O desenvolvimento de técnicas que deem sobrevida a navios com mais de 20 anos de navegação interior é crucialmente importante para um país com a demanda de mobilidade como a que tem o Brasil. Nesse sentido, uma técnica que pode ser citada é a determinação da vida útil potencial (VUP), que propõe uma forma de avaliar o aumento da vida útil de embarcações de navegação interior. Na busca por índices globais que identifiquem as condições do navio, considera-se o cálculo do momento fletor último da seção mestra do navio. O presente trabalho apresenta, de forma detalhada, a aplicação dos principais métodos de cálculo do momento fletor último em três casos de estudo: um perfil caixão, o perfil reduzido de embarcação de fundo duplo (estudada por Nishihara, 1983) e a seção mestra de uma embarcação típica utilizada para navegação na Bacia do Sudeste (NT Guarita). Os métodos empregados para o cálculo do momento fletor último são: métodos direto e iterativo propostos pela Associação Internacional de Sociedades Classificadoras (IACS 2008), Método da Resistência Direta, Método da Largura Efetiva e análises não lineares através do Método dos Elementos Finitos. Com o intuito de obter uma resposta mais coerente, é proposta uma modificação no Método Iterativo [IACS, 2008]. O método modificado é então utilizado no estudo de sensibilidade do momento fletor último frente à redução de espessura das chapas de convés (considerando a seção mestra da embarcação NT Guarita). Os resultados obtidos, bem como as conclusões a respeito, são apresentados ao final do trabalho. Adicionalmente, é proposto um índice para uso na avaliação do nível de não linearidade da resposta dos elementos locais, quando submetidos a reduções de espessura. / The increasing of ships life extension can only be provided by new methodologies development. A new method to determine the potential ship shelf life is being proposed, being part of the new method, in this document the ultimate bending momentum of the master ship section is study. The study presents the application of the most popular methods to calculate the ultimate bending for three different cases: box section, double hull ship studied by Nishihara, 1983 and master section of a typical boat used in Bacia do Sudeste, NT Guarita. The methods applied to calculate the ultimate bending momentum are: direct and iterative methods proposed by the International Association of Classification Societies, IACS 2008, Direct Strength Method, Method of Effective Width and also non-linear analysis using the Finite Element Method. In order to obtain a more coherent response, a change in the Iterative Method [IACS, 2008] has been proposed. The new method is used to study the sensitivity of the ultimate momentum to the reduction of deck thickness applied the NT Guarita. The results and conclusions will be presented in this study. Additionally, will be proposed an index to evaluate the level of non-linearity of the local elements response, when exposed to thickness reduction.

Neste trabalho desenvolvemos um PSE (Ambiente para Soluca-o de Problemas) para gera,c-ao de malhas O programa chamado MAKEGRID fornece uma interface amig avel para a definica-o da regi-ao f 1sica a ser discretizada Esta regi-ao pode ser simplesmente ou multiplamente coneXa V arios geradores de malha foram implementados entre m etodos alg ebricos e el 1pticos in- cluindo o gerador TTM n-ao-homogAeneo para atrac-ao da malha para um ponto ou linha coordenada espec 1fica O programa tamb emoferece ferramentas graficas para a an alise qualitativa da malha gerada Utilizando as id eias do m etodo MAC introduzimos o uso de uma malha de estados para a identifica,cao das c elulas em uma malha generalizada Assim cada ponto da malha possui um valor associado informando se este ponto pertence a um corte uma c elula fict 1cia ou a condi,c-ao de contorno que deve ser aplicada neste ponto Pode-se especificar uma condi,c-ao de contorno diferente para cada ponto da malha para cada vari avel primitiva utilizada O programa retorna arquivos contendo a malha de estados e a discretiza,c-ao das condic es de contorno requeridas Os arranjos co-localizado e diferenciado s-ao apresentados como poss 1veis escolhas para a discretizaca-o dos operadores gradiente divergente e Laplaciano Estes s-ao implementados para malhas cartesianas e generalizadas / A PSE (Problem-Solving Environment) on Mesh Generation was developed The program entitled MAKEGRID provides a friendly interface for the definition of physical region boundaries which can define simply or multiply-connected domains Several options for mesh generators among algebraic and elliptical methods were implemented including the inhomogeneous TTM method for attracting a mesh to a grid point or coordinate line Besides the programoffers graphical tools for a qualitative analysis of the generated grid Based on the ideas of the MAC method we introduce the use of a state grid for identification of cells in a general mesh Each grid point receives a associated value which indicates if this point belongs to a cut branch to a fictitious cells or what boundary condition is required for this point The used methodology permits the definition of a different boundary condition for each grid cell The user can define the boundary cells and the conditions to be applied on these cells in a practical way receiving a state grid and a file containing the discrete formof the specified boundary conditions as result The co-localized and staggered schemes are presented as possible choices for the gradient divergent and Laplacian operators discrete form .

Este trabalho descreve uma metodologia para a geração de programas CNC para otimizar um sistema produtivo. Quanto às informações geométricas, o sistema caracteriza-se por utilizar os ciclos de usinagem que o comando da máquina disponibiliza, por possibilitar a aplicação de ciclos desenvolvidos com recursos de programação parametrizada e por gerar novos ciclos, através de uma linguagem genérica, proposta neste trabalho, em um editor de programação parametrizada. Quanto aos dados tecnológicos, ou seja, as condições de usinagem definidas no código de programação, o sistema permite a otimização dos parâmetros de corte através de um banco de dados com informações realimentadas com resultados obtidos da produção. A análise da viabilidade da metodologia proposta é realizada através da implementação de um protótipo de um sistema dedicado à programação de tornos CNC. O protótipo é composto de aplicativos computacionais desenvolvidos e orientados à otimização do sistema produtivo. A metodologia para geração de funções CAD/CAM foi implementada e testada mostrando resultados eficientes. O protótipo implementado como um conjunto de ferramentas aplicativas integradas é de fácil operação e utilização unindo todos os módulos projetados. / This study describes a methodology for the generation of CNC programs to optimize a productive system. Regarding geometrical information, the system is characterized by the use of machining cycles that the machine tool control provides because a allows the application of cycles developed with parameterized programming and by generation of new cycles, through a generic language, proposed in this study on a parameterized programming editor. As for technological data, i.e. the machining conditions set out in the programming code, the system allows the optimization of cutting parameters through a data base with information fed back with results of production. The feasibility analysis of the proposed methodology is accomplished through the implementation of a prototype of a system dedicated to programming CNC lathes. The prototype consists of computer applications developed and oriented to the optimization of the production system. The methodology for the generation of CAD/CAM functions has been implemented and tested showing effective results. The prototype implemented as an integrated set of applicative tools is of easy operation and use connecting all designed modules.

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise sobre a cinética de nêutrons utilizando um modelo fracionário, recente na literatura. Este novo modelo envolve uma nova relação constitutiva entre a corrente de nêutrons e o fluxo escalar de nêutrons, em que uma das suposições realizada para a relação constitutiva clássica (lei de Fick) não é feita: a densidade de corrente não mais é irrelevante se comparada `a taxa de colisão. Ao considerar esta hipótese, este novo modelo aqui apresentado se torna mais abrangente que o modelo fickiano clássico. Para manter o caráter geral do modelo é considerado um operador diferencial de ordem fracionaria em sua dedução, o que acresce ao modelo dois novos parâmetros: o tempo de relaxação e a ordem da derivada fracionária. Considerando este modelo, é realizada a dedução das equações de cinética de nêutrons, com ênfase na cinética pontual de nêutrons. A equação fracionária de cinética pontual de nêutrons é resolvida analiticamente através do método da decomposição, a fim de estudar o novo modelo minimizando os erros numéricos. Os resultados obtidos através desta metodologia são comparados com os resultados clássicos em diversos casos, com a finalidade de analisar a influência dos parâmetros fracionários no modelo. / The objective of this work is to make an analysis about the neutron kinetics using a recent model on the literature. This new model involves a new constitutive relation between the neutron current and the neutron scalar flux, in which one of the simplifications made to find the classical constitutive relation (Fick’s law) is not considered: the current density no longer is irrelevant as compared to the collision rate. By considering this hypothesis, this new model here presented becomes more general than the classic fickian model. In order to keep the general property of the model, a differential operator with fractional order is considered in its deduction, which adds two new parameters to the model: the relaxation time and the fractional derivative order. Considering this model, the neutron kinetics equations are deduced, with emphasis on the neutron point kinetics. The neutron point kinetic equation is analytically solved by the Adomian’s decomposition method, in order to study the new model minimizing numerical errors. The results obtained by this methodology are compared to the classic results in several cases, in order to analyse the fractional parameters influences to the model.

Neste trabalho, é estudado o controle da transmissão do som numa placa retangular e fina. Para tanto, é encontrada a resposta dinâmica da placa, excitada por forças harmônicas pontuais e piezomomentos, obtida usando uma base não-clássica e uma análise modal. A radiação sonora emitida pela vibração da placa é encontrada. A potência sonora radiada pode ser calculada aplicando controle ativo diretamente na estrutura, na forma de uma entrada vibratória, uma vez conhecida a resposta na superfície da placa, obtendo-se uma signicativa redução analitica. Os piezocerâmicos, modelados como quatro momentos pontuais, são unidos a superfície da placa como atuadores. A potência sonora transmitida antes e depois do controle é comparada, usando diferentes número de atuadores. Uma estratégia clássica de controle linear quadrático (LQR) e empregada no contexto de um procedimento de otimização da posição dos atuadores do sistema.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-03-12T18:36:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Condições de Contorno em SPH.pdf: 3948796 bytes, checksum: 56af592704db440fbf4865e764d28120 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-12T18:36:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Condições de Contorno em SPH.pdf: 3948796 bytes, checksum: 56af592704db440fbf4865e764d28120 (MD5) Previous issue date: 2017-03-02 / CAPES / Nesta dissertação será apresentado o método SPH - Smoothed Particle Hydrodynamics, - em português, Hidrodinâmica da Partícula Suavizada, um método sem malhas baseado em distribuições de partículas. O método foi inicialmente desenvolvido, em 1988, para simulações de sistemas astronômicos, onde as grandezas envolvidas sofrem variações bruscas e e grandes. Seus criadores desejavam um método que fosse fácil de se trabalhar e que, em contrapartida, fornecesse uma precisão coerente. O SPH é muito utilizado em aplicações em sistemas fluidos ou granulares, mas nada impede, e muito tem sido feito, de se aplicar a sistemas sólidos e de alta viscosidade. O SPH, em comparação com, por exemplo, Método do Elemento Finito, apresenta a grande vantagem de não sofrer com as grandes deformaç oes, em virtude de sua natureza particular. Neste trabalho estabeleceremos os fundamentos matemáticos que são a essência método. Serão exibidas algumas de suas aplicações e discutidas as principais condições de contorno utilizadas pelos pesquisadores da área, bem como proposta uma condição funcional que será simulada. Por fim, os resultados serão comparados com alguns outros trabalhos desenvolvidos por outros pesquisadores na área. / The SPH- Smoothed Particle Hydrodynamics-, in portuguese, Hidrodinâmica da Partícula Suavizada, will be presented. It is a meshless method based on particles distributions. The method was initially developed in 1988 for simulations of astronomical systems, where the quantities involved suffer abrupt and large variations. Its creators wanted a method that was easy to work with and, on the counterpart, would give a coherent precision. The SPH is mainly applied to fluid or granular systems but can be applied to solid or high viscous systems. The SPH method in comparison, for example, to Finite Element Method, shows a great advantage once do not have the problem when treating large deformations, in virtue of his particular nature. In this dissertation will be presented the mathematical foundations that are the essence of the method. It will be exhibited some of their applications and some of the major boundary conditions used by the researchers in the subject. It will be also proposed a functional condition to be simulated. Finely, the results will be compared to some other simulations developed by researchers in this area.

Orientadores: José Roberto Nunhez, Nicolas Spogis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nasato_DanielSchiochet_M.pdf: 8429075 bytes, checksum: 08b5ea34c892e0a82506be022a1613ee (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho propõe um acoplamento entre o método dos elementos discretos (DEM), utilizado para simular o manuseio de materiais particulados, e o método dos elementos finitos (FEM), utilizado para estimar respostas estruturais a uma dada condição de carregamento. O acoplamento é de 1 via, onde as forças na estrutura calculadas pelo software de DEM são passadas ao software de FEM. Foi proposta uma validação numérica a fim de avaliar a precisão do acoplamento em passar as forças do software de DEM para o software de FEM. Apenas efeitos estáticos são avaliados neste primeiro teste. Uma validação experimental foi realizada utilizando-se medidas em um tanque de mistura, permitindo assim a captura de efeitos dinâmicos das partículas. Com o modelo desenvolvido e validado, foram realizadas simulações em um equipamento industrial utilizando os softwares de DEM e FEM e o acoplamento desenvolvido, como parte de um projeto realizado com uma empresa do setor de mineração / Abstract: This work proposes a coupling between the discrete element method (DEM), used to simulate bulk materials handling, and the finite element method (FEM), used to simulate structural response to a certain loading condition. It is a one-way coupling, where the forces in the structure calculated by the DEM software are sent to the FEM software. It was proposed a numerical validation in order to evaluate the precision of the coupling to pass the forces from the DEM to the FEM software. Only static effects are evaluated in this initial test. An experimental validation was done using data measured from a mixing tank, allowing dynamic effects to be considered. With the model developed and validated simulations were done in industrial equipment using DEM and FEM software and the developed coupling, as part of a project with a mining sector company / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Vera Lucia da Rocha Lopes, Jose Mario Martinez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-06T05:45:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendonca_LuzianeFerreirade_D.pdf: 3091539 bytes, checksum: 7c40c0932b2056dbe8dfb8e1f7da8401 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Sistemas de Otimalidade (ou Sistemas KKT) são sistemas formados pelas condições primais-duais estacionárias para a solução de problemas de otimização. Sob hipóteses adequadas (condições de qualificação), os minimizadores locais de um problema de minimização satisfarão as equações e inequações KKT; entretanto, infelizmente, muitos outros pontos estacionários (incluindo maximizadores) também são soluções desse sistema não linear. Por essa razão, os métodos destinados à resolução de problemas de programação não-linear fazem uso constante da estrutura de minimização, e o uso simples de métodos destinados à resolução de sistemas não-lineares podem gerar soluções espúrias. Todavia, caso o método destinado à resolução do sistema KKT tenha um ponto inicial situado na região de atração para um minimizador, esse método pode vir a ser muito eficiente. Neste trabalho, os métodos quase-Newton para a resolução de sistemas não-lineares são usados como aceleradores de algoritmos de programação não-linear (Lagrangiano Aumentado) com restrições de igualdade, desigualdade e caixa. Utilizamos como acelerador o método simétrico inverso de correção de posto um (ISR1), o qual realiza reínicios periódicos e faz uso das estruturas esparsas das matrizes para armazenamento. São demonstrados resultados de convergência e são realizados vários experimentos numéricos que comprovam a eficiência desta estratégia para problemas de minimização com restrições de igualdade, e indicam outros caminhos para problemas de minimização com restrições gerais (igualdade, desigualdade e caixa) / Abstract: Optimality (or KKT) systems arise as primal-dual stationarity conditions for constrained optimization problems. Under suitable constraint qualifications, local minimizers satisfy KKT equations but, unfortunately, many other stationary points (including, perhaps, maximizers) may solve these nonlinear systems too. For this reason, nonlinear-programming solvers make strong use of the minimization structure and the naive use of nonlinear-system solvers in optimization may lead to spurious solutions. Nevertheless, in the basin of attraction of a minimizer, nonlinear-system solvers may be quite efficient. In this work quasi-Newton methods for solving nonlinear systems are used as accelerators of nonlinear-programming (augmented Lagrangian) algorithms. A periodically-restarted memoryless symmetric rank-one (SRI) correction method is introduced for that purpose. Convergence results are given. For problems with only equality constraints, numerical experiments that confirm that the acceleration is effective are presented. A bunch of problems with equalities, inequalities and box constraints is tested and several comments and suggestions for further work are presented / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Izuka_JaimeHideo_M.pdf: 3067570 bytes, checksum: 82a84bf138484b1bf94c984320ee5486 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo do presente trabalho é a modelagem dinâmica e a simulação das cargas e dos deslocamentos correntes nos mancais de um compressor alternativo. O modelo de mancal, integrado à cinética do conjunto, permite avaliar de forma precisa a influência dos pequenos movimentos dos suportes hidrodinâmicos no comportamento global do compressor. Soluções numéricas do problema de lubrificação hidrodinâmica são pesquisadas com o uso dos métodos de diferenças finitas, volumes finitos e elementos finitos. Resultados das soluções analíticas de mancal curto e longo são comparados com as soluções dos modelos numéricos de mancal. Escolhe-se assim a implementação e uso do modelo de elementos finitos para a simulação dos mancais hidrodinâmicos utilizados no compressor. O método de Newton-Euler é utilizado para a obtenção das equações diferenciais que representam o modelo de movimento do sistema dinâmico do conjunto eixo/biela/pistão. A implementação da solução numérica de mancal hidrodinâmico integrada à cinética do sistema exige um grande esforço computacional, demandando a utilização de técnicas de processamento paralelo. Assim, apresenta-se e compara-se com a literatura, os resultados de simulação de cargas e órbitas de mancais, na operação de um compressor alternativo de refrigeração. / Abstract: The present works simulates the loads and displacements of the bearings of a reciprocating compressor. The bearing model, which is integrated to the kinetics of the system, allows a precise evaluation of the influence of small movements of the hydrodynamic supports into the global behavior of the compressor Numerical solutions of the problem of hydrodynamic lubrication are studied using the methods of finite differences, finite volumes and finite elements. Results of analytical solutions for short and long bearing are compared with the numerical models of bearings. The finite element model of hydrodynamic bearings is used in the simulation of the compressor. The Newton-Euler method is used to obtain the differential equations representing the model of motion of the crankshaft/conrod/piston dynamic system. Implementation of the integrated numerical solution for the hydrodynamic bearing and the kinetics of the system requires a large computational effort, demanding the use of parallel processing techniques. The results of simulation of orbits and bearing loads in the operation of an alternative refrigeration compressor is thus presented and compared with the literature. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Samuel Rocha de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T09:44:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_RaphaeldeOliveira_M.pdf: 2899892 bytes, checksum: 6befb1d82e7b4effd083097342934f7d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta dissertação trata de um problema de colapso gravitacional do campo escalar sem massa com simetria esférica, de acordo com as equações de Einstein com acoplamento mínimo. Desenvolvemos algoritmos simples mas com ajuste automático de refinamento para obter soluções numéricas. O refinamento é necessário para descrever os fenômenos do colapso. Utilizamos rotinas comuns para resolver equações diferenciais ordinárias advindas do método das linhas aplicado às equações diferenciais parciais do modelo matemático, a saber, rotinas de Runge-Kutta e de splines cúbicas. Mostramos que é possível obter soluções tão próximas quanto se queria à solução de Buracos Negros e da solução crítica com os algoritmos desenvolvidos e simples computadores de mesa. / Abstract: This dissertation is about a problem of gravitational collapse of the spherically symmetric massless scalar field in accord to the Einstein equations with minimal coupling. We developed simple but with adaptative mesh refinement algorithm to obtain numerical solutions. The mesh refinement is required to describe the collapse phenomena. We used common routines to solve ordinary differential equations that come from the method of lines applied to the partial differential equations of the mathematical model, namely, Runge-Kutta and cubic splines routines. We showed that it is possible to get solutions as close as we want to the Black Holes solution and to the critical solution using our developed algorithms and simple desktop computers / Mestrado / Fisica-Matematica / Mestre em Matemática Aplicada