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Metodos dos elementos finitos e elementos de contorno aplicados a problemas visco-elastodinamicos transientes : pre-requisitos para o acoplamentoSousa, Edson Antonio Capello 08 May 1999 (has links)
Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T22:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho desenvolveu-se a formulação para acoplamento do método do Elementos Finitos e Elementos de Contorno para solução de problemas dinâmicos transientes em meios viscoelásticos. A formulação do MEF transiente viscoelástico, foi realizada diretamente no domínio do tempo, utilizando o conceito de integrais hereditárias. Na formulação do MEC, a resposta transiente é obtida, através de uma inversão numérica de domínio, a partir da solução estacionária do problema, sendo que, esta última é proveniente das funções de influência do semiespaço. Nos exemplos apresentados, o MEF viscoelástico é aplicado em estruturas de barra e viga, onde os problemas visco-elastodinâmicos e quase-estáticos foram verificados, enquanto o MEC é utilizado para analisar a resposta dinâmica de uma estrutura rígida com e sem massa sobre o solo viscoelástico. Alguns exemplos verificam a eficiência da inversão numérica aplicada na formulação do MEC. Os resultados obtidos são bastante satisfatórios, e as soluções podem ser estendidas para outras pesquisas, como análise do comportamento de estruturas viscoelásticas mais complexas e soluções de outros problemas dinâmicos envolvendo o semi-espaço / Abstract: In this work, the formulation for coupling the Finite Element Method (FEM) and the Boundary Element Method (BEM) was developed for transient dynamic viscoelastic problems. The FEM transient viscoelastic formulations was developed directly in time domam, using the hereditary integrals concept. In the BEM formulations, the transient response is obtained through numerical inversion of domam, using the stationary solution. The stationary solution is obtained ftom the influence functions of half-space. In the demonstrated examples, the viscoelastic FEM is applied to plane bar and beam structures, where visco elastodynamic and quasi-static problems were verified. On the other hand, the BEM is used to analyse the transient dynamic response of a rigid structure, with and wihtout mass, over a viscoelastic soil. Some other examples verify the
efficiency of the numerical inversion applied for BEM formulations. The obtained results were satisfactory, and the proposed technique can be extended to other research applications as the study of complex viscoelastic structures behavior, and other dynamic problems involving halfspace solutions / Doutorado / Mecanica dos Solidos / Doutor em Engenharia Mecânica
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Analise de problemas estaticos e dinamicos em placas anisotropicas utilizando o metodo dos elementos de contorno / Analysis of static and dynamic problems in anisotropic plate bending using boundary element methodsPaiva, William Portilho de 28 February 2005 (has links)
Orientador: Paulo Sollero / Tese (doutorado) - Universidade Estaudal de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T18:05:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2005 / Resumo: Esta tese apresenta o desenvolvimento, a implementação e aplicações de uma formulação de elementos de contorno para análise de problemas estáticos e dinâmicos em placas anisotrópicas submetidas a carregamentos de flexão. O trabalho se baseia na teoria de placas finas de Kirchhoff Uma vez que a formulação dinâmica de elementos de contorno não foi encontrada na literatura consultada, as análises são realizadas utilizando-se uma formulação desenvolvida a partir das soluções fundamentais para elastostática. As integrais de domínio, provenientes dos carregamentos distribuídos ou dos termos de inércia, são transformadas em integrais de contorno usando-se o método da reciprocidade dual. Esta formulação é aplicada no cálculo da deflexão de placas isotrópicas e anisotrópicas, na análise dinâmica de estruturas ortotrópicas, anisotrópicas e estruturas de materiais compósitos laminados, submetidas a cargas harmônicas. É analisada a influência dos nós internos e da malha na precisão dos resultados. Os resultados numéricos são apresentados para problemas quaseisotrópicos, ortotrópicos e totalmente anisotrópicos. Os resultados obtidos são comparados com resultados presentes na literatura e mostram boa concordância / Abstract: Here, static and dynamic analysis of a number of anisotropic problems using the boundary element method are presented. The formulation used is developed fram the elastostatic fundamental solutions and the domain integraIs due to inertial terms are transformed into boundary integraIs by using the dual recipracity method. Application is made to the calculation of deflections in anisotrapic plates, to the dynamic analysis of orthotrapic plates and to the analysis of anisotropic and composite laminar plates under harmonic loads. Numerical results are presented for quasi-isotropic, orthotropic and anisotrapic problems. The influence of number of internal nodes and number of boundary elements on the accuracy of the results is analyzed. The results are compared with other results fram the literature showing good agreement / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica
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Análise de estabilidade de placas de materiais compósitos laminados usando o método dos elementos de contorno / Stability analysis of composite laminates plates by the boundary element methodDoval, Paulo Cesar Marques 22 August 2018 (has links)
Orientadores: Éder Lima de Albuquerque, Paulo Sollero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T09:21:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta um método de elementos de contorno para a análise de estabilidade de placas de materiais compósitos laminados. A formulação do método proposto não necessita de discretização do domínio, nem de soluções particulares para a solução do problema. Isto torna a formulação proposta diferente das formulações de elementos de contorno existentes, aplicadas à análise de estabilidade estrutural. O método é aplicado a um problema importante em engenharia computacional, que é a estabilidade de placas de materiais isotrópicos e de compósitos laminados. O desempenho é avaliado através de comparação com os resultados de elementos finitos e resultados analíticos, mostrando boa concordância com os mesmos. No entanto, a vantagem em relação ao método dos elementos finitos, especificamente, em análise de estabilidade de placas de materiais compósito laminados, é que se torna um problema de autovalor com um número reduzido de graus de liberdade, uma vez que somente o contorno e poucos pontos internos são necessários na discretização do problema / Abstract: This work presents a boundary element method to the analysis of buckling plates. Neither domain discretization, nor particular solutions are necessary in the proposed formulation. This becomes the proposed formulation different from the existent boundary element formulations applied to structural stability analysis. The method is applied to an important problem in computational engineering that is the stability of perforated and non perforated plates of composite laminate materials. The performance is assessed through comparison with finite element results. The proposed formulation agrees quite well with finite element. However, the stability analysis is a much smaller eigenvalue problem if boundary elements are used instead of finite elements, provided that only the boundary and fewer internal points are necessary in the discretization / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica
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[en] CONVENTIONAL, HYBRID AND SIMPLIFIED BOUNDARY ELEMENT METHODS / [pt] MÉTODOS DE ELEMENTOS DE CONTORNO CONVENCIONAL, HÍBRIDOS E SIMPLIFICADOSMARIA FERNANDA FIGUEIREDO DE OLIVEIRA 08 October 2004 (has links)
[pt] Apresentam-se as formulações, consolidando a nomenclatura e
os principais
conceitos dos métodos de elementos de contorno:
convencional (MCCEC),
híbrido de tensões (MHTEC), híbrido de deslocamentos
(MHDEC) e híbrido
simplificado de tensões (MHSTEC). proposto o método híbrido
simplificado de deslocamentos (MHSDEC), em contrapartida ao
MHSTEC,
baseando-se nas mesmas hipóteses de aproximação de tensões
e deslocamentos do MHDEC e supondo que a solução
fundamental em termos de tensões
seja válida no contorno. Como decorrência do MHSTEC e do
MHSDEC, é
apresentado também o método híbrido de malha reduzida dos
elementos de
contorno (MHMREC), com aplicação computacionalmente
vantajosa a problemas no domínio da freqüência ou
envolvendo materiais não-homogêneos.
A partir da investigação das equações matriciais desses
métodos, são identificadas quatro novas relações
matriciais, das quais uma verifica-se como
válida para a obtenção dos elementos das matrizes de
flexibilidade e de
deslocamento que não podem ser determinados por integração
ou avaliação
direta. Também é proposta a correta consideração, ainda não
muito bem
explicada na literatura, de que forças de superfície devem
ser interpoladas
em função de atributos de superfície e não de atributos
nodais. São apresentadas aplicações numéricas para
problemas de potencial para cada método
mencionado, em que é verificada a validade das novas
relações matriciais. / [en] A consolidated, unified formulation of the conventional
(CCBEM), hybrid stress (HSBEM), hybrid displacement (HDBEM)
and simplified hybrid stress (SHSBEM) boundary element
methods is presented. As a counterpart of SHSBEM, the
simplified hybrid displacement boundary element
method (SHDBEM) is proposed on the basis of the same stress
and displacement approximation hypotheses of the HDBEM and
on the assumption
that stress fundamental solutions are also valid on the
boundary. A combination of the SHSBEM and the SHDBEM gives
rise to a provisorily called
mesh-reduced hybrid boundary element method (MRHBEM), which
seems
computationally advantageous when applied to frequency
domain problems
or non-homogeneous materials. Four new matrix relations are
identified,
one of which may be used to obtain the flexibility and
displacement matrix
coefficients that cannot be determined by integration or
direct evaluation.
It is also proposed the correct consideration, still not
well explained in the
technical literature, that traction forces should be
interpolated as functions of surface and not of nodal
attributes. Numerical examples of potential
problems are presented for each method, in which the
validity of the new
matrix relations is verified.
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Análise de contato entre dois corpos elásticos usando o Método dos Elementos de Contorno / Contact analysis between two elastic bodies using the Boundary Element MethodShaterzadeh-Yazdi, Mohammad Hossein, 1991- 28 August 2018 (has links)
Orientadores: Paulo Sollero, Eder Lima de Albuquerque / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Resumo: Em problemas de contato mecânico entre dois corpos elásticos, o cálculo de tensões e deformações dos componentes é de grande importância. Em casos particulares os corpos estão sujeitos a cargas normal e tangencial na presença de atrito, o qual aumenta a complexidade do problema. O estudo do fenômeno e a modelagem do problema, empregando o método dos elementos de contorno (MEC), é apresentado neste trabalho. Devido à presença de atrito e restrições de contato, esse problema torna-se um caso não linear. A não linearidade do problema foi contornada com a aplicação incremental de carga e o uso de um método de resolução de sistemas não lineares. A zona de contato é uma das variáveis do problema e pode conter estados de adesão e escorregamento, simultaneamente. Esses estados dependem dos esforços normais e tangenciais no componente e podem variar durante o processo de aplicação de carga. Dessa forma, cada incremento de carga pode perturbar em relação ao estado anterior. Portanto, o cálculo de variáveis e a atualização do sistema de equações em cada iteração é indispensável. Por este motivo, um algoritmo robusto para definição dos estados de contato é proposto. Como o sistema de equações obtido é não linear, o uso de um método numérico adequado é exigido. Para a solução deste sistema, o método de Newton foi aplicado, o qual permite a verificação do estado de contato em cada incremento. A análise é feita com o uso de elementos quadráticos contínuos, apresentando resultados contínuos e sem oscilação. A comparação dos resultados com as soluções analíticas de Hertz e Mindlin-Cattaneo mostram boa concordância / Abstract: The computation of stresses and strains on the components is of great importance, when the contact mechanics problems between two elastic bodies are analyzed. In particular cases, bodies are subjected to normal and shear loading in the presence of friction, which increases the complexity of the problem. The study of the phenomenon and modeling of the problem, using the boundary element method (BEM), are presented in this work. Due to the presence of friction and natural restrictions, this problem becomes non-linear. The non-linearity of the problem was solved with an incremental applied load and with the use of solvers to non linear systems. The contact zone can contain stick and slip states, simultaneously. These states are dependent on the normal and shear forces on the component and can vary during the application load process. Thus, each load increment can violate the previous state and therefore, the evaluation of variables and the updating of the system of equations after each iteration is indispensable For this reason, a robust algorithm for contact state definition is suggested. Since a non linear system of equations is obtained, an appropriate numerical method is required. To solve this system, Newton¿s method is applied, which allows the verification of the state of contact at each increment. The analysis is done with the use of quadratic continuous elements and provides continuous and non-oscillatory results. Comparisons of the results with the analytical solutions of Hertz and Mindlin-Cattaneo show good agreement / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Identificação de espécies vegetais por meio da análise do contorno foliar - uma abordagem bio-inspirada / Not availableMaurício Falvo 12 August 2005 (has links)
A identificação de unia planta exige, pelos padrões de taxionomia vegetal, a análise de folhas, flores e frutos. O projeto TreeVis surge com uma proposta de auxiliar na identificação de espécies vegetais, por meio do uso de métodos biométricos, a partir da análise de alguns atributos de uma folha. A contribuição inicial deste trabalho de mestrado, para o projeto TreeVis, está obtenção de classificadores por meio do uso de assinaturas de contorno, sob o domínio da frequência, possibilitando a composição de diversos tipos de assinaturas e classificadores para uma mesma espécie. Devido à baixa eficiência obtida por métodos de classificação como distância mínima, optou-se pelo uso de redes neurais. Essa abordagem evidenciou a necessidade de solução de dois problemas: o grande número de possibilidades de composição de sinais o que ocasionaria um grande esforço computacional para a obtenção de todas respectivas redes neurais; e o reduzido número das amostras utilizadas no trabalho - o qual comprometeria as etapas de treinamento e teste de uma rede neural. Para a solução desses problemas, foram desenvolvidos dois métodos: o primeiro método identifica e seleciona as assinaturas que apresentam um maior potencial de sucesso em obter um classificador por meio de redes neurais, solucionando o problema e desperdício de esforço computacional; o segundo método possibilita a geração de amostras artificiais de folhas através da combinação dos espectros de frequência do contorno das amostras reais por meio operadores genéticos de cross-over e mutação. Solucionadas as duas questões, foram obtidas diversas redes neurais, através da indicação das assinaturas de melhor potencial e treinadas com amostras artificiais. Do total de 31 classes, 7 foram descartadas da tentativa de obtenção de classificadores por não apresentarem nenhuma assinatura com potencial de classificação - conforme indicação do método desenvolvido. Das 24 espécies restantes, foram obtidos classificadores para 18 espécies (75%) com taxas médias de 85% de acerto. A execução deste trabalho necessitou do desenvolvimento de um arcabouço para a automatização da geração, treinamento e teste das redes neurais. / The vegetable identifieation is done, in vegetal taxonomy standards, by fiower, fruits and leaves analyses. The TreeVis project proposes to identifv vegetal speeiniens by biometric methods using only same leaf features. The contribution of this work for to TreeVis project is the generation of classifiers by the contour signatures, under frequency domain, niaking be able the coniposition of several types of signatures and classifiers for the same speeimen. Because of poor efficiency results from methods like minimal distance, was chosen to use neural networks. This approach showed the need to solve two probleins: the numerous composition possibilities of signatures - that would be need a big computational effort to obtained ali possible neural networks; and the small number of speeimen samples - that would compromise the training and test. of neural networks. To solve these two probleins was developed two methods: The first identify and select the signatures that have a good pattern recognition potential, before of the network will be done, solving the waste unneeded effort problem. The second method proposed produces artificial leaf sliapes by combination of contour spectrum frequency speeiniens of real leaves, using genetic operators like cross-over and mutation. Solved these probleins several networks was obtained by appointed potential signature methods and trained and tested with artificial leaves. From 31 speeiniens class, 07 were discarded because tliey had not signatures with classification potential - indicated by developed method. From 24 classes remaining were obtained classifiers for 18 classes (75%) with médium rates 85% of set riglit. The execution of this work demanded the construction of a framework to automatize the generation, training and test of the neural networks.
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Isotropic damage phenomena in saturated porous media : a BEM formulation / Etude de l’endommagement et formation de fissures dans les milieux poreux : modélisation et implantation numérique par éléments de frontièreToledo de Lima Junior, Eduardo 11 January 2011 (has links)
Ce travail est consacré à l'analyse numérique des milieux poreux saturés, en tenant comptele phénomène d'endommagement sur le squelette solide. Le milieu poreux est pris dans lecadre poro-élastique, dans un état complètement saturé, d'après la théorie de Biot. Unmodèle scalaire d'endommagement est supposé pour cette analyse. Une formulationimplicite de la Méthode des éléments de frontière, basée sur des solutions fondamentalesindépendantes du temps, est développé et implantée numeriquement pour coupler lesproblèmes de l'écoulement de fluide et de l'elasticité endommageable. L'intégration sur deséléments de frontière est realisée en utilisant la méthode numérique de Gauss. Un schémasemi-analytique pour le cas des cellules triangulaires de domaine est suivie pour évaluer lesintégrales de domaine pertinentes. Le systéme non-linéaire est résolu par une procédure deNewton-Raphson. Des exemples numériques sont présentés, afin de valider la formulationimplantée et pour illustrer son efficacité. / This work is devoted to the numerical analysis of saturated porous media, taking into accountthe damage phenomenon on the solid skeleton. The porous media is taken into poroelasticframework, in full-saturated condition, based on the Biot’s Theory. A scalar damage model isassumed for this analysis. An implicit Boundary element Method (BEM) formulation, basedon time-independent fundamental solutions, is developed and implemented to couple thefluid flow and the elasto-damage problems. The integration over boundary elements isevaluated by using a numerical Gauss procedure. A semi-analytical scheme for the case oftriangular domain cells is followed to carry out the relevant domain integrals. The non-linearsystem is solved by a Newton-Raphson procedure. Numerical examples are presented, inorder to validate the implemented formulation and to illustrate its efficiency. / Este trabalho trata da análise numérica de meios porosos saturados, considerandodanificação na matriz sólida. O meio poroso é admitido em regime poroelástico, emcondição saturada, com base na teoria de Biot. Um modelo de dano escalar é empregadonesta análise. Uma formulação implícita do Método dos Elementos de Contorno (MEC),baseada em soluções fundamentais independentes do tempo, é desenvolvida eimplementada de forma a acoplar os problemas de difusão de fluido e de elasto-dano. Aintegração sobre os elementos de contorno é feita através da quadratura de Gauss. Umesquema semi-analítico é aplicado sobre células triangulares para avaliar as integrais dedomínio do problema. A solução do sistema não linear é obtida através de um procedimentodo tipo Newton-Raphson. Apresentam-se exemplos numéricos a fim de validar a formulaçãoimplementada e demonstrar sua eficiência.
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Modelos numéricos baseados no Método dos Elementos de Contorno para a análise mecânica de domínios viscoelásticos enrijecidos com comportamento não-linear / Numerical models based on the Boundary Element Method for the mechanical analysis of reinforced viscoelastic domains with non-linear behaviorRodrigues Neto, Antonio 20 February 2019 (has links)
Este trabalho propõe o estudo e o desenvolvimento de ferramentas computacionais baseadas no Método dos Elementos de Contorno (MEC) para a realização de análises mecânicas bidimensionais de estruturas e materiais não-homogêneos viscoelásticos enrijecidos. Complexos projetos de engenharia e sistemas estruturais utilizam estes tipos de materiais, o que é amplamente observado em indústrias tais como mecânica, naval, automobilística, aeronáutica e civil. No modelo proposto, o domínio bidimensional é representado pela abordagem 2D do MEC, com uso das soluções fundamentais isotrópica e anisotrópica e a teoria de modelos reológicos (modelos de Kelvin-Voigt, Maxwell e Boltzmann) é utilizada para a representação do comportamento viscoelástico destes meios. As estruturas de reforço são modeladas por elementos unidimensionais, os quais podem ser representados pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) ou por uma abordagem 1D do MEC. A elastoplasticidade unidimensional é inserida no comportamento mecânico destes elementos, tornando o modelo não-linear, para o qual o método de Newton-Raphson é utilizado. Resultados numéricos mostram que o modelo de acoplamento MEC/MEC1D leva a resultados mais estáveis em comparação com a clássica abordagem MEC/MEF. A formulação proposta é aplicada ainda em análises mecânicas de sistemas estruturais não-homogêneos com complexa geometria e condições de contorno. Os resultados obtidos são comparados com respostas de modelos equivalentes disponíveis na literatura. A precisão, estabilidade e robustez da formulação proposta, particularmente quando domínios não-homogêneos são representados é ilustrada. / This work deals with the study and the development of computational formulations based on the Boundary Element Method (BEM) to perform two-dimensional mechanical analysis of reinforced viscoelastic non-homogeneous structures and materials. Complex engineering designs and structural systems use these types of materials, which is widely observed in mechanical, naval, automobilist, aeronautics and civil industries, for instance. In the proposed formulation, the two-dimensional domain is represented by the 2D BEM approach, using isotropic and anisotropic fundamental solutions and the theory of rheological models (Kelvin-Voigt, Maxwell and Boltzmann models) is used to represent the viscoelastic behavior of these domains. The reinforcement structures are modeled by one-dimensional elements, which can be represented either by the Finite Element Method (FEM) or by a 1D approach of the BEM (1DBEM). The one-dimensional elastoplasticity is added to the mechanical behavior of these elements, turning the coupled formulation into a non-linear model, for which the Newton-Raphson method is used. Numerical results show that the 1DBEM/BEM coupling model leads to more stable results compared to the classical FEM/BEM approach. The proposed formulation is applied in the mechanical analysis of non-homogeneous structural systems with complex geometry and boundary conditions. The obtained results are compared with answers of equivalent models available in the literature. The accuracy, stability and robustness of the proposed formulation, particularly when nonhomogeneous domains are represented is illustrated.
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Sobre a modelagem numérica da difusão de cloretos no concreto: uma abordagem pelo método dos elementos de contorno com aplicação de modelos de confiabilidade e otimização / On the numerical modeling of diffusion of chlorides in concrete: an approach by the boundary element method with the application of reliability and optimization modelsPellizzer, Giovanni Pais 18 April 2019 (has links)
O principal mecanismo de transporte de íons cloreto pelos microporos do concreto é a difusão. Em um dado instante do processo difusivo, quando a concentração de cloretos na interface concreto/armadura atinge um valor limite, ocorre a despassivação das armaduras. É neste instante que se encerra a etapa de iniciação e onde se inicia a etapa de propagação da corrosão. Considerando-se que após o início da etapa de propagação a segurança estrutural decai rapidamente, devido aos diversos mecanismos deletérios ocasionados pela corrosão, é fundamental prever adequadamente quando se dará o seu início. Existem disponíveis na literatura diversos métodos para a análise da etapa de iniciação. Contudo, poucos utilizam o método dos elementos de contorno (MEC) para este fim. Além disso, devido à elevada aleatoriedade presente neste fenômeno, uma abordagem sob um ponto de vista probabilístico apresenta grande potencial para um tratamento adequado do problema. Por fim, objetivando encontrar configurações de projeto propícias a manutenção de um dado nível de segurança mínimo durante toda a vida útil estrutural, podem ser empregados modelos de otimização sob incertezas. Assim, o presente trabalho tem por objetivo apresentar uma formulação baseada no MEC que torne possível a análise determinística, probabilística e de otimização da etapa de iniciação para problemas de difusão no concreto em regime transiente. É descrita a formulação do problema e o esquema de resolução do mesmo, implementados computacionalmente. Exemplos de aplicação são apresentados validando e mostrando a eficiência das formulações adotadas. Destacam-se as limitações de soluções analíticas, as potencialidades da solução numérica e a grande influência que as condições de contorno exercem sobre o fenômeno. / Diffusion is the main transport mechanism of chloride ions through the micropores of concrete. At a given moment of the diffusive process, when the chloride concentration at the concrete/reinforcement interface reaches a threshold level, reinforcement depassivation occurs. At this point, the initiation stage ends and the corrosion propagation stage begins. Considering that after the start of the propagation stage the structural safety decays rapidly, due to the various deleterious mechanisms caused by corrosion, it is essential to adequately predict when it will start. Several methods for the analysis of the initiation stage are available in the literature. However, few of then use the boundary element method (BEM) for this purpose. Moreover, due to the high randomness present in this phenomenon, a probabilistic approach presents great potential for an adequate treatment of the problem. Finally, in order to find project configurations propitious to maintaining a given minimum level of safety during the entire useful structural life, optimization models under uncertainties can be used. Thus, the present work aims to present a formulation based on the BEM that makes possible the deterministic, probabilistic and optimization analysis of the initiation stage for unsteady state diffusion problems in concrete. The problem formulation and the implementation resolution scheme are described. Application examples are presented validating and showing the efficiency of the formulations adopted. The limitations of analytical solutions, the potentialities of the numerical solution and the great influence that the boundary conditions weigh on the phenomenon are highlighted.
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[en] MICROHYDRODYNAMICS AND RHEOLOGY OF EMULSIONS / [pt] MICROHIDRODINÂMICA E REOLOGIA DE EMULSÕESTAYGOARA FELAMINGO DE OLIVEIRA 06 December 2007 (has links)
[pt] Este trabalho trata do escoamento na escala das gotas e da
Reologia de
emulsões diluídas. Técnicas analíticas e numéricas são
empregadas na solução
do problema. Nas vizinhan»cas das gotas o escoamento pode
ser considerado
livre de efeitos de inércia e conseqüentemente as equações
governantes são
as equações de Stokes. Esse limite é conhecido na
literatura como Microhidrodinâmica. O campo de velocidade
e de tensão sobre a superfície das gotas é calculado. Um
processo de média espacial é realizado em um volume
representativo da suspensão tal que a mesma possa ser
estudada como um
ruido contínuo equivalente. Métodos assintóticos baseados
em aproximações
de pequenas deformações das gotas são empregados para
produzir teorias de
primeira e segunda ordens da razão de viscosidade. Uma
extensão da teoria
para emulsões diluídas polidispersas é desenvolvida. Uma
teoria viscoelástica
quasi-linear é construída para emulsões diluídas de alta
razão de viscosidade
em cisalhamento oscilatório. Em regimes de grandes
deformações utiliza-se o
Método Integral de Contorno para determinar-se a forma da
gota e o campos de velocidade sobre a mesma. O método é
descrito em detalhes, tanto do
ponto de vista teórico como de sua implementação numérica.
A validação da
metodologia numérica é feita utilizando resultados
teóricos e experimentais,
disponíveis na literatura. A reologia da emulsão é
estudada em escoamentos
de cisalhamento simples, oscilatório, pura extensão e
cisalhamento quadrático
(escoamento de Poiseuille). Os resultados numéricos para
cisalhamento simples
são utilizados para determinar constantes materiais da
teoria assintótica de segunda ordem para a tensão. Limites
não-lineares de escoamento em regimes
de razões de viscosidade moderadas para os cisalhamentos
simples, oscilatório
e quadrático são estudados / [en] This work deals with the flow in the scale of the drops
and the Rheology
of diluted emulsions. Analytic and numerical techniques
are employed in order
to solve the problem. In the drop neighborhoods the flow
may be considered
as free of inertia effects and consequently governed by
Stokes equations. In the
literature this limit is known as Microhydrodynamics. The
flow field and the
stress tensor on the drop surface are calculated. A
spatial mean process was
taken, in a representative suspension volume, in order to
study the emulsion as
an homogeneous and continuous fluid. Asymptotic methods
based in small drop
deformation approximation are used to produce first and
second orders theories
which the parameter is the viscosity ratio. An extension
of these theories for
polydisperse diluted emulsion is developed. A quasi-linear
viscoelasticity theory
is constructed for diluted emulsion of high viscosity
ratios in oscillatory shear
flows. In the regimes of large deformations, the velocity
and the stress on
the particles are evaluated by a numerical procedure based
on the Boundary
Integral Method for deformable drops. The theoretical and
numerical aspects
of the Boundary Integral Method are described in details.
The code is validated
by comparison the numerical results with the experimental
data presented in
the literature, and also by comparison with the
theoretical results of small
deformation. The emulsion rheology is studied in simple
shear, oscillatory
shear, extensional and also in pressure driven flows. The
numerical results
are used to determine material constants of the stress
theory of the second
order. Non linear flow regimes of moderate viscosity
ratios in simple shear,
oscillatory shear and pressure driven flows are also
studied.
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