El objetivo general del presente trabajo de título es proponer y evaluar una metodología para la modelación del proceso de soldadura al arco por medio de elementos finitos en distintas geometrías, donde se considerará el movimiento de una fuente de calor que simule de forma aproximada el recorrido de la soldadura, materiales modelados con propiedades termodependientes, transferencia de calor transitoria, estados tensionales y estado de deformaciones. La soldadura es uno de los procesos de unión permanente más utilizado en la industria, en este se aplica un flujo de calor de gran complejidad, donde la sujeción se realiza por medio de la fusión de la zona a unir. Las altas temperaturas generan esfuerzos térmicos, los que generan deformación plástica en la zona cercana a la unión, generando esfuerzos residuales. En primer lugar se determinaron las distintas funciones que representan la fuente de calor del proceso y los factores que se involucran en la definición de esta, además de seleccionar los materiales a estudiar junto a sus distintas propiedades y dependencia térmica. Esto permitió una modelación aproximada del proceso de soldadura tanto en 2D como en 3D, donde además se logró modificar la función de calor para el caso 3D adaptándola para un movimiento circunferencial, lo que permitió realizar simulaciones en una geometría cilíndrica, ampliando los alcances del trabajo. El resultado final de la simulación fue comparado con dos estudios base evidenciándose resultados similares tanto en términos de perfil de temperatura como esfuerzos residuales para los casos 2D, 3D y una geometría cilíndrica. De esta manera se logró confirmar la correcta modificación de la función para la fuente de calor para la geometría cilíndrica y la exitosa interacción de los software Comsol Multiphysics 3.5a y Matlab 6.5. Se concluye que es factible realizar la simulación del proceso de soldadura por medio de elementos finitos en términos de utilización de software comercial y capacidad de cálculo, para la obtención de perfiles de temperatura y esfuerzos residuales en geometrías 2D, 3D y geometrías cilíndricas, logrando resultados que se aproximan a las evidencias experimentales.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-29T16:39:30Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstratégiasIncrementoCarga.pdf: 1293563 bytes, checksum: cbdaab26d1b85384dc48ea9ad1928560 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-01T15:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstratégiasIncrementoCarga.pdf: 1293563 bytes, checksum: cbdaab26d1b85384dc48ea9ad1928560 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-03T11:28:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstratégiasIncrementoCarga.pdf: 1293563 bytes, checksum: cbdaab26d1b85384dc48ea9ad1928560 (MD5) Previous issue date: 2000 / Este trabalho tem como objetivo a implementação computacional e a análise de estratégias de incremento de carga e de iteração encontradas na literatura. Essas estratégias acopladas ao método de Newton-Raphson (padrão ou modificado) são usadas nesta dissertação para estudar o equilíbrio e a estabilidade de sistemas estruturais esbeltos. Num contexto computacional essas estratégias são implementadas aqui, para um dado passo de carga, em duas etapas: i) a partir de uma dada configuração de equilíbrio da estrutura, calcula-se uma solução incremental inicial (ou predita) seguindo alguma estratégia de incremento de carga. Atenção especial é dada neste trabalho às estratégias baseadas na relação Id (número de iterações desejada) / tI (número de iterações do passo de carga anterior) e no parâmetro de rigidez GSP (General Stifness Parameter); ii) em seguida, corrige-se essa solução predita com iterações subseqüentes do tipo Newton-Raphson até se atingir a nova configuração de equilíbrio. A fim de evitar problemas de convergência da solução próxima a pontos limites e de bifurcação da trajetória de equilíbrio, utilizam-se estratégias de iteração que, associadas ao esquema usual do tipo Newton-Raphson, permitem alcançar respostas da estrutura além desses pontos críticos. Entre os procedimentos implementados aqui, destacam-se: as formas linearizadas e quadráticas do método do comprimento de arco (comprimento de arco esférico e cilíndrico), a resposta ponderada constante, a norma mínima dos deslocamentos residuais, a técnica do resíduo ortogonal e o método do deslocamento generalizado. No final da dissertação, através da análise de vários sistemas estruturais esbeltos (colunas, pórticos e arcos), faz-se uma avaliação da eficiência computacional dessas estratégias. O objetivo é chegar na melhor modelagem numérica para o traçado completo da trajetória de equilíbrio da estrutura (curva carga-deslocamento) indicando regiões de ganho e de perda de rigidez, os pontos limites de carga ("snap-through") e de deslocamento ("snap-back”) e, se possível, indicar a presença de pontos de bifurcação. _____________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : This study aims to present incremental-iterative solution techniques for structural non-linear analysis. The solution methods documented here are based on a finite element application. In order to solve the resulting algebraic non-linear equations and to obtain non-linear equilibrium paths, the Newton-Raphson method (full or modified) is used together with traditional continuation methods. In a computational context, two distinct steps are required for the successful completion of a single load step in an incremental-iterative scheme: i) The selection of a suitable external load following some strategies for automatic load incrementation. The choice of increment size is important and should reflect the current degree of non-linearity. Various methods for controlling the increment size have been implemented here, where special attention is given for the use of the ratio Id (desired number of iterations) / tI (actual number of iterations required for convergence in the previous load step) and the use of generalised stiffness parameter (GSP); ii) The selection of an appropriate iterative strategy, adapted in Newton schemes, for application in subsequent iterative cycles with the aim of restoring equilibrium as rapidly as possible. Special attention is given here to the linear and quadratic arc-length strategy, the constant ‘weighted response’, the minimum unbalanced displacement norm, the generalized displacement control technique, and the orthogonal residual procedure. These iterative strategies allow limit points to be passed and, consequently, snap buckling phenomena to be identified. Additionally, the use of very small random nodal imperfections enables one to identify bifurcation points and the associated postbifurcation solution. Finally both computational capabilities and performance of these path-following techniques are investigated with model problems of columns, frames and arches showing geometrically non-linear behaviour.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-02-18T17:19:31Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNão-LinearesElementos.pdf: 2632846 bytes, checksum: 3079c465b13f6270b2b1abbdb99d5a6b (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-04-08T14:20:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNão-LinearesElementos.pdf: 2632846 bytes, checksum: 3079c465b13f6270b2b1abbdb99d5a6b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T14:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_FormulaçõesNão-LinearesElementos.pdf: 2632846 bytes, checksum: 3079c465b13f6270b2b1abbdb99d5a6b (MD5) Previous issue date: 2000 / Este trabalho tem como principais objetivos o estudo e a implementação computacional de formulações geometricamente não-lineares para elementos finitos reticulados planos encontradas na literatura recente. Essas formulações, além de permitir a determinação da matriz de rigidez e do vetor de forças internas de forma direta, podem ser acopladas com relativa facilidade a várias estratégias de solução não-linear. Procurando fornecer diferentes opções de modelagem de problemas de instabilidade usando esses elementos finitos reticulados planos, foram implementadas as seguintes formulações geometricamente não-lineares: (i) formulações definidas por Alves (1993b) e Torkamani et al. (1997), implementadas aqui com procedimentos distintos de se avaliar o vetor de forças internas: forma total e forma incremental; (ii) formulações propostas por Yang e Kuo (1994), que se basearam em modelos linearizado, linearizado-simplificado e com termos de ordem elevada; foram ainda introduzidas por esses autores duas abordagens diferentes, implementadas neste trabalho, de obtenção do vetor de forças internas: deslocamentos naturais incrementais e rigidez externa; e (iii) formulações em referencial Lagrangiano total, propostas por Pacoste e Eriksson (1997), baseadas em diferentes relações cinemáticas e definições de deformações; cinco formulações foram sugeridas por esses pesquisadores, onde todas foram testadas no presente trabalho. Essas formulações foram adaptadas à metodologia de solução não-linear que usa o método de Newton-Raphson (Silveira, 1995), acoplado às diferentes estratégias de incremento de carga e de iteração que permitem a ultrapassagem de pontos críticos (bifurcação e limite) que possam existir ao longo da trajetória de equilíbrio. A avaliação da eficiência computacional dessas formulações é feita no final do trabalho através da análise de problemas estruturais fortemente não-lineares encontrados na literatura. ___________________________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : The main objectives of this work are the computational implementation and study of geometrically non-linear formulations for two dimensional frame elements. In the formulations here studied, the stiffness matrix and the internal forces vector can be obtained directly, and they can be easily coupled to different non-linear solution strategies. In order to give different options for the solutions of instability problems these two dimensional frame elements, the following geometrically non-linear formulations were implemented: (i) Alves (1993b) e Torkamani et al. (1997) formulations, where two different procedures to obtain the internal forces vector (total and incremental approaches) were tested; (ii) Yang and Kuo (1994) formulations, where a simplified, a linear-simplified and a higher order planar frame element were used; these authors introduced two methodologies to obtain the internal load vector: natural deformation and external stiffness approaches; (iii) Pacoste and Eriksson (1997) formulations, where a total reference frame (total Lagrangian formulation) was adopted, and different kinematic assumptions and strain definitions were used; five different formulations were presented and tested in the present work. These formulations were coupled to the non-linear solution methodology implemented initially by Silveira (1995), which solves the resulting non-linear equations and obtains the nonlinear equilibrium paths through the Newton-Raphson method together with path following techniques, such as the arc-length schemes proposed by Crisfield and orthogonal residual procedures derived by Krenk. The performance and capacity of these formulations are illustrated by means of several numerical examples.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-17Bitstream added on 2014-06-13T18:34:49Z : No. of bitstreams: 1 chimendes_lh_me_guara.pdf: 1177725 bytes, checksum: d07ba490bc7382650c018bc1d64cd30d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Muitas das características do implante estão relacionadas com sua longevidade, e uma dessas é o perfil de rosca empregado no projeto de sua criação. Assim, este estudo teve como objetivo analisar a distribuição da tensão gerada por implantes com diferentes perfis de rosca, através do método dos elementos finitos, num modelo bidimensional. Foram realizados oito modelos matemáticos de implantes mantendo-se as mesmas dimensões e modelo do conjunto implante e tecido ósseo, houve alteração somente no desenho do perfil de rosca empregado. Através do programa Ansys, simulou-se um carregamento axial de 100 N para todos os modelos, e os resultados das tensões obtidos foram analisados à luz do critério de Von Mises. Desse modo, observaram-se, modificando o desenho da rosca, variações de tensão no implante de até 30%, no osso compacto de até 40%, e no osso esponjoso de até 70%. Levando-se em conta o que foi observado, percebe-se a grande importância no planejamento do desenho das roscas do implante. Dentre os perfis de rosca analisados, dois modelos propostos na inovação obtiveram melhores resultados na distribuição de tensão no tecido ósseo. / Many features of the implant are related to their longevity, and one of them is the profile of screw employed in the project of creation. Thus the present study aimed to analyze the distribution of stress generated by implants with different profiles threaded, through the finite element method in a two-dimensional model. Were up eight models of implants and has been the same size and model of the whole implant and bone tissue, there was only change in the design of screw profile employee. Through the program ANSYS, is a simulated axial loading of 100 N for all models, and the results of the tensions were analyzed in light of the criterion of Von Mises. Thus, there were, modifying the design of screw, variations of tension in the implantation of up to 30% in the compact bone of up to 40% and the spongy bone of up to 70%. Taking into account what has been observed, it is very important in planning the design of the threads of the implant. Among the scenarios analyzed threads, two proposed models in innovation obtained better results in the distribution of stress in bone tissue.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7687_1.pdf: 1630608 bytes, checksum: 1cc022031b51ed1927068c273ab7fe37 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Nas últimas décadas, com o aumento da produção de petróleo e gás natural, houve um aumento significativo na demanda por dutos de grande vazão e um crescimento da malha dutoviária. Em geral, os novos projetos de dutos apresentam grandes diâmetros, menores espessuras de parede e operam sob alta pressão. Porém, esta nova configuração, no caso de dutos defeituosos, pode levar à falha da estrutura gerando danos econômicos, ambientais e humanos. Desta forma, para que um duto opere com segurança é necessário o seu monitoramento, e caso ocorra defeitos, deve-se fazer uma análise para verificar a integridade do duto sobre esta falha. Para melhor estudar o comportamento de tais estruturas, os procedimentos numéricos se inserem como uma alternativa eficiente e poderosa, em contradição aos testes experimentais, que encontram dificuldades em representar os dados reais das estruturas, e aos métodos analíticos, que consideram simplificações em suas formulações. Estender com segurança a vida útil de tais dutos tornou-se para os engenheiros, portanto uma importante tarefa. O presente trabalho apresenta uma metodologia para estimar a carga de ruptura de dutos com defeitos causados por corrosão. Para a simulação numérica foi utilizado o programa comercial MARC e para pré e pós-processamento, o programa PATRAN. Utilizando-se a linguagem de programação deste último, foi criada uma rotina específica que automatiza a geração de modelos, introdução das cargas e condições de contorno. Os modelos de defeitos aqui representados possuem geometria com forma combinadas de superfícies elípticas e cilíndricas, e com dois planos de simetria. Foram feitos modelos com apenas elementos sólidos e modelos onde a região do defeito e suas proximidades, foram utilizados elementos sólidos e fora desta região, elementos de casca. Assume-se que o material possui comportamento elasto-plástico e a não-linearidade geométrica também foi considerada. Os carregamentos aplicados foram pressão interna e tensão axial gerada por esta pressão. Alguns exemplos de modelos de dutos com defeitos serão apresentados como também será estudada a capacidade de carga de dutos com a evolução do defeito (estudo paramétrico), o refinamento de malha, a influência da inclusão dos efeitos da não-linearidade geométrica, a utilização de elementos lineares e quadráticos. Por fim, serão feitas comparações entre os valores obtidos numericamente e aqueles calculados segundo as normas ASME e BS 7910

Orientador: José Geraldo Trani Brandão / Banca: José Elias Tomazini / Banca: José Roberto Rodrigues / Resumo: Muitas das características do implante estão relacionadas com sua longevidade, e uma dessas é o perfil de rosca empregado no projeto de sua criação. Assim, este estudo teve como objetivo analisar a distribuição da tensão gerada por implantes com diferentes perfis de rosca, através do método dos elementos finitos, num modelo bidimensional. Foram realizados oito modelos matemáticos de implantes mantendo-se as mesmas dimensões e modelo do conjunto implante e tecido ósseo, houve alteração somente no desenho do perfil de rosca empregado. Através do programa Ansys, simulou-se um carregamento axial de 100 N para todos os modelos, e os resultados das tensões obtidos foram analisados à luz do critério de Von Mises. Desse modo, observaram-se, modificando o desenho da rosca, variações de tensão no implante de até 30%, no osso compacto de até 40%, e no osso esponjoso de até 70%. Levando-se em conta o que foi observado, percebe-se a grande importância no planejamento do desenho das roscas do implante. Dentre os perfis de rosca analisados, dois modelos propostos na inovação obtiveram melhores resultados na distribuição de tensão no tecido ósseo. / Abstract: Many features of the implant are related to their longevity, and one of them is the profile of screw employed in the project of creation. Thus the present study aimed to analyze the distribution of stress generated by implants with different profiles threaded, through the finite element method in a two-dimensional model. Were up eight models of implants and has been the same size and model of the whole implant and bone tissue, there was only change in the design of screw profile employee. Through the program ANSYS, is a simulated axial loading of 100 N for all models, and the results of the tensions were analyzed in light of the criterion of Von Mises. Thus, there were, modifying the design of screw, variations of tension in the implantation of up to 30% in the compact bone of up to 40% and the spongy bone of up to 70%. Taking into account what has been observed, it is very important in planning the design of the threads of the implant. Among the scenarios analyzed threads, two proposed models in innovation obtained better results in the distribution of stress in bone tissue. / Mestre

BARROSO, E. S. Análise e otimização de estruturas laminadas utilizando a formulação isogeométrica. 2015. 156 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-26T14:01:47Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_esbarroso.pdf: 8449592 bytes, checksum: b68f6e9c56e0f7bc24940658a8e058be (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-29T18:00:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_esbarroso.pdf: 8449592 bytes, checksum: b68f6e9c56e0f7bc24940658a8e058be (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-29T18:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_esbarroso.pdf: 8449592 bytes, checksum: b68f6e9c56e0f7bc24940658a8e058be (MD5) Previous issue date: 2015-09-29 / The laminate structures are made using a set of layers of a composite material stacked in a particular sequence in order to obtain a good structural performance. Currently, the analysis of laminated structures is mainly performed using the Finite Element Method (FEM). However, this method is not able to accurately represent complex geometries. An alternative to the FEM is the Isogeometric Analysis (IGA). IGA uses in the numerical analysis the same functions used by Geometric Modeling in CAD systems, as B-splines and NURBS, allowing an exact representation of the geometry regardless of model discretization level. This study used the isogeometric formulation based on NURBS for performing geometric nonlinear analysis of laminated structures. This formulation was implemented in an academic finite element software. Using an appropriate formulation of the method and the Object Oriented Programming (OOP), it was possible to minimize the changes made in the structure of the program for implementing the Isogeometric Analysis, including in laminated structures problems. The verification of the implementation is carried out based on available examples in literature. Several examples of linear and non-linear analyzes of structures with isotropic and laminated composite material were performed and they obtained excellent results. In laminated structures project, it is necessary to determine the number of layers of composite material and the characteristics of each layer (material, thickness, and fiber orientation). Because there are numerous possible combinations, the standard procedure based on trial and error is not appropriate, requiring the use of optimization techniques. Bio-inspired optimization algorithms, such as Genetic Algorithms and Particle Swarm Optimization, perform well in combinatorial optimization problems. Considering these aspects, the present study was developed a hybrid algorithm, based on the Particle Swarm Optimization and Genetic Algorithm methods for optimization of laminated structures. Some variants of the proposed algorithm were compared considering several optimization examples. A calibration process of the algorithm parameters was conducted in order to avoid biased results. These variants were used in the optimization of laminated plates and shells. In the case of shells, the isogeometric analysis was used as a structural analysis tool. The results showed that the proposed optimization method presents comparable performance with the genetic algorithms in traditional laminates optimization, where the orientation of the fibers is limited to a few angles. Moreover, the proposed method outperforms genetic algorithm in the optimization of dispersed laminates. / As estruturas laminadas são fabricadas utilizando um conjunto de camadas de material compósito empilhadas em uma sequência determinada de forma a se obter um desempenho estrutural adequado. Atualmente, a análise de estruturas laminadas é realizada principalmente utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Contudo, este método não é capaz de representar exatamente geometrias complexas. Uma alternativa ao MEF é a Análise Isogeométrica (AIG). A AIG utiliza na análise numérica as mesmas funções utilizadas pelo sistemas CAD para Modelagem Geométrica, como as B-Splines e NURBS, permitindo que a geometria dos modelos seja representada de forma exata para qualquer nível de discretização adotado. O presente trabalho utilizou a formulação isogeométrica baseada em NURBS para realizar a análise não linear geométrica de estruturas laminadas. Esta formulação foi implementada em um software acadêmico de análise por elementos finitos. Utilizando uma formulação apropriada do método e o paradigma de Programação Orientada a Objetos (POO), foi possível minimizar as alterações realizadas na estrutura deste programa para a implementação da Análise Isogeométrica, inclusive em problemas de estruturas laminadas. A verificação da implementação foi realizada com base em exemplos disponíveis na literatura. Exemplos de análises lineares e não-lineares de estruturas com material isotrópico e compósito laminado foram realizados, tendo obtido excelentes resultados. No projeto de estruturas laminadas é necessário determinar o número de camadas de material compósito e as características de cada camada (material, espessura e orientação das fibras). Pelo fato de existirem um grande número de combinações possíveis, o procedimento padrão de tentativa e erro não é apropriado, sendo necessário a utilização de técnicas de otimização. Algoritmos de otimização bio-inspirados, como Algoritmos Genéticos e Nuvem de Partículas, apresentam bom desempenho em problemas de otimização combinatória. Considerando estes aspectos, no presente trabalho foi desenvolvido um algoritmo híbrido, baseado nos métodos da Nuvem de Partículas e Algoritmo Genético, para otimização de estruturas laminadas. Algumas variantes do algoritmo proposto foram comparadas considerando vários exemplos de otimização. Um processo de calibração dos parâmetros numéricos do algoritmo de otimização foi realizado, de modo a permitir uma comparação isenta entre as variantes. Estas variantes foram utilizadas na otimização de placas e cascas laminadas. No caso de cascas, a análise isogeométrica foi utilizada como ferramenta de análise estrutural. Os resultados obtidos mostraram que o método de otimizaçao proposto apresentou desempenho comparável com Algoritmos Genéticos na otimização de laminados tradicionais, onde a orientação das fibras é limitada a poucos ângulos. Por outro lado, o método proposto obteve desempenho superior ao Algoritmo Genético na otimização de laminados dispersos.

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-09T14:06:25Z No. of bitstreams: 2 MScThesis_BrunoLuna_2012_ComFichaCatalografica.pdf: 5190909 bytes, checksum: 000b07a9018b924b98112b80c311e180 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-09T14:06:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 MScThesis_BrunoLuna_2012_ComFichaCatalografica.pdf: 5190909 bytes, checksum: 000b07a9018b924b98112b80c311e180 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / A simulação de escoamentos multifásicos em meios porosos impõe vários desafios de ordem numérica devido a uma série de fatores, como os meios altamente anisotrópicos e heterogêneos tratados neste tipo de análise, as Equações Diferencias Parciais (EDP) de natureza acoplada elíptica-hiperbólica que descrevem o fenômeno, entre outros. Uma vez definidas as formulações matemáticas e numéricas a serem utilizadas para modelar adequadamente o escoamento, encontra-se outra dificuldade na codificação destes métodos, já que, usualmente, despende-se um tempo considerável para o desenvolvimento de programas de computador que implementem formulações para casos gerais ou complexos. Este trabalho apresenta a implementação de um software criado utilizando a linguagem Python e a ferramenta computacional FEniCS para a geração automática de código de baixo-nível em C++ aplicado na solução numérica de escoamentos mono- e bifásicos em meios porosos usando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Foram testados o MEF de Galerkin e o Método dos Elementos Finitos Mistos (MEFM) para a solução da equação da pressão (pressão e velocidade no caso do MEFM) e o MEF com estabilização via Streamline Upwind Petrov Galerkin (SUPG) e operador de captura de choque para a equação da saturação. Para a solução do sistema de equações lineares provenientes do MEF de Galerkin foram utilizadas técnicas de aceleração de convergência via Método Multigrid Algébrico (AMG). Os métodos descritos neste trabalho são gerais o suficiente para lidar com problemas tridimensionais, heterogêneos e anisotrópicos. Exemplos são apresentados e resultados discutidos para problemas uni- e bidimensionais com domínios homogêneos e heterogêneos com tensores de permeabilidade iso- e anisotrópicos. A comparação favorável dos resultados obtidos com soluções analíticas e referências da literatura demonstra o potencial da ferramenta desenvolvida para a simulação de escoamentos em meios porosos.

Durante un evento sísmico las masas de los componentes de una válvula y su sistema de accionamiento producen solicitaciones (inducidas por la oscilación sísmica) que pueden afectar el correcto funcionamiento de esta, estas solicitaciones se ven acrecentadas para el caso de válvulas de gran tamaño, debido a las grandes masas excéntricas involucradas. La sismicidad en Chile tiene la particularidad de poseer sismos de gran duración en su manifestación de mayor intensidad, con lo que válvulas fabricadas bajo estándares y normas extranjeras podrían funcionar incorrectamente durante una situación de emergencia. El principal objetivo de este trabajo es generar una metodología para diseñar y calificar grandes válvulas de seguridad, considerando las solicitaciones sísmicas y de trabajo (presión, peso propio y dilatación térmica) de estas. Se tomaran como base los procedimientos aplicados en la norma ASME QME-1-2007 (para calificación de equipos mecánicos activos utilizados en plantas nucleares), desarrollándose estos con mayor detalle, complementándolos y aplicándolos al caso de la sismicidad nacional. Para ejemplificar la metodología se estudió una válvula de mariposa de 36 pulgadas de diámetro, calculándose el campo de deformaciones de esta sometida a cargas de trabajo y luego a cargas sísmicas. El análisis se centra en el sistema de accionamiento y sellado, considerando las deformaciones y esfuerzos en el eje, disco, sello y bujes de la válvula. Los resultados obtenidos indican que los esfuerzos en los distintos elementos analizados (tanto para carga de trabajo como para carga sísmica) están bajo los máximos admisibles para los distintos materiales empleados, además las fuerzas de contacto generadas producen fuerzas de roce que están por debajo de la fuerza generada por la motorización especificada con la válvula. Se concluye que la válvula analizada es capaz de mantener su integridad física y operabilidad bajo su carga normal de trabajo y durante un evento sísmico. La metodología de calificación generada permite incorporar cargas de trabajo y sísmicas, analizando la incidencia de las deformaciones producidas sobre el sistema de accionamiento y sellado de la válvula.

Ingeniero Civil Mecánico / El objetivo general del presente trabajo de título es desarrollar un modelo tridimensional del comportamiento mecánico de implantes dentales sometidos a carga inmediata en el maxilar superior por medio del método de elementos finitos. En las simulaciones se utilizaron diferentes modelos para el hueso y distintas geometrías y materiales para la estructura que une los implantes. Se simuló el proceso de masticación aplicando cargas estáticas sobre la estructura en diferentes posiciones que representan el uso de las distintas piezas dentales en el proceso. En la primera parte del informe se recopilaron todos los antecedentes necesarios para poder plantear el problema de forma correcta, partiendo por los antecedentes odontológicos, los que incluyen información del maxilar superior, de los implantes, del proceso de masticación, del protocolo de carga inmediata y los factores que influyen para obtener una cirugía exitosa. Se explicó el fenómeno físico que hay tras del proceso de reconstrucción de imagen a partir de las tomografías computacionales, técnica que fue utilizada para obtener la geometría del maxilar superior. También se plantearon los modelos matemáticos y numéricos que están involucrados en las simulaciones. Luego se continuó con la modelación en elementos finitos, en donde se detalló la generación de geometrías y mallas, las condiciones de borde y cargas aplicadas, las propiedades de los materiales utilizados y la definición de las zonas de contacto. Como resultado se determinaron los micromovimientos en los implantes, además de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en todos los cuerpos que componen el sistema modelado. Al analizar los resultados se logró encontrar relaciones entre la forma en que varían los valores de micromovimiento obtenidos y los diferentes factores que se variaron en el modelo, tales como geometría y material de la estructura, posición de las fuerzas y modelo para el material del maxilar. Finalmente se concluyó que es posible la simulación del proceso de masticación con cargas estáticas y que es necesario considerar modelos más complejos de material, debido a que se observan cambios importantes en los valores de micromovimiento entre un modelo y otro, en particular al incluir hueso trabecular (modelos heterogéneos). Para modelos homogéneos se obtuvieron micromovimientos entre los 5 y 10 [µm] y para los modelos heterogéneos, los valores obtenidos variaron entre los 20 y 30 [µm]. Con respecto a la influencia de la geometría y de los materiales de la estructura en el micromovimiento, a pesar de que se encontraron relaciones entre los parámetros estudiados, es difícil recomendar una geometría con los datos obtenidos dado que es necesario estudiar más variables involucradas en el problema.