Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-06-01T20:42:22Z No. of bitstreams: 1 Tese de Josildo.pdf: 4648596 bytes, checksum: 3ed7ce11dd70e411aa2271e15aeca67c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-07T11:45:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese de Josildo.pdf: 4648596 bytes, checksum: 3ed7ce11dd70e411aa2271e15aeca67c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T11:45:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese de Josildo.pdf: 4648596 bytes, checksum: 3ed7ce11dd70e411aa2271e15aeca67c (MD5) / Nowadays, the behavior simulation of deformable objects plays important roles in several fields such as computer graphics, computer aided design, computer aided surgery And robotics. The two main categories of deformable models are: based on continuum mechanics, like Finite Element Model (FEM) or Isogeometric Analysis (IGA); and using discrete representations, as a Mass - Spring Model (MSM). FEM methods are known for their high computational cost and precision, while MSM methods, although simple and affordable for real-time applications, are di cult to parameterize. There is no general physically based or systematic method in the literature to determine the mesh topology or MSM parameters from a known material. Therefore, in this thesis, we proposea methodology to parametrize the MSM based on continuous models with focus on the simulation of deformable objects in real-time for application in virtual environments. We developed two data-driven approaches to the parametrization of the MSM by using FEM and IGA models as reference of derivation with higher order elements. Based on experimental results, the precision achieved by these new methodologies is higher than other approaches in literature. In particular, our proposal achieves excellent results in the parametrization of the MSM with higher order elements which does not occur with other methodologies / Atualmente, a simula¸c˜ao de objetos deform´aveis desempenha papel importante em v´arios campos ligados `a Ciˆencia da Computa¸c˜ao, como a computa¸c˜ao gr´afica, projeto assistido por computador, cirurgias assistidas por computador e rob´otica. Nesse contexto, a simula¸c˜ao de objetos deform´aveis com acur´acia e em tempo-real ´e uma tarefa extremamente dificil para as aplica¸c˜oes que requerem simula¸c˜oes mecˆanicas interativas como s˜ao os casos dos ambientes virtuais, simuladores cir´urgicos e jogos. Podemos dividir as abordagens que d˜ao suporte ao tratamento de modelos deform´aveis em dois grandes grupos: baseados em mecˆanica do cont´ınuo, como M´etodo de Elementos Finitos (FEM - Finite Element Method) ou An´alise Isogeom´etrica (IGA - Isogeometric Analysis); e usando representa¸c˜oes discretas, como modelo massa-mola (MSM - Mass Spring Model). M´etodos baseados na abordagem cont´ınua s˜ao conhecidos por seu alto custo computacional e acur´acia, enquanto que os m´etodos discretos, embora simples e adequados para simula¸c˜oes mecˆanicas interativas, s˜ao dif´ıceis de parametrizar. A falta de um m´etodo geral baseado em f´ısica ou sistem´atico para determinar a topologia de malha ou os parˆametros do MSM a partir de um material conhecido foi a principal motiva¸c˜ao desse trabalho, no sentido de gerar um modelo de baixo custo computacional, como o MSM, a partir de um modelo de alta precis˜ao como o FEM. Portanto, partindo da premissa de simplicidade e adequa¸c˜ao do MSM para simula¸c˜oes mecˆanicas interativas, nesta tese propomos uma metodologia para parametrizar o MSM baseada em modelos cont´ınuos. Desenvolvemos duas abordagens orientadas `a dados (data-driven) para a parametriza¸c˜ao do MSM usando modelos FEM e IGA, este ´ultimo como referˆencia de deriva¸c˜ao com elementos de ordem superior. Com base nos resultados experimentais, a precis˜ao alcan¸cada por estas novas metodologias ´e mais elevada do que a de outros trabalhos similiares na literatura. Em particular, a nossa proposta alcan¸ca excelentes resultados na parametriza¸c˜ao do MSM com elementos de ordem superior

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 3354442 bytes, checksum: 532efa08cfa28b912005d769b2265b38 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Temporary grandstands are structures subjected to dynamic loading. This is mainly due to the type of use they are subjected. Vibration problems were detected in these structures and occurrences of accidents have been reported. In this sense, it is necessary to study and identify dynamic characteristics of grandstand components, in order to develop numerical models that can be used for a better understanding of issues linked to comfort and safety of these structures. The numerical model of this type of structure for vibration analysis enables the design to be analyzed with respect to natural frequencies and mode shapes of the structure, avoiding possible effects of resonance with the excitation due to the public. The objective is to develop and adjust numerical models of a temporary grandstand for the characterization of numerical-experimental behaviour in relation to natural frequencies. A temporary grandstand with a capacity of about 96 people was assembled in the laboratory. Previous studies of structural components are used and supplemented with tests and numerical modeling. Modal tests were performed to characterize the structure and calibrate the numerical models. Such models were developed with different degrees of refinement in order to obtain a comparison of the effect of simplifications while modeling the structure. The study provides knowledge about the development of more accurate numerical models of this type of structure, enabling diagnostic of dynamic behavior in use, with guidelines on the level of refinement that should be adopted to model this type of structure. / Estruturas de arquibancadas temporárias estão sujeitas a carregamentos dinâmicos. Isto se deve principalmente ao tipo de uso a que são submetidas. Problemas de vibração foram detectados nestas estruturas e ocorrência de acidentes vêm sendo registradas. Neste sentido, faz-se necessário estudo e identificação das características dinâmicas dos componentes que constituem as estruturas de arquibancadas temporárias, de forma a elaborar modelos numéricos que possam ser utilizados para melhor entendimento de aspectos associados ao conforto e segurança destas estruturas. O modelo numérico deste tipo de estrutura, para análise de vibração, possibilita a análise quanto às freqüências naturais e as formas modais da estrutura, evitando possíveis efeitos de ressonância com a excitação do público. O objetivo deste trabalho é desenvolver e ajustar modelos numéricos de arquibancada temporária com vista à caracterização do comportamento numérico-experimental no que se refere às freqüências naturais. Para tanto, uma arquibancada temporária em estrutura metálica com capacidade de aproximadamente 96 pessoas foi montada em laboratório. Estudos prévios com componentes da estrutura são aproveitados e complementados com a realização de novos testes e modelagens numéricas. Testes modais foram realizados para caracterização da estrutura e calibração de modelos numéricos. Tais modelos foram desenvolvidos com graus de refinamentos diferentes, de forma a se obter uma comparação do efeito de simplificações na modelagem da estrutura. O estudo possibilita aprofundar o conhecimento quanto ao desenvolvimento de modelos numéricos mais precisos deste tipo de estrutura, viabilizando diagnósticos do comportamento dinâmico em uso, com diretrizes quanto ao nível de refinamento que se deve adotar ao modelar este tipo de estrutura.