falha (Nf), duas metodologias foram utilizadas: a primeira utiliza-se de duas curvas S-N produzidas em razão de carregamento ܴR= −1, uma curva do fio plano e outra do fio entalhado; a segunda também utiliza-se de duas curvas S-N produzidas em razão de carregamento R= −1, porém as duas curvas são referentes a fios contendo descontinuidades geométricas diferentes. Assim, tanto para calibrar a relação L(Nf), quanto para validar o modelo de previsão de vida em fadiga, foram levantadas curvas S-N do fio contendo descontinuidades geométricas artificiais do tipo furo e entalhe, além de um curva S-N do fio plano. Quando utilizado a relação L(Nf) referente à primeira calibração, as previsões de vida foram consideradas não satisfatórias. Entretanto, quando utilizada à relação L(Nf) referente à segunda calibração, as previsões, quando comparadas aos resultados experimentais, ficaram inseridas quase que na totalidade entre bandas de fator 3 representativas da maior dispersão encontrada nas curvas S-N utilizadas para calibrar a relação. L(Nf) Esses resultados foram considerados satisfatórios, visto que, de um ponto de vista estatístico, um método de previsão de vida não pode ser mais preciso que os dados utilizados para calibrá-lo. / The aim of this numerical and experimental work is to predict fatigue life of aluminum alloy wires 6201-T81 containing geometric discontinuities. These wires were taken from CAL 900 cables used in overhead power transmission lines. The stress distribution around the geometric discontinuities was determined by FEM simulations. Then, to perform the fatigue life analysis, the Theory of Critical Distance (TDC) and the Smith-Watson-Topper (SWT) criterion were used. The SWT parameter was evaluated by means of the Point Method (PM), the Line Method (LM) and the Volume Method (VM). The relation between the critical distance (L) and the number of cycles to failure (Nf) was calibrated using two distinct methodologies: the first one uses two S-N curves obtained under uniaxial load tests with stress ratio R = −1, one curve of a plain wire and the other of a notched wire; the second methodology also uses two S-N curves obtained under uniaxial load tests with stress ratio R= −1, however, both curves refer to wires containing different geometric discontinuities. Therefore, S-N curves of wires containing artificial geometric discontinuities like holes and notches were produced, both to calibrate the L(Nf) relation and to validate the life predictions. When the relation L(Nf) obtained with the first calibration was used, the life predictions were considered not satisfactory. Nonetheless, when the relation L(Nf) obtained with the second calibration was used, the predictions were inserted almost entirely among factor 3 bands, when compared with the experimental results. This factor 3 represents the biggest scatter in the S-N curves used to calibrate the L(Nf) relation. The results were considered satisfactory, since of a statistic point of view, a life prediction method cannot be more accurate than the data used to calibrate it.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-25T11:31:34Z No. of bitstreams: 1 2017_GiovannaMoniqueAlelvan.pdf: 8914296 bytes, checksum: 818debb9eff6ea3f4ccf1a5b4d1188a4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-01T13:22:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_GiovannaMoniqueAlelvan.pdf: 8914296 bytes, checksum: 818debb9eff6ea3f4ccf1a5b4d1188a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-01T13:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_GiovannaMoniqueAlelvan.pdf: 8914296 bytes, checksum: 818debb9eff6ea3f4ccf1a5b4d1188a4 (MD5) Previous issue date: 2017-11-01 / Os movimentos de massa, especialmente os deslizamentos de terra, são responsáveis por diversos danos financeiros e ambientais, além de causarem, anualmente, muitas mortes de pessoas. Esses movimentos possuem sempre um elemento deflagrador, que em geral, são: terremoto, chuva, degelo, mudança no lençol freático, erosões ou alguma sobrecarga não determinada. Existem diversas formas de mitigar os riscos em eventos de movimento de massa, e uma delas é a previsão e a quantificação das consequências. Porquanto, de posse dessas determinações, é possível antever medidas de contenção para o evento. Dessa forma, este trabalho buscou avaliar, por intermédio do Método dos Elementos Finitos, o fenômeno do movimento de massa e do impacto em barreiras de contenção. Para descrever o deslocamento da massa deslizante foi aplicado o Método Lagrangeano Euleriano Arbitrário (ALE), que supera os problemas de distorção nas malhas de elementos finitos. E, para gerar o desprendimento da massa rompida da intacta, utilizou-se as propriedades do mecanismo de dano. O trabalho foi desenvolvido no software ABAQUS®, no qual foram feitos vários modelos de validação. Em todos os modelos, o programa mostrou ser muito eficiente em análises dinâmicas e nas que envolvem impactos. No entanto, o método ALE não apresenta robustez suficiente para descrever o fenômeno de movimento de massa. Por outro lado, o uso do mecanismo de dano para prever mecanismos de ruptura em encostas foi muito satisfatório. / Mass movements, especially landslides, are responsible for various damages and environmental damage, as well as issuing many deaths annually. These movements always have a trigger element, which in general are: earthquake, rain, thaw, change in water table, erosion or some undetermined overload. There are several ways to mitigate risks in mass-movement events, and one of them is the forecasting and quantification of consequences. Because of in possession of these determinations, it is possible to envisage containment measures for the event. In this way, this work tried to evaluate, through the Finite Element Method, the phenomenon of mass movement and the impact on containment barriers. To describe the sliding mass displacement, the Arbitrary Lagrangian Eulerian Method (ALE) has applied, which overcomes the problems of distortion in finite element meshes. And, to generate the detachment of the ruptured mass of the intact, the properties of the damage mechanism were used. The work has developed in ABAQUS® software, in which several validation models has done. In all models, the program proved to be very efficient in dynamic and impact analysis. However, the ALE method is not robust enough to describe the mass movement phenomenon. On the other hand, the use of the mechanism of damage to predict mechanisms of rupture in slopes was very satisfactory.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-31T18:19:01Z No. of bitstreams: 1 2017_SávioTorresMelo.pdf: 7178483 bytes, checksum: abc440016e234b1c2e27ba80dfa7476c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-12-01T20:10:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_SávioTorresMelo.pdf: 7178483 bytes, checksum: abc440016e234b1c2e27ba80dfa7476c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-01T20:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_SávioTorresMelo.pdf: 7178483 bytes, checksum: abc440016e234b1c2e27ba80dfa7476c (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / O estudo referente aos pilares de pontes se torna valoroso, primeiramente pelas limitações existentes diante das normas brasileiras e pelo fato da pequena quantidade de pesquisas relacionadas a este assunto, tornando uma necessidade conhecer o comportamento desses sistemas estruturais, com o propósito de acrescentar informações para melhorar a análise. No Brasil, os estudos relacionados às pontes são mais frequentes com a superestrutura, porém são nas mesoestruturas que estão localizados os pilares, onde estes transmitem toda carga da superestrutura à sua fundação, causando, durante esta transmissão, o surgimento de efeitos de segunda ordem que, em pilares de grandes alturas com geometrias diferenciadas influenciam na flambagem. Diante disso, este trabalho busca, por meio de uma análise analítica (através das normas) e numérica (com o uso do software ABAQUS), realizar uma verificação da utilização de pilares com arranjo simples em um modelo com arranjo múltiplo, destacando toda a análise do pilar desde a sua esbeltez até o seu deslocamento horizontal final. Para isso, foram realizadas comparações entre as seções em análise (quadrada e circular), sendo arranjos simples e/ou múltiplos e, por fim, os métodos utilizados (analítico e numérico) a fim de observar a precisão perante os riscos de construção deste tipo de estrutura. De maneira geral, os resultados numéricos encontrados mostraram convergência com os obtidos analiticamente validando a utilização de arranjos simples. / The study of bridge pillars becomes valuable, firstly due to the existing limitations of brazilian standards and the small amount of research related to this subject, making it necessary to know the behavior of these structural systems, with the purpose of adding information to improve the analysis. In Brazil, studies related to the bridges are more frequent with the superstructure, but it is in the mesostructures that are located the pillars, where they transmit all load of the superstructure to its foundation, causing, during this transmission, the appearance of effects of second order that in pillars of great heights with differentiated geometries, influence in the buckling. Therefore, this research seeks to verify the use of columns with simple arrangement in a multiple arrangement model, by an analytical (using the norms) and numerical (using ABAQUS software) analysis, highlighting the entire analysis of the pillar from its slenderness to its final horizontal displacement. For this, comparisons were made between the sections under analysis (square and circular), real cases, simple and / or multiple arrangements and, finally, the methods used (analytical and numerical) to observe the risk Construction of this type of structure. In general, the numerical results found showed convergence with those obtained analytically validating the use of simple arrangements.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-27T20:15:42Z No. of bitstreams: 1 2017_ThallesMoraisFaria.pdf: 7238043 bytes, checksum: 07f5544e6b20436c15a5214c2811d3d9 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-16T17:28:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ThallesMoraisFaria.pdf: 7238043 bytes, checksum: 07f5544e6b20436c15a5214c2811d3d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-16T17:28:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ThallesMoraisFaria.pdf: 7238043 bytes, checksum: 07f5544e6b20436c15a5214c2811d3d9 (MD5) Previous issue date: 2018-01-16 / Sabendo que o concreto possui um comportamento frágil, sendo esta uma peculiaridade negativa para projetos estruturais, a adição de fibras de aço no processo de produção vem se tornando uma das soluções em destaque para a diminuição dessa fragilidade. Isto posto, o concreto reforçado com fibras está, cada vez mais, presente em obras de Construção Civil como, por exemplo, túneis e obras de saneamento básico. Com a grande variedade de fibras, os ensaios experimentais, muitas vezes, torna-se inviável para avaliação do comportamento do compósito reforçado com diferentes tipos de fibra. Neste sentido, este trabalho apresenta simulações em elementos finitos de corpos de prova de concreto com adição de fibras de aço para os ensaios de arrancamento, tração e flexão. Para a inclusão das fibras de aço nos elementos sólidos foram utilizados o método embutido e o método semi-embutido. Nessas simulações, o concreto foi simulado utilizando modelos constitutivos não lineares de dano e de trinca embutida. Por sua vez, para as fibras, o modelo constitutivo utilizado foi o elástico perfeitamente plástico. Para simular o contato foi utilizado o modelo tensão cisalhante-deslizamento proposto pelo CEB-FIP. Por fim, os resultados obtidos numericamente apresentaram boa concordância quando comparados com ensaios experimentais. Palavras Chaves: Concreto reforçado, Fibras de aço, Elementos Finitos, Modelos constitutivos. / It is widely acknowledged that the concrete has a fragile behavior, which is a negative trait for structural projects. The addition of steel fibers on the production process is becoming one of the outstanding solutions for reducing this fragility. To that extent, the use of fiber reinforced concrete in constructions is growing rapidly. Experimental tests in this composite material, however, are not widely performed due to costs and the required time. In this sense, this work presents finite elements’ simulations of a set of concrete specimens with reinforcing steel fibers, these are: pull out tests, tensile tests and bending tests. The embedded and semi embedded methods were used to consider the steel fibers in the finite element mesh. In the simulations, the concrete was modeled using damage and embedded crack constitutive models. For the fibers an elastic-plastic constitutive model was used. Finally, to simulate the contact, the shear stress vs sliding model proposed by CEB-FIP was used. The numerical results were compatible with available experimental results.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-25T15:24:11Z No. of bitstreams: 1 2017_NimaRostamiAlkhorshid.pdf: 7386972 bytes, checksum: 238f441115959a3c09f983f6db0ef8d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva (patricia@bce.unb.br) on 2018-06-04T14:03:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_NimaRostamiAlkhorshid.pdf: 7386972 bytes, checksum: 238f441115959a3c09f983f6db0ef8d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-04T14:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_NimaRostamiAlkhorshid.pdf: 7386972 bytes, checksum: 238f441115959a3c09f983f6db0ef8d7 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / De uma forma geral, parte das as áreas costeiras são cobertas por solos moles. Assim, a construção do aterro sobre esses solos problemáticos é sempre um desafio para engenheiros geotécnicos. Existem várias técnicas de melhoria dos solos para superar esses desafios. Nesse contexto, as colunas granulares têm apresentado sucesso para esse tipo de construção. Para solos muito moles, a aplicação de colunas granulares é de difícil execução e rendimento, tendo em vista o baixo confinamento lateral na parte superior da coluna. As colunas granuladas encamisadas com geossintéticos são uma técnica recentemente desenvolvida que tem sido utilizada com sucesso em vários projetos de aterros sobre solos moles. Esta pesquisa teve como objetivo estudar o desempenho de colunas encamisadas com diferentes tipos de materiais de encamisamento e de preenchimento das colunas. Para realizar isso, foram realizados testes laboratoriais em grande escala e também análises numéricas usando o Método dos Elementos Finitos. Foram utilizados três tipos de material de coluna (areia, brita e resíduos de construção) e também três tipos de geotêxtil tecido (G-1, G-2 e G-3) com diferentes valores de rigidez à tração. Os ensaios foram realizados com e sem encamisamento para avaliar a sua eficiência no aumento da capacidade de carga das colunas. A influência do método de instalação de vibro-deslocamento no solo circundante também foi estudada. Além disso, avaliou-se o papel das colunas na dissipação do excesso de poropressão e na pressão lateral imposta ao solo circundante. Finalmente, foram realizadas as análises dos testes laboratoriais e também a análise de uma simulação em escala real do aterro por meio do Método dos Elementos Finitos. Baseando-se nos resultados obtidos, os ensaios de laboratório indicaram que o papel do encamisamento em solos muito moles é de grande importância, pois melhorou consideravelmente o desempenho da coluna. Foi observado também que o uso de colunas de brita e de resíduo de construção aumentou a capacidade de carga comparando com a das colunas de areia, que método de instalação de deslocamento gerou excesso de poropressão e causou a densificação do solo circundante. Por sua vez, os resultados das análise numéricas mostraram boa concordância com os resultados obtidos nos ensaios. A análise numérica em escala real de um aterro indicou que as colunas próximas do meio do aterro sofriam mais recalque e que as colunas que estavam sob a talude do aterro foram mais afetadas pela deflexão lateral. / Soft soils, commonly, can be encountered in coastal areas. Thus, embankment construction on these problematic soil is always a challenge for geotechnical engineers. There are several soil improvement techniques to overcome these challenges. Granular columns is one of the popular techniques for supporting embankments. When it comes to very soft soils, the application of granular columns is almost impossible, because of the low confinement provided by the surrounding soil. Geosynthetic encased granular columns is a recently developed technique that has been successfully used in various embankment projects dealing with soft soils. This research aimed at studying the performance of encased columns with different types of the encasement and column materials. Instrumented large scale laboratory tests as well as numerical analysis using the Finite Element Method were carried out. Three types of column material (sand, gravel and construction waste) and also three types of woven geotextile (G-1, G-2 and G-3) with different tensile stiffness were tested. The tests were performed with and without encasement to evaluate the efficiency of the former in increasing the load bearing capacity of the columns. The influence of the displacement installation method on the surrounding soil was also studied. In addition, the role of columns in dissipating excess pore water pressures and imposing lateral pressures to the surrounding soil was evaluated. Finally, the back analysis of the laboratory tests and also analysis of a full-scale embankment, using the Finite Element Method, were conducted. The laboratory tests indicated that the role of encasement in very soft soils is of paramount importance, since it considerably improved the column performance. It was also observed that the displacement installation method generated excess pore water pressures and caused consolidation of the surrounding soil. The back analyzed results showed good agreement with the tests results. Ultimately, the full scale analysis of an embankment indicated that the columns which were close to the middle of embankment presented larger settlements than those under the embankment slope, which were mainly affected by lateral deflection.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-09T17:41:15Z No. of bitstreams: 1 2017_KleversonCarvalhodeSousa.pdf: 3285494 bytes, checksum: 0105d6bd92044b93ecc218a5708b051c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-04T22:26:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_KleversonCarvalhodeSousa.pdf: 3285494 bytes, checksum: 0105d6bd92044b93ecc218a5708b051c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-04T22:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_KleversonCarvalhodeSousa.pdf: 3285494 bytes, checksum: 0105d6bd92044b93ecc218a5708b051c (MD5) Previous issue date: 2018-01-04 / A hipótese de estruturas periódicas é muito usada em várias aplicações em engenharia, indo de plataformas de petróleo a projetos aeroespaciais. Tais estruturas podem ter seu comportamento vibroacústico interpretado através de suas propriedades de propagação de ondas, como uma alternativa à interpretação modal, fornecendo diferentes informações para análise e projeto. Este trabalho apresenta a modelagem e caracterização do comportamento dinâmico de um painel sandwiche honeycomb, de utilização aeroespacial, através do método de ondas e elementos finitos (Wave and Finite Elements - WFE). Um modelo de elementos finitos é proposto, assumindo-se propriedades homogeneizadas do núcleo honeycomb, e seus parâmetros são ajustados através de dados experimentais de um ensaio de análise modal, via vibrômetro laser doppler (LDV). A partir desse modelo, assumindo-se periodicidade em direções ortogonais, utiliza-se uma fatia da seção transversal do painel com apenas uma fração da quantidade de elementos necessária no modelo completo de elementos finitos. A partir do pós-processamento das matrizes de massa e rigidez, obtidas a partir de um pacote comercial, as curvas de dispersão são obtidas para frequências entre 1 Hz e 10 kHz, e os parâmetros de número de onda, velocidade de fase e modos de onda são analisados e seu comportamento físico é discutido. Os resultados experimentais obtidos são também discutidos a partir da análise de frequência espacial, via FFT2D, das formas de deflexão operacional, e ótima concordância é obtida. / The assumption of periodic structures is widely used in engineering applications, such as oil platforms and aerospace design. Such structures can have their vibroacustic behaviour interpreted by their wave characteristics, as an alternative to the model interpretation, providing extra information for analysis and design. This work presents the modelling and characterization of the dynamic behaviour of a honeycomb sandwich panel, for aerospace applications, through the wave and finite element (WFE) method. A full finite element model is proposed, assuming homogenized properties of the honeycomb core, and its parameters are fit by a modal analysis, using a laser doppler vibrometer (LDV). Then, assuming periodicity on orthogonal directions, a slice of the transversal section of the panel is used with only a fraction of the number of elements needed for the full finite element analysis. From the post-processing of the mass and stiffness matrices, obtained from a commercial software, the dispersion curves and obtained for frequencies from 1 Hz to 10 kHz. The wavenumbers, phase and group velocities are then analysed and their physical behaviour is discussed. The spacial frequency of the experimental results are also discussed, via FFT2D approach, from the operational deflection shapes, and good agreement is found.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-28T20:51:24Z No. of bitstreams: 1 2017_JorgeHamiltonHeineeSilva.pdf: 1997223 bytes, checksum: c412fdf7d7d1444bae1e26e91f7dcd14 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-08T20:10:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_JorgeHamiltonHeineeSilva.pdf: 1997223 bytes, checksum: c412fdf7d7d1444bae1e26e91f7dcd14 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-08T20:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_JorgeHamiltonHeineeSilva.pdf: 1997223 bytes, checksum: c412fdf7d7d1444bae1e26e91f7dcd14 (MD5) Previous issue date: 2018-02-08 / Geralmente, devido à complexidade do processo de manufatura, as estruturas contêm variabilidade de geonetria e material. Esta variabilidade, quando combinada com as variabilidades de montagem de componentes, resulta em mudanças relevantes no comportamento dinâmico da estrutura. Portanto, a inclusão destas incertezas na análise dinâmica produz uma gama de resultados maior que as previsões determinísticas, melhorando a confiabilidade da estrutura além de reduzir custos de projeto. A Análise por Elementos Finitos (FEA) é frequentemente usada juntamente com as simulações Monte Carlo (MCS) para descrever a variabilidade da resposta dinâmica de estruturas, principalmente por ser um método não-intrusivo, tornando possível o uso de pacotes comerciais de FEA. Uma modelagem estocástica é necessária para adicionar essas variabilidades na solução e abordagens probabilísticas são normalmente usadas para com a FEA para representar essas incertezas na análise dinâmica, chamado assim de Análise por Elementos Finitos Estocástica (SFEA). Neste trabalho, são caracterizadas as propriedades de material e geométricas de um conjunto de componentes estruturais nominalmente idênticos, feitos por placas e vigas. Então, um modelo estocástico é proposto para os parâmetros do conjunto de componentes. Em seguida, alguns desses componentes são montados para investigar a variabilidade da resposta dinâmica nas possíveis combinações de ordem de montagem. Os resultados são comparados com um modelo numérico simplificado e a existência de possíveis permutações que levem ao aumento ou diminuição da variabilidade na resposta é explorado. / Generally, structures contain inherent variability in geometric and material properties due to the complexity of manufacturing process. This variability, combined with components and subcomponents assemble uncertainties, provide relevant changes in the structure dynamic behaviour with respect to the nominal design. Therefore, including those uncertainties in dynamic analysis provide a wider range of response predictions than only deterministic results, improving structure reliability and hence reducing costs of design. The Finite Element Analysis (FEA) is frequently used combined with Monte Carlo Simulations (MCS) to describe variability of dynamic response of structures, mainly because it is a non-intrusive method making possible the use of commercial packages of FEA. A stochastic modelling is required to add these variabilities on the solution and probabilistic approaches are commonly used with FEA to represent those uncertainties in dynamics analysis, named Stochastic Finite Element Analysis (SFEA). In this work, geometrical and material properties of an ensemble of nominally identical structural components, built-up from beams and plates, are characterized. Then, a stochastic model is proposed for the parameters of ensemble of components. After, some of these nominally identical structures are assembled and the variability of the dynamic response is investigated under the different possible permutations. Results are compared with a simple numerical model and the existence of possible permutations, leading to decreased, or increased, variability on the response of the assemble, is explored.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2016-07-22T16:15:47Z No. of bitstreams: 1 2016_MarceloOppermann.pdf: 20541680 bytes, checksum: c528aab668bc069a9c7807708813a05e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-29T12:27:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MarceloOppermann.pdf: 20541680 bytes, checksum: c528aab668bc069a9c7807708813a05e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-29T12:27:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MarceloOppermann.pdf: 20541680 bytes, checksum: c528aab668bc069a9c7807708813a05e (MD5) / Os Parafusos Pediculares (PP) estão entre os implantes mais utilizados na ortopedia/neurocirurgia. Este assemelha-se a um parafuso comum, mas com particularidades específicas para o local onde será implantado. Macroscopicamente o osso vertebral contém estruturas que determinam sua característica funcional e duas são mais importantes, na relação com os PP, o pedículo e o corpo vertebral. O pedículo, microscopicamente, é formado por um tecido ósseo mais rígido capaz de aguentar maior carga, já o corpo vertebral, diferentemente, contém uma estrutura mais frágil, e são denominados, respectivamente, de osso cortical e trabecular. Existem duas formas de avaliar a ação mecânica dos PP, através de estudos físicos e com Modelos de Elementos Finitos (MEF). Os MEF são cada vez mais utilizados na prática biomecânica, já que são facilmente modelados, sem necessidade de maquinário especial e muito menos, requerem comissão de ética para sua aprovação. Através da criação de uma malha, adiciona-se propriedades físicas que representem as características do parafuso e do osso, e simula-se cargas. Com isso, é possível avaliar o resultado, em termos de tensão, deslocamento e inferir falhas ao sistema. Aqui, se estudou 5 tipos de parafuso, que representassem a média dos implantes comercializáveis, com desenhos estruturais diferentes entre si. Estes foram inseridos em um cilindro com duas porções, representando o pedículo e o corpo vertebral e submetidos a tração (arrancamento), com uma força de 500N. O objetivo foi de avaliar a tensão nas interfaces osso-parafuso e deslocamento, em duas situações, uma com o modelo intacto, e outro com subtração da área cilíndrica, que representasse o pedículo. O modelo obedeceu o princípio de ser isotrópico e linear. O resultado, sob o prisma do deslocamento, mostrou que na média, os 5 parafusos tiveram uma perda de fixação da ordem de 47%, quando a porção pedicular foi removida e aplicada a carga. Ademais, no que tange a individualidade dos parafusos, houve uma diferença significativa entre os cinco tipos, variando de 21,9% até 92,2% no aumento do deslocamento, no modelo sem a região pedicular. Sob o ponto de vista tensão, nenhum parafuso, em ambos os cenários, obteve valores que alcançassem o ponto de tensão de escoamento do osso trabecular, ou ponto de ruptura definitiva. Aqui, mais uma vez, houve diferença significativa entre os 5 tipos de PP. Muitos PP obtiveram menor tensão quando da subtração pedicular. Este fato é explicado por ser o osso trabecular mais deformável (Módulo de Elasticidade menor), assim passível de gerar menor tensão para um mesmo deslocamento. Enfim, este trabalho conseguiu relatar que numa eventual necessidade de remoção dos pedículos vertebrais, os implantes existentes no mercado apresentam uma grande capacidade de falha, demonstrado por uma um aumento médio de quase 50% no deslocamento do PP, quando 500N de carga é aplicado sob forma de arrancamento. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The pedicle screws (PS) are currently the most widely used implants in orthopedics / neurosurgery. They resemble a common bolt, but with specific characteristics to fit into the bone. Macroscopically vertebral bone contains structures that determine their functional feature, but two are most important in relation to the PS, the pedicle and vertebral body. The pedicle microscopically, is formed with a rigid bone tissue, capable of withstanding greater load. The vertebral body, in contrast, contains a more brittle structure. They are named cortical and trabecular bone, respectively. There are two ways to evaluate the mechanical action of the PS, through physical studies and finite element models (FEM). FEM are increasingly used in the biomechanics practice, since they are easily modeled, without the need for special machinery, neither requires ethics committee for approval. By creating a mesh, added with physical properties, that represent the characteristics of the screw and the bone, they can simulate the loads existing in the screw-bone interface. With this, it makes possible to evaluate the results in terms of stress, displacement and interpreted as failure. Here, we studied 5 types of PS, which represent the average of marketable implants with different structural designs. These were inserted into a cylinder with two portions, representing the pedicle and vertebral body and put them to traction (pullout), with a force of 500N in order to evaluate the stress and the strain at the bone-screw interfaces between two situations, one with the intact model, and another with subtraction of the cylindrical area, represented by the pedicle. The model followed the principle to be isotropic and linear. The result, in the light of displacement, showed that on average, the 5 screws have a loss of 47% in fixation, when the pedicle portion was removed. Beside, regarding the individuality of the screws there was a significant difference among the five kinds, ranging from 21,9% to 92,2% increase in displacement, with and without the pedicle region. From the point of view of stress, no screw, in both scenarios, obtained values that reached the yield stress point of the trabecular bone, or point of final break. Here again, there was a significant difference between the five types of PS. Many PS obtained a lower stress when the pedicle was subtracted, a fact that was explained being the trabecular bone more deformable (lower elastic modulus) and likely to generate lower stress for the same displacement. In the end, this work was succeeded to report that if needed, the removal of the vertebral pedicles, the nowadays implants have a large fault capacity, shown by an average increase of almost 50% in the PS displacement, when load of 500N is applied in the form of pullout.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-01T18:07:46Z No. of bitstreams: 1 2016_EduardoLuisSouzadeAthaydeNunesFilho.pdf: 4945313 bytes, checksum: d0dc6d99f94f45f734fc3a411f93e4c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-03T22:20:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_EduardoLuisSouzadeAthaydeNunesFilho.pdf: 4945313 bytes, checksum: d0dc6d99f94f45f734fc3a411f93e4c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T22:20:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_EduardoLuisSouzadeAthaydeNunesFilho.pdf: 4945313 bytes, checksum: d0dc6d99f94f45f734fc3a411f93e4c0 (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise das tensões e deformações observadas nos fios do cabo condutor de linhas de transmissão de energia elétrica, na vizinhança de grampos de suspensão. O estudo considera um cabo IBIS submetido a condições de pré carga (EDS), carga de aperto no grampo e carregamento vibratório tipicamente associado a forças do vento. As simulações numéricas adotaram condições de carregamento consideradas em análises experimentais. O problema se mostra complexo em diversos aspectos, incluindo: (i) deformações plásticas de grande amplitude, (ii) centenas de regiões de contato, mesmo em pequenos trechos do cabo, (iii) necessidade de refinamento elevado da malha em cada região de contato, que levam a desafios como a solução de problemas envolvendo milhões de equações não lineares e estratégias de simulação numérica que evitem simultaneamente o travamento e os modos espúrios de deformação. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work aims to present an analysis of stresses and strains observed on the threads of electric transmission line conductors, in the neighborhood of suspension clamps. The study focuses on the IBIS cable submitted to conditions of Every Day Stress (EDS), clamp load and bending loads associated to aeolian forces. The numerical simulations adopted loading conditions typically considered in experimental analyses. The problem exhibits many complex features, including: (i) large plastic strains, (ii) hundreds of contact regions, even in small portions of cable, (iii) the need of highly refined mesh in the neighborhood of each contact region, which lead to challenges as the solution of problems involving millions of nonlinear equations as well as strategies of numerical simulations which tackle simultaneously the locking and hourglass modes often present when isochoric strains are involved.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-08T14:55:26Z No. of bitstreams: 1 2016_LeonardoJoséGuimarãesRabelo.pdf: 16771182 bytes, checksum: 5d75bfb902df645a787f6ba19a7e4ed7 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-25T18:53:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LeonardoJoséGuimarãesRabelo.pdf: 16771182 bytes, checksum: 5d75bfb902df645a787f6ba19a7e4ed7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-25T18:53:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LeonardoJoséGuimarãesRabelo.pdf: 16771182 bytes, checksum: 5d75bfb902df645a787f6ba19a7e4ed7 (MD5) / Os carregamentos cíclicos oriundos das atividades rítmicas humanas podem causar vibrações excessivas nas estruturas que os recebem. As arquibancadas de estádios estão sujeitas a esses tipos de carregamentos e, às vezes, precisam ser adequadas para proporcionar um nível mínimo de conforto às pessoas que delas se utilizam. O presente trabalho apresenta propostas de atenuação das vibrações nas arquibancadas do Estádio Nacional de Brasília. O estudo é numérico, via Método dos Elementos Finitos, e objetiva a redução das acelerações da estrutura com o emprego de amortecedores de massa sintonizados (AMS) e amortecedores de massa sintonizados múltiplos (AMSM). Primeiramente é realizada uma análise em que a estrutura é submetida a diversos carregamentos dinâmicos que simulam as atividades do público nas arquibancadas. Para esta tarefa são utilizados distintos modelos de carga, variando a frequência dos saltos e a ocupação da torcida na estrutura. São calculadas as acelerações em quatro pontos distintos, que são escolhidos a partir dos maiores deslocamentos observados na análise modal. As vibrações são comparadas aos normativos e recomendações vigentes e então encontrada a situação mais crítica de carregamento. No geral a estrutura apresenta respostas aceitáveis em termos de vibrações, mostrando problemas em apenas um ponto. Para esse local é realizado um estudo de atenuação das acelerações, tendo como base o carregamento mais desfavorável. São examinadas diversas configurações de AMS e AMSM com o objetivo de encontrar o arranjo que apresente a redução de vibração a níveis aceitáveis, tendo como base a menor da massa dos amortecedores. Para o arranjo escolhido, realiza-se ainda a verificação da estrutura para as condições de carregamento menos desfavoráveis estudadas, com o intuito de se verificar a eficiência dos dispositivos de atenuação para as mais diversas situações de carga e, de fato, a inserção dos amortecedores reduz as acelerações a níveis aceitáveis em praticamente todos os casos, mostrando-se uma solução bastante eficiente. / The cyclic loading derived from human rhythmic activities can result in excessive vibrations in structures that receive them. The stands of stadiums are subject to these types of loads and, sometimes, must be adequate to provide a minimum level of comfort to the people who make use of them. This paper presents proposals to mitigate vibrations in the stands the Estádio Nacional de Brasilia. The study is numerical, conducted by the Finite Element Method, and aims to reduce the structure of the accelerations with the use of tuned mass dampers (TMD) and multiple tuned mass dampers (MTMD). First is done an analysis in which the structure is subjected to various dynamic loads that simulate the jumping crowds on the grandstands. For this task are used different load models, varying the frequency of the jumps and the crowd of occupation in the stands. Acceleration is calculated at four different points, which are chosen from the largest displacements in the observed modal analysis. The vibrations are compared to normative and current recommendations and then found the most critical situation of loading. Overall the structure has acceptable answers in terms of vibrations, showing problems at only one point. To this point a study of attenuation is performed, based on the most unfavorable loading. Various TMD and MTMD configurations are examined, in order to find the arrangement that present vibration reduction to acceptable levels, based on the lower mass damper. For the chosen arrangement, a structure check is performed for the less unfavorable loading conditions studied, in order to verify the effectiveness of mitigation devices for many different loads, and, in fact, the dampers reduces the acceleration to acceptable levels in almost all cases, being a very efficient solution.