Neste trabalho são descritas análises estática e dinâmica em regime elástico de pórticos espaciais com incerteza no carregamento utilizando o método de elementos finitos (MEF). A abordagem do problema dinâmico estrutural de vibrações forçadas será feita dentro do regime elástico linear com amortecimento viscoso. O pórtico é abordado com teoria de viga fina onde são considerados os acoplamentos devido às forças normais e a torção sobre o modelo de flexão em viga fina de Bernoulli-Euler. A formulação forte do problema dinâmico da viga com carga axial é obtida a partir das equações de equilíbrio de Euler-Lagrange, decorrentes do princípio variacional de Hamilton e, a formulação forte do problema dinâmico do eixo longo sujeito a torção é determinada utilizando o modelo de torção de Saint-Venan. Para a determinação da formulação fraca para o elemento de viga tridimensional foi aplicado o método dos resíduos ponderados Galerkin. Também é descrita neste trabalho, a análise da confiabilidade estrutural considerando a incerteza no carregamento e, em algumas propriedades mecânicas dos materiais, utilizando o método de Monte Carlo (MMC). A série de Neumann foi utilizada como alternativa para reduzir o tempo de processamento do problema dinâmico. A análise simultânea das diversas variáveis foi abordada utilizando a estatística multivariada. Os resultados da analise estática e de vibrações livres dos exemplos numéricos são apresentados com o intuito de validar os métodos contidos neste trabalho comparando-os com resultados obtidos utilizando um software comercial de análise estrutural. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-11-23T16:10:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Samuel Cornelli.pdf: 2680799 bytes, checksum: bcb4daa1a00ba8c03aafdea11fa42778 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-23T16:10:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Samuel Cornelli.pdf: 2680799 bytes, checksum: bcb4daa1a00ba8c03aafdea11fa42778 (MD5) / In this thesis, static and dynamic analysis of elastic space frames with regime uncertainty in loading using the finite element method (FEM) are described. A structural approach to the dynamic problem of forced vibrations will be made within the linear elastic regime with viscous damping. The structure is approached with thin beam theory which the couplings are considered normal forces due to twisting and bending about the model thin Bernoulli-Euler beam. The strong formulation of the dynamic problem of the beam with axial load is obtained from the equilibrium equations of Euler-Lagrange equations arising from the variational principle of Hamilton and the strong formulation of the dynamic problem of the long shaft under torsion is determined using the model of twist of Saint-Venan. To determine the weak formulation for three-dimensional beam element applies the Galerkin method of weighted residues. Is also described in this study, the analysis of structural reliability considering the uncertainty in loading and some mechanical properties of materials using the Monte Carlo method (MMC). Neumann series will be used as an alternative to reduce the processing time of the dynamic problem. The simultaneous analysis of several variables is addressed using multivariate statistics. Some results of numerical examples are presented in order to validate the methods contained in this work compared with the results obtained from structural analysis of commercial software.

Esta dissertação tem como objetivo apresentar e verificar uma série de métodos de análise numérica não convencional em relação ao método de elementos finitos (MEF) utilizado comercialmente. Inicialmente é realizada uma revisão bibliográfica para posterior construção do referencial teórico. Dentre os itens abordados neste referencial teórico estão uma breve descrição e histórico de vasos de pressão, método MEFG (Elementos Finitos Degenerados), o método H-FEM (Elementos Finitos de Hermite), método Stable GFEM (Metódo de Elementos Finitos Generalizados com Estabilização) e o método FEM B-Spline (Método de Elementos Finitos B-Spline). No referencial teórico é construído todo equacionamento de cada método numérico para posterior programação de cada um no programa Matlab®. Os resultados gerados abordam os estudos dos efeitos de travamento devido ao esforço cisalhante sobre a primeira frequência natural em placas circulares, análise dos efeitos de regularidade dos espaços de aproximação obtidos segundo os métodos citados anteriormente, estudo do erro relativo das frequências naturais em relação à solução de referência para um intervalo definido por 50% dos primeiros modos aproximados numericamente e estudos dos efeitos de vibração forçada produzido por forças de impulso aplicadas no plano de simetria radial de cascas de revolução cilíndricas e esféricas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-12-21T15:44:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Giuliano Dal Bo.pdf: 3294643 bytes, checksum: 742c8293ac6ba8ba355ce97b1c4fcebe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-21T15:44:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Giuliano Dal Bo.pdf: 3294643 bytes, checksum: 742c8293ac6ba8ba355ce97b1c4fcebe (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 / This dissertation has as objective presents and checks a series of non-conventional methods for numerical analysis in comparison with the finite element method (FEM) applied commercially. Initially is performed a bibliographic revision for a posterior building of theoretical reference. Among the approached items of this theoretical reference are a quick description and history about pressure vessels, GFEM method, H-FEM method, Stable GFEM method and FEM B-Spline method. On the theoretical reference is built all equation basis of each method for posterior programming of each one in the software Matlab®. The generated results approaches the studies of locking due shear forces in circular plates under the first natural frequency, analysis of approximation spaces regularity obtained according to the methods cited before, study of relative error of natural frequencies than the reference solution for an interval of 50% of first modes numerically approximated and studies of effects due forced vibration generated by impulse forces applied in the radial symmetric plan of cylindrical shells and spheres.

Com desenvolvimento significativo da indústria aeronáutica, naval e automotiva a partir de 1960, houve a necessidade de diminuir peso, juntamente com a melhora de propriedades como resistência mecânica, controle de vibrações, aumento de resistência a agentes químicos, etc. É neste contexto que surgem os materiais compostos por laminados modernos, utilizados como uma primeira tentativa para projetar novos materiais a partir da combinação em escala macroscópica de duas ou mais matérias simples. Juntamente com o desenvolvimento de materiais de alto desempenho, obtidos por empilhamento de compostos laminados, tornou-se necessário o desenvolvimento de novas teorias capazes de modelar adequadamente as tensões cisalhantes responsáveis pelos acoplamentos interlaminares. Neste sentido as novas teorias aplicadas a modelos macro mecânicos, como, a FSDT (First shear deformation theory) e as teorias cinemáticas cúbicas TSDT (Third shear deformation theory), são as mais adequadas para prescrever o comportamento anisotrópico severo e falhas por delaminação do que a teoria clássica da laminação (TCL) inicialmente desenvolvida para abordar este tipo de problemas. A utilização destas teorias chamadas de alta ordem remonta dos anos oitenta e há inúmeros trabalhos publicados em problemas de placas retangulares e cascas sem restrições cinemáticas ao deslocamento. A partir do exposto este trabalho traz estudos de problemas estáticos de placas circulares e cascas de revolução ortotrópicas obtidas por material composto por laminados. Os modelos numéricos são obtidos utilizando o método de elementos finitos (MEF) com elementos lagrangeanos de alta ordem do tipo ( 0C ) juntamente com as teorias cinemáticas de primeira ordem FSDT (Reissner-Mindlin) e teorias de cinemática cúbica TSDT propostas por Reddy (1984) e Kant et al. (1982). Os estudos apresentados neste trabalho trazem o desempenho das teorias supracitadas na abordagem de problemas como: travamento de cisalhamento e membrana; fenômenos de camada limite e capacidade de aproximar soluções em deslocamento de modelos numéricos tridimensionais. Dentro deste contexto será utilizado para uma das análises um problema motivador que consiste de um reservatório cilíndrico submetido a pressões elevadas. Os resultados apresentados concordam com os exemplos benchmarking trazidos no desenvolvimento do trabalho, representando suas características. / Submitted by cmquadros@ucs.br (cmquadros@ucs.br) on 2018-02-16T14:16:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel Alves de Andrade.pdf: 3540400 bytes, checksum: fd548646ca4f58220c72ff64c34f117d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T14:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel Alves de Andrade.pdf: 3540400 bytes, checksum: fd548646ca4f58220c72ff64c34f117d (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / With significant development of the aeronautical, naval and automotive industry from 1960, there was a need to reduce weight, along with the improvement of properties such as mechanical resistance, vibration control, increased resistance to chemical agents, etc. It is in this context that the materials composed of modern laminates appear, used as a first attempt to design new materials from the combination on a macroscopic scale of two or more simple materials. Along with the development of high performance materials obtained by stacking laminated compounds, it became necessary to develop new theories capable of adequately modeling the shear stresses responsible for interlaminar couplings. In this sense, the new theories applied to macro mechanical models, such as the First Shear Deformation Theory (FSDT) and the TSDT (Third Shear Deformation Theory) cubic kinetic theories, are the most appropriate to prescribe severe anisotropic behavior and delamination failures The classical lamination theory (TCL) initially developed to address this type of problem. The use of these so-called high-order theories dates back to the 1980s and there are numerous published works on problems of rectangular plates and shells without kinematic restrictions on displacement. From the above, this work presents studies of static problems of circular plates and orthotropic shells obtained by material composed of laminates. Numerical models are obtained using the Finite Element Method (MEF) with high-order lagrangean elements of type ( 0 C ) along with the first-order kinematic theories FSDT (Reissner-Mindlin) and TSDT cubic kinematics theories proposed by Reddy (1984) and Kant et al. (1982). The studies presented in this work bring the performance of the aforementioned theories in the approach of problems such as: shear locking and membrane; Boundary layer phenomena and the ability to approximate solutions in displacement of three-dimensional numerical models. Within this context, a motivating problem consisting of a cylindrical reservoir subjected to high pressures will be used for one of the analyzes. The presented results agree with the benchmarking examples brought in the development of the work, representing its characteristics

Submitted by Lucas Ferreira Bertão null (lucas92341@aluno.feis.unesp.br) on 2017-04-04T14:30:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Lucas completa 04-04.pdf: 2922617 bytes, checksum: 7fd640a6e475b0234de8e9e4414b0c04 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-12T16:47:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bertao_lf_me_ilha.pdf: 2922617 bytes, checksum: 7fd640a6e475b0234de8e9e4414b0c04 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T16:47:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bertao_lf_me_ilha.pdf: 2922617 bytes, checksum: 7fd640a6e475b0234de8e9e4414b0c04 (MD5) Previous issue date: 2017-02-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Monitorar a integridade de estruturas, sejam elas, máquinas ou equipamentos mecânicos, consiste em um ramo de estudo que está se firmando. As técnicas que englobam esse monitoramento fazem uso da combinação de sensores e rotinas computacionais para pode extrair os dados necessários da maneira que o operador/analista desejar. Uma das áreas carentes desse tipo de análise/controle é a de distribuição de energia. Todos os anos são noticiados casos envolvendo acidentes envolvendo torres de transmissão que vêm ao chão por, não um, mas vários fatores. Em meio as técnicas de monitoramento, a dos observadores de estado é a que se destaca mais. Contudo, apesar do destaque, a técnica dos observadores de estado possui restrições que motivam novas abordagens. Outro método numérico utilizado amplamente na área de análises em engenharia é o Método dos Elementos Finitos. Este conhecido método, que já possui base mais sólida de desenvolvimento, atualmente faz uso de softwares para a realização dos cálculos de análise estática e/ou dinâmica. O presente trabalho, em conjunto com os observadores de estado e o método dos elementos finitos, mostra uma abordagem, ainda que simples, de uma área pouco explorada com o método – a de detecção e localização de falhas em torres de transmissão via observadores de estados aliado ao método dos elementos finitos. / Monitor the integrity of structures, whether machinery or mechanical equipment consists of a branch of study that is steadying. The techniques include such monitoring makes use of the combination of computational sensors and routines can extract the necessary data in the way that the operator / analyst desired. One of the poorest areas of this type of analysis / control is the power distribution. Every year cases are reported involving accidents involving transmission towers that come to the ground by not one, but several factors. Among the monitoring techniques, the State Observer is the one that stands out more. However, despite the emphasis, the technique of state observers has restrictions that motivate new approaches. Another numerical method widely used in the area of analysis in engineering is the Finite Element Method. This known method, which already has more solid foundation of development, currently makes use of software to perform the calculations. This work, together with the status of observers and the finite element method, shows an approach, although simple, a little explored area to the method - the detection and fault location in transmission towers via state observers combined with the finite element method.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-17T18:27:55Z No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-19T11:32:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T11:32:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento e implementação de uma rotina de aplicação prática para uma análise elastoplástica de primeira ordem (pequenas deformações e pequenos deslocamentos), baseada nos conceitos de algoritmo de retorno radial, preditor/corretor e o conceito de rótulas plásticas. Espera-se obter uma ferramenta numérica precisa e computacionalmente econômica para a solução de diferentes tipos de estruturas metálicas. Para a análise limite, é utilizada uma superfície de escoamento assumida como uma função convexa e contínua das forças, agindo na seção transversal da estrutura. Para a solução das equações de equilíbrio, é utilizado um método iterativo baseado no método de Newton-Raphson combinado com o método de comprimento de arco. É introduzido o endurecimento isotrópico no regime plástico. As deformações plásticas são regidas pelo princípio da normalidade e são restritas aos extremos dos elementos. Os extremos dos elementos podem mudar bruscamente do estado elástico ao estado plástico. A matriz modular tangente consistente é determinada e aplicada sendo essencial para obter precisão e convergência. Finalmente, diferentes exemplos numéricos são estudados para avaliar a eficiência e aplicabilidade dos métodos empregados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The objective of this work is the development and implementation of a routine of practical application for a first order elastoplastic analysis (small strains and small displacements). Based on the concepts of radial return algorithm, predictor / corrector and the concept of plastic hinge. It is expected to obtain a numerical tool accurate and computationally economical for the solution of different metal structural typologies. For the limit analysis is used a yield surface assumed as a convex and continuous function of the forces acting at the cross section of the structure and therefore, for the solution of the equilibrium equations is used an iterative method based on the Newton-Raphson method combined whit the arc length method. Isotropic hardening in the plastic regime is introduced. The plastic deformations are governed by the principle of normality and are restricted to the extremes of the elements. The extremes of the elements can change abruptly from elastic to plastic state. Consistent modular tangent matrix is determined and applied since it is essential for the accuracy and convergence. Finally, different numerical examples are studied to evaluate the efficiency and applicability of the methods employed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2006. / Submitted by Érika Rayanne Carvalho (carvalho.erika@ymail.com) on 2009-10-15T01:45:32Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestrado Leonardo Nunes da Silva.pdf: 1605735 bytes, checksum: cd1350cb41219363224dc8d8c3d3f2e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-24T14:20:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestrado Leonardo Nunes da Silva.pdf: 1605735 bytes, checksum: cd1350cb41219363224dc8d8c3d3f2e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-24T14:20:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestrado Leonardo Nunes da Silva.pdf: 1605735 bytes, checksum: cd1350cb41219363224dc8d8c3d3f2e5 (MD5) Previous issue date: 2006-12-07 / Na área de processamento paralelo existem dois paradigmas principais de programação: Memória Compartilhada e Troca de Mensagens. Cada um deles é adequado a uma arquitetra de hardware específica. No entanto, existem arquiteturas de multiprocessadores para as quais o mapeamento para um desses paradigmas não é tão simples. Clusters de SMP, por exemplo, são construídos com máquinas de memória compartilhada, conectadas através de uma rede de interconexão. Aplicações para clusters de SMP podem ser programadas para utilizar troca de mensagens entre todos os processadores. Mas existe a possibilidade de um melhor desempenho se utilizado um modelo híbrido de comunicação com troca de informações por memória compartilhada dentro do nó SMP e troca de informações por mensagens entre os nós. Nesse trabalho foi desenvolvido e avaliado um modelo híbrido de programação para uma aplicação na área de engenharia mecânica baseada no método dos elementos finitos. O objetivo desse trabalho é avaliar esse modelo e comparar seu desempenho com uma versão pura, por troca de mensagens, da aplicação. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the area of parallel processing there are two major programming paradigms: Shared Memory and Message Passing. Each of them fits into a specific physical model, but there are multiprocessor architectures whose mapping to one of these paradigms is not so simple. SMP clusters, for example, are built by connecting some shared memory machines through an interconnection network. Applications on SMP clusters can be programmed to use message passing among all processors. However, it’s possible to achieve better performance using a hybrid model with shared memory communication inside SMP nodes and message passing communication between them. In this work, a hybrid model was used to develop an engineering application based on the Finite Element Method in order to evaluate this model and to compare its performance with a pure message passing version of the same application.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2006. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-11-13T12:07:06Z No. of bitstreams: 1 2006_RobertaRibeiroFerreira.pdf: 1012527 bytes, checksum: 0f8b6c0ad04b7092c4a0d6a3c623f831 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-11-13T13:42:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_RobertaRibeiroFerreira.pdf: 1012527 bytes, checksum: 0f8b6c0ad04b7092c4a0d6a3c623f831 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-13T13:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_RobertaRibeiroFerreira.pdf: 1012527 bytes, checksum: 0f8b6c0ad04b7092c4a0d6a3c623f831 (MD5) Previous issue date: 2006-07-27 / Na área das Engenharias muitos problemas complexos de soluções extremamente trabalhosas e normalmente impossíveis de serem resolvidos por métodos analíticos exigem soluções numéricas. O método dos elementos finitos (MEF) é uma abordagem para solução destes problemas encontrados em análise de estruturas, fluídos, eletromagnetismo, modelagem de circuitos integrados, biomédica e transferência de calor que necessitam processamento de alto desempenho e trabalham com grandes volumes de dados. A computação paralela aparece como uma alternativa viável para a obtenção do desempenho necessário para a solução de problemas através do MEF e a utilização de clusters, como alternativa para a obtenção deste desempenho a baixo custo, se comparados a outros sistemas de computação paralela. Contudo, em ambientes heterogêneos, para que o paralelismo seja explorado eficientemente é fundamental uma distribuição balanceada da carga de trabalho. Para isto, se faz necessário o conhecimento detalhado dos custos de execução e comunicação envolvidos no processamento da aplicação paralela, nas diferentes máquinas do ambiente. Este trabalho tem como objetivo caracterizar o desempenho, através de medições de tempo de execução detalhadas, de um código paralelo para um problema de análise estrutural modelado pelo método dos elementos finitos e resolvido pelo método dos gradientes conjugados (MGC), em um ambiente heterogêneo de PCs. Através dos resultados obtidos com as medições detalhadas, foi possível estabelecer um balanceamento de carga empírico para o ambiente heterogêneo, mostrando a viabilidade da utilização deste ambiente para a execução do código paralelo do método dos elementos finitos. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / There are many complex problems of extremely difficult solutions in engineering area. These complex problems are usually impossible to be resolved for analytic methods and then they demand numeric solutions. The Finite Elements Method (FEM) is an approach for the solution of these problems found in analysis of structures, fluids, electromagnetism, assembling of integrated circuits, biomedical and transfer of heat, that need high performance processing and work with great volumes of data. The parallel computing appears as a viable alternative for obtaining the necessary performance for the solution of problems through the FEM and the use of cluster appears as an alternative for obtaining this performance processing at a low cost, if compared with the other systems of parallel computing. However, in heterogeneous environments, for an efficiently exploration of the parallelism, it is fundamental a balanced distribution of the work load. For this, it is necessary the knowledge of the execution costs and the communication involved in the processing of the parallel application, in the different machines of the environment. This work has as objective to characterize the performance of a parallel code for a problem of structural analysis modeled by the Finite Elements Method and solved by the Conjugated Gradients Method, in a heterogeneous environment. Through the results obtained with the detailed measurements, it was possible to establish an empiric load balancing for the heterogeneous environment, showing the viability of the use of this environment for the execution of the parallel code of the Finite Elements Method.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-11-13T17:01:39Z No. of bitstreams: 1 2006_Daniel Vieira Soares.pdf: 2805065 bytes, checksum: 108054ac551f281ccc978083e86d7a00 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-11-16T14:16:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Daniel Vieira Soares.pdf: 2805065 bytes, checksum: 108054ac551f281ccc978083e86d7a00 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-16T14:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Daniel Vieira Soares.pdf: 2805065 bytes, checksum: 108054ac551f281ccc978083e86d7a00 (MD5) Previous issue date: 2006-11-10 / Este trabalho tem como objetivo extender o modelo de turbulência k − w proposto por Bredberg (2002), originalmente desenvolvido para escoamentos isotérmicos nos quais ocorram gradientes adversos de pressão, para simular os efeitos da variação de massa específica do fluido exclusivamente devida à presença de gradientes de temperatura - situações de alto interesse industrial - implementando-o em uma nova versão do código acadêmico TURBO-2D, de resolução temporal semi-implícita seqüencial, e discretização espacial via elementos finitos P1-IsoP2. O desenvolvimento da extensão ao modelo k − w é baseado na metodologia empregada por Munhoz da Cruz (1989) na resolução numérica de escoamentos dilatáveis, incluindo termos nas equações do modelo de turbulência referentes aos efeitos de variações térmicas do fluido, assunto pouco explorado por modelos de turbulência de baixo-Reynolds. Quatro casos teste foram escolhidos para a validação do modelo, devido aos bons resultados da literatura disponíveis: dois casos teste isotérmicos com separação da camada limite, o canal divergente de Driver e Seegmiller (1985) e a colina abrupta de Loureiro et. al (2005), e dois casos de camada limite térmica, um com convecção forçada, o caso do escoamento sobre placa plana fortemente aquecida de Ng (1981), e outro com convecção natural, de Tsuji e Nagano (1988), possibilitando uma análise mais profunda sobre a influência da dilatação térmica do fluido sobre as características turbulentas do escoamento. Os resultados obtidos foram comparados aos de simulações com o modelo k−E implementado no código TURBO-2D, extensivamente validado por Soares e Fontoura Rodrigues, (2004) e (2005), utilizando as leis de parede logarítmica clássica (velocidade) e de temperatura de Cheng e Ng (1982), de Mellor (1966), de Nakayama e Koyama (1984) e de Cruz e Silva Freire (1998) e (2002), para velocidade e temperatura, com dados experimentais e de outras simulações numéricas disponíveis na literatura. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The main goal of this work is to extend the K − W turbulence model proposed by Bredberg (2002), originally developed in order to simulate turbulent isothermal flows in which adverse pressure gradients occur, to simulate the effects of density variations exclusively due to the presence of thermal gradients - cases vastly applied in industry - implementing in a new version of the academic code TURBO-2D, with sequential semi-implicit time resolution and spatial discretization via P1/IsoP2 finite elements. The development of the K − W model extension is based in the work of Munhoz da Cruz (1989), to numerically solve thermal flows including extra terms in the turbulence quantities equations, derived from the influence of density variations on the fluid motion. Such study is rarely treated by low-Reynolds RANS turbulence models. Four test cases were selected to validate the model implementation, due to the good results available in the literature: two isothermal cases with boundary-layer separation, the divergent channel of Driver and Seegmiller (1985) and the steep hill of Loureiro et. al (2005), and two thermal boundary-layer cases, the forced convection over a strongly heated wall of Ng (1981), and the natural convection boundary layer of Tsuji and Nagano (1988), which makes possible to perform a deeper analysis of the density variation influence over the turbulent flow characteristics. The simulations results were compared to other simulations with the K − E turbulence model implemented in the code TURBO-2D, extensively tested and validated by Soares and Fontoura Rodrigues (2004) and (2005), using the classic log-law for velocity, the temperature log-law of Cheng and Ng (1982), the velocity laws of the wall of Mellor (1966) and of Nakayama and Koyama (1984), and the velocity and temperature laws of the wall of Cruz and Silva Freire (1998 and 2002, respectively), and compared to the experimental data and results from other simulations, available in the literature.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by wiliam de oliveira aguiar (wiliam@bce.unb.br) on 2011-07-05T15:36:42Z No. of bitstreams: 1 2009_JanesCleitonAlvesdeOliveira.pdf: 1046821 bytes, checksum: cc923c9a4d219dc11431de61d0875e0c (MD5) / Approved for entry into archive by Elna Araújo(elna@bce.unb.br) on 2011-07-13T23:05:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_JanesCleitonAlvesdeOliveira.pdf: 1046821 bytes, checksum: cc923c9a4d219dc11431de61d0875e0c (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-13T23:05:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_JanesCleitonAlvesdeOliveira.pdf: 1046821 bytes, checksum: cc923c9a4d219dc11431de61d0875e0c (MD5) / A avaliação da rigidez de pórticos tridimensionais é importante para aferir a confiabilidade de projetos estruturais, principalmente os que envolvem edifícios altos, frente aos estados limites últimos e de utilização. Nos edifícios de concreto armado, esta avaliação é realizada através de uma análise da estabilidade global seja por processos aproximados, determinando o parâmetro de instabilidade α e o coeficiente γz e/ou, por processos mais rigorosos, utilizando por exemplo o método P-Δ ou uma análise criteriosa de segunda ordem. Este trabalho visa contribuir para a avaliação da rigidez de pórticos de concreto armado considerando alguns fatores que julgamos relevantes para a análise como: o aspecto tridimensional da estrutura, a interação conjunta dos elementos lajes – vigas – pilares, o fator de carga de colapso plástico, o fator de carga crítica de Euler e as freqüências naturais, obtidas através de uma análise de vibrações livres. Através de modelagens numéricas, baseadas no método dos elementos finitos (MEF), foram produzidos programas, em linguagem Fortran, que permitem avaliar o comportamento de pórticos em uma análise elastoplástica incremental, análise de instabilidade elástica e análise de freqüências naturais sob vibrações livres. São apresentadas correlações entre todos os parâmetros envolvidos obtidos de forma simplificada (parâmetro α e γz) e através de processos rigorosos (λc, λcr e ω), utilizando o MEF. Os programas desenvolvidos são utilizados em exemplos reais de estruturas de edifícios mostrando o grau de influência de cada parâmetro na rigidez do arranjo estrutural. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / An evaluation of stiffness in three-dimensional frames is important to ensure safety in structural projects, especially in tall buildings, where both ultimate limit state and serviceability limit state have to be considered. In reinforced concrete buildings, this evaluation is calculated through an analysis of global stability, either through approximate methods, determining the parameter of instability α and γz parameters or by more demanding methods, for example, using the P-Δ analysis. This work aims to contribute to an evaluation of strength in reinforced concrete frames. It considers a few factors which the author deems relevant to the analysis such as: 1. the tri-dimensional aspect of the structure. 2. the combined interaction of slabs, beams and columns. 3. the plastic collapse load factor. 4. the critical load factor. 5. natural frequencies. Using numerical models based on the method of finite elements (FEM), software programs were developed in Fortran language. They allow an evaluation of the behavior of frames in an incremental elastoplastic analysis, in an elastic stability analysis and in one of natural frequencies under free vibrations. Correlations are presented among all of the involved parameters, which were obtained from the simplified methods ( α and γz parameters) and from the more rigorous methods (λc, λcr e ω), using FEM. These software programs are used in actual building structures and show the degree of influence of each parameter which contributes to the stiffness of the structural framework.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-14T01:49:09Z No. of bitstreams: 1 2009_NataliaBorgesMarcelino.pdf: 16270401 bytes, checksum: 5818209268b5d2a04c5224a5d4f62dc0 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-14T01:49:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_NataliaBorgesMarcelino.pdf: 16270401 bytes, checksum: 5818209268b5d2a04c5224a5d4f62dc0 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-14T01:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_NataliaBorgesMarcelino.pdf: 16270401 bytes, checksum: 5818209268b5d2a04c5224a5d4f62dc0 (MD5) / O presente trabalho tratou do resfriamento por convecção natural de uma, três e cinco fontes localizadas em uma parede vertical de uma cavidade retangular. Numericamente foi aproximado o campo de temperatura, no estado estacionário, para diferentes posições em cada caso. A condutância e a dissipação de entrância foram avaliadas em todos os casos e suas predições de ótima configuração foram comparadas. Para as simulações numéricas foi escolhido o método de volumes finitos, função de interpolação Power-Law, acoplamento pressão-velocidade pelo método SIMPLE e solução dos sistemas lineares por TDMA. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the present work the cooling was treated by natural convection of one, three and five sources localized in a vertical wall of a rectangular cavity. One has approximated numerically the temperature field in the stationary state at different positions for each case. The conductivity and the dissipation of entransy were evaluated in all these cases and their predictions for optimal configuration were compared. In the numerical simulations one has chosen the method of finite volumes, the Power-Law interpolation function, the coupling of the pressure-velocity by SIMPLE method and the solution of linear systems by TDMA.