Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8442_1.pdf: 2652754 bytes, checksum: ea44fccd237ea5430a84b1efd55fc852 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Os grandes investimentos alocados na área de exploração e produção de petróleo, em geral, são realizados sob grandes riscos, devido às incertezas envolvidas no processo. Em virtude da grande quantidade de variáveis no processo de exploração e produção de petróleo, a análise de riscos uma prática comum nessa área vem se tornando cada vez mais complexa, exigindo metodologias mais eficientes. Dessa forma, as empresas petrolíferas vêm investindo pesadamente em pesquisas, visando à obtenção de inovações tecnológicas relativas a metodologias para análise de riscos, de forma que suas tomadas de decisões ocorram sob menores riscos. Como parte do processo de busca por essas inovações tecnológicas, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema computacional para o estudo da propagação das incertezas envolvidas no processo de exploração e produção de petróleo. Este trabalho faz abordagens sobre aspectos contextuais da exploração e produção de petróleo e sobre os recursos utilizados pelo sistema computacional desenvolvido, como: o DAKOTA, ambiente para otimização e propagação de incertezas; o IMEX, simulador numérico para o estudo do comportamento dos reservatórios de petróleo, e os métodos aplicáveis à propagação de incertezas. O sistema em si será composto pelos programas DAKOTA, IMEX e por programas adicionais desenvolvidos especificamente para possibilitar a troca de dados entre os dois primeiros programas. Este trabalho consiste na realização de experimentos computacionais utilizando- se como métodos de propagação de incertezas o Caos Polinomial e a Colocação Estocástica. Esses métodos são empregados em problemas-modelo de simulação de reservatórios na determinação do efeito das incertezas das variáveis petrolíferas, como a porosidade e a permeabilidade, em uma variável de interesse no caso, o Valor Presente Líquido (VPL) ou a produção acumulada de óleo

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Engineering composite structures containing piezoelectric elements coupled with the so-named shunt circuits, with the aim of passive vibration attenuation, are characterized by inherent uncertainties in their parameters, which can affect significantly performance of the passive shunt circuit. In this context, this work presents the stochastic finite element modeling of a composite structure containing piezoelectric element to be coupled with a shunt circuit, in such a way, that uncertain parameters such as the fiber s orientation, layer thicknesses and the resistance and inductance in the shunt circuit are assumed as uncertain variables and, their corresponding dispersion, is characterized in the stochastic response by propagating the uncertainties into the model. First, the deterministic electromechanical problem is modeled by combining the First-Order Shear Deformation Theory and the concept of Equivalent Single Layer, in order to approximate the mechanical displacement fields, with the so-called Layerwise Theory used to model the discrete electric fields within the composite element. In the sequence, the shunt circuits coupled to the piezoelectric element are introduced in the model. The deterministic finite element modeling procedure was performed taking into the parameterization process of the design variables of interest to be further assumed as random variables in a straightforward way. In the present stochastic finite element modeling procedure, the uncertain variables are modeled as Gaussian stochastic homogeneous fields and discretized according to the Karhunen-Loève expansion method, with the aim of generating the exact stochastic matrices. The obtained results, in terms of the envelopes of the frequency response functions for a composite beam incorporating piezoelectric material coupled with a shunt circuit, demonstrate the interest in considering the uncertainties in the preliminary design phase of the shunt circuits to control the undesired vibrations. / Estruturas compósitas em engenharia contendo elementos piezelétricos acoplados a circuitos elétricos shunt, para fins de atenuação passiva dos níveis de vibração, apresentam incertezas inerentes em seus parâmetros de projeto, as quais, podem afetar significativamente a eficiência dos circuitos elétricos passivos. Neste contexto, este trabalho apresenta a modelagem por elementos finitos estocásticos de uma estrutura em material compósito laminado contendo elemento piezelétrico acoplado a circuitos elétricos shunt, de modo que, parâmetros incertos, como direções das fibras, espessuras das camadas e a resistência e indutância do circuito shunt, são assumidos como sendo variáveis aleatórias e, a dispersão destas variáveis, é caracterizada nas respostas estocásticas obtidas após a propagação das incertezas no modelo. Desta forma, realiza-se em um primeiro momento a modelagem do problema eletromecânico determinístico. Para tal, há combinação das teorias de Deformação Cisalhante de Primeira Ordem e da Camada Equivalente Única para aproximação dos campos de deslocamentos mecânicos, com a Teoria Layerwise, que utiliza o conceito de Camadas Equivalentes Discretas na consideração dos campos elétricos, os quais, são assumidos discretos ao longo da espessura da estrutura do laminado. Na sequência, faz-se a inclusão dos circuitos elétricos shunt no modelo eletromecânico. A modelagem determinística é realizada de forma parametrizada para que se possa realizar a introdução a posteriori das incertezas no modelo de forma mais eficiente. Utilizando-se do Método dos Elementos Finitos Estocásticos, os parâmetros fatorados das matrizes e os elementos do circuito são considerados como variáveis aleatórias e modelados como campos homogêneos estocásticos gaussianos. Estes campos são então discretizados de acordo com o método de expansão em série de Karhunen-Loève, onde são geradas as matrizes estocásticas exatas do sistema eletromecânico via modificação do processo de integração pelas funções de covariância. Os resultados obtidos, em termos dos envelopes das respostas em frequência para uma viga compósita contendo um elemento piezelétrico acoplado ao circuito shunt, evidenciam a importância de se considerar as incertezas durante as fases de concepção inicial e/ou pré-projeto de sistemas dinâmicos incorporando circuitos shunt para o controle passivo de vibrações. / Mestre em Engenharia Mecânica