O crescimento da produção de petróleo em alto mar tem elevado a utilização de Risers flexíveis. Fazendo a conexão entre o poço e a plataforma, estes dutos estão sujeitos aos severos carregamentos causados pela superposição dos esforços mecânicos com o ambiente corrosivo. Deste modo, torna-se de grande importância, o monitoramento da integridade estrutural de Risers flexíveis para a Indústria petrolífera. Neste trabalho, foram desenvolvidas metodologias de caracterização do estado de tensões de arames da armadura de tração de Risers flexíveis de seis polegadas. Através do monitoramento de ensaios de tração foi testada a influência das variações de carregamento, microestrutura e afastamento entre o sensor e o material ferromagnético (Lift off) nas medidas micromagnéticas. Os resultados mostraram a grande aplicabilidade dos métodos micromagnéticos, separando os efeitos das variações de tensões e microestruturais. Analisando-se diferentes técnicas, foram obtidas correlações entre os carregamentos e as tensões (determinadas através da técnica micromagnética) superiores a 90%. Bons resultados também foram obtidos nas análises da influência do Lift off, onde, apesar da grande atenuação de sinais, obteve-se boas correlações entre propriedades mecânicas e micromagnéticas. / The constant growing of the offshore oil production has increase the use of Flexible Risers. Acting as the connection between the well and the platform, these pipelines are subjected to a superposition of mechanical loads and corrosive environment. In this sense, the development of more reliable systems for monitoring the structural integrity of Flexible Risers is becoming more important. This work aims the development of non destructive methodologies for the analysis of the stress state in the steel wires that forms the tensile armor of a six inch Flexible Riser. Through the monitoring of tensile tests, the influences of the load, microstructure and Lift off variations in the micromagnetic measurements had been analyzed. The results showed the good applicability of the micromagnetic methods, in sorting the microstructure effects from the stress analysis. Using the multi - technique approach, a good correlation (up to 90%) between load stress and the NDT stress (determined through the micromagnetic technique) had been found. The Lift off analysis showed promising results too, where, despite the high signal attenuation, good correlations between mechanical and micromagnetic properties had been observed.

No presente trabalho, foi implementada uma formulação de otimização topológica com o objetivo de encontrar o mínimo volume de estruturas contínuas bidimensionais, em estado plano de tensão, sujeitas à restrição de tensão de von Mises. Foi utilizado o Método dos Elementos Finitos para discretizar o domínio, com o elemento não conforme de Taylor. A tensão foi suavizada, calculando-se um valor de tensão para cada nó do elemento. O fenômeno da singularidade foi contornado através do método de relaxação da tensão, penalizando-se o tensor constitutivo. Foi usada uma única medida de tensão global, a normap, resultando na redução do custo computacional do cálculo das sensibilidades. As sensibilidades da função objetivo e da restrição de tensão foram calculadas analiticamente. O problema de otimização topológica foi resolvido por um algoritmo de Programação Linear Sequencial. Os fenômenos da instabilidade de tabuleiro e da dependência da malha foram contornados pela utilização de um filtro de densidade linear. A formulação desenvolvida foi testada em 3 casos clássicos. No primeiro deles, foi testada uma viga curta em balanço, submetida a 3 diferentes tipos de penalização da função objetivo, obtendo-se uma estrutura com 27% do volume inicial, com reduzido número de elementos com densidades intermediárias. No segundo caso, foi testada a mesma estrutura submetida à flexão, chegandose a uma topologia bem definida no formato de duas barras, com 16,25% do volume inicial. No terceiro caso, em que foi utilizado um componente estrutural em formato de “L”, justamente por favorecer o surgimento de concentração de tensão em sua quina interna, o otimizador gerou uma estrutura bem definida, permanecendo, contudo, uma pequena região de concentração de tensão na topologia final. / A topology optimization formulation to search for the minimum volume of twodimensional linear elastic continuous structures in plane stress, subject to a von Mises stress constraint, was implemented in this study. The extended domain was discretized using Taylor nonconforming finite element. Nodal values of the stress tensor field were computed by global smoothing. A penalized constitutive tensor stress relaxation method bypassed the stress singularity problem. A single p-norm global stress measure was used to speed up the sensitivity analysis. The sensitivities of the objective function and stress constraints were derived analytically. The topology optimization problem was solved by a Sequential Linear Programming algorithm. A linear density filter avoided the checkerboard and the mesh dependence phenomena. The formulation was tested with three benchmark cases. In the first case, a tip loaded short cantilever beam was optimized using a sequence of three different objective function penalizations. The converged design had approximately 27% of the initial volume, with a small proportion of intermediate densities areas. In the second case, the same domain was subjected to shear, resulting a well defined two-bar design, with 16.25% of the initial volume. In the third case, an L-shape structure was studied, because it has a stress concentration at the reentrant corner. In this last case, the final topology was well-defined, but the stress concentration was not completely removed.

No presente trabalho, foi implementada uma formulação de otimização topológica com o objetivo de encontrar o mínimo volume de estruturas contínuas bidimensionais, em estado plano de tensão, sujeitas à restrição de tensão de von Mises. Foi utilizado o Método dos Elementos Finitos para discretizar o domínio, com o elemento não conforme de Taylor. A tensão foi suavizada, calculando-se um valor de tensão para cada nó do elemento. O fenômeno da singularidade foi contornado através do método de relaxação da tensão, penalizando-se o tensor constitutivo. Foi usada uma única medida de tensão global, a normap, resultando na redução do custo computacional do cálculo das sensibilidades. As sensibilidades da função objetivo e da restrição de tensão foram calculadas analiticamente. O problema de otimização topológica foi resolvido por um algoritmo de Programação Linear Sequencial. Os fenômenos da instabilidade de tabuleiro e da dependência da malha foram contornados pela utilização de um filtro de densidade linear. A formulação desenvolvida foi testada em 3 casos clássicos. No primeiro deles, foi testada uma viga curta em balanço, submetida a 3 diferentes tipos de penalização da função objetivo, obtendo-se uma estrutura com 27% do volume inicial, com reduzido número de elementos com densidades intermediárias. No segundo caso, foi testada a mesma estrutura submetida à flexão, chegandose a uma topologia bem definida no formato de duas barras, com 16,25% do volume inicial. No terceiro caso, em que foi utilizado um componente estrutural em formato de “L”, justamente por favorecer o surgimento de concentração de tensão em sua quina interna, o otimizador gerou uma estrutura bem definida, permanecendo, contudo, uma pequena região de concentração de tensão na topologia final. / A topology optimization formulation to search for the minimum volume of twodimensional linear elastic continuous structures in plane stress, subject to a von Mises stress constraint, was implemented in this study. The extended domain was discretized using Taylor nonconforming finite element. Nodal values of the stress tensor field were computed by global smoothing. A penalized constitutive tensor stress relaxation method bypassed the stress singularity problem. A single p-norm global stress measure was used to speed up the sensitivity analysis. The sensitivities of the objective function and stress constraints were derived analytically. The topology optimization problem was solved by a Sequential Linear Programming algorithm. A linear density filter avoided the checkerboard and the mesh dependence phenomena. The formulation was tested with three benchmark cases. In the first case, a tip loaded short cantilever beam was optimized using a sequence of three different objective function penalizations. The converged design had approximately 27% of the initial volume, with a small proportion of intermediate densities areas. In the second case, the same domain was subjected to shear, resulting a well defined two-bar design, with 16.25% of the initial volume. In the third case, an L-shape structure was studied, because it has a stress concentration at the reentrant corner. In this last case, the final topology was well-defined, but the stress concentration was not completely removed.

O crescimento da produção de petróleo em alto mar tem elevado a utilização de Risers flexíveis. Fazendo a conexão entre o poço e a plataforma, estes dutos estão sujeitos aos severos carregamentos causados pela superposição dos esforços mecânicos com o ambiente corrosivo. Deste modo, torna-se de grande importância, o monitoramento da integridade estrutural de Risers flexíveis para a Indústria petrolífera. Neste trabalho, foram desenvolvidas metodologias de caracterização do estado de tensões de arames da armadura de tração de Risers flexíveis de seis polegadas. Através do monitoramento de ensaios de tração foi testada a influência das variações de carregamento, microestrutura e afastamento entre o sensor e o material ferromagnético (Lift off) nas medidas micromagnéticas. Os resultados mostraram a grande aplicabilidade dos métodos micromagnéticos, separando os efeitos das variações de tensões e microestruturais. Analisando-se diferentes técnicas, foram obtidas correlações entre os carregamentos e as tensões (determinadas através da técnica micromagnética) superiores a 90%. Bons resultados também foram obtidos nas análises da influência do Lift off, onde, apesar da grande atenuação de sinais, obteve-se boas correlações entre propriedades mecânicas e micromagnéticas. / The constant growing of the offshore oil production has increase the use of Flexible Risers. Acting as the connection between the well and the platform, these pipelines are subjected to a superposition of mechanical loads and corrosive environment. In this sense, the development of more reliable systems for monitoring the structural integrity of Flexible Risers is becoming more important. This work aims the development of non destructive methodologies for the analysis of the stress state in the steel wires that forms the tensile armor of a six inch Flexible Riser. Through the monitoring of tensile tests, the influences of the load, microstructure and Lift off variations in the micromagnetic measurements had been analyzed. The results showed the good applicability of the micromagnetic methods, in sorting the microstructure effects from the stress analysis. Using the multi - technique approach, a good correlation (up to 90%) between load stress and the NDT stress (determined through the micromagnetic technique) had been found. The Lift off analysis showed promising results too, where, despite the high signal attenuation, good correlations between mechanical and micromagnetic properties had been observed.

A técnica da fotoelasticidade pode ser particularmente útil na análise de tensões em sistemas com geometrias complexas. Em um equipamento chamado polariscópio, um feixe de luz polarizada atravessa o modelo fotoelástico que representa o protótipo. Ao submeter este modelo a um carregamento, faixas de diferentes cores poderão ser visualizadas. Cada cor é associada a um nível de tensão. As tensões observadas no modelo fotoelástico podem ser comparadas com as tensões determinadas nos modelos numéricos ou analíticos. Em casos específicos, o problema da distribuição de tensões em uma fundação pode ser analisado com emprego da fotoelasticidade. A análise do comportamento de estacas helicoidais através da técnica da fotoelasticidade pode ser então de grande valia para estudos mais aprofundados deste sistema. O principal objetivo desta pesquisa foi viabilizar este método experimental para ser aplicado no Departamento de Geotecnia da EESC em análises de tensões em sistemas geotécnicos. Para validar as análises experimentais, tensões observadas em modelos de geometria simples foram comparadas com as tensões determinadas por meio de modelagem numérica com o método dos elementos finitos. O comportamento da fundação por estaca helicoidal observado pela técnica da fotoelasticidade mostrou semelhança ao observado na modelagem numérica. Por meio da distribuição de tensões, foi possível avaliar a influência da geometria helicoidal da lâmina e da profundidade de instalação da ancoragem no terreno. / The photoelastic method can be particularly useful for stress analysis with complex geometry systems. In equipment called polariscope, a polarized light beam crosses the photoelastic model that represents the prototype. Submitting this model to a load, fringes of different colors can be visualized. Each color is associated to a stress level. The stresses corresponding to the observed fringes on the photoelastic model can be compared to the stresses obtained through analytical or numerical models. In specific cases, the stress distribution problem can be analyzed with the use of photoelasticity. The photoelastic analysis of the helical pile behavior can then be valuable for further studies of this system. The main objective of this research was enabling this experimental method to be applied in the Department of Geotechnical Engineering of EESC in geotechnical systems stress analysis. To validate the experimental analysis, stresses observed in simple geometry models have been compared to those stresses determined by numerical modeling with the finite element method. The observed behavior of the helical pile foundation by photoelastic method showed similarity to that one observed through numerical modeling. Stress distribution analyses allowed evaluating the influence of helical blade geometry and the depth of installation.

Submitted by Gábia Leite (gabya.leite@gmail.com) on 2016-06-24T15:24:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Liliane Lima.pdf: 2018746 bytes, checksum: c838a76be3c2ba884af2ac999bd5b13b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-07-05T14:45:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Liliane Lima.pdf: 2018746 bytes, checksum: c838a76be3c2ba884af2ac999bd5b13b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-07-05T14:47:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Liliane Lima.pdf: 2018746 bytes, checksum: c838a76be3c2ba884af2ac999bd5b13b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T14:47:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Liliane Lima.pdf: 2018746 bytes, checksum: c838a76be3c2ba884af2ac999bd5b13b (MD5) Previous issue date: 2016-01-20 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / This study compared the stress distribution between three-dimensional lower first molar crowns of indirect resin Lava Ultimate (3M ESPE) (LU) and ceramic IPS e.max CAD (Ivoclar Vivadent) (Emax) against the application of functional load. Three variables were studied by the method of finite elements: the type and thickness of restorative material (1 or 2 mm) as well as the direction of the applied load (axial or oblique). On a modeling software (Rhinoceros; 5.0, Robert Mcneel & associates, USA), CAD models of total crown preparation were generated with different thicknesses of occlusal wear and their indirect restorations. Then in Femap® (10.2, Siemens PLM Software, USA) software, the construction of the finite element mesh was made. After checking the quality of this, the elastic modulus and Poisson's ratio of the tested materials were inserted in the program. After, in Nei Nastran software (10.0.3.7, NEi Software, USA), it was carried out the study of stress distribution from the simulation of models with a load of 200 N on the central fossa region and near the tip of the distobuccal cusp ridge, corresponding to a lower first molar crown. Data analysis was based on a qualitative description of the generated images and also on the values of maximum principal stress of each CAD model. According to the results, the LU crowns behaved as transmission structures of stresses and the complex tooth/restoration as a single block in which stress was distributed more evenly. In Emax crowns, however, the tensile stresses concentrated particularly along the thickness of the material. The more favorable stress distribution was obtained with the 2 mm thickness crowns in an axial occlusal load application, especially for the LU material. / O presente estudo comparou a distribuição de tensões entre coroas de primeiro molar inferior tridimensionais de resina laboratorial Lava Ultimate; 3M ESPE (LU) e de cerâmica IPS e.max CAD; Ivoclar Vivadent (Emax) frente à aplicação de carga funcional. Três variáveis foram estudadas pelo método de elementos finitos: o tipo e a espessura de material restaurador (1 e 2 mm), assim como a direção da carga aplicada (axial e oblíqua). Em um programa modelador (Rhinoceros®; versão 5.0, Robert McNeel & Associates, USA), foram gerados modelos CAD (desenhados com auxílio do computador) de preparos de coroa total com diferentes espessuras de desgaste oclusal e suas respectivas restaurações indiretas. Em seguida, no software Femap® (versão 10.2, Siemens PLM Software, USA), realizou-se a construção da malha de elementos finitos e, após a verificação da qualidade desta, o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson dos materiais testados foram inseridos no programa. Posteriormente, no software Nei Nastran (versão 10.0.3.7, NEi Software, USA), realizou-se o estudo da distribuição de tensões a partir da simulação computadorizada dos modelos com um carregamento de 200 N nas regiões de fossa central e vertente triturante da cúspide médio-vestibular, correspondentes a um primeiro molar inferior. A análise dos dados baseou-se em uma descrição qualitativa das imagens geradas e nos valores obtidos das tensões principais máximas de cada modelo CAD. De acordo com os resultados, as coroas de LU se comportaram como estruturas transmissoras de tensões e o complexo dente/restauração como um bloco único no qual as tensões foram distribuídas de forma mais homogênea. Nas coroas de Emax, ao contrário, as tensões de tração se concentraram, sobretudo, ao longo da espessura do material. A distribuição de tensões mais favorável foi obtida com as coroas de 2 mm de espessura oclusal em uma aplicação axial da carga, principalmente para o material LU.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The assessment of pedal forces is one of the more sophisticated methods applied on the sports sciences to accomplish cycling performance tests. With information of pedal forces the pedaling technique is evaluated based on the ability of the cyclists to produce and apply forces on the pedals. Several variables concerning the performance can be monitored with the application of instrumented pedals, but there is a lack of studies that consider the differences between the lower limbs on the force generation, what can occur due instrumentation limitation on the laboratories because the instrumented pedal are not commercial available and it is manufactured by research laboratories. The purpose of this study was to develop an instrumented pedals system that permit the evaluation of the pedal forces for each lower limb, with characteristics that no modify the normal pattern of pedaling and able to be used on different bicycle geometries and cycle ergometers. For the instrumentation, spindles of two (right and left) Shimano SPD pedals were modified to mounting 8 strain-gage sensors on each spindle, disposed on two rows and connected on two Wheatstone complete-bridges to measure strain in response to horizontal (Fx, tangential bridge) and vertical loads (Fz, normal bridge). With the spindles mounted on the pedal body, a piece for connection with the crank was manufactured. These pieces (right and left) are the house for ball bearings that permit the movement of the pedal relative to crank and not commit the strain-gages wires. These pieces permit the application of the pedal on different bicycles and cycle ergometers. The system was calibrated and presents a linear relationship between the load applied and the signal output from the full-bridges that monitor the horizontal and vertical efforts on the spindles. A calibration matrix was developed to transform the output signal to force magnitudes, and also an interference matrix was mounted to correct the mechanical interference between the horizontal and vertical measures. For the two pedals, the hysteresis was lower than 0,60%. For the right pedal, the sensitivity of the normal bridge was 2.5 mV/N, the tangential bridge present sensitivity of 2.6 mV/N. The left pedal presents a sensitivity of 2.4 mV/N and 2.7 mV/N for normal and tangential bridges, respectively. The resolution of the system was, for both pedals, lower than 0.5 N, while the error calculated from the calibrated data was 1% for the right normal bridge and 2% for the right tangential bridge and left normal and tangential bridges. It can be concluded that the system present characteristics that permits the application on the athlete s evaluations due the low error, satisfactory resolution and good linearity observed between the applied loads and the signal output on the normal and tangential full-bridges. / A medida das forças envolvidas na pedalada é uma das mais sofisticadas metodologias aplicadas nas ciências do esporte para avaliação da técnica de pedalada. A técnica de pedalada é avaliada com base na habilidade dos ciclistas em produzir e aplicar força aos pedais. Diversas variáveis de controle de desempenho podem ser monitoradas com a aplicação de pedais instrumentados. No entanto, observa-se que um pequeno número de estudos considera as diferenças entre os membros na capacidade de gerar força, o que possivelmente ocorre devido a limitações de instrumentação, pois pedais instrumentados são normalmente unilaterais e construídos por laboratórios de pesquisa, não sendo disponíveis comercialmente. O objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema de pedais instrumentados que possibilitem o monitoramento das forças aplicadas nos pedais direito e esquerdo, com características que não modifiquem o padrão normal de movimento e que possam ser utilizados em diferentes bicicletas e ciclo ergômetros. Para a instrumentação, os eixos dos pedais (direito e esquerdo) modelo Shimano SPD para ciclismo mountain-bike foram modificados a fim de que fossem montados 8 extensömetros em cada eixo e dispostos em duas colunas e conectados em duas pontes de Wheatstone completas, sendo uma para o monitoramento da deformação do eixo decorrente da força aplicada no sentido horizontal e outra para medir a deformação decorrente das forças aplicadas no sentido vertical ao plano do pedal. Com o eixo fixo ao corpo do pedal, uma peça foi especialmente desenvolvida para abrigar rolamentos que permitem a conexão e o movimento relativo do pedal com o pé-de-vela, a fim de permitir a montagem dos fios dos extensômetros. Esta peça permite o uso do sistema de diferentes bicicletas e ciclo ergômetros. O sistema foi calibrado e apresentou relação linear entre as cargas aplicadas e as tensões de saída nas pontes de Wheatstone que monitoram esforços horizontais e verticais em ambos os pedais. Uma matriz de calibração foi desenvolvida para a conversão das tensões em magnitudes de força, assim como uma matriz de interferência foi montada para corrigir o acoplamento entre as medidas verticais e horizontais devido ao desalinhamento entre os sensores. Para ambos os pedais a histerese foi menor que 0,6%. Para o pedal direito, a sensibilidade na ponte normal foi de 2,5 mV/N e na ponte tangencial foi de 2,6 mV/N. Para o pedal esquerdo a sensibilidade foi de 2,4 mV/N e 2,7 mV/N para a ponte normal e tangencial respectivamente. A resolução do sistema, para ambos os pedais, foi sempre menor que 0,5 N, enquanto que o erro estimado a partir da matriz de calibração foi de 1% para a ponte normal direita e 2% para a ponte tangencial direita, e pontes normal e tangencial esquerdas. Conclui-se que o sistema apresentou características estáticas que permitem sua aplicação prática na avaliação de atletas devido ao baixo erro, satisfatória resolução e linearidade observada entre as cargas aplicadas e as tensões de saída nas pontes tangenciais e normais.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The number of tumors in the oral cavity is increasing significantly, mainly, due to the use of tobacco. In general, resection is the treatment for these tumors. This process is made through the access to the oral cavity using the mandibulotomy technique. For that, different cuts can be made in the mandible, in function of tumor position and patient condition. The cuts fixation, in general, are made using miniplates and titanium screws or steel wires. In this aspect, many clinical doubts exist, under the biomechanics perspective, on which is the best surgical procedure would be. This work aims to evaluate two types of cuts in a mandible, midline and paramidline, using different fixation sets with miniplates. Simplified finite element models were used to verify which was the best configuration through analysis of the stability level and stress gradient. At the same time, a human jaw photoelastic model was used, where two types of cuts were analyzed: midline and paramidline, with two types of knotting for wires, parallel and opposite. The critical stress levels were evaluated for different cross sections. Additionally, a visual inspection of relative displacement was made between the cross sectional. It was observed that the number of bolts does not influence the stability when the same number of miniplates is used. Using only one miniplate, the medium cut presents better stability than the paramidline cut. Using two miniplates in the setting, despite the small difference, the paramidline presents better stability, while the best configuration is that with two miniplates and six screws. A significant increase in the obtained stress level was observed with two miniplates and six screws fastened. / O número de tumores na cavidade oral vem aumentando significativamente, principalmente, devido ao uso do fumo. Na maioria dos casos, a forma de tratamento destes tumores é a sua ressecção. Em várias situações isto é feito através do acesso oral utilizando a técnica de mandibulotomia. Para isto, podem ser feitos diferentes tipos de corte na mandíbula em função da localização do tumor e da condição do paciente. A fixação destes cortes, em geral, é feita através de miniplacas e parafusos de titânio ou fios de aço. Neste aspecto, existem muitas dúvidas clínicas, do ponto de vista biomecânico, sobre qual o melhor procedimento cirúrgico. O objetivo deste trabalho foi avaliar dois tipos de corte na mandíbula, mediano e paramediano, usando diferentes conjuntos de fixação com miniplacas. Modelos de elementos finitos simplificados foram utilizados para verificar qual a melhor configuração através dos níveis de estabilidade e gradiente de tensões. Paralelamente, foi utilizado um modelo fotoelástico de uma mandíbula humana, onde foram analisados dois tipos de cortes: mediano e paramediano com dois tipos de amarração por fios, paralela e cruzada. Através dos níveis de tensão gerados em cada tipo de corte foram avaliados os pontos críticos dos modelos. Paralelamente, foi feita uma inspeção visual sobre os efeitos do deslocamento relativo entre as faces dos cortes. Foi observado que o número de pinos não influencia na estabilidade quando for utilizada a mesma quantidade de miniplacas. Utilizando apenas uma miniplaca, o corte mediano apresenta melhor estabilidade que o corte paramediano. Utilizando duas miniplacas na fixação, apesar da pequena diferença, o paramediano apresenta estabilidade um pouco melhor, sendo a melhor configuração com duas miniplacas e 6 parafusos. Observou-se um aumento significativo no nível das tensões nos modelos fixados com duas miniplacas e seis parafusos. / Mestre em Engenharia Mecânica