Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-08-21T15:29:31Z No. of bitstreams: 1 2014_AdrianaSilvaMoura.pdf: 2970094 bytes, checksum: a8972ad24e8934d465ea66a536ee0938 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-08-22T11:55:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AdrianaSilvaMoura.pdf: 2970094 bytes, checksum: a8972ad24e8934d465ea66a536ee0938 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-22T11:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AdrianaSilvaMoura.pdf: 2970094 bytes, checksum: a8972ad24e8934d465ea66a536ee0938 (MD5) / Atualmente, nossa sociedade passou a preocupar-se em desenvolver tecnologias mais “verdes” com o intuito de reduzir impactos ao meio ambiente. Assim, o desenvolvimento de estudos na área de compósitos reforçados com fibras naturais teve um grande impulso. Um dos fatores que favorecem a utilização das fibras naturais é a sua abundância na natureza e o fato de que provêm de recursos renováveis. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho é estudar e comparar as propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de PHB (polihidroxibutirato) reforçados com casca de arroz ou fibra de coco. Inicialmente, a casca de arroz e a fibra de coco foram submetidas a tratamento da superfície com água quente a 80ºC. A eficiência deste tratamento foi avaliada pelas análises de FTIR (espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier) e MEV (microscopia eletrônica de varredura), que também foram utilizadas para avaliação da interface fibra-matriz dos compósitos.Os Compósitos de PHB com 10% e 20% em massa de casca e fibra foram obtidos em câmara de mistura Haake, tendo como temperatura de processamento 160°C e a velocidade de cisalhamento de 60 rpm e, depois de injetados, foram caracterizados extensivamente por ensaios mecânicos (tração e impacto).O PHB puro e o compósito de PHB reforçado com casca e fibra foram caracterizados por análises de TGA - análise termogravimétrica e DSC – calorimetria exploratória diferencial.Os resultados mostraram que os compósitos obtidos em câmara de mistura apresentam distribuição uniforme da casca e fibra dentro da matriz. Os compósitos de casca de arroz e fibra de coco in natura 10%/PHB aumentaram a resistência à tração em relação ao PHB puro e as fibras de coco in natura e tratadas de 10% e 20%/PHB aumentaram a resistência ao impacto consideravelmente em relação ao PHB puro. A análise da microestrutura por MEV dos materiais compósitos mostrou boa adesão entre fibra e matriz. As análises térmicas mostraram que a estabilidade térmica do PHB puro é semelhante à dos compósitos. Para as curvas DSC, com a adição de reforço, houve uma diminuição do grau de cristalinidade do PHB em relação ao PHB puro. Desta forma, conclui-se que o reforço do PHB com fibras de coco e cascas de arroz melhora as propriedades físicas do PHB, na maioria dos casos, além de se obter um material mais amigável ao meio ambiente, por que permitem o aproveitamento de resíduos, mitigando o problema de destinação. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Nowadays, our society has a concern in developing "greener" technologies as to reduce the impact on the environment. Hence, studies development in the area of composites reinforced with natural fibers had a considerable boost. One of the factors that favors the use of natural fibers is its abundance in nature and the fact that it comes from renewable resources. The main objective of this work is to study and compare the mechanical and thermal properties of composites PHB (polyhydroxybutyrate) boosted with rice husk or coconut fiber. Initially, rice hulls and coconut fibers were subjected to surface treatment with hot water at 80°C. The efficiency of this treatment was assessed by analysis of FTIR (infrared spectroscopy with Fourier transform) and SEM (scanning electron microscopy), which were also used to assess the fiber - matrix interface of composites. The composites of PHB with 10% to 20% by mass of hulls and fibers were obtained in a Haake chamber, with the processing temperature at 160°C and shear speed of 60 rpm and then injected were extensively characterized by mechanical tests (tensile and impact). The pure PHB and PHB composite reinforced with shell and fibers were characterized by thermal analysis - TGA and DSC analysis - differential scanning calorimetry. The results showed that the composite obtained in the mixing chamber had uniform distribution of hulls and fibers within the matrix. The composites of rice hulls and coconut fiber in natura 10 %/PHB increased tensile strength compared to pure PHB and coconut fibers in natura and treated with 10% and 20 % / PHB increased impact resistance considerably compared to pure PHB. The analysis of the microstructure of the composite material by SEM revealed good adhesion between fiber and matrix. The thermal analysis showed that the thermal stability of pure PHB is similar to the composite. For the DSC curve, with the addition of reinforcement, there was a decrease in the degree of crystallinity of PHB compared to pure PHB. Thus, the study concludes that the enhanced PHB with coconut fibers and rice hulls improves the physical properties of PHB, in most cases, apart from obtaining a more environmentally friendly material, which allows the utilization of waste and mitigates the problem of disposal.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-08-18T13:11:23Z No. of bitstreams: 1 2014_FabianoCamposMacedo.pdf: 3645148 bytes, checksum: 38064a4b4ef5460f562f7a5c0a555f08 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-09-26T13:28:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FabianoCamposMacedo.pdf: 3645148 bytes, checksum: 38064a4b4ef5460f562f7a5c0a555f08 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-26T13:28:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FabianoCamposMacedo.pdf: 3645148 bytes, checksum: 38064a4b4ef5460f562f7a5c0a555f08 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo estudar as solicitações térmicas axiais e circunferenciais provocadas por gradientes de temperaturas em cascas cilíndricas finas e longas. Essas estruturas quando submetidas a gradientes de temperatura, e possuindo restrições, geram tensões térmicas que devem ser consideradas na análise estrutural. A metodologia foi aplicada em tanques cilíndricos de concreto, onde se observou que tanto para o caso de produtos armazenados a quente quanto para temperatura ambiente as tensões térmicas são elevadas, podendo causar danos, tais como fissuras axiais e circunferenciais. Esta análise é realizada com comparações entre as equações analíticas desenvolvidas para condições de contorno apoiada e engastada com a solução numérica através do programa de Elementos Finitos ANSYS. No modelo numérico são realizadas análises mais complexas com a inclusão de fundo e tampa no cilindro que mostram uma significativa redução nos esforços calculados analiticamente nas bordas. Verificou-se uma precisão considerável nos resultados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The object in this paper was study the axial and circumferential thermal stresses caused by temperature gradients in thin and long cylindrical shells. When these structures with some restrictions are subjected to temperature gradients are generated thermal stresses that must be considered in the structural analysis. The methodology was applied on cylindrical concrete tanks, where it was observed that the hot stored products and environment temperature can generate high thermal stresses that may cause damage, such as axial and circumferential cracks. This analysis was done with comparison between development analytically equations for supported and clamped boundary conditions and numerical solutions by finite element program ANSYS. The numerical model was done with more complex analyzes which include bottom and top plates in the cylinder that showed a great efforts reduction in comparison with they calculated analytically in the extremes. A considerable accuracy in the results was observed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-12-01T19:11:55Z No. of bitstreams: 1 2014_AlejandroAugustoOspinaLopez.pdf: 4341563 bytes, checksum: 8bfee1d950b9f7572999a80254f5922a (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-12-02T10:47:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AlejandroAugustoOspinaLopez.pdf: 4341563 bytes, checksum: 8bfee1d950b9f7572999a80254f5922a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-02T10:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AlejandroAugustoOspinaLopez.pdf: 4341563 bytes, checksum: 8bfee1d950b9f7572999a80254f5922a (MD5) / Neste trabalho estuda-se o comportamento dinâmico de cascas cilíndricas em vibrações livres e vibrações livres considerando o acoplamento fluido-estrutura. O estudo das características dos movimentos vibratórios destas estruturas cilíndricas, onde a influência das restrições na sua vinculação e o acoplamento com o meio fluido representam parâmetros importantes para a compreensão geral dos fundamentos do seu comportamento. Tais fatores se observam nas aplicações industriais, quando se deve evitar efeitos destrutivos como a ressonância, assim como garantir o desempenho da estrutura de modo a satisfazer as exigências necessárias evitando acidentes com incidências ambientais, sociais e econômicas. As soluções analíticas para a vibração livre de cascas circulares são obtidas considerando o campo de deformações proposto pela teoria de Donnell. Foram estudadas diferentes condições de contorno, modeladas por funções de viga, sendo que os deslocamentos da superfície media são assumidos como expansões modais de funções trigonométricas. No estudo do Fluido acústico (cavidade cilíndrica) efeituou-se a solução da equação da onda mediante o método de separação de variáveis, Quanto a análise das vibrações acopladas fluido-estrutura, aplicou-se um método pseudo-acoplado, onde implementou-se um fator de massa adicional de fluido na equação de movimento. Em todas as análises realizadas, utilizou-se o software ANSYS, baseado no método numérico dos elementos finitos. Posteriormente com os resultados obtidos, procedeu-se um estudo comparativo analítico e numérico que mostra uma boa aproximação. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this paper we study the dynamic behavior of cylindrical shells in free vibration and free vibration considering the fluid-structure coupling. The study of the characteristics of vibratory movements of these cylindrical structures, including the influence of the restrictions on its binding and coupling with the fluid medium are important parameters for the general understanding of the fundamentals of their behavior. Such factors are observed in industrial applications, when to avoid destructive effects such as resonance, as well as ensure the performance of the structure in order to meet the necessary requirements avoiding accidents with environmental, social and economic implications. The analytical solutions for the free vibration of circular shells are obtained considering the strain field theory proposed by Donnell. Different boundary conditions, modeled by beam functions, and the average surface displacements are assumed to modal expansions of trigonometric function were studied. The study of acoustic fluid (cylindrical cavity) was done by the solution of the wave equation using the method of separation of variables, for the analysis of the vibrations coupled fluid-structure applied a pseudo-coupled method, which implemented a factor additional mass of fluid in the radial coordinate movement. In all analyzes, we used the ANSYS software based on numerical finite element method. After these results proceeded a comparative study between analytical and numerical data which shows a good approximation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-01-09T13:26:12Z No. of bitstreams: 1 2013_NeanderBertoMendes.pdf: 17785005 bytes, checksum: f76003653e386ce7a4e43252266a2df3 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-01-10T09:56:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_NeanderBertoMendes.pdf: 17785005 bytes, checksum: f76003653e386ce7a4e43252266a2df3 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-10T09:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_NeanderBertoMendes.pdf: 17785005 bytes, checksum: f76003653e386ce7a4e43252266a2df3 (MD5) / Uma barragem segura é aquela cujo desempenho satisfaça as exigências de comportamento necessárias para evitar incidentes e acidentes que se referem a aspectos estruturais, econômicos, ambientais e sociais. A barragem deve possuir estabilidade adequada para suportar com segurança os carregamentos (normais e extremos) de projeto. Dentre os eventos extremos a que uma barragem deve resistir, há o sismo. Quando a barragem vibra, a água também participa do movimento, portanto, durante a ação de um sismo, é de fundamental importância a consideração da interação dinâmica entre a estrutura e o fluido. Este trabalho apresenta respostas (deslocamentos e tensões) de uma barragem em arco com dupla curvatura (barragem Morrow Point) submetida às componentes montante, vertical e transversal, simultaneamente, de um movimento do solo (terremoto de Taft Lincoln School Tunnel) para os casos de reservatório vazio e completamente cheio. Diante da complexidade do problema, adotou-se uma metodologia progressiva, através de estudos de casos que contemplassem aspectos de interação fluido-estrutura que fossem aplicados a barragens em arco. Em todas as análises realizadas, utilizou-se o software ANSYS 11.0, baseado no método numérico dos elementos finitos. Partiu-se da geometria cilíndrica (que apresenta soluções analíticas fechadas que puderam ser comparadas com as soluções numéricas), daí para um cilindro cortado por um plano paralelo ao seu eixo (com intuito de se aproximar da geometria de uma barragem em arco), passando pelas barragens em arco cilíndrica e com simples curvatura e culminando com a barragem em arco com dupla curvatura. Respostas dinâmicas foram obtidas e validadas (ou por soluções analíticas, quando disponíveis, ou por exemplos da literatura técnica) para cada caso estudado, e os resultados obtidos, mostraram-se bem adequados (dentro das abrangência e limitações consideradas) evidenciando a validade dos procedimentos adotados. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / A safe dam is one which performance meets the requirements of behavior necessary to avoid incidents and accidents that refer to structural, economical, environmental and social aspects. The dam must have adequate stability to safely support the (normal and extreme) project loads. Among the extreme events that a dam must withstand, there is the earthquake. When the dam vibrates, water also participates in the movement, therefore, during the action of an earthquake, it is basically important to consider the dynamic interaction between the structure and the fluid. This work presents responses (displacements and stresses) of an arch dam with double curvature (Morrow Point Dam) submitted to upstream, vertical and transverse components, simultaneously, of a ground motion (Taft Lincoln School Tunnel earthquake) for the cases of empty and completely full reservoir. Given the complexity of the problem, it was adopted a progressive methodology, through case studies that comtemplated aspects of fluid-structure interaction that were applied to arch dams. In all analyzes performed, it was used the software ANSYS 11.0, based on the numerical method of finite elements. It was started from the cylindrical geometry (which has closed analytical solutions that could be compared with the numerical solutions), then to a cylinder cut by a plane parallel to its axis (in order to approach the geometry of an arch dam), passing by cylindrical and simple curvature arch dams and culminating with the arch dam with double curvature. Dynamic responses were obtained and validated (or by analytical solutions, where available, or by technical literature examples) for each case studied, and the results showed to be well suited (within the scope and limitations taken into account) indicating the validity of procedures adopted.

The total wind power capacity installed in the world has substantially grown during the last few years, mainly due to the increasing number of horizontal axis wind turbines (HAWT). Consequently, a big effort was employed to increase HAWT\'s power capacity, which is directly associated to the size of blades. Then, novel designs of blades may lead to very fexible structures, susceptive to large deformation, not only during extreme events, but also for operational conditions. In this context, this thesis aims to compare two geometrically nonlinear structural modeling approaches that handle large deformation of blade structures: 3D geometrically-exact beam and shell finite element models. Regarding the beam model, due to geometric complexity of typical cross-sections of wind turbine blades it is adopted a theory that allows creation of arbitrary multicellular cross-sections. Two typical blade geometries are tested, and comparisons between the models are done in statics and dynamics, always inducing large deformation and exploring the accuracy limits of beam models, when compared to shells. Results showed that the beam and shell models present very similar behavior, except when violations occur on the beam formulation hypothesis, such as when shell local buckling phenomena takes place. / A capacidade total de energia eólica instalada no mundo cresceu substancialmente nos últimos anos, principalmente devido ao número crescente de turbinas eólicas de eixo horizontal. Consequentemente, um grande esforço foi empregado com o intuito de aumentar a capacidade de produção das turbinas eólicas, que está diretamente associada ao tamanho das pás. Assim, surgiram projetos inovadores quanto à concepção de pás de turbinas eólicas levando a estruturas bastante flexíveis, susceptíveis a grandes deslocamentos, não apenas em eventos extremos, mas também em condições normais de operação. Nesse contexto, a presente dissertação tem por objetivo comparar duas abordagens de modelos estruturais geometricamente não-lineares capazes de lidar com grandes deslocamentos de pás de turbinas eólicas: elementos finitos geometricamente exatos 3D de vigas e cascas. Em relação ao modelo de viga, devido à complexidade geométrica das seções transversais típicas de pás de turbinas eólicas, adota-se uma teoria que permite a criação de seções transversais arbitrárias multicelulares. Duas geometrias de pás s~ao testadas e comparações entre os modelos s~ao feitas em análises estáticas e dinâmicas, sempre induzindo grandes deslocamentos e explorando os limites de precisão do modelo de viga, quando comparado ao modelo de cascas. Os resultados indicam que os modelos de viga e casca apresentam comportamento muito similar, exceto quando ocorrem violações em hipóteses do modelo de viga, tal como quando ocorre flambagem local do modelo de casca.

No presente trabalho, procurou-se estudar a degradação e persistência dos resíduos de bromopropilato (Neoron 50 CE) e clorobenzilato (Akar 500 EC) em cascas e polpas de laranjas. O experimento foi instalado em pomar de laranjeiras da variedade 'Valência', com dez anos de idade, localizado na Estação Experimental de Citricultura do Instituto Agronômico de Campinas, em Cordeirópolis-SP. Os produtos foram aplicados no início do período de maturação dos frutos, nas dosagens de 1000 e 2000 g i.a./ha de bromopropilato correspondendo a 250 e 500 ml de Neoron 50 CE, respectivamente, por 100 litros de agua e 500 e 1000 g i.a./ha de clorobenzilato, o que foi representado por 84 e 168 ml de Akar 500 EC, respectivamente, por 100 litros de agua. A aplicação realizou-se com o auxilio de um pulverizador costal motorizado. Os frutos foram amostrados aos 3, 7, 15, 24, 38, 59 e 100 dias após o tratamento para o bromopropilato, sendo as cascas e polpas analisados separadamente. O método empregado nas análises foi basicamente aquele de RIBAS (1974), e constou de extração com acetonitrilo e purificação através de partição em éter de petróleo. Para limpeza do extrato, utilizou-se coluna de florisil, sendo a aluição efetuada com uma mistura de éter de petróleo e éter etílico. Esse extrato purificado foi concentrado e injetado em cromatógrafo de gás, marca CG, modelo 3700, equipado com detector de captura de elétrons (Niquel-Ni 63 ) e coluna cromatográfica de vidro (1,2 m de comprimento e 1/8"de diâmetro) empacotada com 2,5% de SE-30/ Chromosorb WHP. Os limites de detecção obtidos para o método foram de 0,005 ppm para bromopropilato em casca e polpa e 0,1 ppm para clorobenzilato nos dois substratos. As porcentagens de recuperação em amostras fortificadas com diferentes concentrações variaram de 79 a 113% para bromopropilato e de 71 a 98% para clorobenzilato. Os valores de meia-vida de persistência dos compostos nas cascas foram 83 e 89 dias para bromopropilato e 63 e 59 dias para clorobenzilato, respectivamente para a menor e maior dosagens empregadas, indicando que os resíduos de bromopropilato são mais lentamente degradados que aqueles de clorobenzilato. Nas análises de polpas foram detectados resíduos de bromopropilato em todas as coletas, indicando níveis variáveis de 0,027 a 0,120 ppm e de 0,058 a 0,430 ppm nas amostras que receberam 1000 e 2000 g i.a./ha de bromopropilato, respectivamente. No caso do clorobenzilato não foram detectados resíduos acima do limite de detecção, mostrando ocorrer uma insignificante, ou talvez nula, penetração dos resíduos desse produto nas partes comestíveis dos frutos. Considerando que os limites de tolerância para defensivos agrícolas em frutas cítricas são estabelecidos com base na fruta toda (caso de bromopropilato e clorobenzilato) e que a Secretaria Nacional de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde estabeleceu tolerâncias de 5 e 1 ppm e períodos de carência de 21 e 5 dias, respectivamente para bromopropilato e clorobenzilato, os resíduos dos dois compostos não foram superiores aos limites de tolerâncias desde a primeira amostragem (3 dias após a aplicação). / The objective of this study was to know the degradation and persistence of bromopropylate (Neoron 50 EC) and chlorobenzilate (Akar 500 EC) residues in peel and pulp of citrus fruits. The experiment was carried out in an orchard of orange 'Valência' variety, ten years old, locatted at Citrus Experimental Station"Instituto Agronômico de Campinas", Cordeirópolis-SP. Dosages of 1000 and 2000 g a.i./ha of bromopropylate, corresponding to 250 and 500 ml of Neoron 50 EC per 100 liter of water respectively, and 500 and 1000 g a.i./ha of chlorobenzilate corresponding to 84 and 168 ml of Akar 500 EC respectively, were applied at the beginning of the ripening period of the fruits. At 3,7, 15, 24, 38, 59 and 100 days after bromopropylate application and 3, 7, 15, 25, 42, 60 and 100 days after chlorobenzilate application, fruits were sampled for analysis of peel and pulp. The method used was adapted from that des cribed by RIBAS (1974). The residues were extracted with acetonitrile and, after partition with petroleum ether, the extracts were cleaned up using a florisil column, being the elution made with a mixture of petroleum ether and diethyl ether. This purified extract was concentrated and injected in a gas chromatograph. The limits of detection obtained were 0.005 ppm of bromopropylate in peel and 0.1 ppm of chlorobenzilate in both substrates. The percentages of recovery in fortified samples with different concentrations ranged from 79 to 113% for bromopropylate and from 71 to 98% for chlorobenzilate. The half-life values of persistence in peels showed that the bromopropylate residues (83 and 89 days, for 1000 and 2000 g a.i./ha doses respectively) are more persistent than chlorobenzilate residues(63 and 59 days, for 500 and 1000 g a.i./ha doses respectively). In pulp samp1es, bromopropylate residues throught out the sampling period ranged from 0.027 to 0.120 ppm and from 0.058 to 0.430 ppm, after one single app1ication of 1000 and 2000 g a.i./ha respectively. For chlorobenzilate, residues higher than detection 1imits were not detected, indicating no significant or no penetration of these residues inside the edible parts of the fruits. The residues of both compounds were not higher than the tolerance limits since the first sampling (3 days after application)

Orientador: Loir Afonso Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:06:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pierossi_MarcelodeAlmeida_M.pdf: 22853338 bytes, checksum: 6ece21ffddbf28fbd0da959dcc91fd0d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Em 1970, Ahmad apresentou 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 familia Serendipity e, para a obtenção das características do elemento, utilizava-se integração numérica consistente. Os resultados obtidos por este elemento foram excelentes para situações de placas e cascas moderadamente grossas, atendendo, portanto, à teoria de 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 Kirchhoff para placas e cascas finas. O objetivo deste trabalho é o estudo comparativo, na análise estática de placas e cascas, entre o desempenho, utilizando-se integração numérica consistente, do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático, da família Serendipity e do elemento isoparamétrico, quadrilateral, quadrático, da família Lagrangeana, 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 as situações de placas e cascas finas / Abstract: ln 1970, Ahmad presented a formulation for the analysis of plates and shells, based on the degeneration of a three-dimensional solid element, by reducing its dimension in the thickness direction. The displacement field was then interpolated through the shape functions of Serendipity family and, in order to achieve the element characteristics, consistent numerical integration was used. The results were excellent for moderately thick plates and shells applications, in accordance with the Reissner's theory; however, with the reduction of the thickness, the element became excessively rigid and the results did not tend to those of the Kirchhoff's theory for thin plates and shells. The purpose of this work is the comparative study in the static analysis of plates and shells concerning the performance, considering consistent numerical integration, of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Serendipity family and of the isoparametric, quadrilateral, quadratic tinite element of Lagrangean family, obtained, both, trom the Ahmad's formulation. The main purpose is to establish, between both elements, which is the most adequate to start the development of a subparametric hierarchical element,based on the p-approximation concept, removing the characteristic of excessive rigidity of the Ahmad's element for the situations of thin plates and shells / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Loir Afonso Moreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T18:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abrahao_RobertoFunes_D.pdf: 11451019 bytes, checksum: e4a79875b33bef1b8688b946ed7d1455 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Desenvolve-se, neste trabalho, um conjunto de elementos finitos quadrilaterais subparamétricos para análise de placas finas e de placas moderadamente grossas, formulados a partir do conceito de sólido degenerado e baseados na teoria de Mindlin - Reissner. A interpolação da geometria dos elementos é feita utilizando-se o elemento quadrilateral quadrático de oito nós da família Serendipity. Já o campo de deslocamento é interpolado a partir de um elemento quadrilateral de quatro nós através de polinômios associados aos nós e ao interior do elemento. São empregados seis esquemas diferentes de interpolação, produzindo seis formulações subparamétricas distintas, pelo uso de polinômios de primeiro, terceiro e quarto graus. Os graus de liberdade, para cada formulação, resumem-se a cinco graus de liberdade físicos por nó e a três graus de liberdade não físicos para cada polinômio associado ao interior do elemento. As matrizes de rigidez e vetores de carga são obtidos através de integração numérica reduzida, empregando-se (2x2) pontos de integração no plano médio das placas. As formulações são implementadas em um programa computacional desenvolvido em linguagem C e os resultados, para diversas geometrias e condições de contorno, são comparados com o desempenho de elementos clássicos e de elementos de programas computacionais de caráter comercial. Conclui-se que as formulações desenvolvidas neste trabalho são atrativas em função de sua simplicidade e do esforço computacional reduzido que demandam. Elege-se a formulação composta por polinômios lineares associados aos nós e por polinômios de quarto grau associados ao interior do elemento como a de melhor desempenho geral / Abstract: A set of quadrilateral subparametrics finite elements for thin and moderately thick plate analysis were developed using the concept of degenerated solids, based on the theory of Mindlin-Reissner. The elements geometry interpolation is done using the quadratic quadrilateral element with eight nodes from Serendipity family. The displacement field is interpolated from a four nodes quadrilateral element through polynomials associated to the nodes and to the interior of the elemento Six different interpolation schemes were used, resulting in six distinct subparametric formulations, using polynomials of first, third and fourth order. Each scheme generates five physical degrees of freedom per node and three nonphysical degrees of freedom associated to each internal polynomial. The stiffness matrix and load vectors are obtained through reduced numerical integration, using (2x2) points of integration in the middle plane of the plate. Computer programs for the formulations were developed using C language. The results for several geometries and boundary conditions were compared to the performance of classical elements and those used by commercial software. The conc1usion is that the formulation developed in this work is attractive due to its simplicity and computational efficiency. Nodal linear polynomials associated with internal fourth degree polynomial had the best performance / Doutorado / Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Loir Afonso Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NogueiraJunior_AlbertoCosta_M.pdf: 14378929 bytes, checksum: 3e78b796769cfe684301ff82c850b1a8 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta uma formulação hierárquica baseada no conceito de aproximação p, de um elemento finito aplicado ao estudo de problemas de valor de contorno envolvendo placas e cascas. Partindo-se de um elemento superparamétrico quadrilateral linear com integração numérica consistente, obtém-se, através do refinamento hierárquico sucessivo, um elemento que se demonstra suficientemente confiável e eficaz dentro de uma ampla variedade de casos. A natureza hierárquica da formulação proposta resulta num modelo bastante eficiente do ponto de vista computacional, sobretudo ao se considerar a possibilidade de implementação do refinamento adaptativo, uma vez que se permite empregar expansões polinomiais diferentes ao longo de lados e elementos distintos, criando-se novos graus de liberdade hierárquicos somente quando a magnitude do erro envolvido na análise o exige. Efetua-se ainda, através de um conjunto de exemplos, uma discussão sobre a aproximação hierárquica quando da utilização de elementos distorcidos, na qual sugere-se o emprego do elemento de 9 nós da família Lagrangiana para a descrição da geometria de problemas abrangendo a análise estática de cascas / Abstract: This investigation presents a hierarchical plate and shell finite element formulation based on the p-approximation concept. Starting with the superparametric quadrilateral linear element with consistent numerical integration, it is achieved, after successive hierarchical refinements, a finite element which is sufficiently accurate and effective in a large variety of cases. The hierarchical nature of this formulation yields a computationally efficient model specially when considering the adaptative refinements since it can use different polynomial expansions at distinct sides and elements generating new hierarchical degrees of freedom just when required by the errors involved in the analysis. It is made at last, through a set of examples, a discussion about hierarchical approximation when employing distorted elements, in which it is suggested the use of the 9-node Lagrangian family element to describe the geometry of boundary value problems concerning shell analysis / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Loir Afonso Moreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-27T12:23:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pegoraro_MariaFernandaLonguim_D.pdf: 8286626 bytes, checksum: e5063f25a9a87cda96eb6e199bd1f956 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Inicia-se este trabalho com o desenvolvimento de um elemento finito isoparamétrico triangular quadrático, considerando-se a análise de placa e casca a partir de suas superfícies médias. Esta formulação mostra-se eficiente pela sua simplicidade e, principalmente, pela possibilidade de se considerar o efeito das tensões de cisalhamento ao longo da espessura do elemento. Posteriormente, apresenta-se, a partir do elemento isoparamétrico, uma formulação hierárquica baseada no conceito da aproximação do tipo p. Esta formulação resulta em um sistema computacional interessante, visto que em uma reanálise, obtida através do refinamento do tipo p, todos os resultados anteriormente encontrados podem ser reaproveitados. Mostram-se, em seguida, vários exemplos de aplicação da formulação e seus resultados, para placas, cascas e vigas com diversas configurações de carregamento e contorno concluindose, principalmente, que a formulação hierárquica desenvolvida é capaz de diminuir a característica de rigidez excessiva, encontrada, particularmente, nas situações de placas e cascas finas / Abstract: This work begins with the development of one isoparametric triangular quadratic element, considering the analysis of plate and shell starting from their mid-surfaces. This formulation proves itself efficient by its simplicity and mainly by the possibility of considering the effect of shear stresses along the thickness of the element. Afterwards, is shown starting from the isoparametric element, one hierarchical formulation based upon the concept of the approximation of type p. The formulation results in an interesting computational system, being that in one reanalysis obtained through the refinement of type p, all the results found before may be reutilized. It is shown immediately, various examples of application of the formulation and its results for plates, shells and beams with many configurations of loading and contour conc1uding, principally, that a developed hierarchical formulation is able to diminish a characteristic of excessive stiffness, found, particularly in situations of thin plates and shells / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica