Unidades gráficas de processamento, mais conhecidas como GPUs (Graphics Processing Unit), são dispositivos que possuem um grande poder de processamento paralelo com respectivo baixo custo de operação. Sua capacidade de simultaneamente manipular grandes blocos de memória a credencia a ser utilizada nas mais variadas aplicações, tais como processamento de imagens, controle de tráfego aéreo, pesquisas acadêmicas, dentre outras. O termo GPGPUs (General Purpose Graphic Processing Unit) designa o uso de GPUs utilizadas na computação de aplicações de uso geral. A rápida proliferação das GPUs com ao advento de um modelo de programação amigável ao usuário fez programadores utilizarem essa tecnologia em aplicações onde confiabilidade é um requisito crítico, como aplicações espaciais, automotivas e médicas. O crescente uso de GPUs nestas aplicações faz com que novas arquiteturas deste dispositivo sejam propostas a fim de explorar seu alto poder computacional. A arquitetura FlexGrip (FLEXible GRaphIcs Processor) é um exemplo de GPGPU implementada em FPGA (Field Programmable Gate Array), sendo compatível com programas implementados especificamente para GPUs, com a vantagem de possibilitar a customização da arquitetura de acordo com a necessidade do usuário. O constante aumento da demanda por tecnologia fez com que GPUs de última geração sejam fabricadas em tecnologias com processo de fabricação de até 28nm, com frequência de relógio de até 1GHz. Esse aumento da frequência de relógio e densidade de transistores, combinados com a redução da tensão de operação, faz com que os transistores fiquem mais suscetíveis a falhas causadas por interferência de radiação. O modelo de programação utilizado pelas GPUs faz uso de constantes acessos a memórias e registradores, tornando estes dispositivos sensíveis a perturbações transientes em seus valores armazenados. Estas perturbações são denominadas Single Event Upset (SEU), ou bit-flip, e podem resultar em erros no resultado final da aplicação. Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo de injeção de falhas transientes do tipo SEU nos principais bancos de registradores da GPGPU Flexgrip, avaliando o comportamento da execução de diferentes algoritmos em presença de SEUs. O impacto de diferentes distribuições de recursos computacionais da GPU em sua confiabilidade também é abordado. Resultados podem indicar maneiras eficientes de obter-se confiabilidade explorando diferentes configurações de GPUs. / Graphic Process Units (GPUs) are specialized massively parallel units that are widely used due to their high computing processing capability with respective lower costs. The ability to rapidly manipulate high amounts of memory simultaneously makes them suitable for solving computer-intensive problems, such as analysis of air traffic control, academic researches, image processing and others. General-Purpose Graphic Processing Units (GPGPUs) designates the use of GPUs in applications commonly handled by Central Processing Units (CPUs). The rapid proliferation of GPUs due to the advent of significant programming support has brought programmers to use such devices in safety critical applications, like automotive, space and medical. This crescent use of GPUs pushed developers to explore its parallel architecture and proposing new implementations of such devices. The FLEXible GRaphics Processor (FlexGrip) is an example of GPGPU optimized for Field Programmable Arrays (FPGAs) implementation, fully compatible with GPU’s compiled programs. The increasing demand for computational has pushed GPUs to be built in cuttingedge technology down to 28nm fabrication process for the latest NVIDIA devices with operating clock frequencies up to 1GHz. The increases in operating frequencies and transistor density combined with the reduction of voltage supplies have made transistors more susceptible to faults caused by radiation. The program model adopted by GPUs makes constant accesses to its memories and registers, making this device sensible to transient perturbations in its stored values. These perturbations are called Single Event Upset (SEU), or just bit-flip, and might cause the system to experience an error. The main goal of this work is to study the behavior of the GPGPU FlexGrip under the presence of SEUs in a range of applications. The distribution of computational resources of the GPUs and its impact in the GPU confiability is also explored, as well as the characterization of the errors observed in the fault injection campaigns. Results can indicate efficient configurations of GPUs in order to avoid perturbations in the system under the presence of SEUs.

CAMARÃO, Diego de Lucena. Diffusive properties of soft condensed matter systems under external confinement. 2014. 142 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-09T20:25:36Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_dlcamarao.pdf: 4771668 bytes, checksum: 12d4989237a73eeafcc143c607fa30dd (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-10T20:52:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_dlcamarao.pdf: 4771668 bytes, checksum: 12d4989237a73eeafcc143c607fa30dd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T20:52:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_dlcamarao.pdf: 4771668 bytes, checksum: 12d4989237a73eeafcc143c607fa30dd (MD5) Previous issue date: 2014 / In this thesis we study the influence of external confinement potentials on the dynamical properties of soft condensed matter systems. We analyze the diffusive properties of two specific systems by means of Langevin and Brownian Dynamics simulations. In Chapter 1, we introduce the subject of soft condensed matter. We show several theoretical and experimental aspects of these type of systems. We make a brief introduction to the topic of diffusion, where we discuss main aspects of Brownian motion. We introduce the single-file diffusion (SFD) problem and discuss it in the context of soft condensed matter systems, both theoretically and experimentally. In Chapter 2, we introduce the computational method used in this thesis. We discuss Molecular Dynamics (MD) and its variants, Langevin and Brownian Dynamics simulations. We also introduce numerical algorithms used in the following chapters. In Chapters 3, 4 and 5, we analyze two different systems, namely (i) a system of interacting Yukawa particles confined in a parabolic quasi-one-dimensional (q1D) channel and (ii) a system of magnetic colloidal particles under the influence of both a parabolic confinement potential and a periodic external modulation along the unconfined direction. In the former, we study the transition from the single-file diffusion (SFD) regime to the two-dimensional (2D) diffusion regime. In the latter, we study the influence of several parameters that characterizes the system, e.g., the strength of an external magnetic field and the periodic modulation along the unconfined direction, on its dynamical properties. Finally, we present the summary of the main findings reported in this thesis and we show some open questions as perspectives for future research in the field of diffusion in soft condensed matter systems. / Nesta tese estudamos a influência de potenciais de confinamento externos nas propriedades dinâmicas de sistemas de matéria condensada mole. Analisamos as propriedades difusivas de dois sistemas específicos utilizando simulações computacionais (Dinâmica Molecular de Langevin e Dinâmica Browniana). No Capítulo 1, introduzimos o tópico sobre matéria condensada mole. Mostramos vários aspectos teóricos e experimentais neste tipo de sistema. Fazemos uma breve introdução ao tópico de difusão, onde discutimos os principais aspectos do movimento Browniano. Introduzimos o problema de difusão em linha (SFD, do inglês "single-file diffusion") e o discutimos, teorica e experimentalmente, no contexto de sistemas de matéria condensada mole. No Capítulo 2, introduzimos os métodos computacionais utilizados nesta tese. Discutimos os métodos de Dinâmica Molecular e suas variantes, o método de Dinâmica de Langevin e Dinâmica Browniana. Também introduzimos algoritmos de integração utilizados nos capítulos posteriores. Nos Caps. 3, 4 e 5, analisamos dois sistemas distintos, (i) um sistema de partículas de Yukawa confinadas em um canal parabólico quasi-unidimensional (q1D) e (ii) um sistema de colóides magnéticos sob a influência de um potencial parabólico e uma modulação periódica externa ao longo da direção não confinada. No primeiro sistema, estudamos a transição do regime de difusão em linha (SFD) para o regime de difusão normal (2D). No segundo sistema, estudamos os efeitos de vários parâmetros que caracterizam o sistema (e.g., a magnitude do campo magnético externo e a presença da modulação periódica externa) em suas propriedades dinâmicas. Finalmente, apresentamos um sumário dos principais resultados obtidos nesta tese e mostramos algumas questões em aberto como perspectivas para pesquisas futuras na área de difusão em sistemas de matéria condensada mole.

A oscilação em malhas de controle é um problema frequente na indústria, atingindo cerca de 30% das malhas, entre as causas, o agarramento em válvulas de controle possui maior incidência. O agarramento é a resistência ao movimento da haste da válvula devido à presença de atrito estático, a combinação desse fator com a utilização de controladores com ação integral causa o ciclo limite no processo, onde a oscilação é mantida até que alguma ação seja tomada. A literatura apresenta diversos métodos para a detecção do agarramento, apesar disso, não existe método aplicável a qualquer tipo de processo que apresente resultado preciso, um dos principais problemas para a aplicação das técnicas é a presença de referência variável no sinal a ser analisado. A referência variável é uma característica comum dentro de processos industriais, principalmente para processos controlados por malha cascata ou que apresentam distúrbios externos. Para a identificação nesses casos, duas alternativas podem ser seguidas: criação de nova metodologia para a identificação do agarramento para sinais com referência variável ou a adaptação das técnicas existentes de modo que essas sejam aplicáveis a esse tipo de sinal, neste trabalho, as duas alternativas foram consideradas. Primeiramente, duas novas técnicas baseadas na forma do sinal foram criadas, a primeira diferencia o sinal pela inclinação dos picos e a segunda pela distribuição dos dados. Posteriormente, foi considerada a adaptação de quatro métodos de detecção já consolidados pela literatura e por suas aplicações industriais. A adaptação dos métodos é basicamente feita através do pré-processamento dos sinais de modo que esses sejam corretamente tratados antes da aplicação das técnicas de detecção. As duas alternativas foram aplicadas a dados simulados e industriais, comprovando a eficiente para a detecção em sinais com referência variável. / Oscillation in control loops is a frequent problem in industrial processes, reaching about 30% of the control loops, among the causes, stiction in control valves have the higher incidence. Stiction is the resistance to movement in the valve stem due to the presence of static friction, the combination of this factor with the use of controller with integral action induces the limit cycle, where the oscillation is sustained until some control action is taken. The literature presents several methods for stiction detecting. However, there is no universal method applicable for all process that produces accurate results. The main problems for the application of the techniques are the presence of variable reference in the signal to be analyzed. The reference variable is a common feature in industrial processes, especially for processes controlled by cascade loop or submitted to external disturbances. For stiction identification in these cases, two choices can be followed: a creation of a new methodology for the identification of stiction for signals with variable reference or the modification of existing techniques so that they could be applied to this type of signal. In this work, the two alternatives were considered. First, two new techniques based on the signal form were created, the first differentiates the signal by the slope of the peaks and the second by data segmentation. Later the adaptation of four detection methods already established in the literature and by its industry applications was considered. The adaptation is done by preprocessing the signals so that they are properly treated before application. The two alternatives were applied to simulated and industrial data, proving to be effective for the stiction detection of signals with variable references.

Este trabalho investiga a quebra da aproximação modulacional na interação não-linear de três ondas, a interação do tripleto de ondas. Um modo comum de descrever a interação de três ondas portadoras de alta frequência é a partir da aproximação modulacional, que assume que as amplitudes e fases são lentamente moduladas. Isto apenas é verdade quando o acoplamento entre as três ondas é fraco. Ao se analisar os tipos de dinâmica envolvidas quando o valor do acoplamento é alterado, para grandes valores de acoplamento é detectada uma transição abrupta onde a amplitude limitada do regime modulacional chega a outras regiões do espaço configuracional. Também é investigado o caso onde uma das ondas do tripleto possuir uma frequência muito menor que as outras duas. / This work investigates the breakdown of the traditional modulation approximation in the three wave nonlinear interactions, the wave triplet interaction. A common way to describe the interaction of three high-frequency carriers is by the modulacional approximation, which assume that amplitude and phases are slowly modulated. This is only accurate when the three-wave coupling is weak. When analyzing the different types of dynamics when the coupling is changed, for large values of coupling it is detected an abrupt transition where the limited amplitude of the modulacional region reaches to other regions of the configuration space. It is also investigated the case where one of the waves of the triplet has a much lower frequency than the other two.

O protocolo de comunicação CAN destaca-se há mais de duas décadas como um dos protocolos de comunicação mais utilizados na indústria automotiva. Porém a demanda cada vez maior de novas tecnologias embarcadas e as limitações do padrão (máximo de 8 bytes por mensagem e velocidade de até 1 Mbps) provocam a elevação da taxa de ocupação do barramento de comunicação a ponto de comprometer a sua viabilidade em determinadas aplicações. Em situações como esta, a adoção de protocolos de comunicação de maior velocidade (como FlexRay por exemplo) pode causar impactos indesejados aos projetos, como elevação de custos e necessidade de redimensionamento completo de sistemas já existentes. Com o intuito de atender parte desta demanda, surge como proposta o protocolo CAN FD, uma evolução do CAN clássico desenvolvida pela empresa BOSCH no ano de 2012 e a ser definitivamente normatizada apenas no segundo semestre de 2016. O protocolo CAN FD mantém algumas características do CAN clássico e sua maior inovação está na manipulação do campo de dados da mensagem, de modo a oferecer maior velocidade de transmissão (até 10 Mbps) e maior quantidade de dados por mensagem (até 64 bytes). Por tratar-se de um protocolo novo, ainda não implementado em sistemas veiculares, propõe-se neste trabalho a realização de estudo para avaliação do desempenho do novo padrão CAN FD em substituição a um sistema CAN tradicional. O sistema a ser avaliado, neste caso, trata-se de uma rede de comunicação CAN de um caminhão fora-de-estrada, o qual possui duas redes de comunicação SAE J1939, uma para o chassi e outra para a carroceria, interligadas por uma interface de comunicação. Este trabalho apresentará estudo de caso para aplicação do CAN FD no sistema proposto, através da simulação de mensagens CAN e CAN FD e avaliação das taxas de ocupação das linhas de comunicação e avaliação de possíveis atrasos relacionados à transmissão das mensagens. / CAN communication protocol stands out for more than two decades as one of the communication protocols most commonly used in the automotive industry. But the increasing demand of new embedded technologies and the CAN limitations (maximum of 8 bytes per message and a baud rate of until 1 Mbps) cause the elevation of the bus load to the point of compromising its viability in certain applications. In these situations, the adoption of faster protocols (such as FlexRay for example) can cause unwanted impacts on projects, such as higher costs and the need of redesigning existing systems. In order to meet part of this demand comes the new CAN FD protocol, an evolution of the classic CAN, developed by BOSCH company in 2012 and to be definitely normalized only in the second semester of 2016. The CAN FD protocol maintains some characteristics of classic CAN and as a further innovation, the improvement of the message data field, in order to provide higher transmission rates (up to 10 Mbps) and greater amount of data per message (up to 64 bytes). Considering that CAN FD is a new protocol, not yet implemented in vehicular systems, it’s proposed in this work to perform a study to evaluate performance of the new CAN FD standard to replace the traditional CAN system. The system to be evaluated, in this case, is the CAN communication system of an off-road truck, which own two SAE J1939 communication networks, one for the chassis and one for the body, connected by communication interface. This report presents a case study for the application of CAN FD in the proposed system, by simulating CAN and CAN FD messages and evaluation of bus load and eventual delays related to the messages transmission.

Água é uma das substâncias mais abundantes da natureza e também a mais estudada pela comunidade científica, no entanto muitas das suas características ainda não são completamente explicadas. Para preencher essa lacuna muitos modelos computacionais foram propostos. Modelos que tratam a molécula como uma esfera que interage através de potenciais efetivos tem sido amplamente utilizados para simular água por serem de baixo custo computacional e, ainda assim, apresentarem anomalias semelhantes as da água. Dentre estes modelos encontra-se o modelo monomérico Lennard-Jones Gaussiana, LJG, proposto por Oliveira et. al. que consiste em partículas esfericamente simétricas interagindo através de um potencial contínuo de caroíco duro atenuado. Esse modelo apresenta anomalia na densidade, na difusão e anomalia estrutural. No entanto, a água não é esfericamente simétrica. Poderia a introdução de uma anisotropia modificar essas regiões anômalas? Para responder essa pergunta realizamos simulações de dinâmica molecular, no ensemble NVT, de um modelo composto por 250 moléculas diméricas. Cada molécula é formada por duas partículas esféricas de diâmetro ligadas rigidamente a uma distância λ=σ dos seu centros de massa e cada partícula do dímero interage com todas as outras partículas pertencentes a outros dímeros através do potencial de caroíco duro atenuado proposto por Oliveira et. al.. Mostramos que a introdução de uma pequena anisotropia aumenta as regiões de fase sólida e anômalas no diagrama de fases pressão versus temperatura. No entanto ao aumentarmos a anisotropia, ou seja, a distância entre os dímeros, essas regiões diminuem. Com o propósito de explicar esse comportamento não monotônico propomos a hipótese que a temperatura efetiva no diagrama de fases é de fato apenas devida aos graus de liberdade translacionais e que há, no nosso sistema, um desacoplamento entre os movimentos translacionais e não translacionais. Com a finalidade de confirmar tal hipótese, definimos ferramentas capazes de medir o papel dos graus de liberdade nesse efeito. Nossos resultados mostram que os diferentes graus de liberdade desempenham um papel fundamental no deslocamento das anomalias no diagrama de fases P vs T. / Water is one of the most abundant substances in nature and also the most studied by the scienti c community. However, its properties are not yet fully understood. In order to ll this gap many computational models were proposed. Models that treat the molecule as a sphere that interacts through an e ective potential have been widely used to simulate water because they are computationally cheaper and, even so,present anomalies similar to the water. Among these models there is the monomeric Lennard-Jones Gaussian, LJG, model proposed by Oliveira et. al. which consists in spherically symmetric particles interacting through a core-softened potential. This model present density, di usion and structural anomalies. However water is not spherically symmetric. Could be that the introduction of an anisotropy modi es the anomalous regions? In order to answer this question we performed molecular dynamics simulations in the NVT ensemble for a system composed by 250 dimeric molecules. Each molecule is formed by two spherically symmetric particles rigid linked at a distance λ=σ from the center of mass and each particle interacts with other particles belonging to other dimers by the potential proposed by Oliveira et. al.. We show that the introduction of anisotropy leads to a larger anomalous and solid phase regions however the increase of anisotropy shrinks those regions in the pressure versus temperature phase diagram. In order to explain this non-monotonic behavior we proposed the hypothesis that the phase diagram behavior can be explained taking into account the translational contribution to the temperature and that, in our system, there is a decoupling between translational an non-translational motions. To con rm this hypothesis we de ne tools capable of measure the role of the di erent degrees of freedom in this effect. We show that this degrees of freedom are fundamental to explain the location of the anomalies regions in the P vs T phase diagram.

O objetivo deste trabalho é contribuir para a área de segurança no trânsito, investigando como os biosinais estão relacionados com as ações do motorista. Devido ao sucesso no emprego de interfaces BCI, os potenciais elétricos evocados no córtex cerebral foram eleitos como objeto de estudo. Para tal estudo, foi construído então um ambiente de realidade virtual capaz de imergir o usuário em uma cena de trânsito através de um simulador composto de um monitor LCD, pedais e volante. Em paralelo, um eletroencefalograma (EEG) é responsável por condicionar os sinais. O resultado da análise dos sinais de EEG permite concluir que é possível estabelecer uma relação estatística válida, para um intervalo de confiança de 98%, entra sinais de trânsito, como placas de pare, vire à direita ou vire à esquerda, a resposta cognitiva do usuário às mesmas, através dos dados de EEG. A taxa média de acerto na identificação da ocorrência de um evento é de 81%, sem a discriminação entre o tipo de evento, com desvio padrão de 8,5%, considerando uma amostra de dois voluntários que realizaram duas seções de 40 eventos cada. / The cars are becoming safer and several anti collision devices begin to emerge. The aim of this work is to contribute to the area of traffic safety, investigating how the electrical potentials of the cerebral cortex are related to the actions of the driver. For this we built a virtual reality environment in a situation that mimics a driving scenario thought a driving Cena presented by an LCD monitor, pedals and steering wheel interface. An electroencephalogram (EEG) is responsible for conditioning the signals to be recorded on a computer and then analyzed. The result shows that it is possible to establish a relationship between the traffic signs and the EEG data (98% confidence interval). The identification rate obtained is 81% (8,5% standard deviation) for a two volunteer sample that performed two trials of 40 events each.

Em diversas instituições universitárias existem centenas ou milhares de computadores que costumam ser subutilizados. Esses computadores não apresentam toda sua capacidade processamento aproveitada, ficando em grande parte do tempo em estado ocioso ou até mesmo desligados. Frequentemente, grupos de pesquisas dessas mesmas instituições possuem aplicações que necessitam de um grande poder de processamento. A fim de suprir essa necessidade esses grupos acabam tendo de investir na aquisição de computadores de grande porte ou clusters de computadores. Muitas dessas aplicações são do tipo Bag-of-Tasks, isto é, são praticamente independentes, não havendo necessidade de comunicação entre as tarefas. Desta forma, poderiam ser executadas perfeitamente em um ambiente de grade, que pode ser construído a partir de recursos ociosos já existentes nessas instituições. Dentro deste enfoque, decidiu-se pela construção de uma grade institucional na Universidade de Caxias do Sul (UCS). Essa grade foi utilizada para a realização de simulações computacionais de materiais (clatratos de carbono e sacarose). Diversas fases hipotéticas do carbono tiveram suas propriedades calculadas por meio de simulações computacionais, em distintas aproximações. No entanto, em geral não há na literatura simulações computacionais de boa qualidade dos espectros vibracionais (Raman e de absorção no infravermelho) destas fases de carbono, o que torna essencialmente impossível sua identificação em amostras reais. A disponibilidade de melhores recursos de hardware/software e novos funcionais de troca e correlação (e a eventual inclusão de interações do tipo van der Waals), bem como a possibilidade do cálculo do espectro vibracional, constituem elementos que poderão contribuir significativamente para estabelecer uma ponte entre os resultados das simulações computacionais e resultados experimentais obtidos com amostras reais. O cálculo ab initio sistemático das propriedades físicas de diferentes fases reais e hipotéticas do carbono, poderá inclusive guiar a realização de experimentos visando a síntese das fases mais promissoras do ponto de vista de suas propriedades. Foram estudados neste trabalho os clatratos C46 e Li8C46 e a sacarose. Os clatratos são materiais com propriedades físicas de grande potencial para a realização de aplicações tecnológicas. Esses clatratos de carbono, até este trabalho, não tiveram suas rotas de síntese estabelecidas. Neste trabalho foi feita a otimização da estrutura e o cálculo do espectro vibracional dos clatratos C46 e Li8C46. A previsão dos espectros de Raman e infravermelho pode auxiliar na descoberta desses materiais. No estudo das propriedades vibracionais do clatrato Li8C46 foi observada a necessidade da revisão de resultados encontrados na literatura. Para a sacarose foram comparados os resultados de simulação computacional realizados neste trabalho com resultados experimentais já disponíveis sobre o efeito de altas pressões (até 14 GPa) sobre os modos vibracionais deste composto. Foi observado um aumento nas frequências com o aumento da pressão, para os modos associados a vibrações CH, CO e CC, conforme o esperado. Por outro lado, a banda associada ao OH não-ligado da sacarose deslocou-se para frequências mais baixas, indicando a formação de uma ligação de hidrogênio induzida por pressão. O comportamento geral do espectro de infravermelho sob pressão foi completamente reversível com a diminuição da pressão, revelando a estabilidade da sacarose até 14 GPa, em condições quase hidrostáticas. / In many universities there are hundreds or thousands of computers whose computational power is not fully utilized. These computers use to stay idle or even turned off most of the time. Often, the research groups of these institutions deal with applications that require lots of processing power. With the intent of solving this need, these groups end up buying high performance computers or computer clusters. Many of these applications are Bag-of- Tasks applications, that is, they are almost independent and have no need to communicate with each other. This makes it possible for the applications to run without problems in a computational grid. Such environment can be built using the available resources at those institutions. Within this approach it was decided to build/develop an institutional computer grid in the Universidade de Caxias do Sul (UCS). This grid has been used to run computer simulations of materials(carbon clathrate and sucrose). Various hypotetical carbon structures had their properties calculated by means of computer simulations using different approaches. However, there are no good quality simulation in literature for vibrational spectra (Raman and infrared absorbance) the computer simulations for those carbon structures, which makes their identification essentially impossible in real samples. The availability of better hardware/software resources and the new exchange-correlation functionals (and the possible inclusion of van der Waals interactions), as well as the possibility of calculating the vibrational spectra, constitute elements that may contribute significantly to establish a bridge between the results of computer simulations and the experimental results obtained from real samples. The systematic ab initio calculation of the physical properties from different real and hypotetic carbon stages may guide the execution of experiments for the synthesis of the most promissing stages from the point of view of its properties. The carbon clathrates C46 and Li8C46, along with sacarose, were subjected to study in this work. The clathrates are materials with physical properties of great potential for technologial applications. Those carbon clathrates, until this work, did not have their synthesis routes established. In the present work the structure optimization and the calculation of the C46 and Li8C46 clathrates vibrational spectrums was done. The prediction from the Raman spectrums and infrared can help in the discovery of these materials. In the study of the vibrational properties of Li8C46 clathrate, it has been observed the need to review the results found in literature. For sucrose the results of computational simulation found on this work were compared to the experimental results already available for the effect of high pressure (up to 14 GPa) on the vibrational modes. It has been observed an increase in the frequency with increasing pressure for the bands assigned to the modes CH, CO and CC, as expected. On the other hand, the band associated to the non-bonded OH from the sucrose has shifted to lower frequencies, indication the formation of a hydrogen pressured induced bond. The general behaviour of the infrared spectra under pressure was completly reversible upon pressure release, revealing the stability of sucrose up to 14 GPa, in nearly hydrostatic conditions.

Os serviços de apoio ofertados pelas universidades federais desempenham papel importante na vida acadêmica do estudante, já que possuem como objetivo auxiliar a permanência e formação do aluno. Entre os serviços de apoio existentes está a oferta de refeições pelos restaurantes universitários, que devem se apoiar em uma gestão eficiente a fim de que o serviço possa ser ofertado de forma adequada. Esta dissertação aplica conceitos e ferramentas de engenharia de produção a fim de aprimorar o funcionamento dos restaurantes universitários de uma universidade federal brasileira. Inicialmente é abordada a temática de ajuste da política de solicitação de pedidos ao fornecedor pelo almoxarifado central dos restaurantes. Para isso, são realizadas as seguintes etapas: (i) coleta de dados históricos de demanda; (ii) modelagem das séries históricas com base nos modelos de previsão de demanda; (iii) geração da matriz bill of materials de uma refeição padrão; e (iv) geração do relatório MRP (Material Requirements Planning). Com a aplicação do método proposto, foi possível identificar que a forma atual de solicitação de pedidos não é adequada e que o relatório MRP pode ser utilizado no ambiente estudado, desde que seja abastecido com informações adicionais. Na sequência, estuda-se, através da simulação computacional, o arranjo físico e capacidade de um restaurante universitário, buscando aprimorar o fluxo de usuários durante o almoço através da redução do tamanhos de filas e tempos de espera. Para tanto, as etapas realizadas incluem (i) análise do sistema para identificação das atividades a serem inseridas no modelo de simulação; (ii) coleta de dados para abastecimento do modelo; (iii) construção e validação do modelo; e (iv) simulação e análise de cenários alternativos. A aplicação no restaurante estudado indica que a inclusão de um quarto aparelho de buffet, com a consequente redução da capacidade do salão em 20 lugares, gera benefícios significativos ao fluxo de usuários, reduzindo em 83% o tamanho médio da fila externa e em 73% o tempo médio de espera total. / The support services offered by federal universities play an important role in students’ academic life, since they aim to assist their stay and education at university. The supply of meals by university cafeterias is among the existing services, and it must rely on efficient management so that the service can be properly offered. This dissertation applies concepts and tools from Industrial Engineering in order to improve the operation of the university cafeterias of a Brazilian federal university. Initially, the issue of adjusting the ordering policy to the supplier by the cafeterias' central warehouse is addressed. To that end, the following steps are carried out: (i) collection of historical demand data; (ii) modeling of historical series based on demand forecasting models; (iii) generation of a matrix bill of materials of a standard meal; and (iv) generation of a MRP (Material Requirements Planning) report. The application of this method allowed the identification that the current form of ordering is not adequate, and that the MRP report can be used in the environment studied as long as it is provided with additional information. Next, the physical arrangement and the capacity of a university cafeteria are studied through computer simulation, in order to improve the flow of users by reducing queue size and waiting time. Therefore, the steps carried out include: (i) analysis of the system to identify the activities to be included in the simulation model; (ii) data collection to supply the model; (iii) development and validation of the model; and (iv) simulation and analysis of alternative scenarios. The application of this model in the cafeteria studied indicates that the inclusion of a fourth buffet equipment, in addition to reducing the capacity of the hall in 20 places, generates significant benefits to the flow of users, reducing the average queue size by 83% and the average waiting time by 73%.

Trefilação é um dos processos de fabricação para a obtenção de arames, tubos e barras. Este processo consiste na redução da área de seção transversal de um material cilíndrico, fazendo-o atravessar uma matriz cônica de menor seção de área transversal, chamada fieira. Destacam-se o excelente acabamento superficial, a boa precisão dimensional e o aumento na resistência mecânica do material como vantagens e, como desvantagens, deformações heterogêneas ocorrem quando atravessam a ferramenta de trefilação (fieira). As deformações heterogêneas provocam retorno elástico também heterogêneo das camadas da barra trefilada, o que induz o aparecimento das tensões residuais relacionadas às distorções de forma, empenamentos e variações dimensionais, causando desperdício de material e energia, tanto no caso de geração de refugo, quanto em tentativas de correção das não conformidades. Desta forma, neste trabalho estudou-se a influência da geometria da fieira no valor da força necessária para realizar a trefilação e no gradiente das tensões residuais em barras de aço, através de experimentos físicos e computacionais. Após a caracterização de um processo de trefilação de um aço SAE 1045 foram desenvolvidos modelos computacionais no software Simufact.forming GP ®, e obtidos os resultados para: a força de trefilação, as tensões residuais das direções principais, as deformações plásticas, o limite de escoamento e o retorno elástico do material após a realização do processo para uma determinada redução. Os modelos foram validados através da comparação dos resultados simulados com experimentos físicos e equações encontradas na literatura. Após a validação, o modelo computacional foi utilizado para simular a variação da geometria da fieira: número de regiões de trabalho, raios de convergência entre as diferentes regiões da ferramenta, diferentes materiais e áreas de seção transversal. Os resultados das simulações computacionais foram correlacionados e utilizados para projetar e fabricar uma fieira em escala reduzida e um dispositivo mecânico para a simulação física do processo de trefilação em uma máquina universal de ensaios Emic ®. Duas diferentes geometrias de fieira foram testadas experimentalmente F1: a fieira convencional, e F4, a fieira modificada a partir das sugestões obtidas a partir da metodologia escolhida para correlacionar os resultados das simulações computacionais. As novas barras trefiladas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de microdureza e rugosidade para análise das propriedades mecânicas, difração de raios-X para obtenção das tensões residuais superficiais e força de trefilação, que foi medida durante a realização do ensaio. Este trabalho contribuiu cientificamente com uma melhor compreensão do comportamento do escoamento de um material trefilado e através da análise de uma nova geometria de fieira que permitiu uma redução no valor das tensões residuais, um pequeno aumento na força de trefilação, mantendo as propriedades mecânicas do material trefilado quando comparadas com o processo original objeto desta pesquisa. / The wire drawing is a manufacturing process used to produce wires, tubes and rods. It consists in a reduction in cross sectional area by plastic deformation where the raw material (wire rod) is pulled through a die. Some of the main features of the wire drawing process are the achievement of an excellent surface finishing and good dimensional accuracies and increase in mechanical strength. However, this process generates inhomogeneous deformation due to the different flowing of the material into the drawing tool (die). The inhomogeneous deformation generates residual stress, stresses present in a material free from the action of external loads and temperature gradients. Residual stresses are commonly related to distortions of shape and dimensional variations of the final products, appearing after heat treatments which are related to shape distortions, warping and dimensional variations, causing material and energy waste, in the case of waste generation and in attempts to correct nonconformities. Thus, the influence of die geometry to reducing the residual stresses and the drawing force of bars manufactured by a cold-drawing process was studied. After the characterization of a drawing process of an SAE 1045 steel, computer models were developed in the software Simufact.forming GP ®, and the results were obtained for: drawing force, residual stresses of the main directions, plastic deformations, flow and the elastic return of the material after the process was carried out. The models were validated by comparing simulated results with physical experiments and equations found in the literature. Different die geometries were simulated as: number of tool regions, fillets between different tool regions, different materials and cross-sectional areas. The results of the computational simulations were correlated and used to design and manufacture a scale die and a mechanical device to develop the physical drawing tests in an Emic ® testing machine. Two different die geometries were experimentally tested F1: the conventional die, and F4, the modified from suggestions obtained in the computational simulations correlation F. The mechanical characterization of the new drawn bars were carried out by Vickers microhardness and roughness tests, X-ray diffraction to obtain surface residual stresses and the drawing force was taken during the test. This work contributes scientifically with a better understanding of the behavior of the flow of a drawn material by the analysis of a new die geometry that allowed a reduction in the value of the residual stresses, an increase in the drawing force and maintaining the mechanical properties of the drawn material when compared to the original process object of this research.