Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-30T16:10:29Z No. of bitstreams: 1 153126.pdf: 2931268 bytes, checksum: 851ee96dff7447de0e95556e2deec4f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-30T16:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 153126.pdf: 2931268 bytes, checksum: 851ee96dff7447de0e95556e2deec4f8 (MD5) Previous issue date: 1980-04 / CNPq / Neste trabalho desenvolve-se um modelo de elementos finitos para o estudo dos problemas de: resposta transiente (linear e não-linear), vibrações livres (linear e não-linear) e estabilidade dinâmica de tubos conduzindo fluido. Utilizando-se a descrição lagrangiana atualizada do principio dos trabalhos virtuais deduz-se a forma incremental das equações do movimento. Linearizam-se essas equações em torno da configuração de equilíbrio e discute-se o problema de vibrações livres, mostrando-se que se o tubo tem extremidades fixas existe uma integral do movimento, e obtêm-se as expressões do hamiltoniano, do lagrangiano e do princípio de Hamilton aplicáveis a este sistema. Usando-se uma generalização do quociente de Rayleigh analisa-se qualitativamente o comportamento dos auto-valores, com a variação de velocidade de escoamento e obtém-se previsões teóricas sobre a estabilidade da posição de equilíbrio. Mostra-se que, se a velocidade de escoamento e uma função periódica do tempo ocorre instabilidade por ressonância paramétrica e determinam-se as fronteiras dessas regiões. Utilizando-se o programa automático de cálculo desenvolvido, obtêm-se mapas de estabilidade para tubos com diversas condições de apoio, comprova-se a existência do ciclo limite de flutter em um problema de vibrações não-lineares de um tubo em balanço, e comparam-se as soluções linear e não-linear em um problema de resposta dinâmica transiente. / In this work, a finite element model is developed to analyze: linear and non-linear transient response and free vibrations problems and dynamic stability of pipes conveying fluid. Making use of an updated lagrangian formulation for the principle of virtual work the incremental equations of motion are deduced. These equations are linearized about the equilibrium configuration and the free vibration problem is discussed, showing that an integral of motion exists when the pipes have fixed supports. Expressions for the hamiltonian, the lagrangian and the Hamilton's principle are then derived. A generalized Rayleigh quotient is used to study the influence of flow velocity on the eigenvalues behaviour, and theoretical estimates for the stability of the equilibrium position are obtained. It is shown that, for a periodic flow velocity, parametric resonance occurs and the boundaries of these instability regions are determined. A computer program was developed and used to get some numerical results namely: stability maps for pipes with different support conditions;existence of a limit cycle flutter in a non-linear problem vibration, for a cantilever pipe; comparison of linear and non-linear solutions for a transient dynamic response problem.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-31T11:33:22Z No. of bitstreams: 1 153289.pdf: 3869339 bytes, checksum: 458eef24be4acf88dd7409d479f8eb0f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T11:33:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 153289.pdf: 3869339 bytes, checksum: 458eef24be4acf88dd7409d479f8eb0f (MD5) Previous issue date: 1980-03 / Estuda inicialmente o modelo viscoplástico, analisando suas propriedades e mostrando como a partir de leis constitutivas viscoplásticas é possível se obter correspondentes leis plásticas e de creep secundário. Posteriormente formula-se o problema de valor de contorno em elasto/viscoplasticidade dentro da teoria de deformações infinitesimais, para processos quase estáticos e se deduzem os princípios variacionais correspondentes. Apresenta-se um algoritmo numérico baseado no Método de Elementos Finitos para aproximação espacial e no Método de Euler para a integração no tempo. Finalmente, empregando o algoritmo anterior, obtém-se soluções aproximadas em problemas de plasticidade, creep secundário e elasto/viscoplasticidade. / In the first part of this work a viscoplastic model is studied and it is shown how the viscoplasticity theory can be used not only to model this behavior but also to model plasticity as well as creep. The mixed-initial boundary value problem in elasto/viscoplasticity is presented for the case of quasi-static iso- thermal process and infinitesimal deformations. Different variational formulations related to the above boundary value problan are also deduced. A numerical algorithm based on the Finit Element Method and the Euler's Method, for the spacial and time cretizations respectively is presented. The algorithm in then used to obtain approximate solutions in elasto-plasticity, secundary creep and elasto/ viscoplasticity problems. / Estudia en primer término el mode lo viscoplástico, analizando sús propiedades y mostrando como a partir de leyes constitutivas viscoplásticas es posible obtener correspondientes leyes plásticas y de creep secundario. Posteriormente se formula el problema de valor de contorno en elasto/viscoplasticidad dentro de la teoria de formaciones infinitesimales, para procesos cuasi-estáticos y se deducen los princípios variacionales correspondientes. Se presenta un algoritmo numérico basado en el Método de Elementos Finitos para la aproximación espacial y en el Método de Euler para la integración en el tiempo. Finalmente empleando el algoritmo anterior se obtienen soluciones aproximadas en problemas de plasticidad, creep secundario y elasto/viscoplasticidad.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-31T16:27:47Z No. of bitstreams: 1 152180.pdf: 2616070 bytes, checksum: 9e871d54747bb2a3cb7d8e676883b548 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T16:27:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 152180.pdf: 2616070 bytes, checksum: 9e871d54747bb2a3cb7d8e676883b548 (MD5) Previous issue date: 1979-12 / CNPq / Apresenta, formalmente, o problema geral da Dinâmica de Corpos Elásticos, e estudam-se os problemas de resposta e estabilidade dinâmica de cascas girando em torno do eixo longitudinal, sujeitas a um carregamento que não acompanha o movimento de rotação rígida da casca. Através de uma expansão em série de Fourier na variável circunferencial, mostra-se que este tipo de carregamento gera excitações periódicas sobre a casca. Usando aproximações de diferença finita no tempo e de elementos finitos na direção longitudinal obtêm-se soluções transientes lineares e não lineares. Determina-se a solução periódica correspondente ao regime permanente e estuda-se a estabilidade infinitesimal desta solução, derivando-se, explicitamente, a primeira aproximação das regiões de ressonância paramétrica. / The general problem of Dynamics of Elastic Bodies is presented, and the problems of dynamic response and stability of rotating axisyrnmetric shells, under a non-rotating load, are studied. Using a Fourier series expansion for the circunferential variable it is shown that this load generates a periodic excitation on the shell. Linear and non-linear transient responses are then obtained through a finite difference approximation in the time domain anda finite element discretization in the longitudinal direction. The steady-state periodic solution is determined. Its infinitesimal stability is studied and the first approximation of parametric resonance regions is explicity derived.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-07T17:05:24Z No. of bitstreams: 1 zeferinoantoniodafonsecalopez (1).pdf: 872589 bytes, checksum: 0c7f270abdfdf20b2b4470b1a30f86af (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T17:05:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 zeferinoantoniodafonsecalopez (1).pdf: 872589 bytes, checksum: 0c7f270abdfdf20b2b4470b1a30f86af (MD5) Previous issue date: 1977-12 / Apresenta uma formulação variacional, equivalente ao problema de valor inicial e de contorno, correspondente à teoria linear da termoelasticidade dinâmica acoplada, em materiais condutores de calor, homogêneos e isotrópicos. Para a obtenção das soluções aproximadas, propõe-se um algoritmo numérico desenvolvendo-se sua implementação com o Método dos Elementos Finitos. Por último, apresentam-se alguns resultados numéricos a fim de verificar a eficiência do algoritmo proposto. / ln this work, a variational formulation of the initial and boundary value problem, corresponding to the linear theory of coupled dynamic thermoelasticity in homogeneous isotropic heatconducting materials, is presented. To obtain approximate solutions, a numerical algorithm was developed and implemented using the Finite Elements Method. Finally, some numerical results are presented to show the efficiency of the proposed algorithm. / Presenta en este trabajo una formulación variacional, equivalente al problema de valor inicial y de contorno, correspondiente a la teoria lineal de la termoelasticidad dinimica acoplada, en materiales conductores de calor, homogeneos e isotrópicos. Para la obtención de las soluciones aproximadas, se propone un algoritmo numérico desenvolviéndose su implementación con el Método de los Elementos Finitos. Por ultimo, se presentan algunos resultados numéricos a los efectos de verificar la eficiencia del algoritmo propuesto.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-20T18:07:28Z No. of bitstreams: 1 158139.pdf: 1149685 bytes, checksum: 165bbdaaaec313c6a4bbd28b6c09d515 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T18:07:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 158139.pdf: 1149685 bytes, checksum: 165bbdaaaec313c6a4bbd28b6c09d515 (MD5) Previous issue date: 1983-03 / Apresenta uma análise da aplicação do Método dos Elementos de Contorno ao problema definido pela vibração forçada de um par de cilindros esbeltos imersos em uma região fluida infinita. Na formulação do problema foram utilizadas hipóteses simplificadoras, reduzindo-se o mesmo à determinação de um potencial complexo. Para a realização de tal análise, foi desenvolvida a solução analítica para o problema e, com ela, foram comparados os valores obtidos através da solução numérica acima mencionada. Para a comparação de tais soluções, foram utilizados os valores dos coeficientes de massa adicionais característicos do problema. / The purpose of this work is to analyse the use of the Boundary Element Method (BEM) for solving the problem defined by the forced vibration of a pair of slender circular cylinders immersed in aninfinite fluid domain. The formulation of the problem is done through the assumption of simplifying hipoteses, which reduce its solution to a complex potential determination. In arder to perform the above mentioned analysis, an analytic solution for the problem was developed and compared with the values obtained through the BEM numerical solution. In the comparing of those solutions, the values of the additional mass coeficients for the problem were used.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-27T18:33:41Z No. of bitstreams: 1 159040.pdf: 1888369 bytes, checksum: cb2390d46d17e2fd59737cd6d4c16a8e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-27T18:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 159040.pdf: 1888369 bytes, checksum: cb2390d46d17e2fd59737cd6d4c16a8e (MD5) Previous issue date: 1983-03 / CAPES / São desenvolvidos estudos numérico e experimental da propagação de pulsos de tensão em barras elásticas com variação de seção transversal em uma pequena região. A equação dinâmica e estabelecida e solucionada pelo método das características. A integração numérica é obtida pelo processo das diferenças finitas, cujos resultados são comparados com os resultados experimentais. Nos experimentos, os pulsos incidentes são gerados pelo impacto entre um projétil e a barra. / Numerical and experimental studles are carried on the propagation of stress pulses in elastic bars with varia tion of the cross-section in a smal region. The dynamic equation is establ ished and solved through the method of cháracteristics. Numerlcal integrati'on is obtained by finlte-differences on a characterlstic mesh, the results of which are compared with those obtained experimentaly. ln the experiments, pulses are generated by impact between a projectile and the bar.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-03-02T15:36:59Z No. of bitstreams: 1 161213.pdf: 4310854 bytes, checksum: 57d994b5e1da42937523f90f621e9ca4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-02T15:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 161213.pdf: 4310854 bytes, checksum: 57d994b5e1da42937523f90f621e9ca4 (MD5) Previous issue date: 1984-11 / Estuda-se a aplicabilidade da “Função Decrescimento Aleatório” na detecção de falhas em sistemas mecânicos lineares e a sensibilidade desta função ã variação de parâmetros de medição, tais como: posição do acelerômetro, faixa de frequência, nível de seleção, número de amostras, etc. Utiliza-se um sistema contínuo viga engastada – livre com excitação na extremidade, desenvolvendo-se o estudo teórico segundo as teorias de Euler e de Timoshenko, com variação dos parâmetros massa-mola na extremidade livre da viga, analisando-se assim a sensibilidade te6rica dos primeiros modos naturais. Apresenta-se a fundamentação teórica da função de crescimento aleatório, para sistemas a um grau de liberdade e para sistemas contínuos. Finalmente determinam-se experimentalmente, para o sistema viga engastada-livre com excitador na extremidade, Assinaturas Decrescimento Aleatório que indicam o nível de seleção, número e tamanho de amostras e a sensibilidade a variação de falhas, além de aferir a repetibilidade destas assinaturas. / The applicability of the "Random Decrement Function" to the detection of failures in linear mechanical systems is studied together with its sensitivity to the variations of measurement parameter such as, accelerometer position, frequency range, threshold level, number of samples. A continuous system consisting of a cantilever beam excited at its end has been studied. The sensitivity of the first natural modes under variation of the spring-mass characteristics at the end, is obtained, using Euler and Timoshenko theories. The theorectical basis for the Randon Decrement Function is presented to single degree of freedom and continuous systems. Experimentally obtained Random Decrement Signatures for the cantilever beam excited at the end indicate the convenient threshold level, number and size of samples, the sensitivity to failures, and also verify the repeatability of these signatures.

Orientador: Vicente Lopes Júnior / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Banca: Alberto Luiz Serpa / Resumo: Este trabalho apresenta o projeto do regulador linear quadrático (LQR - do inglês Linear Quadratic Regulator) para atenuar vibrações em estruturas mecânicas. Estas estruturas, com atuadores e sensores acoplados, são denominadas estruturas inteligentes. Os projetos de controladores ativos são resolvidos utilizando desigualdades matriciais lineares (LMIs - do inglês Linear Matrix Inequalities). Assim, é possível projetar controladores robustos considerando incertezas paramétricas na planta a ser controlada. São utilizados atuadores e sensores piezelétricos (PZTs) para aplicações em estruturas flexíveis dos tipos vigas e placas e, também, atuadores de pilha para aplicações em estruturas do tipo treliça. O problema do posicionamento ótimo dos atuadores e sensores piezelétricos também é resolvido utilizando as normas de sistemas H2, H , Hankel e as matrizes grammianas de observabilidade e controlabilidade. O modelo matemático da estrutura inteligente é obtido a partir do Método dos Elementos Finitos e, também, utilizando o Método de Identificação de Subespaços através de dados experimentais. O problema de posicionamento ótimo dos atuadores e sensores e o controle ativo de vibração são apresentados em simulações numéricas e experimentais. Os resultados mostram que os controladores robustos aumentam o amortecimento estrutural minimizando as amplitudes de vibração. / Abstract: This work presents the Linear Quadratic Regulator design to vibration attenuation in mechanical structures. These structures are named Smart Structures because they use actuators and sensors electromechanically coupled. Active controller designs are solved using Linear Matrix Inequalities. So, it is possible to consider polytopic uncertainties. Piezoelectric actuators and sensors are used for applications in flexible structures as beams and plates and, also, stack actuators for applications in truss structures. Optimal placement problem of piezoelectric actuators and sensors also solved using H2, H , Hankel system norms and controllability and observability grammian matrices. The mathematical model of the smart structure is obtained through Finite Element Method and, also, through Numerical State Space of Subspace System Identification (Subspace Method) by experimental data. The optimal placement of actuator and sensor and the active vibration control is numerically and experimentally implemented. Results show that the robust controllers increase the structural damping minimizing magnitude of vibrations. / Mestre

A engenharia é um campo muito rico e vasto em problemas. Mesmo considerando-se apenas o ramo da engenharia estrutural, a quantidade e a variabilidade de problemas continuam sendo muito grande. O aumento da capacidade computacional proporcionou, nos últimos anos, o desenvolvimento de métodos mais complexos e robustos (métodos estocásticos) para resolução de problemas na área de estruturas passando a considerar incerteza. A incerteza pode ser devido à aleatoriedade das propriedades materiais, condições de apoio e carregamento. Muitos dos métodos estocásticos são baseados na simulação de Monte-Carlo, no entanto o método de Monte-Carlo direto possui custo computacional elevado. Visando o desenvolvimento de novas metodologias para resolução de problemas da área de estruturas, neste trabalho de tese apresentam-se três novas metodologias aplicadas a problemas estocásticos de flexão de placas, caracterizando assim a contribuição científica da tese. Estas metodologias, denominadas de Monte Carlo-Neumann, com ajuste no limitante; Monte Carlo-Neumann, mista 1 e Monte Carlo-Neumann, mista 2, utilizam a série de Neumann associada ao método de Monte-Carlo. Para verificar a eficiência quanto a precisão e ao tempo computacional, as metodologias foram aplicadas em problemas estocásticos de flexão de Placas de Kirchhoff em bases de Winkler e de Pasternak, considerando-se aleatoriedade sobre a rigidez da placa e sobre os coeficientes de rigidez da base de apoio. / Engineering is a very rich and wide field in problems. Even considering just structural engineering branch, the amount and variability of problems remains very large. The increase of computational capacity provided development of complex and robust methods to solve structural problems consi- dering uncertainty. Uncertainty may be due to material property randomness, support conditions and load. Many of stochastic methods are based on Monte-Carlo simulation, however Monte-Carlo direct method has high computation cost. Aiming the development of new methodologies for solving problems of the structures area, this thesis presents three new methodologies applied to plates stochastic bending problems, characterizing the scientific contribution of the thesis. These methodologies, named Monte Carlo-Neumann λ and Monte Carlo-Neumann, with quotas establishment, Monte Carlo-Neumann, with adjustment in limiting, Monte Carlo-Neumann, mixed 1 and Monte Carlo-Neumann, mixed 2, both based on Neumann series, were applied to stochastic problems of flexion of Kirchhoff plates on Winkler and Pasternak bases, considering uncertainty about plate stiffness and stiffness coefficient of the support base.

A engenharia é um campo muito rico e vasto em problemas. Mesmo considerando-se apenas o ramo da engenharia estrutural, a quantidade e a variabilidade de problemas continuam sendo muito grande. O aumento da capacidade computacional proporcionou, nos últimos anos, o desenvolvimento de métodos mais complexos e robustos (métodos estocásticos) para resolução de problemas na área de estruturas passando a considerar incerteza. A incerteza pode ser devido à aleatoriedade das propriedades materiais, condições de apoio e carregamento. Muitos dos métodos estocásticos são baseados na simulação de Monte-Carlo, no entanto o método de Monte-Carlo direto possui custo computacional elevado. Visando o desenvolvimento de novas metodologias para resolução de problemas da área de estruturas, neste trabalho de tese apresentam-se três novas metodologias aplicadas a problemas estocásticos de flexão de placas, caracterizando assim a contribuição científica da tese. Estas metodologias, denominadas de Monte Carlo-Neumann, com ajuste no limitante; Monte Carlo-Neumann, mista 1 e Monte Carlo-Neumann, mista 2, utilizam a série de Neumann associada ao método de Monte-Carlo. Para verificar a eficiência quanto a precisão e ao tempo computacional, as metodologias foram aplicadas em problemas estocásticos de flexão de Placas de Kirchhoff em bases de Winkler e de Pasternak, considerando-se aleatoriedade sobre a rigidez da placa e sobre os coeficientes de rigidez da base de apoio. / Engineering is a very rich and wide field in problems. Even considering just structural engineering branch, the amount and variability of problems remains very large. The increase of computational capacity provided development of complex and robust methods to solve structural problems consi- dering uncertainty. Uncertainty may be due to material property randomness, support conditions and load. Many of stochastic methods are based on Monte-Carlo simulation, however Monte-Carlo direct method has high computation cost. Aiming the development of new methodologies for solving problems of the structures area, this thesis presents three new methodologies applied to plates stochastic bending problems, characterizing the scientific contribution of the thesis. These methodologies, named Monte Carlo-Neumann λ and Monte Carlo-Neumann, with quotas establishment, Monte Carlo-Neumann, with adjustment in limiting, Monte Carlo-Neumann, mixed 1 and Monte Carlo-Neumann, mixed 2, both based on Neumann series, were applied to stochastic problems of flexion of Kirchhoff plates on Winkler and Pasternak bases, considering uncertainty about plate stiffness and stiffness coefficient of the support base.