Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T14:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 88214.pdf: 2303296 bytes, checksum: a083ba26a24a994743cca9bd76f6ea33 (MD5) Previous issue date: 1984 / O sistema analisado no presente trabalho é um longo tubo flexível e delgado, sujeito a um escoamento externo perpendicular a sua direção axial e outro interno, com extremidades suportadas por apoios elásticos. Um tubo quando submetido ao escoamento externo fica sujeito às forças de sustentação e arraste, além do efeito da massa adicional, responsável por uma parcela da força de inércia. O efeito do escoamento interno é traduzido principalmente pelos fatores pressão do fluxo, velocidade e massa do fluxo. A pressão é responsável por uma parcela do carregamento axial do tubo, a velocidade e responsável pela força de Coriolis e a massa contribui com uma parcela na força inercial. O comportamento oscilatório da estrutura é obtido supondo apenas pequenos deslocamentos laterais. São deduzidas equações gerais para previsão das oscilações do tubo, com condições de contorno quaisquer. Posteriormente, essas equações são linearizadas e analisadas na sua forma completa para o caso de articulações simples nos dois extremos. Mostra-se que quando a velocidade do fluxo interno excede a certos valores, a tubulação flamba. Uma série extensa das freqüências naturais de vibração da estrutura, que variam com a velocidade do fluxo interno, são calculadas na tentativa de determinar o comportamento dinâmico do sistema. Nota-se claramente que a força de Coriolis proveniente do fluxo interno em determinadas faixas desestabiliza o sistema e, em outra, estabiliza.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T23:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207779.pdf: 6319527 bytes, checksum: 7356103edea6b1f425dc3d45b1804cf7 (MD5) / Neste trabalho são apresentados modelos dinâmicos lineares e não lineares com dois e sete graus de liberdade, desenvolvidos a partir da técnica das múltiplas massas ou Multibody Model, para representação do comportamento real de veículos automotores. Estes modelos levam em consideração a ação de campos de deslocamentos causados por irregularidades na pista. Os desenvolvimentos teóricos são baseados na aplicação de métodos de formulação e solução de sistemas de equações diferenciais de movimento. Os parâmetros de entrada para os modelos propostos são obtidos a partir de ensaios de caracterização experimental de elementos tais como molas, amortecedores e pneus e levantamento de propriedades de massa e inércia, sendo que a validação dos modelos teóricos é feita através da medição experimental de respostas em um veículo real. Com a finalidade de verificar se a modelagem teórica desenvolvida com dois e sete graus de liberdade se aproxima do comportamento de um veículo real, são feitas comparações e análises dos espectros de freqüência de deslocamento dos modelos teóricos lineares, não lineares e experimentais. O objetivo principal deste trabalho é propor uma formulação matemática aprimorada, de forma a obter melhores resultados nas etapas de desenvolvimento do anteprojeto de estruturas veiculares.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Fisícas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:22:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:04:20Z : No. of bitstreams: 1 176586.pdf: 1560915 bytes, checksum: 3861db18b3a9af88f187a4f6b00d225d (MD5) / Neste trabalho estudamos modelos teóricos e computacionais de sistemas micelares, a fim de explorar sua fenomenologia. Inicialmente descrevemos as moléculas anfifílicas, classificando-as de acordo com sua função química e ressaltando suas propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Em seguida, damos os primeiros passos no entendimento da formação de agregados com a utilização da termodinâmica, observando seus tamanhos e formas. Introduzimos então os métodos de simulações em computadores destacando os de dinâmica molecular e de Monte Carlo, mostrando suas principais características e importância. Ao mesmo tempo, exibimos exemplos simples de aplicação de cada método, justificando a utilização do método de Monte Carlo para obtenção de nossos dados. São mostrados também os detalhes das simulações desde a modelagem até a implementação, ressaltando os problemas relacionados ao tempo de relaxação, efeitos de tamanho finito e correlações. Sendo um modelo computacional bastante aceito na literatura, realizamos ensaios de Monte Carlo em sistemas micelares em duas e três dimensões, dos quais obtemos informações sobre a concentração micelar crítica (CMC), polidispersividade e calor específico das soluções de moléculas anfifílicas. Estudamos a importância das várias energias de interação entre os componentes da solução e o comportamento das curvas de distribuição de tamanhos de agregados frente a mudança de comportamento não-micelar para o micelar em função da temperatura. Com o objetivo de resgatar algumas propriedades importantes dos sistemas anfifílicos, estudamos um modelo unidimensional de agregação baseado no modelo de Ising de spin 1. Este é resolvido exatamente a partir do método da matriz de transferência obtendo-se informações das curvas de distribuição de agregados e de uma possível CMC. Verificamos que este modelo unidimensional não é suficiente para representar um sistema anfifílico, dado que as curvas de distribuição de agregados não possuem um máximo e mínimo locais característicos dos sistemas micelares. Para este mesmo modelo unidimensional procuramos também pelas dinâmicas de spins que são necessárias à sua simulação. Observamos que as dinâmicas de Glauber e Kawasaki juntas levam a resultados numéricos em excelente concordância com os resultados exatos, o que nos permitirá realizar simulações em sistemas em maiores dimensões.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-24. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:33:25Z : No. of bitstreams: 1 000857296.pdf: 4380788 bytes, checksum: 3e05783887a502a059b5ec073b990277 (MD5) / Neste trabalho investigamos propriedades mecânicas e eletrônicas de materiais derivados do grafeno. Utilizando dinâmica molecular clássica com auxílio do potencial reativo ReaxFF, estudamos propriedades mecânicas de nanofitas de BN hexagonal, substituindo aleatoriamente átomos de BN por átomos de C; variamos essa concentração de 0% de C (hBN) até 100% de C (grafeno). Ao substituirmos átomos de C o sistema diminui sua resistência mecânica até concentrações entre 40% e 60%. Para concentrações maiores, ocorre um rápido aumento da resistência mecânica até chegar a valores similares ao do grafeno. Estudamos também as propriedades eletrônicas de nanotubos construídos a partir do grafeno poroso e da estrutura BPC. Utilizando uma abordagem Tight Binding para a Teoria do Funcional Densidade(DFTB), calculamos as estruturas de bandas e densidades de estados de nanotubos porosos com diferentes quiralidades. Observamos que ambos os tubos, feitos de Grafeno Poroso(PG) ou de BPC, apresentam gap próximo ao das respectivas estruturas 2d. Para o BPC, o gap aproximado é 0:7eV e para o PG é 3:3eV; outro fator interessante é a variação do valor do gap com o aumento do diâmetro dos nanotubos, que se comportou de modo diferente para os dois tipos de nanotubo considerados / In this work we investigate mechanical and electronic properties of graphene based materials. Using classical molecular dynamics with the reactive potential ReaxFF, we studied mechanical properties of hexagonal BN nanoribbons, where BN atoms are randomly replaced by C atoms; we considered concentrations of 0% C (pure hBN) up to 100% C (pristine graphene). Our results show that for BNC nanoribbons, the substitution of BN pairs by C atoms causes a reduction on mechanical stregth until concentrations close to 40% to 60%. On the other hand, higher concentrations result in a fast enhancement on the mechanical stregth, reaching values close to that found for graphene. We studied also electronic properties of nanotubes constructed using either the Porous Graphene (PG) or BPC structure. Tight Binding Density Functional (DFTB) theory was applied to calculate the band structure and density of states of these systems considering various different chiralities. Both the PG and the BPC nanotubes presented gaps around the values presented by their original sheets, namely 3:3eV and 0:7eV respectively; another interesting fact is the effect of an increase on the nanotube's diameter over the gap, which trends were different between the two classes of nanotubes considered

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-26. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:23:56Z : No. of bitstreams: 1 000859128.pdf: 2157317 bytes, checksum: d8332508e0e93354e186db95a60a2b3e (MD5) / Estudamos a nanoestruturação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido envelopada com o polímero poliesetireno sulfonado de sódio (GPSS) através de simulação computacional. Demos um primeiro passo no estudo sobre a formação das nanfolhas de GPSS, poi futuramente pretendemos estudar filmes automontados de GPSS depositados sobre uma membrana de Nafion. A motivação é melhor compreensão do mecanismo de redução da passagem de metanol e aumento da condução de íons H+ observada experimentalmente em uma célula combustível de metanol direto realizado pela Dra. Celina Miyazaki (POSMAT/UNESP). Neste trabalho, realizamos a simulação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido (rGO) que se aproximasse o máximo possível daquela obtida experimentalmente, contendo defeitos (vacâncias) e os grupos químicos hidroxila, epóxido, carboxila e carbonila, resultantes da síntese química. Adicionalmente, verificamos como o rGO fica envelopado pelo polímero PSS, mesmo na presença de água, ocorrendo isso principalmente devido à atração eletrostática entre os oxigêncios presentes no PSS com os hidrogênios pertencentes aos grupos hidroxila e carboxila da nanofolhas de rGO. Observou-se que esse envelopamento é favorecido pela presença de água. Essas observações corroboram com os resultados experimentais / We studied the nanostructuration of reduced graphene oxide nanoplatelets wapped by the polymer poly (sodium4 styrenesulfonate) (GPSS), using compational simulation. A first step was taken for the study about formation of GPSS nanoplatelets, using coputational simulation, as we intend to study in a near future a self-assembled film of GPSS deposited onto Nafion® membranes. The motivation is a better comprehension of the blocking barrier mechanism to the passage of methanol and increasing the H+ ions conductivity observed experimentally in a direct methanol fuel cell setup made by Dra Celina M. Miyazaki (POSMAT, UNESP). We have made here the simulation of a reduced graphene oxide (rGO) nanoplatelet closer to that obtained experimentally, having defects (vacancies) and hydroxyl, epoxy, carboxyl and carbonyl chemical groups, resultant from the chemical synthesis. In addition, it was verified how rGO is surrounded by the PSS polymer, even in the presence of water, putting the system as close as possible to the experimental condition. The enveloping of rGO by PSS happened mainly by elestrostatic attraction between oxygen atoms present in PSS with hydrogen atoms present at hydroxyl and carbonyl groups in rGO, and it was favored by the presence of water. These observations are corroborated by the experimental results

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:55:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:01:08Z : No. of bitstreams: 1 000858462.pdf: 2212316 bytes, checksum: 9fc506b03a4ab527c619387900bea361 (MD5) / Na presente disserta c~ao analisamos potenciais reativos (Terso, Brenner, AIREBO, COMB e ReaxFF) e investigamos algumas estruturas derivadas de grafeno, com arquitetura de nanotubos, s~ao elas: Carbono Bifenileno (BPC), Grafeno Poroso (PG) e Octografeno (OG) com diferentes quiralidades. Cada um desses nanotubos derivados de grafeno possui tr es tipos: armchair, zigzag e chiral, com exce c~ao do OG que possui apenas dois tipos: chiral e n~ao-chiral. Os par ametros do ReaxFF se mostraram mais adequados para os prop ositos desta pesquisa. Utilizamos din amica molecular (DM) cl assica para simular um aumento gradativo de temperatura (observando as quebras de liga c~oes) e o espectro de vibra c~oes destas estruturas. As estruturas que tem como base o BPC, tiveram parte de suas liga c~oes qu micas dissociadas a temperaturas por volta de 1500 K e colapso a 1800 K, seguidas das estruturas derivadas do OG que dissociaram a 2500 K e colapsaram a 2700 K, as de PG apresentaram as quebras de liga c~oes por volta de 3000 K e colapso a 3300 K. Com rela c~ao aos espectros de vibra c~oes, as estruturas de PG apresentaram picos de frequ encia bem de nidos se comparados com as de OG e BPC / In this work we analyze reactive potentials (Terso, Brenner, AIREBO, COMB and ReaxFF) and investigate some structures derived from graphene, with nanotube architecture, they are: Biphenylene Carbon (BPC), Porous Graphene (PG) and Octographene (OG) with di erent chirality. Each of these derivatives of graphene nanotubes has three types: armchair, zigzag and chiral, with the exception that OG has only two types: chiral and non-chiral. The ReaxFF parameters were more suitable for the purposes of this study. We use classical molecular dynamics (MD) to simulate a gradual increase of temperature (noting the bonds dissociation) and vibrational spectra of these structures. The structures which is BPC based, had part of their chemical bonds dissociated at temperatures around 1500 K and collapse to 1800 K, followed by structures derived from OG which dissociated at 2500 K and collapsed to 2700 K, the PG showed bond breaks around 3000 K and collapse to 3300 K. When we analyzed the vibrational spectra, PG structures showed well de ned frequency peaks as compared with OG and BPC

Resumo: Esta pesquisa visa apresentar os resultados de um modelo numérico e comparar com os de um modelo reduzido em escoamentos turbulentos. Foi enfocado o escoamento sobre o vertedouro da UHE São Salvador e foram comparados os resultados (pressões, velocidades, vazão e linha de água) dos modelos numérico e físico. A aplicação de modelos numéricos como uma primeira análise de arranjos de estruturas hidráulicas pode ser de grande utilidade facilitando posteriores estudos em modelos reduzidos físicos. Também pode ser uma importante ferramenta quando questões econômicas ou de cronograma não permitem a utilização de um modelo físico reduzido. Foi utilizado o software FLOW-3D® que usa o método dos volumes finitos para a solução de diversos problemas de mecânica dos fluídos tanto em regime forçado como com superfície livre. Em termos gerais, o método dos volumes finitos utiliza uma malha retangular para resolver o balanço de massa e de quantidade de movimento em um elemento (volume) através da discretização das equações de Reynolds. São apresentados os resultados das simulações numéricas utilizando diferentes discretizações de malha e as diferenças em relação ao modelo físico. Verifica-se que os resultados numéricos dependem fortemente do tamanho da malha. Também foi feita uma análise de sensibilidade dos efeitos da variação da rugosidade mostrando a necessidade de calibração do modelo numérico. Em muitos casos de aplicação de modelos numéricos não se dispõem de medidas físicas para tal calibração, sendo necessário à adoção de valores apresentados na literatura. Também pôde ser onstatada a importância das condições de contorno e da abrangência do domínio de calculo nos resultados computacionais.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-24. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:48:25Z : No. of bitstreams: 1 000846074.pdf: 3890314 bytes, checksum: df88ab7c4eb07c7c4d59dc314f2c9515 (MD5) / O Vírus Sincicial Respiratório Humano (hRSV) é o maior causador de infecções respiratórias agudas (IRAs) em recém-nascidos e crianças no mundo inteiro. Seu genoma codifica 11 proteínas entre as quais as proteínas de superfície F, G e SH que são responsáveis pela entrada e instalação do vírus na célula do hospedeiro. Entre as proteínas de superfície, pouco se sabe sobre a função da proteína SH. O objetivo do presente estudo foi realizar a modelagem e caracterização da proteína SH e análizar o seu comportamento estrutural em diferentes meios: água e bicamada fosfolipídica. O modelo da proteína SH foi gerado pelo servidor I-Tasser, e suas características funcionais e estruturais analisados pelo PredictProtein e PsiPred. Simulações de Dinâmica Molecular foram realizadas para análise da hidrofobicidade da região central da proteína, do seu comportamento em membrana lipídica e possível formação de oligômeros. Os resultados da predição do modelo da proteína SH resultou em uma estrutura linear com uma alfa-hélice compreendida entre os aminoácido 20-42 e as análises realizadas pelo PsiPred indicaram essa região como sendo uma região transmembrânica. As simulações de Dinâmica Molecular mostraram que, quando em solução, a proteína muda sua conformação linear para globular confirmando a hidrofobicidade do domínio central. A presença da proteína SH sozinha ou das cinco estruturas na bicamada resultou num decréscimo considerável da área por lipídeo, conferindo as cadeias menor mobilidade e um maior alinhamento. As simulações do pentâmero mostraram a passagem de moléculas de água pelo poro em ambiente onde os resíduos de histidinas H22 e H51 apresentaram-se na forma protonada, indicando a dependência desta atividade com o pH do meio. Com base nessas análises foi possível propor uma estrutura terciária e quaternária da proteína SH e, com as análises da formação pentamérica da... / The human Respiratory Syncytial Virus (hRSV) is the major cause of lower respiratory tract illnesses in children and elderly people worldwide. Its genome encodes 11 proteins including the surface protein F, G and SH which are responsible for entry and distribution of virus in the host cell. Among the protein surface, little is known about the function of protein SH. Knowing their structure and function is fundamental to a better understanding of its mechanism. The aim of this study was modeling and caracterization of the RSV SH protein and analysis of structural behavior in different environment : water and phopholipid bilayer for understanding and evaluating the formation of its pentameric structure. The SH protein model was generated by I-TASSER server, and its funcional and structural caracterisct was analyzed by PredictProtein and PsiPred. Molecular Dynimics Simulation were performed for analysis of hidrophobicit of protein central region, studies of the protein behavior on the membrane and pentamer formation. The SH protein model prediction resulted in a linear model with a helix-alpha between amino acid 20-42 and the anlysis performed by PsiPred indicated this region as transmembrane region. Molecular Dynamics Simulation showed that, when in solution,the proteína changes its linear conformations for globular conformation confirming the hydrophobicity of the central domain. The presence of the Sh protein itself or of the pentamer in bilayer resulted in a considerable decrease of the area per lipid, giving the chains less mobility and greater alignment. The pentamer simulation showed passage of water molecules through the pore in an environment where histidine residues H22 and H51 are protonated, indicating the dependence of this activity with the pH of the medium. Based on this analysis, it was proposed the structure tertiary and quaternary of the SH protein and, with the analysis of the ...

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-13Bitstream added on 2014-11-10T11:58:07Z : No. of bitstreams: 1 000787009.pdf: 13171623 bytes, checksum: 94a6d017db7ac782d82e93870a530bee (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O comportamento dinâmico do DNA apresenta movimentos de grande amplitude e localizados ao longo da cadeia, contendo inclusive aberturas locais de pares de bases. Esse comportamento est a relacionado com aspectos funcionais da mol ecula, como por exemplo a transcri ção e a replicação. Neste trabalho, procuramos compreender essa dinâmica através da criação e estabilidade de breathers no modelo de Peyrard-Bishop. Estudamos a inuência da variação de energia em uma estrutura de breather estável e por meio da dinâmica do modelo, inferimos a densidade de energia necess aria para que ocorra a transição de fase do sistema, ou seja, a desnaturação do DNA de forma minimalista. Na sequência do trabalho, utilizamos de dinâmica molecular no nível de representação atômica para relacionar o modelo mecânico com a dinâmica in silico do sistema. Por fim, verificamos a instabilidade da dupla hélice do DNA, quando a molécula e submetida a um estresse torcional / The dynamic behavior of the DNA shows motions of great amplitude and localized by the chain. The motions are even capable to open a single base pair on its biological temperature. This behavior is related to functional aspects of the molecule, like transcription and replication. In this work, we aim to understand this dynamic through the creation of breathers and its stability in the Peyrard-Bishop model. We study the in uence of the energy change in a stable breather solution. By the dynamic of the model, we infer the energy density that is needed to happen the phase transition in the system, that is, the DNA denaturation in a minimalistic view. In the sequence, we use atomistic molecular dynamics to relate the mechanical model with the in silico dynamic of the system. In the end, we verify the DNA double helix instability through induced torsional stress

Orientador: Alexandre Reily Rocha / Banca: Caetano rodrigues Miranda / Banca: Simone Silva Alexandre / Banca: Mauricio Domingues Coutinho Neto / Banca: Marcelo Takeshi Yamashita / Abstract: Notechnology is an important and very active area of research contributing to many different fields. The development of new devices applied to personalized medicine is one of its applications. When we desire to develop new devices many effort are done, including experimental and theoretical investigations. The theoretical/computational physics can enormously contribute to this area, since the simulations can reveal the working mechanism in these systems being possible to understand and propose new devices with improved performance. We present an extensive theoretical investigation of the electronic transport properties of graphene-based devices for DNA sensing. We have used a hybrid methodology which combines quantum mechanics and molecular mechanics, the so called QM/MM method, coupled to electronic transport calculations using non-equilibrium Green's functions. First, we studied graphene in solution in order to understand the effects of polarization on the electronic and transport properties under different salt concentrations. We also stud- ied graphene with Stone-Wales defect in pure water. For these systems we tested a simple polarization model based on rigid rods. Our analysis were also done over different QM/MM partitions including explicit water molecules in the quantum part. Our results showed that the inclusion of the solvent in the electronic transport calculations for graphene decreases the total transmission, showing the important role played by the water. Our ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Resumo: Resumo: Nanotecnologia é uma importante e muito ativa área de pesquisa contribuindo para muitos campos diferentes. O desenvolvimento de novos dispositivos aplicados à medicina personalizada é uma de suas aplicações. Quando desejamos desenvolver novos dispositivos muitos esforços são feitos, incluindo investigações experimentais e teóricas. A Física teórica/computacional pode contribuir enormemente com esta área, já que simulações podem revelar o mecanismo de funcionamento nesses sistemas tornando possível entender e propor novos dispositivos com desempenho melhorado. Nós apresentamos uma extensa investigação teórica das propriedades de transporte eletrônico de dispositivos baseados em grafeno para sensoriamento de DNAI. Utilizamos uma metodologia híbrida que combina mecânica quântica e mecânica molecular, o chamado método QM/MM, acoplado a cálculos de transporte eletrônico utilizando funções de Green fora do equilíbrio. Primeiramente nós estudamos grafeno em solução de modo a entender os efeitos de polarização nas propriedades eletrônica e de transporte em diferentes concentrações de sal. Também estudamos grafeno com defeito Stone-Wales em água pura. Para esses sistemas, testamos um modelo de polarização simples baseado em bastões rígidos. Nossas análises também foram feitas em diferentes partições QM/MMII incluindo moléculas de água explícitas na parte quântica. Nossos resultados mostraram que a inclusão do solvente nos cálculos de transporte eletrônico para o grafeno diminui a transmissão total, mostrando o papel fundamento desempenhado pelo água. Nossos resultados também mostraram que as propriedades de transporte eletrônico do grafeno não sofrem mudanças significativas na medida em que aumentamos a concentração de sal na solução. A inclusão de efeitos de polarização em grafeno, apesar de mudar a estruturação das ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor