Orientador : Loir Afonso Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T20:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baptistella_PedroHenrique_M.pdf: 4895786 bytes, checksum: 524a48114b7bde3e42723a076929150c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Em 1970, Ahmad et aI. apresentaram uma formulação, para a análise de placas e cascas, baseada na degeneração de um elemento sólido tridimensional, através da redução de sua dimensão na direção da espessura. O campo de deslocamento era, então, interpolado a partir das funções de forma da família Serendipity e, para a obtenção das características do elemento, utilizava-se integração numérica consistente. Os resultados obtidos por esse elemento foram excelentes para situações de placas e cascas moderadamente grossas, atendendo, portando, à teoria de Mindlin- Reissner ~ contudo, com a redução da espessura, o elemento tomava-se excessivamente rígido e os resultados não tendiam, como era de se esperar, àqueles da teoria clássica de Kirchho./f para placas e cascas finas. O objetivo deste trabalho é o estudo comparativo, na análise de estabilidade de placas e cascas, entre o desempenho, utilizando-se integração numérica consistente, do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático da família Serendipity e do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático da família Lagrangiana, obtidos, ambos, a partir da formulação de Ahmad. Pretende-se estabelecer, dentre os dois elementos, qual é o mais adequado para iniciar o desenvolvimento de um elemento finito subparamétrico do tipo hierárquico, baseado no conceito da aproximação p, visando retirar a característica de rigidez excessiva do elemento de Ahmad, para situações de placas e cascas finas / Abstract: In 1970, Ahmad et aI. presented a formulation for the analysis of plates and shells, based on the degeneration of a three-dimensional solid element, by reducing its dimention in the thickness direction. The displacement field was then interpolated through the shape function of Serendipity fami1y and, in order to achieve the element characteristics, consistent integration was used. The obtained results were excellent for moderately thick plates and shells aplications, being in concordance with the Mind/in-Reissner's theory; however, with the reduction of the thickness, the element became excessively rigid and the results did not tend to those ofthe Kirchhoff's theory for thin plates and shells. The purpose of this work is the comparative study inthestabilityanalysis of plates and shells concerning the performance, considering consistent numerical integration, of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Serendipity fami1y and of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Lagrangian fami1y, achieved, both, ftom the Ahmad' s formulation, one intends to estabilish, between both elements, which is the most adequa te to start the development of a subparametric hierarchical element, based on p aproximation concept, objectifying to remove the characteristic of excessive rigidy of the Ahmad' s elements for the situation of thin plates and shells / Mestrado / Mestre em Educação Física

Orientador : Loir Afonso Moreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T21:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paschoalini_AmarildoTabone_D.pdf: 8353999 bytes, checksum: bfeebd1be75d31e7d86303a81f912b57 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho apresenta um elemento subparamétrico hierárquico baseado na versão p do método dos elementos finitos para a análise de placas e cascas. O primeiro nível de aproximação da solução é obtido através do elemento finito quadrilateral quadrático de nove nós da família Lagrangeana, baseado na degeneração de um elemento sólido tridimensional e na formulação de Reissner-Mindlin, com integração numérica consistente. Para outros níveis de aproximação, sucessivos refinamentos hierárquicos são usados, objetivando remover a caracteristica de rigidez excessiva do elemento na análise de placas e cascas finas. Tal formulação é aplicada na análise estática e dinâmica de placas e cascas (finas e moderadamente grossas). Exemplos numéricos são apresentados para mostrar a precisão, eficiência e vantagens da presente formulação. Os resultados numéricos obtidos nos exemplos de aplicação são comparados com soluções analíticas e outras técnicas numéricas, disponíveis na literatura / Abstract: This research presents a subparametric hierarchical finite element based on the p-version concept for the analysis of plates and shells. The first level of approximation for the solution is obtained through the isoparametric quadrilateral quadratic nine-no de Lagrangean shell finite element, based on the degeneration of three-dimensional solid element and the Reissner-Mindlin's formulation, with consistent numerical integration. For other approximation levels, successive hierarchical refinements are used, aiming to remove the characteristic of excessive rigidity of the isoparametric element in the analysis ofthin plates and shells. Such formulation is applied to static and dynamic analysis of plates and shells (thin and moderately thick). Numerical examples are presented to show the accuracy, efficiency and advantages of present formulation. Numerical results obtained for the application examples are compared with analytical solutions and other numerical techniques, available in the open literature / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_RodrigoPostal_M.pdf: 5880905 bytes, checksum: 96b1e181ab7c3d3364510f7d9a656684 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma implementação de uma família de elementos finitos de casca para problemas dinâmicos transientes com integração explícita. Para isto, são usados um algoritmo de integração do tempo baseado no método das diferenças centrais e duas formulações de elementos finitos de casca com integração reduzida uniforme e controle de modos espúrios de deformação por perturbação. Usa-se um referencial co-rotacional como auxílio à representação cinemática das cascas. São considerados problemas com não linearidades geométrica e de material. A implementação é feita de forma modular, num paradigma de programação estruturada, porém incorporando conceitos de orientação à objetos, de modo a proporcionar uma fácil adaptação a outras aplicações bem como facilidades de expansão e adição de novas funcionalidades / Abstract: Within this work, an implementation of a shell finite element family for transient dynamics with explicit integration is presented. A computational implementation is created using a time integration algorithm based on the central difference method and two shell finite element formulations with uniform reduced integration and a perturbation based hourglass control. This implementation is made in a modular approach, under a structured programming paradigm, but using object oriented concepts, providing a core that can be adapted for other applications and expanded with new features / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-10-31T15:02:00Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 815786 bytes, checksum: 62e89eac84842056cc6876ecd27cf764 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-31T15:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 815786 bytes, checksum: 62e89eac84842056cc6876ecd27cf764 (MD5) Previous issue date: 2017-10-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Há uma demanda da sociedade por alternativas que permitam uma utilização mais racional dos resíduos agrícolas industriais gerados na atualidade, tais como a casca do coco. A produção de polpas celulósicas para papéis e para dissolução são duas possíveis aplicações para este material. Em razão desse potencial um estudo detalhado da caracterização físico-química e morfológica de suas fibras torna-se de grande importância. O objetivo principal deste estudo foi caracterizar, detalhadamente, físico- químicamente e a morfologicamente as fibras da casca do coco e avaliar o seu potencial na produção de polpa celulósica kraft para papel para impressão e escrita e para dissolução. A dissertação está dividida em 3 capítulos: 1°) caracterização química e morfológica da casca do coco; 2°) avaliação da casca do coco para a produção de papéis para imprimir e escrever e 3°) avaliação da casca do coco para a produção de polpa para dissolução. O capítulo 1 teve como objetivo caracterizar, detalhadamente, a composição química e determinar a morfologia das fibras da casca do coco. A casca do coco apresentou teores de celulose, hemiceluloses e lignina dentro da faixa de teores observados para materiais lignocelulósicos encontrados na literatura utilizados na indústria de celulose e papel. A análise morfológica das fibras da casca do coco indicou ser um material constituído por fibras mais curtas que as de madeiras de folhosas. O objetivo do capítulo 2 foi avaliar o potencial da casca do coco para produção de polpa para papéis de impressão e escrita. Comparada com polpas de materiais madeireiros e não-madeireiros a polpa da casca do coco apresentou bons valores de refinabilidade, volume e peso específico aparente, coeficiente de dispersão de luz, opacidade e a resistência à passagem de ar, mas valores inferiores se comparadas às propriedades de índice de tração, índice de rasgo, índice de arrebentamento, módulo de elasticidade especifico e energia absorvida em regime de tração. Em geral, a polpa branqueada da casca do coco apresentou propriedades aceitáveis, no entanto, essas polpas estão em condições inferiores às polpas tradicionais de eucalipto e às polpas de outros materiais não-madeireiros. O objetivo do capítulo 3 foi avaliar o potencial da casca do coco para a produção de polpa para dissolução. A polpa para dissolução produzida apresenta baixa viscosidade e teor de α-celulose, o que limita seu uso para certas aplicações de polpa para dissolução como acetato e nitrato, mas pode ser utilizada na produção de viscose rayon e derivados de carboximetilcelulose (CMC) além da aplicação na produção de fibras de Lyocell. / There is a demand from society for alternatives that allow a more rational utilization of industrial agricultural residues generated at present, such as coconut husk. The production of cellulosic pulps for papers and for dissolving are two possible applications for this material. Because of this potential, a detailed study of the chemical and morphological composition of its fibers becomes of great importance. The main goal of this study was to characterize in detail the chemistry and morphology of coconut husk fibers and to analyze their potential for production of pulps for paper and dissolving. The dissertation is divided into 3 chapters: 1) Chemical and morphological characterization of the coconut husk; 2) evaluation of the coconut husk for the production of printing and writing papers and 3) evaluation of the coconut husk for the production of dissolving pulp. On the first chapter the main goal were characterizing, in detail, the chemical composition and the morphological composition of the fibers of the coconut husk. Coconut husk presented cellulose, hemicelluloses and lignin contents within the range of found contents for lignocellulosic materials observed in the literature used in the pulp and paper industry. The morphological analysis of the fibers of the coconut husk indicated a material constituted by fibers shorter than those of hardwoods. The goal of the second chapter was to evaluate the potential of the coconut husk to produce pulp for printing and writing papers. Compared with wood pulp and non-wood pulps, the pulp of the coconut husk had good values of refinability, apparent specific volume and weight, scattering coefficient and opacity, but lower values when compared to the other properties. In general, the bleached pulp of the coconut husk has acceptable properties, however, these pulps have conditions inferior to the traditional eucalyptus pulps and the pulps of other non-wood materials. The goal of third chapter was to evaluate the potential of the coconut husk for the production of dissolving pulp. The production of dissolving pulp was possible by the prehydrolysis kraf process. The dissolving pulp produced has low viscosity and α-cellulose content, which limits its use for certain dissolving pulp applications such as acetate and nitrate, but can be used in the production of rayon viscose and carboxymethylcellulose derivatives (CMC) in addition to production of Lyocell fibers.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS.

Orientadores: Fernando Iguti, Dante A. O. Martinelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T16:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vizotto_Isaias_D.pdf: 6706804 bytes, checksum: 305850a294e6ba7eb7343b8c74b9aad6 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Para estruturas em casca, as formas geométricas são importantes para se obter comportamentos estruturais adequados. O estado de tensão que ocorre numa casca depende diretamente da sua forma geométrica. O estado de tensão ideal para estas estruturas é o de compressão pura. Neste trabalho, é apresentado um processo relativamente simples para geração de formas de estruturas em casca por meio de técnicas de programação matemática combinadas com a técnica de elementos finitos. Como resultado da aplicação desta formulação, é possível a definição de formas geométricas para estruturas em casca em que as cargas aplicadas são equilibradas, principalmente, por esforços internos de membrana. Entretanto, isto não exclui a possível existência de outros carregamentos que podem causar estados de tensão diferentes da compressão pura. Por meio do modelo proposto é possível simular computacionalmente uma membrana flexível, de qualquer formato, sobre a,qual podem atuar vários carregamentos, incluindo o efeito de pressão. Sob a influência e a atuação destes carregamentos, a membrana é deformada até uma das suas configurações de equilíbrio, que define uma superfície média para a estrutura em casca fina a ser construída. No caso do carregamento de pressão pode ser mostrado, no caso geral, que o sistema de forças não é conservativo. No modelo para geração de formas de estruturas em casca é utilizado um elemento finito triangular plano de membrana, com a hipótese de tensão-deformação constante, modificado para permitir a consideração de deslocamentos normais ao seu plano. A equação constitutiva adotada para descrever o comportamento do material é uma relação linear entre as tensões e deformações. A definição de deformação utilizada é a de Green, sendo considerados grandes deslocamentos e grandes deformações de modo exato. No modelo computacional existe a possibilidade de se impor um deslocamento de valor conhecido à membrana, obtendo-se assim formas geométricas simplesmente pela distorção da geometria plana inicial. Deste modo é possível projetar formas livres e esbeltas de estruturas em casca para coberturas, com quaisquer formatos na projeção horizontal e que, em essência, possuam aproximadamente um comportamento de acordo com a Teoria de Membrana / Abstract: In shell structures, geometrical shapes are important for the determination of their correct behavior. The stress state is strongly dependent on the geometrical shape. The ideal stress state for these structures is the pure compression state. In this work a relati vely simple process to generate free form shells by means of mathematical programming combined with the finite element technique is presented. As a result of the application of such formulation it is possible to define geometrical shapes for the shells where the applied loadings are equilibrated mainly by membrane action. This doesn't however preclude the existence of loadings which cause noncompressive stress. With the proposed model it is possible to simulate automatically a flexible membrane, with any shape, able to carry a larger number of loading conditions, including pressure loads. Under the action of these loads the membrane is deformed reaching one of its equilibrium configurations, which will define the midle surface of the shell to be built. For pressure loadings it can be shown that, generally, the system of forces is nonconservative. The finite element used to generate free form shells is the constant stress-strain triangle modified to consider out of plane displacements. The constitutive equation to model corresponds to linear elasticity. Exact displacements and strains are used for the membrane, using Green's strains. In the computational model it is possible to impose a known displacement to the membrane and to obtain geometrical shapes just distorting the initial configuration. In this way it is possible to design free form thin shells working as membranes with generic projection in plant the material behavior formulation for large / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-09-27T21:08:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Priscila Honório Apolônio.pdf: 1631894 bytes, checksum: f237306197fddee901d781630015db75 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-20T18:45:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Priscila Honório Apolônio.pdf: 1631894 bytes, checksum: f237306197fddee901d781630015db75 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-20T18:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Priscila Honório Apolônio.pdf: 1631894 bytes, checksum: f237306197fddee901d781630015db75 (MD5) Previous issue date: 2017-07-20 / O geopolímero é uma nova classe de materiais de alto desempenho e baixo consumo energético. A sua estrutura tridimensional amorfa é proveniente da reação entre os materiais compostos de aluminossilicatos e solução alcalina. A utilização de precursores geopoliméricos de fontes alternativas é consolidada para produção de geopolímeros. No entanto, é necessária a investigação de fontes alcalinas alternativas a fim de minimizar o impacto ambiental no processo e na origem dos materiais. Logo, o silicato de sódio utilizado como fonte complementar de sílica é o componente mais caro e que gera maior impacto ambiental na produção do geopolímero. Assim, nesta pesquisa, empregou-se a cinza da casca de arroz como fonte de sílica complementar para produzir geopolímeros à base de metacaulim, com razões molares diferentes de SiO₂/Al₂O₃ (3,0; 3,5 e 4,0), usando solução de NaOH como ativador alcalino (8 e 10 M). Observou-se que a resistência à compressão dos geopolímeros produzidos aos 28 dias aumenta com razão SiO₂/Al₂O₃ e concentração do NaOH, onde o maior valor (7,8 MPa) foi obtido com relação 4 e 10 M, respectivamente. Nos espectros de FTIR, observam-se bandas entre 1001 – 1024 cm⁻¹ em todas as amostras de geopolímero que foram atribuídas à reação do gel de aluminossilicato alcalino hidratado produzido durante a geopolimerização. / Geopolymer is a new class of high-performance, low-energy materials. Its amorphous three-dimensional structure is derived from the reaction between the materials composed of aluminosilicates and alkaline solution. The use of geopolymer precursors from alternative sources is consolidated for the production of geopolymers. However, it is necessary to investigate alternative alkaline sources in order to minimize the environmental impact on the process and the origin of the materials. Therefore, the sodium silicate used as a complementary source of silica is the most expensive component and it generates greater environmental impact in the production of the geopolymer. Thus, in this research, rice husk ash was used as the complementary silica source to produce metacaulim-based geopolymers, with molar ratios different from SiO₂/Al₂O₃ (3.0, 3.5 and 4.0), using NaOH solution as an alkaline activator (8 and 10 M). It was observed that the compressive strength of the geopolymers produced at 28 days increases SiO₂/Al₂O₃ ratio and NaOH concentration, where the highest value (7.8 MPa) was obtained with respect to 4 and 10 M, respectively. In the FTIR spectra, there are banks between 1001 - 1024 cm⁻¹ were observed in all the geopolymer samples and were attributed to the reaction of the hydrated alkaline aluminosilicate gel originating from the geopolymerization.

O consumo mundial de produtos frescos tem aumentado nos últimos anos, devido a preocupação da população com a saúde. Entretanto, a busca por uma alimentação mais saudável vem aumentando o risco de surtos de doenças veiculadas por frutas e hortaliças, tendo em vista, que estes alimentos são geralmente consumidos in natura. Embora qualquer patógeno possa ser um problema potencial nesses produtos, Salmonella spp. tem grande relevância em saúde pública. A contaminação potencial por esse patógeno em frutas, é possível devido a contaminação cruzada e falta de boas práticas agrícolas durante o cultivo, colheita, manuseio e distribuição. Nas frutas de baixa acidez, dentre as quais está o caqui, Salmonella spp pode ainda ter condições para sobreviver e se multiplicar. O caqui é uma fruta de relevante importância sócio-econômica, com crescente demanda para exportação, no entanto, o mercado importador está cada vez mais exigente em relação a segurança alimentar. No Brasil, não existem informações sobre a ocorrência de Salmonella spp em caqui, bem como, a respeito do comportamento desse patógeno na polpa e na casca dessa fruta. Desse modo, os objetivos do presente estudo foram: (1) verificar a incidência de Salmonella spp na superfície do caqui, (2) estudar a sobrevivência e multiplicação de S. Enteritidis na polpa e na casca dessa fruta armazenada a diferentes temperaturas de incubação. Para tanto, em 2005 foram coletadas 77 amostras de caqui Fuyu e 80 amostras de caqui Rama Forte no varejo na cidade de Campinas-SP e a mesma proporção no ano de 2006. Adicionalmente em 2006 também foram coletadas 134 amostras de caqui Rama Forte e 134 amostras de caqui Fuyu no CEAGESP, na cidade de São Paulo. A pesquisa para Salmonella spp foi realizada pelo sistema BAX®, que se baseia na reação da polimerase em cadeia (PCR). Os parâmetros de crescimento de S. Enteritidis (duração da fase lag, taxa de crescimento exponencial e tempo de geração) foram obtidos dos dados experimentais. Os resultados mostraram que das 582 amostras analisadas 5 (0,9%) foram positivas para Salmonella spp, indicando que condições sanitárias durante o crescimento no campo (água de irrigação, adubo, etc.), colheita, condições de transporte e armazenamento, assim como a manipulação das frutas podem levar a contaminação. Os dados de crescimento obtidos para Salmonella mostram que este patógeno pode sobreviver e se multiplicar tanto na polpa quanto na casca do caqui, nas duas variedades estudadas e mesmo a baixas temperaturas. / The worldwide consumption of fresh produce has increased in the last years, due to an increased concern among the population about health. However, the search for more healthful eating habits has also increasing the risk of acquiring a foodborne disease, as these products generally are consumed raw. Although any pathogen can be a potential problem in these produces, Salmonella spp. is of great relevance in public health. The potential contamination for this pathogen in fruits, is possible due to cross contamination and poor agricultural practices during harvest, handling and distribution. In low acid fruits, amongst which is persimmon, Salmonella spp can still have conditions to survive and to multiply. The persimmon is a fruit of great economic importance, with increasing demand for exportation, however, the import market has an increase demand for food safety. There are not in Brazil, information about the occurrence of Salmonella spp in persimmon, as well as, information regarding the behavior of this pathogen in the pulp and the rind of this fruit. Thus, the objectives of the present study had been: (1) to verify the incidence of Salmonella spp on the surface of persimmon, (2) to study the survival and multiplication of S. Enteritidis on the peel and in the pulp of this fruit stored at different temperatures of incubation. For this survey in 2005 and 2006 harvests, 77 samples and 80 samples of \'Fuyu\' and \'Rama Forte\' persimmon respectively collected in the retail in Campinas city - SP. Additionally in 2006, 134 samples of each \'Rama Forte\' and \'Fuyu\' persimmon were also collected in the CEAGESP, in São Paulo city. The analyses had been carried using the BAX® system (Dupont/Qualicon), that is based on the Polymerase Chain Reaction (PCR). The parameters of growth during the evaluation of the ability of growth of S. Enteritidis (lag phase duration, exponential growth rate and generation time) were obtained from experimental data. Salmonella spp were detected in five samples (0,9%) of those analysed. The growth data obtained for Salmonella indicated that this pathogen can survive and multiply on the peel as well as in the pulp in the two studied varieties and even at low temperatures.

[pt] Este trabalho consiste no desenvolvimento e implementação de um sistema computacional integrado para Modelagem Geo- étrica, Geração de Malhas, Análise Numérica, Auto- Adaptação do tipo h e Otimização de Forma e Espessura em Cascas. O Modelo Geométrico adotado consiste em representar a superfície por meio de B-Splines Racionais Recortadas, admitindo variação de espessura segundo as mesmas funções que descrevem a superfície. Para a utilização nos módulos de Auto-Adaptação e Otimização, Geradores de Malhas Não-Estruturadas sobre superfícies paramétricas foram empregados. Com base em um gerador de malhas triangulares que utiliza a técnica de avanço de Fronteira, dois geradores de malhas quadrilaterais foram desenvolvidos. Os elementos finitos empregados são baseados nas hipóteses de Reissner-Mindlin e no conceito de degeneração de sólidos. São considerados os elementos tradicionais, baseados puramente em deslocamentos, bem como elementos de formulação mais robusta, com base em campos assumidos de deformação. Um procedimento para Auto-Adaptação de Malhas do tipo foi desenvolvido para o Modelo Geométrico e para os elementos considerados. As malhas obtidas a partir de níveis de erro prescritos permitem aos modelos a obtenção de suas taxas de convergência mesmo em problemas com singularidades e efeitos de fronteira. A Análise de Sensibilidade, ferramenta essencial nos procedimentos de Otimização, é feita com a utilização do Método Semi-Analítico, considerando as características especiais dos elementos de casca. Foi desenvolvida para elementos degenerados de casca uma versão do Método Semi- Analítico que elimina sua imprecisão eventual, através da diferenciação exata das componentes de deslocamento de corpo rígido. Para os elementos baseados puramente em deslocamentos, o Método Analítico também foi desenvolvido. Os módulos de Otimização de Forma e Espessura trabalham sobre diversas possibilidades de definição das variáveis de projeto e com diferentes algoritmos de Programação Matemá tica. Permitem também a Otimização de Forma com consideração de Auto-Adaptatividade para obter as malhas durante o processo de mudança de forma. Devido à interconexão entre os diversos módulos e com o objetivo de facilitar a comunicação e a implementação dos mesmos, o sistema computacional foi completamente desenvolvido utilizando técnicas de Programação Orientada para Objetos. / [en] The purpose of this thesis is the development of an integrated computational system for Geometric Modelling, Unstructured Mesh Generation, Numerical Analysis, Adaptivity and Shape Optimization of Shells.The Geometric Model is composed of Non-Uniform Rational B-Spline Surfaces (NURBS), further modified by trimming loops described in the parametric plane. Smooth thickness variations may be modelled by means of the same functions that describe the surface geometry.For Unstructured Mesh Generation, two algorithms were implemented for quadrilateral elements and one for triangles. The triangular Mesh Generator is based on the Advancing Front Technique applied to parametric surfaces. The quadrilateral Mesh Generators employ the indirect approach for converting the triangular meshes to pure quadrilateral ones. The Finite Element formulation is based on the degenerated isoparametric approach. Pure displacement based elements, as well as assumed strain robust shell elements, are employed in the Analysis, Adaptivity and Optimization modules. A procedure for h-Adaptive Mesh Refinement was developed for the shell models. For this purpose an Error Estimator scheme, based upon a Zienkiewicz-Zhu Patch Recovery Technique, adapted to handle curved shell surfaces, was employed. The adaptive procedure allows the convergence rates of the Finite Element Model to be maintained even in the presence of singularities and boundary layers.For the Sensitivity Evaluation, the well- known Semi-Analytical Method is employed and adapted for the degenerated solid shell element approach. In order to solve the inaccuracy problems inherent to the application of the method for certain types of structures, the recent Refined Semi- Analytical Method, is extended for degenerated shell elements. For the pure displacement-based elements, the Analytical Method is also developed. The Shape and Thickness Optimization modules work with a wide variety of design variable descriptions, different mathematical Programming algorithms, Sensitivity schemes and Finite Element Models. The possibility of h-Adaptive Mesh refinement in conjunction with Shape Optimization is also considered in this stage. In order to ease up code expansion, communication and data exchange between the modules,the computational system was fully developed employing Object-Oriented Programming techniques.

Submitted by HUMBERTO FABRIZZI DE FIGUEIREDO PUPO null (betopupo@gmail.com) on 2017-08-31T20:25:11Z No. of bitstreams: 1 Tese_Humberto_Pupo.pdf: 4727522 bytes, checksum: bc9418ef91885cfe96ab6372394b80b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-01T14:51:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pupo_hff_dr_bot.pdf: 4727522 bytes, checksum: bc9418ef91885cfe96ab6372394b80b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T14:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pupo_hff_dr_bot.pdf: 4727522 bytes, checksum: bc9418ef91885cfe96ab6372394b80b6 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A utilização dos resíduos sólidos como matéria-prima pode diminuir consideravelmente a extração de recursos naturais, diminuindo assim o impacto sobre o meio ambiente. Dentre os resíduos, os plásticos estão entre os que mais apresentam problemas, pois, mesmo quando descartados corretamente nos aterros sanitários, causam danos ao formarem uma camada impermeável que dificulta a compactação do lixo, afetando as trocas de líquidos e gases gerados e reduzindo a eficiência do processo de biodegradação da matéria orgânica. Diante dos problemas, este trabalho teve por objetivos avaliar a viabilidade técnica de utilização de dois tipos de processos: a extrusora dupla rosca e o misturador termocinético (Drais), na produção de compósitos de BOPP (Polipropileno Biorientado metalizado), reforçados com resíduos de cascas, de eucalipto (CE) e de arroz (CA). Das misturas entre esses resíduos, foram confeccionados 10 tratamentos, de onde se extraíram os corpos de provas, moldados por injeção. Foram avaliadas as propriedades mecânicas (flexão – módulo de ruptura-MOR e módulo de elasticidade-MOE, resistência à tração, resistência ao impacto e dureza Shore D), térmicas (avaliação da condutividade térmica e isolamento térmico), termomecânica (temperatura de deflexão sob aquecimento-HDT) e morfológica, com microscópio estéreo e aumento de 50 vezes para analisar a estrutura interna do corpo de prova, depois de fraturado pelo ensaio de impacto. Para análise das propriedades mecânicas dos corpos de provas, foram utilizadas como referência as normas ASTM D638-14, ASTM D790-10, ASTM D256-10 e a ASTM D-2240-15, para os ensaios de tração, flexão, impacto e dureza Shore D, respectivamente. Para as análises térmicas foi utilizada a norma ASTM E1530-11. Para o HDT, foi utilizada a norma ASTM D648-16. Os resultados mostraram influência de todos os parâmetros analisados nas propriedades dos compósitos. O uso de reforço (CE e CA) nos dois tipos de processos melhorou as propriedades de flexão e de resistência à tração em relação à matriz sem reforço e piorou as propriedades de resistência ao impacto e de dureza Shore D. Com relação à matriz sem reforço, a extrusora mostrou influência no ensaio de resistência à tração. Para adição de casca de eucalipto, o misturador termocinético (Drais) mostrou influência no ensaio de MOE. Já para adição de casca de arroz, a drais mostrou influência nos ensaios de flexão – MOR e MOE e na resistência à tração. Houve melhor adesão entre fibra e matriz nos compósitos confeccionados por extrusão em relação aos confeccionados na drais. As CE apresentaram melhor adesão com a matriz, em relação às CA. Os vazios – bolhas de ar foram observados em todos os tratamentos, com exceção dos tratamentos com ausência de reforço (BOPP 100). Esses vazios foram observados em maior proporção nos compósitos com CE em relação aos compósitos com CA, e também nos compósitos processados na extrusora em relação à drais. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o misturador termocinético (Drais) e para as maiores proporções de cascas usadas ou na ausência delas. Porém, pelo fato de o processo utilizado na Drais ser por batelada, a extrusora se torna mais eficiente, levando em consideração o rendimento da produção. Os melhores resultados foram com a utilização de casca de eucalipto. Para os ensaios de flexão MOR, MOE e de resistência à tração, apresentaram interação entre os processos e os resíduos testados. Confirmou-se a viabilidade técnica de utilização de resíduos sólidos industriais (BOPP e CE) e agroindustrial (CA) na produção de compósitos fibra-polímero, sendo que o controle dos processos utilizados é fundamental para a qualidade do produto final. / The use of solid waste as raw material can considerably reduce the extraction of natural resources, thus reducing the impact on the environment. Among residues, plastics are among the most problematic ones because, even when they are properly disposed in landfills, they cause damage by forming a barrier layer which makes it difficult to compact the garbage, affecting the exchange of generated liquids and gases, reducing the efficiency of the biodegradation process of the organic matter. Before such problems, the objective of this work was to evaluate the technical feasibility of two types of processes, the double screw extruder and the thermokinetic mixer - dryser, in the production of BOPP (Bioriented metallized Polypropylene) composites, strengthened by residues of barks eucalyptus (CE) and rice (CA). From the mixtures among these residues 10 treatments have been prepared, from where the test bodies were extracted, molded by injection. Mechanical properties (flexurerupture modulus-MOR and elasticity modulus-MOE, tensile strength and impact strength towards Shore D hardness), as well as thermal (thermal conductivity and thermal insulation evaluation), thermo-mechanical (heat deflexion temperature-HDT) and morphological characteristics have been evaluated by using a stereo microscope and 50x magnification to analyze the internal structure of the test body, after being fractured by the impact test. For analyzing the mechanical properties of the proof bodies the standards ASTM D638-14, ASTM D790-10, ASTM D256-10 and ASTM D-2240-15 have been used as a reference for tensile, bending, impact and Shore D hardness tests, respectively. For the thermal analyzes, the ASTM E1530-11. For the HDT the ASTM D648-16 standard was used. The results showed the influence from all the analyzed parameters on the composites properties. The use of reinforcement (CE and CA) in both types of processes have improved the flexure and tensile strength properties in relation to the non-reinforced matrix and has worsened the impact strength properties as well as the Shore D hardness. Concerning the non-reinforced matrix, the extruder showed influence on the tensile strength test. For the addition of CE, the thermokinetic mixer - dryser has showed influence in the flexure modulus test. As for rice husk addition, dryser has showed influence in flexure (stress tests on maximum strengthMOR and elasticity modulus-MOE and tensile strength). There was a better adhesion between fiber and matrix, in the composites made by extrusion, compared to those made in the dryser. The CE has shown better adhesion with the matrix, compared to CA. The voids - air bubbles have been observed in all treatments with no reinforcement (BOPP 100). These voids have been more often observed in composites with CE, compared to the composites with CA and also in composites processed in the extruder, in relation to the dryser. The best results were obtained by using the thermokinetic mixer - dryser and for the largest proportions of the barks or in their absence. However, because the process used in Drais is by batch, the extruder becomes more efficient, taking into account the yield of the production. The best results have been from the use of CE. For flexure - MOR and MOE and tensile strength, there was an interaction among the processes and the tested residues. The technical feasibility of the use of industrial solid wastes (BOPP and CE) and agroindustrial (CA) in the production of fiberpolymer composites has been confirmed, and the control of the processes used is fundamental for the quality of the final product.