Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:11:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275443.pdf: 3783793 bytes, checksum: dc1d76020e48fdb532cc15c23abfae34 (MD5) / A separação total dos efeitos térmicos e mecânicos é razoável para a maioria das aplicações em mecânica dos sólidos. Contudo, alguns problemas requerem modelos mais complexos. Temperaturas de transição vítrea de borrachas e a experiência diária com o amolecimento térmico de plásticos provam a necessidade de se considerar acoplamento termomecânico no tratamento de polímeros. Também os metais, quando sujeitos a grandes deformações ou grandes taxas de deformação, exibem aquecimento perceptível. A necessidade clara de modelos termo-mecanicamente acoplados levou à extensa exploração de efeitos como tensões térmicas e aquecimento (e resfriamento) termoelástico para uma grande variedade de materiais e aplicações. O objetivo deste trabalho é formular um problema termomecânico totalmente acoplado em uma estrutura variacional, na qual derivam-se atualizações constitutivas de um pseudo-potencial incremental. Consideram-se materiais hiperelásticos viscoplásticos. A utilização de potenciais baseados em grandezas espectrais de deformação permite a representação de uma grande variedade de materiais isotrópicos. O problema é considerado adiabático, sem fluxo ou geração de calor, o que permite que a temperatura seja considerada uma variável interna adicional. O problema local de balanço de calor é derivado do pseudo-potencial incremental acoplado, junto com as equações descrevendo aspectos mecânicos. Discute-se a dependência de temperatura em todos os potenciais que compõem o pseudo-potencial incremental. A solução do problema não-linear com relação às variáveis internas permite a previsão da temperatura e do calor dissipado durante o processo de deformação. O modelo desenvolvido é implementado em código livre GNU Octave, representando casos de deformação simples, e posteriormente em um código acadêmico de elementos finitos em C++, permitindo a extensão para aplicações em geometrias e carregamentos mais complexos. São utilizados parâmetros materiais encontrados em literatura para permitir a comparação com resultados experimentais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T00:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290085.pdf: 1795889 bytes, checksum: 9f1ece219460bce6aca5f7cf08b6d2bd (MD5) / O problema inverso da identificação de forças em sistemas mecânicos, utilizando suas respostas vibratórias e características dinâmicas, é uma clássica estratégia de investigação de ruído e manutenção preventiva em equipamentos vibroacústicos. Muitas vezes, a identificação inversa de forças é a única estratégia de acesso às forças aplicadas sobre um sistema, seja devido à falta de transdutores ou à dificuldade de acesso aos pontos requeridos do sistema. Em sua primeira parte, este trabalho apresenta uma revisão detalhada e comentada sobre os diversos métodos de identificação de forças desenvolvidos nas últimas décadas. Os métodos estão organizados de acordo com suas principais características, facilitando o entendimento e a seleção dos mesmos diante de uma requerida aplicação. A segunda parte deste trabalho traz ferramentas matemáticas para regularização de sistemas numericamente instáveis e mal condicionados, bastante encontrados em problemas inversos. Nesta etapa, um método de regularização, que se utiliza de operações realizadas por matrizes aleatórias, é proposto para aplicações em sistemas com elevado mal condicionamento numérico. A terceira parte deste trabalho apresenta o desenvolvimento de um método de decomposição de ruído gerado por sistemas vibroacústicos, denominado análise alternativa de caminhos de transferência. O método proposto possui um custo operacional reduzido em relação às técnicas tradicionais, além de ser mais robusto ao ruído experimental. Uma proposta de identificação de forças em baixas freqüências está apresentada no final deste trabalho. A estratégia contempla o método da soma das acelerações ponderadas e está aplicada a um sistema vibratório sustentado por elementos de apoio de baixa transmissibilidade. Os resultados dos processos de identificação deste trabalho foram obtidos e validados a partir de simulações numéricas e testes experimentais / O autor disponibilizou em PDF somente os capítulos 1, 2 e 3

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284967.pdf: 713319 bytes, checksum: c93529cecc4376f51da0cb114102d34f (MD5) / Estudamos um sistema magnético em camadas com interações não homogêneas entre essas camadas. Nosso objetivo foi obter as propriedades críticas desse sistema, usando a aproximação de campo médio. Tratamos o modelo de Ising de spin-1/2 com interações moduladas pela sequência de Fibonacci. Dentro da aproximação de campo médio, essa sequência é classificada como marginal, na qual espera-se que os expoentes críticos dependam continuamente da razão entre as duas interações existentes, r (r=1 corresponde ao modelo uniforme). Para vários valores de r, obtivemos resultados numéricos para a "temperatura crítica" de um sistema finito com comprimento linear L (Tc(L)) e extrapolamos para o limite termodinâmico. Nossos resultados para Tc(L) têm mais de 14 casas decimais de precisão. Isto foi necessário para obtermos estimativas confiáveis para os expoentes ?, ? e ?. Esses expoentes foram calculados supondo uma dependência log-periódica das quantidades termodinâmicas relevantes com a temperatura reduzida ou com o campo magnético. Nós verificamos que esses expoentes críticos são dependentes da razão entre as interações e obedecem a relação de escala entre os expoentes críticos, ? = ? ( ? - 1 ), para qualquer valor de r. Nós também obtivemos os expoentes críticos ??? e ? das relações de escala entre os expoentes, na dimensão crítica superior (supostamente 4 para esse modelo).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T14:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289273.pdf: 261344 bytes, checksum: f705253fecab0a03fbd6e40bfcb117f7 (MD5) / Neste trabalho fizemos um estudo sobre métodos de operadores de fatoração em mecânica quântica. Inicialmente, estabelecemos as idéias gerais envolvidas no procedimento de fatoração de Infield e Hull, apontando as vantagens desse método na resolução de equações diferenciais em mecânica quântica não relativística, assim como as dificuldades que se apresentam na resolução da equação de Riccati, que desempenha um papel fundamental nessa abordagem. Derivamos as componentes do operador momento hermitianas em coordenadas esféricas e utilizamos a componente radial para construir operadores escada para o átomo de hidrogênio. Como contraponto ao método de Infield-Hull, desenvolvemos outra metodologia para a resolução da equação de Schrödinger, intrinsecamente relacionada ao conceito de grupos de simetria; entretanto essa técnica levou a operadores escada compostos por operadores diferenciais lineares de segunda ordem. Por fim, obtivemos operadores escada com dependência linear nas componentes radiais das coordenadas ou no operador momento. A construção de operadores com tal característica foi feita com o auxílio de quantidades conservadas análogas às quantidades clássicas para potenciais coulombianos. Numa primeira situação, os operadores escada obtidos possuíam a característica de dependerem não-linearmente nas coordenadas dos operadores momento e posição, mas, com a ajuda de novos operadores, foi possível encontrar duas fatorações, em que a condição de linearidade fosse satisfeita

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T05:50:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241511.pdf: 1948485 bytes, checksum: 482ee6f1081d30cc2601b2a9751be506 (MD5)

[pt] A presente pesquisa apresenta uma inédita abordagem multi-critério aplicada a seleção de parâmetros para a usina mecânica. O modelo proposto aborda a seleção de ferramentas de corte e a otimização das condições de usinagem em múltiplos estágios (mais especificamente a seleção do avanço, da velocidade de corte e da composição de estágios de usinagem). Apresenta-se, também, um sistema computacional (SIAD_T) desenvolvido em pararelo à presente pesquisa, com o objetivo de simular a metodologia aqui proposta. Este sistema, aplicável à seleção de condições de usinagem em operações de carreamento em tornos mecânicos, é dotado das seguintes ferramentas: (i) ferramenta gráfica para entrada das características geométricas da peça a ser usinada; (ii) ferramenta gráfica para definição dos volumes unitários (estágios de usinagem); (iii) código numérico para implementação do modelo multi-critério no processo de seleção de variáveis para a usinagem dos volumes unitários; e, (v) código numérico para implementação do modelo multi-critério no processo de seleção das famílias de volumes unitários (conjuntos de volumes unitários). Além destes pontos, o presente texto apresenta uma inédita análise de sensibilidade, na qual se avalia e questiona o grau de relevância da aplicação de uma abordagem multi-critério ao processo de tomada de decisões no contexto da usinagem. / [en] This work describes a original multicriteria approach to the machining parametes selection problem. The proposed model comprises the cutting tools selection problem and optimal parameters selection for multiple estages machining. In addition, a computacional system (SIAD_T) is developed to simulate the proposed methology implementation. This system, applicable to turning operations, has the following characteristica: (i) a graphical tool to input the geotric features of the workpiece,(ii) a graphical tool to input the unitary volumes, (iii) a numerical code to simulate the application o the multicriteria approach to the cutting tools selection process,(iv) a numerical code to simulate the application of the multicriteria approach on the machining parameters selection process, and (v) a numerical code to simulate the application of the multicriteria approach to the selection of machinable volumes (or selection of a set of unitary volumes). Finally, this work presents an analysis of the revelance of applying a multicriteria approach to decision making process concerning the machining context.

Orientador: Alice Assis / Banca: Maria Regina Dubeux Kawamura / Banca: Maria Celina Piazza Recena / Resumo: Nesta pesquisa desenvolvemos um trabalho que procurou contribuir para o desenvolvimento de um ensino de física permeado por aspectos relacionados à formação cidadã. Para tanto, elaboramos uma estratégia de ensino que procurou traduzir em situações educacionais concretas, o ensino para a cidadania, com o objetivo de investigar se compreensão da Primeira Lei de Newton por parte dos alunos, mediante uma interação dialógica entre alunos e professor, pode viabilizar a reflexão acerca da necessidade do uso do cinto de segurança para a preservação de sua própria vida e de outras pessoas. Os resultados desta pesquisa mostraram que a abordagem dialógica promovida em sala de aula viabilizou a compreensão da 1ª Lei de Newton por parte de alguns alunos, e que essa compreensão propiciou a reflexão sobre a necessidade do uso do cinto de segurança para a preservação da vida. Em relação á Física, os resultados obtidos na atividade avaliativa demonstraram que a estratégia de ensino foi significativa do ponto de vista da aprendizagem do conceito de Inércia, já que a maioria dos alunos obteve resultado satisfatório na avaliação escrita / Abstract: In this work, we developed an physics teaching strategy which sought to make possible the education for citizenship. Therefore, we establish the main objective to verify if the comprehension of the First Newton's Law by the students, through a dialogic interaction between students and teacher, can facilitate the reflection about the need to use the sent belts for the preservation of his own life and others. The results os this research showed that the dialogical approach promoted in the classroom enabled the understanding of the First Newton's Law by the students and that this understanding led these students to reflection on the need to use of set belts for the preservation of life. Regarding Physics, the results obtained in this test demonstrated that the teaching strategy was significant from the viewpoint of learning of the concept of Inertia, since the most of students obtained satisfactory result in the writing test / Mestre

A mecanização agrícola tem sido um importante fator que vem contribuindo para atender o aumento na demanda por alimentos. Porém, o desenvolvimento de máquinas e implementos com maior desempenho operacional ainda carecem de uma base de informações tecnológicas sistematizadas para a implementação em novos projetos de produtos. Desta forma, o principal objetivo deste trabalho foi o de implementar um sistema capaz de gerar informações para auxiliar no desenvolvimento de novos projetos de produtos, ou mesmo na melhoria das máquinas e implementos já existentes. Para tanto, foi construído um conjunto de transdutores de força – dinamômetros do tipo anel octogonal estendido, capazes de medir solicitações em duas direções ortogonais e o momento associado a estes dois esforços. Associados a estes transdutores foram utilizados outros recursos para a formação de uma instrumentação embarcada, a fim de possibilitar os registros, em tempo real, dos dados gerados para serem armazenados em bancos de dados para posterior análises e avaliações. Com o sistema implementado foram realizados diversos conjuntos de testes de campo, onde se ensaiou uma semeadora adubadora comercial com seus elementos ativos e/ou seus componentes isolados da máquina. No primeiro teste, foi avaliada uma linha completa de uma semeadora-adubadora, onde foram medidos os esforços no disco de corte da palha, na haste sulcadora para deposição do adubo e na unidade de semeadura. Nos testes seguintes, foram realizadas avaliações em dois modelos de hastes sulcadoras, trabalhando com diversos parâmetros distintos, a fim de comparar os respectivos desempenhos entre os dois modelos estudados. Também, verificaram-se avaliações das solicitações dos esforços de tração para sulcadores de adubo tipo disco duplo e, para tracionar somente os discos de corte. Finalmente, mediram-se os esforços para o arraste do chassi durante o deslocamento em campo. Os resultados dos sensores de força combinados com a instrumentação embarcada foram considerados satisfatórios durante as medições nos testes de campo, visto a sua repetibilidade tendo como referência um sistema de calibrações prévias. Desta forma, confirmouse que os registros dos testes de campo podem servir de referência para a análise de projeto de máquinas semeadoras-adubadoras, uma vez que os mesmos foram obtidos em condições reais durante as operações de campo.

Esta dissertação de mestrado apresenta um a investigação das causas que levara mum talude rodoviário à ruptura. Esse talude localiza-se no município de São Jerônimo, no Km 7+500 da rodovia RS/470. A ruptura foi progressiva, tendo início logo após a abertura do corte para a execução da rodovia e envolveu um a extensão demais de 100 metros. Foram levantados aspectos geológicos e geomorfológicos da região, indicando tratar-se de uma área localizada na Depressão Periférica, com relevo suave ondulado. Os dois solos que compõe o talude foram descritos e amostrados. Foram realizados ensaios de caracterização e ensaios de cisalhamento para as diversas condições de deformação dos materiais. Foram feitos diversos ensaios de cisalhamento direto: a) com amostras indeformadas, buscando-se determinar parâmetros de resistência para a condição de pico e, b ) ensaios especiais, utilizando a técnica de reversões múltiplas para determinar parâmetros de resistência na condição de grandes deformações. Foram feitos também ensaios de cisalhamento por torção (ring shear), buscando-se parâmetros de resistência para a condição residual. A estabilidade do talude foi verificada para duas geometrias, a inicial e a pós-ruptura, utilizando-se os parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos nos ensaios realizados. A retro-análise da situação inicial indicou que as rupturas iniciais mobilizaram um valor de resistência ao cisalhamento correspondente a um a condição de deformação intermediária entre a condição de pico e a de grandes deformações. A retro-análise da condição atua lindicou que os solos ainda não atingiram a condição residual, sendo que a resistência mobilizada é melhor representada pelos parâmetros na condição de grandes deformações.

Fenômenos naturais, tecnológicos e industriais podem, em geral, ser modelados de modo acurado através de equações diferenciais parciais, definidas sobre domínios contínuos que necessitam ser discretizados para serem resolvidos. Dependendo do esquema de discretização utilizado, pode-se gerar sistemas de equações lineares. Esses sistemas são, de modo geral, esparsos e de grande porte, onde as incógnitas podem ser da ordem de milhares, ou até mesmo de milhões. Levando em consideração essas características, o emprego de métodos iterativos é o mais apropriado para a resolução dos sistemas gerados, devido principalmente a sua potencialidade quanto à otimização de armazenamento e eficiência computacional. Uma forma de incrementar o desempenho dos métodos iterativos é empregar uma técnica multigrid. Multigrid são uma classe de métodos que resolvem eficientemente um grande conjunto de equações algébricas através da aceleração da convergência de métodos iterativos. Considerando que a resolução de sistemas de equações de problemas realísticos pode requerer grande capacidade de processamento e de armazenamento, torna-se imprescindível o uso de ambientes computacionais de alto desempenho. Uma das abordagens encontradas na literatura técnica para a resolução de sistemas de equações em paralelo é aquela que emprega métodos de decomposição de domínio (MDDs). Os MDDs são baseados no particionamento do domínio computacional em subdomínios, de modo que a solução global do problema é obtida pela combinação apropriada das soluções obtidas em cada um dos subdomínios Assim, neste trabalho são disponibilizados diferentes métodos de resolução paralela baseado em decomposição de domínio, utilizando técnicas multigrid para a aceleração da solução de sistemas de equações lineares. Para cada método, são apresentados dois estudos de caso visando a validação das implementações. Os estudos de caso abordados são o problema da difusão de calor e o modelo de hidrodinâmica do modelo UnHIDRA. Os métodos implementados mostraram-se altamente paralelizáveis, apresentando bons ganhos de desempenho. Os métodos multigrid mostraram-se eficiente na aceleração dos métodos iterativos, já que métodos que utilizaram esta técnica apresentaram desempenho superior aos métodos que não utilizaram nenhum método de aceleração.