A avaliação da solicitação produzida por explosões, assim como da resposta de estruturas, são temas de muito interesse na engenharia atualmente, tanto pela quantidade crescente de acidentes relacionados com explosões quanto pelas ações terroristas muitas vezes vinculadas a estes tipos de ações. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo explorar técnicas de análise tanto na modelagem da excitação quanto na resposta de estruturas consideradas como alvos. Para isto, são utilizadas metodologias de diferentes tipos: implementações baseadas em sistema de elementos finitos comerciais como Ansys [2000] e LS-Dyna [2003] e técnicas simplificativas que permitem realizar uma avaliação preliminar. As aplicações consideradas são indicadas a seguir: • Análise da Resposta de Estruturas Laminares Submetidas à Ação de Cargas Explosivas: determina-se a pressão produzida por explosivos sólidos a certa distância do epicentro, através de métodos simplificados, determinando a resposta esperada em placas retangulares; • Efeito da Pressão Interna em Vasos de Pressão (Extintores de Incêndio): comparando resultados numéricos e experimentais verifica-se a influência da pressão interna nas propriedades dinâmicas do sistema; • Estudo de Um Vaso Esférico de GLP Sob Ação de Uma Carga Explosiva: aplica-se a ação de uma onda explosiva produzida por um gás inflamável pesado sobre uma estrutura de vaso de pressão esférico com fluido e gás em seu interior, determinando sua resposta, avaliando também a influência de diferentes quantidades de líquido e pressão interna na resposta da estrutura; • Modelamento de uma Camada de Solo / Propagação das Ondas: verifica-se o comportamento da propagação de ondas em um meio elástico, comparando valores encontrados em testes experimentais. Analisa-se numericamente o efeito da inserção de uma valeta na atenuação de tais ondas; • Simulação Numérica Completa de uma Explosão: modela-se um semi-espaço submetido à ação de um explosivo sólido sobre sua superfície, avaliando os campos de pressão gerados. Ao final de cada aplicação são apresentadas conclusões parciais obtidas e as possibilidades de trabalhos futuros vislumbrados. Finalmente, conclui-se que as técnicas empregadas para as simulações são extremamente eficientes, considerando conhecidos todos os parâmetros envolvidos em cada modelo. Neste ponto é fundamental o trabalho do engenheiro, utilizando-se de seus conhecimentos técnicos para transformação do evento real em um modelo numérico, considerando e selecionando as simplificações necessárias.

Resumo não disponível.

In questo lavoro vengono presentati dei modelli di dispersione analitici, per la qualità dell'aria, basati sulle equazioni di diffusione ed avvezione multidimensionali, in geometria Cartesiana. Questi modelli sono validi per un contaminante passivo e per condizioni di turbolenza omogenea e uniforme e velocità dei vento uniforme, che equivale ad emissioni a quote elevate che si verificano in condizioni di stabilità intermedia e in assenza di di una forte forza di "buoyancy". Le soluzioni sono ottenute con l'uso dei metodo della Trasformata Integralle Generalizzata e sono analitiche nel senso che nessuna approssimazione e fatta nella derivazione. L'idea di base dei metodo si sviluppa nelle fasi seguenti: costruzione di un paio di trasformate attraverso la soluzione di un problema di Sturm-Liouville; applica.zione della trasformata e della soluzione dei sistema di equazioni differenziali ordinarie risultanti; applicazione della trasformata inversa. Sono presentati le simulazioni numeriche e i confronti con risultati disponibili in letteratura. In queste simulazioni i coefficienti di dispersione sono stati considerati dipendenti sia dali a distanza dali a sorgente (caso bidimensionale e tridimensionale) sia dai loro valore asintotico (caso tridimensionale). / Neste trabalho são apresentados modelos de dispersão analíticos de qualidade do ar, baseados nas equações de difusão e advecção estacionárias bidimensional e tridimensional, na geometria cartesiana. Estes modelos são válidos para um contaminante passivo, sujeito a situações de turbulência homogênea e com velocidades do vento médio uniformes, ou seja, para abandonos elevados que ocorrem em condições de estabilidade intermediária e na ausência de fortes empuxos. As soluções são alcançadas com o uso do método da Transformada Integral Generalizada e são analíticas no sentido de que nenhuma aproximação é feita ao longo de sua derivação. A idéia básica do método consiste: elaboração de um par de transformadas pela solução do problema de Sturm-Liouville; aplicação da transformada integral e solução do sistema de equações diferenciais ordinárias resultantes e aplicação da transformada inversa. Simulações numéricas e comparações com resultados disponíveis na literatura são apresentadas. Nestas simulações foram considerados coeficientes de dispersão dependentes da distância da fonte (caso bidimensional e tridimensional) e o valor assintótico do coeficiente de dispersão (caso bidimensional). / In this work, analytical dispersion models for air quality are reportedo The models are based upon the multidimensional steady-state diffusion-advection equation, in the cartesian geometryo They are valid for a passive contaminant and for physical conditions of homogeneous turbulence and uniform mean wind speed, that means, for elevated contaminant releases that occur in intermediate stability conditions without strong buoyancyo The solutions are obtained using the Generalized Integral Transform Technique; they are analytical in the sense that no approximation is made along their derivationo The main idea consists of the steps: construction of a pair of transformation through the solution of a Sturm-Liouville problem, application of the integral transform and solution of result system of ordinary differential equations followed by the application of the inverse transformo Numerical simulations and comparisons with available results in the literature are presentedo In these simulations the dispersion coefficients were assumed to be dependent on the distance o f the source (two and three dimensional cases) as well its asymptotic bebaviour (two dimensional case).

Neste trabalho é apresentada uma solução analítica, expressa na forma integral, para a equação SN de transporte unidimensional dependente do tempo em geometria cartesiana, válida para domínios limitado e ilimitado (0 < x < ∞), usando a técnica da dupla transformada de Laplace. A principal ideia consiste na aplicação da transformada de Laplace na variável tempo e na solução da equação resultante pelo método LTSN usando condiçõs de contorno apropriadas para problemas com domínio limitado e ilimitado. Também é apresentada uma nova solução analítica para o conjunto de equações para o fluxo angular, em um retângulo, usando a técnica da transformada dupla de Laplace. Sua principal ideia engloba os passos seguintes: aplicação da transformada de Laplace em uma variável espacial, solução da equação resultante pelo método LTSN e reconstrução do fluxo angular duplamente transformado usando o teorema de inversão da transformada de Laplace. Aqui é assumido que o fluxo angular na fronteira é aproximado por uma função exponencial. Os resultados obti- dos por esses métodos, para os problemas considerados, são comparados com os resultados disponíveis na literatura. / In this work a general analytical solution is reported, expressed in integral form for the time-dependent, one-dimensional SN transport equation in cartesian geometry valid for bounded and unbounded domain (0 < x < ∞), using the double Laplace transform technique. The main idea consists in the application of the Laplace transform technique in time variable and solution of the resulting equation by the LTSN method, using appropriated boundary conditions for bounded and unbounded domain problems. It is also presented a new analytical solution for the set of SN equations for the angular flux, in a retangle, using the double Laplace transform technique. Its main idea comprehends the following steps: application of the Laplace transform in one space variable, solution of the resulting equation by the LTSN method and reconstruction of the double Laplace transformed angular flux using the inversion theorem of the Laplace transform. It is also assumed that the angular flux at boundary is approximated by an exponential function. The results attained by these methods for the problems considered are compared against results available in the literature.

Os efeitos da inércia no escoamento de fluidos viscoplásticos através de uma expansão seguida de uma contração são analisados neste trabalho. O comportamento mecânico é modelado pela equação constitutiva do fluido Newtoniano Generalizado, com a função viscosidade definida pela equação do modelo SMD (de Souza Mendes e Dutra, 2004). As equações de conservação de massa e de quantidade de moviemnto, juntamente com a equação constitutiva, são aproximadas pela formulação de Galerkin mínimos-quadradros (GLS) em termos da pressão e da velocidade. Uma análise de sensibilidade é realizada, com o objetivo de investigar a influência da inércia e das forças viscosas na dinâmica do escoamento. A topologia das superfícies de escoamento é obtida, e provou-se estar fortemente relacionada com a inércia e com a tensão limite de escoamento considerados no escoamento. Além disso, os resultados são comparados com outros resultados obtidos na literatura, que consideram a elasticidade do fluido. Pode-se observar que os efeitos da inércia e da elasticidade levam a padrões de escoamento diferentes. / The effect of inertia in the flow of viscoplastic fluids through an expansion followed by a contraction is analyzed. The mechanical behavior is modeled by the Generalized Newtonian Fluid constitutive equation, with the viscosity function given by the SMD equation (de Souza Mendes and Dutra, 2004). The conservation equations of mass and momentum, together with the constitutive equation are approximated by a Galerkin least-squares (GLS) formulation in terms of pressure and velocity. A sensitivity analysis is performed, aiming at investigating the influence of inertia and viscous forces on the fluid dynamics. The topology of yield surfaces is obtained, and proved to be strongly related to inertia and yield stress amounts considered in the flow. Moreover, the results are compared to other results from the literature, which consider fluid elasticity. It is observed that inertia and elasticity effects lead to different flow patterns.

O objetivo deste trabalho é verificar se o conjunto de simplificações adotadas em química computacional pode produzir resultados condizentes com a avaliação experimental no caso de catalisadores metalocênicos, de forma que a simulação molecular seja considerada uma ferramenta útil no desenvolvimento de novos catalisadores. As atividades da reação de polimerização do etileno, em meio homogêneo, para uma série de oito catalisadores metalocênicos foram obtidas experimentalmente, as espécies estudadas foram: [Cp2ZrCl2], [(MeCp)2ZrCl2], [(nBuCp)2ZrCl2], [(iBuCp)2ZrCl2], [(tBuCp)2ZrCl2], [Et(Ind)2ZrCl2], [Et(IndH4)2ZrCl2] e [Me2Si(Ind)2ZrCl2]. As reações de polimerização utilizaram o metilaluminoxano (MAO) como co-catalisador, no entanto, a influência do MAO não foi modelada diretamente. Para a resolução aproximada da equação Schrödinger foi empregado o software Gaussian98 (DFT/B3LYP). Outra abordagem utilizada foi a transformação de Bäcklund que leva, considerando uma série de simplificações, a uma resolução algébrica da equação Schrödinger, implementada no aplicativo Qui01. Possivelmente, a transformação de Bäcklund exija que a aproximação inicial da estrutura molecular esteja muito próxima a um mínimo local de energia, o que limitaria sua aplicação. Constatou-se que o solvente da reação pode interagir com o sítio ativo prejudicando a atividade catalítica na polimerização do etileno. Alguns parâmetros geométricos apresentaram boa correlação com a atividade catalítica, as dependências encontradas foram relacionadas a efeitos estéricos e a inibição competitiva do solvente. / The objective of this work is to verify if the group of simplifications adopted in Computational Chemistry can produce reliable results to the experimental evaluation of metallocene catalysts, so the molecular simulation can be considered a useful tool in the development of new catalysts. The activities of ethylene polymerization reactions, in a homogeny environment, for a series of eight metallocene catalysts were obtained by experiments, namely: [Cp2ZrCl2], [(MeCp)2ZrCl2], [(nBuCp)2ZrCl2], [(iBuCp)2ZrCl2], [(tBuCp)2ZrCl2], [Et(Ind)2ZrCl2], [Et(IndH4)2ZrCl2] and [Me2Si(Ind)2ZrCl2]. The polymerization reactions used the metilaluminoxano (MAO) as the co-catalyst, however, the MAO influence was not modeled directly. For the approximated result of the Schrödinger equation it was used the Gaussian98 (DFT/B3LYP) software. Another approaching that was used was the Bäcklund transformation that leads to an algebraic resolution of the Schrödinger equation, considering a series of simplifications, implemented in the Qui01 application. It was verified that the solvent of the reaction can interact with the active site, damaging the catalytic activity in the ethylene polymerization. Some geometric parameters have good correlation with catalytic activity; the dependencies found were related to steric effects and the competitive inhibition of the solvent.

O presente trabalho aborda uma correlação numérico-experimental dos fatores que podem afetar a temperabilidade de um aço da qualidade ABNT 1045 submetido ao Ensaio Jominy em três temperaturas de austenitização diferentes: 20, 70 e 120°C acima da temperatura crítica Ac3. Tal correlação foi feita a partir do cálculo das taxas de resfriamento obtidas com base na análise térmica do ensaio. Para tal efeito, foram colocados termopares em pontos predefinidos no corpo de prova a fim de obter as curvas de resfriamento. Analises metalográficas e o levantamento do perfil de dureza Jominy (utilizando a Escala Rockwell C) permitiram avaliar a temperabilidade do aço em questão nas três temperaturas de austenitização. Os cálculos entre o percentual de fases presentes a partir da metalografia da microestrutura e ensaios de microdureza Vickers nas fases geraram valores de dureza que foram comparados com os resultados de dureza Rockwell C anteriormente citados. Finalmente, expressões numéricas foram obtidas correlacionando o percentual de fases presentes na microestrutura e o perfil de durezas em função das taxas de resfriamento: % fases = f(T0, posição) 0 e HRC = f(T0, posição) nas três temperaturas de austenitização, permitindo uma estimativa das fases e da dureza ao longo do corpo de prova. Esta correlação permite também observar o comportamento da microestrutura na medida em que a taxa de resfriamento varia durante o ensaio. / This work presents a numerical-experimental correlation of the factors that may affect the hardenability of steel SAE 1045 after the Jominy end quench test in three different austenitizing temperatures: 20, 70 and 120 ° C above the critical temperature Ac3. This correlation was made from the calculation of cooling rates based on thermal analysis of the test. For this purpose, thermocouples were placed at predefined points in the test specimen of evidence in order to obtain the cooling curves. Metallographic analysis and the generation of the hardness profile Jominy (using the Rockwell C scale) allowed to evaluate the hardenability of the steel in question in the three austenitizing temperatures. The calculations of the percentage of phases present from the metallography of the microstructure and microhardness testing applied at the phases estimate allowed global hardness values that were compared with the results of Rockwell C hardness mentioned above. Finally, numerical expressions were obtained by correlating the percentage of phases present in the microstructure and hardness profile depending the cooling rates: % phases = f(T0, position) 0 phases and HRC = f(T0, position) at the three austenitizing temperatures, allowing an estimate of the phases and the hardness along the test specimen. These correlations allowed also to observe the behavior of the microstructure as the cooling rate was varied during the test.

O estudo de dinâmica de rotores é de fundamental importância para o projeto de equipamentos rotativos. Este fato deve-se a atual demanda por máquinas com melhores performances, menor tempo de manutenção e com condições de operação variáveis. O custo elevado dos testes experimentais leva a considerar uma simulação numérica para verificar o projeto de equipamentos rotativos, sem a necessidade de realizar experimentos diferentes para cada tipo de variável a ser estudada. Na indústria automobilística, há uma crescente necessidade de testar a confiabilidade dos componentes fabricados. Fenômenos vibratórios, como a ressonância dos componentes em relação às velocidades de rotação do motor, devem ser previstos. No entanto, em inúmeros casos, as características dinâmicas não são conhecidas até que se construam os protótipos e sejam realizadas avaliações experimentais. Esta experimentação é feita no veículo, com um custo elevado. Há uma necessidade de métodos alternativos, que permitam o estudo do desempenho dinâmico dos componentes automotivos, ainda na fase de projeto, com menores custos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia numéricoexperimental para realizar uma análise de eixos rotativos de transmissão, dando-se ênfase em eixos Cardan e semi-eixos homocinéticos. Vários métodos numéricos têm sido utilizados para o estudo de sistemas de eixos rotativos. Neste trabalho, o enfoque numérico é abordado utilizando-se o método das matrizes de transferência, apoiado em trabalhos experimentais e em resultados obtidos na pesquisa bibliográfica. Entre os tópicos de interesse, citam-se: o controle passivo de vibrações em eixos rotativos, utilizando o efeito giroscópico, a análise de vibrações em semi-eixos homocinéticos e em um eixo Cardan de dupla seção. O objetivo da análise experimental é obter uma interação numérico-experimental para confirmar os resultados obtidos numericamente, validando a metodologia empregada. As metodologias numérica e experimental utilizadas são apresentadas e discutidas, no intuito de obterem-se resultados e conclusões adequadas aos fenômenos estudados. / A Methodology to Study Dynamics of the Rotating Power Shaft Transmission with Applications in the Front Wheel Drive Shaft and Double Sections Cardan Shaft. The field of rotordynamics is very important in the rotating equipment project field. This is due to the increasing demand for reliable machine performance and reduced maintenance over long periods of operation and under variable operating conditions. The cost of experimental testing makes it practical to consider computer simulation to verify rotor bearing system designs without the necessity of building each design variation considered. In the automotive industry, there is an increasing demand for testing the reliability of the manufactured components. Vibrational phenomenon, such as the components ressonance in relation to the motor speed (velocity), must be considered. However, in many cases, the dynamic behaviour is unlmown until a prototype is built and experimental evaluation is done in the vehicle, which can be expensive and time consuming. Alternative methods are needed, in order to allow the dynamic behaviour study of the vehicle components in the design phase, therefore decresing costs. The aim o f this study is the development o f a numerical and experimental methodology to analyze power shaft transmissions, with emphasis to Cardan shafts and front wheel drive shafts. Severa! numerical methods have been used in the rotordynamics analysis. In this wor~ the transfer matrix method is used as the numerical approach, which is compared with experimental results and the literature. The main applications are the passive vibration control of rotating shaft using gyroscopic effect, the vibration analysis of front wheel drive shafts and vibration o f Cardan shafts. The aim o f experimental analysis is to obtain results to confirm the values of numerical analysis, confirming the scientific value ofthe methodology developed. The numerical and experimental methodologies presented have been discussed by mean of the results obtained in this work.

The byproduct of processing rocks for the purpose of extraction of minerais is a waste which is generally referred to as tailings. These byproducts are impounded behind dams specially designed for thjs objective and are known as tailings deposits. The objective of this study is to investigate the true capacity of a reservoir when waste material is impounded. The process consists of dispersion, sedimentation and consolidation, which take place simultaneously. It is the purpose of the present study to analyze these coupled phenomena of soil formation to estimate the volume of waste that can be impounded. This is an important factor from a financiai and ecological view point. A theory is proposed which contains the sedimentation and consolidation processes. In arder to have a complete modelling of the problem an Implicit Finite Difference Code was developed. The code is based on the use of the Preissmann Scheme and the Double Sweep Method to solve the system of partial differential equations that form the sedimentation part of the problem. A new constitutive model for the characterization of the stress-strain behavior of the solid skeleton, considering the changes in the state of the material is developed. This forms an important part of the basic equation of the consolidation process coupling pore-pressure dissipation and deformation of the soil mass. A Finite Element Code is developed incorporating both nonlinearities, i.e. those arising from the material response (Elasto-Plastic Model) and those due to geometrical (Eulerian System) nonlinearities. To complement the study, the case of the disposal of a bauxite mine in a reservoir located in Saramenha, district of Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil is considered. Comparison between numerical analysis and field measurements is made based on total and effective stresses profiles, void ratio profile and vertical displacements through the soil formation profile. The numerical analysis successfully predicts the filling of the reservoir, which helps build confidence in the numerical procedure developed in this study.

Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo numérico para simular as vibrações induzidas por escoamentos isotérmicos em estruturas imersas em fluidos quase­ incompressiveis. Utiliza-se o método dos elementos finitos e considera-se o acoplamento do fluido com a estrutura imersa. Admite-se que as estruturas sao corpos rígidos com restrições elásticas para giros e deslocamentos. Para a análise do escoamento do fluido é utilizado um método explicito de dois passos de Taylor-Galerkin. Para a análise da estrutura imersa é utilizado o método de Newmark. O fluido e a estrutura são acoplados através da imposição de certas condições de compatibilidade e de equilíbrio, e da consideraçao da contribuição do fluido na massa e no amortecimento da estrutura. sao apresentados exemplos de aplicaçao à análise do escoamento em torno de um cilindro fixo e do escoamento em torno de um cilindro oscilante. / A numerical model to simulate isothermal flow induced vibrations of immersed structures in quasi-incompressible fluids, is presented in this work. Finito cle ent mcthod is uscd and fluid-structure interaction is considered. It is assumed that immersed structures are rigid bodies with elastic restrains for rotations and displacements. For the fluid flow analysis is used an explicit two steps Taylor-Galerkin method. For the immersed structure is used Newmark's method. The fluid and the structure are coupled through the imposition of compatibility and equilibrium conditions, and the consideration of the fluid contribution to the mass and the darnping of the structure. Examples of aplication to the analysis of flow around one fixed cilinder and of flow around one oscillating cilinder, are presented.