A Esqualamina, primeiramente isolada do tubarão Squalus acanthias, é um aminoesteróide promissor para o desenvolvimento de novas drogas, como antibióticos, agentes para o tratamento de vários tipos de câncer e degeneração macular da retina. O principal objetivo desse trabalho é propor um conjunto de cargas atômicas ajustadas para compor o campo de força utilizado em simulações por Dinâmica Molecular para essa molécula. Através de estruturas geradas com a Dinâmica Molecular, obteram-se as cargas atômicas por meio de cálculos quânticos, com metodologia do potencial eletrostático ChelpG. A análise estrutural da molécula revelou que no vácuo ela apresenta formato semelhante a um anel, enquanto que, em meio fisiológico, sua conformação é alterada para uma forma linear. Os resultados obtidos são apoiados pela análise de ligações de hidrogênio, Função de Distribuição Radial (RDF) e Desvios Quadráticos Médios (RMSD). / Squalamine, initially isolated from Squalus acanthias shark, is an aminosterol promising in the development of new drugs, such as antibiotics, agents for the treatment of several kinds of cancer and retina macular degeneration. The aim subject of this work is to propose an atomic charge set to be used in force field by Molecular Dynamics simulations for this molecule. Using structures generated by Molecular Dynamic, the atomic charges were obtained from quantum calculations, with the electrostatic potential methodology ChelpG. According to structural analysis, this molecule was revealed it has a ring shape in vaccum, whereas in fisiological environment its conformation changes to linear form. The results obtained are supported by analysis of hydrogen bonds, Radial Distribution Function (RDF) and Root Mean Square Deviation (RMSD).

Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-05-22T22:41:57Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Renan Gustavo Pacheco Soares.pdf: 6293812 bytes, checksum: eb22448277f10e9304a991a4a1639f53 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T22:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Renan Gustavo Pacheco Soares.pdf: 6293812 bytes, checksum: eb22448277f10e9304a991a4a1639f53 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Todo sistema estrutural deve atender aos critérios de funcionalidade, qualidade, desempenho em serviço, durabilidade e segurança. A falta de verificação de alguns desses parâmetros ou a carência de pesquisas nesse sentido têm contribuído para o surgimento de problemas patológicos em estruturas de concreto. Nas últimas décadas, tem sido observado um aumento no quantil de fenômenos patológicos em pisos de concreto de obras situadas no Agreste Pernambucano. No intuito de entender a performance das placas de concreto apoiadas sobre bases deformáveis sob ação de cargas estáticas, bem como dos parâmetros que inferem no surgimento de problemas patológicos, o presente trabalho teve como objetivo proceder uma análise dos principais fatores que contribuem para a fissuração e rompimento de placa em pisos de concreto apoiados sobre elástica, através de análise numérica. Foi utilizada uma ferramenta de auxílio computacional que faz uso do Método dos Elementos Finitos para análises não-lineares, o ANSYS®. As variáveis analisadas foram a concentração de tensões nas bordas das placas e as deflexões máximas nos elementos que compõe toda a estrutura do piso de concreto em função da variação do módulo de deformação longitudinal do concreto e do coeficiente de fricção na região de contato das placas. De um modo geral, foram analisados os pontos críticos das variáveis no intuito de verificar se os mesmos contribuíam para a propagação das fissuras e o rompimento da placa de concreto. Os resultados permitiram obter o entendimento do comportamento estrutural do conjunto placa sub-base e sua contribuição para o surgimento dos problemas de fissuração em pisos de concreto. Foi verificado um problema de fluxo de cisalhamento em função da má aderência na região de contato entre as placas. Também foi constatado que o problema de fissuração não está relacionado com o momento resistente na borda da placa, mas sim do efeito do empenamento. Constatou-se que a laje maciça possui melhor desempenho estrutural como sub-base quando comparada com uma laje nervurada, em torno de 40%. Além disso, foi estabelecida uma recomendação de modo a minimizar o problema de fluxo de cisalhamento na etapa de projeto, pela inserção de barras rígidas de travamento na região de contato entre as placas. / The entire structural system must meet the criteria of functionality, quality, service performance, durability and safety. The lack of verification of some of these parameters or the lack of research in this sense have contributed to the emergence of pathological problems in concrete structures. In the last decades, there has been an increase in the quantile of pathological phenomena in concrete floors of works located in Agreste Pernambucano. In order to understand the performance of concrete plates supported on deformable bases under the action of static loads, as well as the parameters that infer in the appearance of pathological problems, the present work had an objective to analyze the main factors that contribute to the cracking and plate breaking in concrete floors supported on elastic, through the numerical analysis. A computer aided tool was used that uses the Finite Element Method for nonlinear analysis, ANSYS®. The variables analyzed were the concentration of stresses at the edges of the plates and the maximum deflections in the elements that make up the entire structure of the concrete floor as a function of the variation of the longitudinal deformation modulus of the concrete and the coefficient of friction in the contact region of the plates. In general, the critical points of the variables were analyzed in order to verify if they contributed to the propagation of cracks and the rupture of the concrete plate. A shear flow problem was verified due to poor adherence in the contact region between plates. It was also verified that the problem of cracking is not related to the resistant moment at the edge of the plate, but to the effect of the warpage. It was found that the massive slab has better structural performance as a sub-base when compared to a ribbed slab, around 40%. In addition, a recommendation was made in order to minimize the shear flow problem in the design step by inserting rigid locking bars into the contact region between the plates.

O presente trabalho relaciona-se à modelagem viscoelástica estrutural, objetivando-se a simulação numérica, com ênfase às estruturas de concreto. Faz-se, inicialmente, uma revisão dos modelos reológicos básicos unidimensionais para facilitar o entendimento das características intrínsecas da resposta viscoelástica das estruturas, tais como o fenômeno de fluência. Dentre as teorias que permitem levar em conta a idade do concreto no instante da aplicação do carregamento, são apresentadas a da hereditariedade e a do envelhecimento. Apresentam-se, em seguida, as funções de fluência e relaxação em notação apropriada à implementação numérica, combinada com o Método dos Elementos Finitos. Alguns aspectos da integração numérica das relações constitutivas ao longo do tempo são discutidos, com a apresentação, em particular, de um esquema de solução explícito fundamentado na Técnica dos \'Núcleos Degenerados\'. Finalmente, exemplos constituídos da análise de treliças planas ilustram a aplicabilidade dos modelos e procedimentos numéricos comentados. / The present work is related to structural viscoelastic modeling aiming numerical simulation, with emphasis on concrete structures. First of all, a revision of unidimentional basic reologic models is given, in order to enhance the inherent features of structural viscoelastic response, such as creep phenomenon. Among the theories able to consider the concrete age at the instant of loading, the hereditary and the aging theories are here presented. After that, the creep and relaxation functions are given in appropriate notation for numerical implementation, combined with the Finite Element Method. Some aspects of time numerical integration of constitutiva relations are discussed, mainly an explicit solution scheme based on the so called Degenerate Kernel Technic. Finally, examples consisting of plane trusses analysis illustrate the applicability of the models and numerical procedures commented.

O presente trabalho trata da formulação de modelos constitutivos viscoelásticos e elasto-viscoplásticos nos apectos relativos à verificação da consistência termodinâmica, pela aplicação do Método do Estado Local, e de verificação da resposta numérica decorrente da utilização de um procedimento implícito de integração. No contexto da verificação da consistência termodinâmica, são revistos alguns arranjos unidimensionais de elementos reológicos básicos, analisando-se, com maior destaque, um arranjo misto denominado modelo elasto-viscoplástico completo. Nas análises numéricas em campo unidimensional e multiaxial, realiza-se um confronto entre as respostas obtidas com procedimentos de integração Explícito e Implícito, bem como um estudo para a definição do passo de tempo, de modo a garantir precisão nas respostas. / The present work treats of the formulation of viscoelastics and elastoviscoplastics constitutive models, on the aspects related to verification of the thermodynamic consistency, by the Method of Local State, and of numerical responses of a implicit integration scheme. In the context of the thermodynamic consistency, some unidimensional arrangements of basics rheological elements are reviewed, where a named elasto-viscoplastic extended model is enhanced. On what concerns to unidimensional and multiaxial numerical analysis, confront is showed between the results obtained from the explicit and implicit integration algorithms, and a study for time step definition aiming a good precision of the responses is presented as well.

O presente trabalho trata da formulação de modelos constitutivos viscoelásticos e elasto-viscoplásticos nos apectos relativos à verificação da consistência termodinâmica, pela aplicação do Método do Estado Local, e de verificação da resposta numérica decorrente da utilização de um procedimento implícito de integração. No contexto da verificação da consistência termodinâmica, são revistos alguns arranjos unidimensionais de elementos reológicos básicos, analisando-se, com maior destaque, um arranjo misto denominado modelo elasto-viscoplástico completo. Nas análises numéricas em campo unidimensional e multiaxial, realiza-se um confronto entre as respostas obtidas com procedimentos de integração Explícito e Implícito, bem como um estudo para a definição do passo de tempo, de modo a garantir precisão nas respostas. / The present work treats of the formulation of viscoelastics and elastoviscoplastics constitutive models, on the aspects related to verification of the thermodynamic consistency, by the Method of Local State, and of numerical responses of a implicit integration scheme. In the context of the thermodynamic consistency, some unidimensional arrangements of basics rheological elements are reviewed, where a named elasto-viscoplastic extended model is enhanced. On what concerns to unidimensional and multiaxial numerical analysis, confront is showed between the results obtained from the explicit and implicit integration algorithms, and a study for time step definition aiming a good precision of the responses is presented as well.

Inibidores tipo Kunitz são proteínas de aproximadamente 20 kDa, que geralmente possuem de dois a quatro resíduos de cisteína, formando uma ou duas pontes dissulfeto, sendo responsáveis por inibir uma ou diversas serina proteinases com grande especificidade. Eles são importantes tanto por atuarem em situações de defesa na planta como por estarem envolvidos na inibição de diversas proteinases, como aquelas presentes na cascata de coagulação sanguínea, no processo inflamatório ou e até mesmo atuarem na supressão de tumores. Este trabalho teve como alvo o estudo de um inibidor tipo Kunitz encontrado em sementes de Bauhinia bauhinioides (Martius) Macbr., denominado BbKI (Bauhinia bauhinioides Kallikrein Inhibitor). Um fragmento gênico codificando a seqüência primária madura de BbKI foi amplificado por RT-PCR e clonado no vetor pGEM-T. Através da técnica de RACE (3 e 5) foi possível constatar que a proteína é sintetizada inicialmente como um prepropeptídeo com a seguinte estrutura: peptídeo sinal (19 resíduos de aminoácidos), proteína madura (164 resíduos), e peptídeo C-terminal (10 resíduos). A presença do peptídeo sinal demonstra que a proteína segue uma rota de síntese via retículo endoplasmático e sugere que este inibidor possa seguir para outro compartimento celular, sinalizado pelo peptídeo C-terminal. Para avaliar se este peptídeo não seria um mero inibidor da atividade biológica, foram feitas duas subclonagens em vetores do sistema pET: uma com o fragmento gênico codificador para BbKI madura, e outra adicionando a seqüência codificante para a porção C-terminal na proteína madura. As proteínas recombinantes foram expressas em células de E. coli BL21(DE3), as quais foram purificadas através de cromatografia de afinidade (Ni-NTA) e filtração em gel, apresentando a massa molecular esperada de 20 kDa. Testes de atividade com tripsina mostraram que ambas as proteínas são biologicamente ativas, embora com diferentes constantes de inibição. Estudos de Dicroísmo Circular revelaram estruturas secundárias similares para ambas as proteínas. Quando analisado por espectroscopia de fluorescência, o inibidor maduro mostrou-se estável numa ampla faixa de pH. A proteína madura recombinante foi ainda cristalizada e o cristal foi difratado por raios X até a resolução máxima de 1,9 A, permitindo a resolução e o refinamento de sua estrutura. A análise da estrutura revelou que o inibidor apresenta um enovelamento -trefoil que é típico nos inibidores tipo Kunitz previamente estudados. Sua estrutura terciária mostrou que no centro ativo o loop inibitório está exposto ao solvente e que os únicos W e C ficam escondidos no interior da proteína, rodeados por resíduos hidrofóbicos / Kunitz-type inhibitors are proteins of about 20 kDa that usually contain from 2 to 4 cystein residues used to form one or two dissulfide bridges. They are responsible for inhibiting one or severa1 serine proteinases with large specificity. Kunitz inhibitors are important both for playing defense roles in plants and also for being involved in the inhibition of many proteinases, like those present in the blood coagulation cascade, in inflammatory processes, or even for suppressing tumors. The aim of this work was to study a Kunitz-type inhibitor from Bauhinia bauhinioides (Martius) Macbr. seeds, denominated BbKI (Bauhinia buhinioides Kallikrein Inhibitor). A gene fragment codifying the mature primary sequence of BbKI was amplified by RT-PCR and was cloned in the pGEM-T vector. Using the RACE (3 and 5) technique we could verify that this protein is synthesized as a prepropeptide with the following structure: signal peptide (19 amino acid residues), mature protein (164 residues) and C-terminal peptide (10 residues). The presence of the peptide signal shows this protein follows a synthesis pathway via endoplasmatic reticulum and suggests the inhibitor can move to another cell compartment guided by the C-terminal peptide. To evaluate if this peptide was just an inhibitor of the biological activity, we performed two subclonings in the system pET vectors: one using the gene fragment codifying to mature BbKI, and another adding the codifying sequence for the C-terminal peptide to the mature protein. The recombinant proteins were expressed in E. coli BL21(DE3) cells which were purified by affinity chromatography (Ni-NTA) and gel filtration thus presenting the expected molecular mass of 20kDa. Activity assays with trypsin showed that both of proteins are biologically active, although they presented different inhibition constants. Circular Dichroism studies revealed that both proteins have similar secondary structures. When analyzed by fluorescence spectroscopy the mature inhibitor was stable in a wide pH range. The mature recombinant protein was latter crystallized and the crystal was diffracted by X-ray at 1.9A resolution, allowing the resolution and refinement of its structure. The analysis of this structure revealed the inhibitor presents a -trefoil fold, which is typical in the Kunitz-type inhibitors previously studied. Its tertiary structure showed that in the active site the inhibitory loop is exposed to solvent, and that the W and the C are buried into the protein surrounded by hydrophobic residues.

Orientador: Osvaldo Luís Manzoli / Coorientador: Luís Antônio Guimarães Bitencourt Júnior / Banca: Caio Gorla Nogueira / Banca: Leonardo José do Nascimento Guimarães / Resumo: Este trabalho aborda a simulação de problemas que envolvem contato mecânico, utilizando uma nova técnica de acoplamento de malhas independentes de elementos finitos. Esta técnica se baseia no uso de elementos finitos especiais denominados elementos finitos de acoplamento, que compartilham nós de malhas independentes. A técnica é capaz de estabelecer a interação entre duas malhas de elementos finitos, representando dois domínios diferentes, que compartilham entre si uma ou mais de suas faces. No caso mais geral, devido a possíveis diferenças nas dimensões e naturezas dos domínios, as posições dos nós na face de uma malha podem não coincidir com as posições dos nós da outra malha. As principais vantagens da técnica proposta são: (i) não há adição de graus de liberdade para a resolução do problema; (ii) um acoplamento não rígido pode ser considerado para descrever o comportamento não linear de interfaces similares aos modelos coesivos e (iii) malhas não compatibilizadas de quaisquer dimensões e quaisquer tipos de elementos finitos podem ser compatibilizadas. Como extensão da utilização da técnica, visa-se representar a interação entre duas peças genéricas distintas, demonstrando a capacidade da técnica em simular efeitos de contato, ou de perda de contato, de forma coerente e precisa. Foram empregados modelos baseados na mecânica do dano contínuo para simular efeitos de atrito em uma formulação de acoplamento não rígido. Os resultados obtidos neste trabalho demostram que a repre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work deals with the numerical simulation of contact problems using a novel technique for coupling non-matching finite element meshes. The technique is based on the use of special finite element termed coupling finite element, which share nodes with non-matching meshes. Thus, the interaction among two non-matching meshes, representing two different subdomains of a problem can be described. In additional, this technique has demonstrated to be highly versatile, since no additional degree of freedom is introduced to the problem; non-rigid coupling can be considered to describe the nonlinear behavior among the subdomains and nonmatching meshes of any dimension and any type of finite elements can be coupled. In this work the technique is applied to simulate the interaction among some parts of mechanical components discretized initially in finite elements in a totally independent way, by demonstrating its capability to represent contact problems or loss of adherence. A combined constitutive model based on the damage mechanics theory is used for modeling the friction effects using a non-rigid coupling procedure. The results demonstrated that the strategy applied can represent the interaction among the parts of mechanical components, coherently and accurately / Mestre

Soluções analíticas para uma teoria de placas laminadas com efeitos piezelétricos são apresentadas neste trabalho. Supõe-se uma distribuição para o campo de deslocamentos conforme a teoria de placas de Reissner-Mindlin e para o potencial elétrico, uma variação linear ao longo da espessura de cada camada piezelétrica. As equações que descrevem o problema e as condições de contorno, em termos das componentes do deslocamento e do potencial, são obtidas consistentemente pelo princípio dos deslocamentos virtuais. Os métodos de Navier e de Lévy são aplicados na obtenção de soluções analíticas de laminados retangulares com atuadores ou sensores incluídos. Todos os resultados apresentados graficamente são também mostrados em forma de tabelas, fornecendo uma base de comparação para outras teorias ou modelos numéricos aproximados.

Este trabalho possui como principais objetivos o estudo, o desenvolvimento e a implementação de um procedimento de cálculo para a carga crítica de flambagem de placas retangulares de material compósito usando o método de Lévy. O modelo pressupõe que a placa tenha duas bordas opostas simplesmente apoiadas e as outras duas engastadas. A placa ée submetida a um carregamento de compressão ou tração uniformemente distribuído ao longo das quatro bordas e tem seu comportamento descrito pela teoria de Kirchhoff.

Neste trabalho o estudo e a aplicabilidade dos parâmetros de laminação são apresentados sob a forma de um algoritmo de otimização de placas laminadas de material compósito onde as variáveis de trabalho são os ângulos de orientação das camadas. Esse algoritmo leva em conta a influência dos parâmetros de laminação e sua capacidade de identificar se o resultado atingido é um ponto ótimo global ou local no processo de otimização utilizando um algoritmo de otimização clássico. No caso de se ter chegado a um ponto ótimo local, os parâmetros de laminação são então utilizados para se determinar um novo ponto de partida para o otimizador clássico. Para efeito de comparação e validação a solução que utiliza o algoritmo desenvolvido nesse trabalho é comparada com o conjunto de soluções possíveis com os ângulos de orientações das camadas variando de -90o a +90o em 5o, a qual também demonstra a existência de vários mínimos locais e que o trabalho desenvolvido neste trabalho sempre encontra a solução ótima global.