É uma verdade incontestável que a fadiga constitui um dos problemas mais críticos em engenharia, especialmente em estruturas formadas por materiais dúcteis. Por essa razão, uma grande quantidade de métodos e estudos tem sido desenvolvida para tratar deste problema. No entanto, no caso de materiais quase frágeis como concreto, rochas cerâmicas e alguns tipos de materiais compostos, o efeito que cargas oscilantes produzem sobre estes materiais é menos conhecido e aparentemente também menos crítico. No presente trabalho, se utiliza uma versão do método dos elementos discretos formado por barras para explorar as possibilidades do mesmo na simulação do efeito de fadiga em materiais quase frágeis. Simulações sobre corpos de prova simples são apresentadas e vários aspectos deste estudo são discutidos, entre eles: influência da escala, influência da aleatoriedade nas propriedades do material simulado e se a lei de crescimento prevista por Paris (1961) se apresenta nas simulações realizadas. Finalmente, nas considerações finais, são salientadas as possibilidades que se abrem ao aplicar o modelo de elementos discretos apresentado no estudo de materiais quase frágeis submetidos à ação de cargas oscilantes. / It is an unquestionable truth that fatigue consists in one of the most critical problems of engineering, especially in ductile material structures. For that reason, a great amount of methods and studies has been developed to deal with this matter. However, when it comes to quasi brittle materials like concrete, ceramic stones and a few kinds of composites, the effect of cyclic loading on these materials is less well known, and apparently also less critical. In this work, a version of the discrete elements method formed by bars is applied to explore the possibilities of its use on simulating the effect of fatigue over quasi brittle materials. Simulations are presented over simple test specimens and several features of this study are discussed, among them: the influence of specimen scale, the influence of random distribution on material properties and if crack growth laws previewed by Paris, (Paris et al., 1961) are verified in the performed simulations. In the final considerations, the possibilities brought by applying the discrete elements method in this study of quasi brittle materials submitted to cyclic loading are highlighted.

A utilização de técnicas de emissão acústica para detectar e mapear o dano em estruturas tem sofrido grandes avanços nos últimos anos, em parte devido a possibilidade de poder contar com instrumentos de maior exatidão e precisão. Metodologias são utilizadas para, através dos resultados adquiridos, obter informação de como e onde a estrutura investigada está rompendo. Desenvolvimentos teóricos importantes na área de análise sísmica tem trazido um ferramental teórico que pode ser aplicado em estudos de estruturas e corpos de prova. Dentro deste contexto, neste trabalho é apresentado o estudo da localização e caracterização de defeitos utilizando técnicas conhecidas de emissão acústica. Ensaios em materiais de baixo módulo de elasticidade (poliestireno expandido) possibilitou o trabalho com os microfones de baixa frequência disponíveis para realização dos experimentos. Juntamente com os ensaios experimentais, simulações utilizando o método numérico dos elementos discretos (DEM) foram realizados. Os resultados obtidos nos ensaios e nas simulações foram processados e conclusões sobre a forma de ruptura esperada foram feitas. Informações relativas à evolução das cargas durante os ensaios e simulações, e comparativos da evolução com o número de eventos são apresentados. Ensaios de três tamanhos diferentes de corpos de prova permitiram medir o efeito de escala esperado. Técnicas de localização dos eventos em corpos de prova de maiores dimensões também são aplicadas para efetuar a localização de defeitos utilizando emissão acústica, bem como a interpretação e análise dos dados obtidos. Utilizando o cálculo da velocidade de propagação da onda sonora no material, uma técnica de localização foi apresentada e utilizada para calcular posições de zona de fratura, a fim de identificar regiões que possuem defeitos. / The usage of acoustic emission techniques in order to detect damage in structures has undergone great advances in the last years, partly because of the possibility to rely on instruments of highest accuracy and precision. Methodologies are used to obtain information about how and where the structure cracks. Important theoretical developments in the seismic analysis field have provided tools that can be applied in studies on structures and specimens. This work aims to study the localization and characterization of defects using acoustic emission techniques. Experimental tests on specimens with low elasticity modulus gave the possibility to work with the piezoeletric sensors available. Computational analyses using the discrete elements method (DEM) were performed. Conclusions about the expected rupture characteristics are shown. Information about the evolution loading during the tests, and a comparative of events evolution are shown. Tests on three different sizes of specimens allowed the scale effect analysis. Event location techniques on higher length specimens, using acoustic emission, are used to perform defects localization in order to obtain information about the defects position.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-28T12:46:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese_diogotc_final.pdf: 7303783 bytes, checksum: f9959e8bb63b91d247de9903c2484d35 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:46:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese_diogotc_final.pdf: 7303783 bytes, checksum: f9959e8bb63b91d247de9903c2484d35 (MD5) Previous issue date: 2016-01-29 / Esta tese apresenta uma metodologia de paralelização híbrida aplicada ao Método dos Elementos Discretos (DEM - Discrete Element Method) que combina MPI e OpenMP com o intuito de melhoria de desempenho computacional. A metodologia utiliza estratégias de decomposição de domínio visando a distribuição do cálculo de modelos de larga escala em um cluster. A técnica proposta também particiona a carga de trabalho de cada subdomínio entre threads. Este procedimento adicional visa obter maiores desempenhos computacionais através do ajuste de utilização de mecanismos de troca de mensagens entre processos e paralelização por threads. O objetivo principal da técnica é reduzir os elevados tempos de comunicação entre processos em ambientes computacionais de memória compartilhada tais como os processadores modernos. A divisão de trabalho por threads emprega a curva de preenchimento de espaço de Hilbert (HSFC) visando a melhoria de localidade dos dados e evitando custos computacionais (overheads) resultantes de ordenações constantes para o vetor de partículas. As simulações numéricas apresentadas permitem avaliar os métodos de decomposição de domínio, técnicas de particionamento, mecanismos de controle de acesso à memória, dentre outros. Algoritmos distintos de particionamento e diferentes estratégias de solução paralela são abordados para ambientes computacionais de memória distribuída, compartilhada ou para um modelo híbrido que envolve os dois ambientes. A metodologia desenvolvida e a ferramenta computacional utilizada nas implementações realizadas, o software DEMOOP, fornecem recursos que podem ser aplicados em diversos problemas de engenharia envolvendo modelos de partículas em larga escala. Nesta tese alguns destes problemas são abordados, em especial aqueles relacionados com fluxo de partículas em rampas, em funis de descarga e em cenários reais de deslizamento de terra. Os resultados mostram que as estratégias de execução híbridas atingem, em geral, melhores desempenhos computacionais que aqueles que se baseiam unicamente em troca de mensagens. A técnica de paralelização híbrida desenvolvida também obtém um bom controle de balanço de carga entre threads. Os estudos de caso apresentados apresentam boa escalabilidade e eficiências paralelas. O método proposto permite uma execução configurável de modelos numéricos do DEM e introduz uma estratégia combinada que melhora localidade dos dados e um balanceamento de carga iterativo. / This thesis introduces a methodology of hybrid parallelization applied to the Discrete Element Method (DEM) that combines MPI and OpenMP to improve computational performance. The methodology uses domain decomposition strategies to distribute the computation of large-scale models in a cluster. It also partitions the workload of each subdomain among threads. This additional procedure aims to reach higher computational performance by adjusting the usage of message passing artifacts and threads. The main objective is to reduce the expensive communications between processes in computer resources of shared memory such as modern processors. The work division by threads employs Hilbert Space Filling Curves (HSFC) in order to improve data-locality and to avoid the overhead caused by the dynamical sorting of the particles array. Presented numerical simulations allow to evaluate several domain decomposition schemes, partitioning methods, mechanisms of memory access control, among others. The work investigate distinct schemes of parallel solution for both distributed and shared memory environments. The method and the computational tool employed, the software DEMOOP, provide applied resources for several engineering problems involving large scale particle models. Some of these problems are presented on this thesis, such as the particle flows that happen on inclined ramps, discharge hoppers and real scenarios of landslides. The results shows that the hybrid executions reach better computational performance than those based on message passing only, including a good control of load balancing among threads. Case studies present good scalability and parallel efficiencies. The proposed approach allows a configurable execution of numerical models and introduces a combined scheme that improves data-locality and an iterative workload balancing.

Orientador: Alexandre Ananin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:38:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_EduardoCarvalhoBento_M.pdf: 2390910 bytes, checksum: fac0be229bed582ba6336532e52d2cd1 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Primeiramente, apresentamos uma introdução à geometria hiperbólica plana que pode ser útil, inclusive, para um principiante. A seguir, utilizando o conceito de "terremoto simples", descrevemos explicitamente, em termos de algumas coordenadas naturais, o espaço de Teichmüller T Hn de superfícies hiperelípticas. Esta descrição resulta simples: T Hn é o espaço de determinadas (2n ? 6)-uplas de pontos no bordo ideal do plano hiperbólico. Partindo da descrição em questão, diversos resultados são apresentados, incluindo: um critério simples e efetivo que permite verificar se uma dada representação de um grupo de superfície no grupo de isometrias do plano hiperbólico é fiel e discreta; uma demonstração nova e elementar de um resultado de W. Goldman caracterizando as representações fiéis e discretas como aquelas que têm invariante de Toledo maximal; uma demonstração nova e elementar de um teorema de D. Toledo referente à rigidez de representações de grupos de superfície no grupo de isometrias holomorfas do espaço hiperbólico complexo / Abstract: First, we present an introduction to plane hyperbolic geometry, which may be useful even for a beginner. Next, using the concept of "simple earthquake", we explicitly describe, in terms of some natural coordinates, the Teichmüller space T Hn of hyperelliptic surfaces. This description turns out to be simple: T Hn is the space of certain (2n ? 6)-tuples of points in the ideal boundary of the hyperbolic plane. Based on the description in question, many results are presented, including: a simple and effective criterion which allows one to verify if a given representation of a surface group in the group of isometries of the hyperbolic plane is faithful and discrete; a new and elementary proof for a result of W. Goldman, which characterizes the faithful and discrete representations as being those which have maximal Toledo invariant; a new and elementary proof for a theorem of D. Toledo, relative to the rigidity of representations of surface groups in the group of holomorphic isometries of the complex hyperbolic space. key-words: Area, discreteness, representations, plane hyperbolic geometry, Teichmüller space, complex hyperbolic geometry / Mestrado / Geometria / Mestre em Matemática

nÃo hà / Esse trabalho propÃe um novo mÃtodo para sÃntese de supervisores em sistemas a eventos discretos, utilizando redes de Petri coloridas, baseado no contexto da teoria de controle supervisÃrio. Como aspecto principal, tem-se a formalizaÃÃo teÃrica e a prova matemÃtica do mÃtodo para sÃntese desses supervisores, denominado RestriÃÃes de Controle sobre Cores Decompostas (RCCD). AlÃmdisso, como consequÃncia, à apresentado ummÃtodo para reduÃÃo do nÃmero de lugares de controle denominado FusÃo de Controladores (FC). Os mÃtodos RCCD e FC sÃo uma extensÃo do trabalho de Moody e Antsaklis, que propÃem, originalmente, um Teorema comprovando a sÃntese de supervisores usando redes de Petri ordinÃrias e, dessa forma, sÃo propostas aqui as extensÃes desse Teorema, para o contexto das redes de Petri coloridas. Nesse caso, explora-se a decomposiÃÃo da matriz de incidÃncia de uma rede de Petri colorida para de…nir lugares de controle que nÃo sÃo con‡itantes em suas aÃÃes, usando o soft CPNTools como ferramenta. A seguir, à realizada a fusÃo desses lugares de controle, obtidos com o RCCD, com a aplicaÃÃo do mÃtodo FC, em que o lugar de controle encontrado, denominado supervisor resultante da fusÃo, atende as mesmas restriÃÃes e contribui com a mesma performance de controle do sistema. / This work proposes a newmethod for synthesis of supervisors in discrete event systems using coloured Petri nets, based in the theory of supervisory control. As a main aspect, there is the theoretical and formal mathematical proof of the method for synthesis of supervisors, called Control Constraints on Decomposed Colors (CCDC). In addition, as a consequence, it is presented a method for reducing the number of control places called Fusion of Controllers (FC). The CCDC and FC methods are an extension of the work of Moody and Antsaklis, they propose, originally a theorem proving the synthesis of supervisors using Petri nets thus are proposed here extensions of this theorem to the context of coloured Petri nets. In this case, it is explored the decomposition of the incidence matrix of a coloured Petri net to de…ne control places that are not con‡icting in their actions, using the soft CPNTools. The following is realized the fusion of these control places obtained with CCDC, with the aplication of the FC method. The obtained place is called the resulting fusion supervisor, where it is found the same constraints and contributes with the same control system performance.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma coletânea de resultados sobre produtos caixa de espaços topológicos. Com o intuito de comparação com o produto de Tychonoff, apresentamos propriedades do produto caixa relacionadas a espaços discretamente gerados e ao espaço C(X). Em seguida apresentamos alguns resultados relativos ao problema da paracompacidade de produtos caixa, o qual é a principal questão envolvendo este tipo de pro- duto. Por fim, utilizamos o produto caixa para construir dois exemplos de espaços normais cujos produtos não são normais. / The aim of this work is to present a selection of results about box products of topological spaces. In order to compare this product with the Tychonoff product, we present properties of the box products related to discretely generated spaces and to the space C(X). Then we present results on the problem of paracompactness of the box products, wich is the main question regarding this kind of product. At last, we use the box products to create examples of normal spaces whose products are not normal.

Muitos sistemas físicos são modelados por sistemas dinâmicos discretos. Com o advento da tecnologia digital os sistemas discretos tornaram-se ainda mais importantes, sendo assim, o desenvolvimento de ferramentas analíticas para este tipo de sistema é de grande importância. Neste trabalho, estudam-se alguns dos principais resultados relacionados à estabilidade de sistemas dinâmicos discretos, e alguns novos são propostos. É bem conhecido na literatura que a estabilidade de um ponto de equilíbrio pode ser caracterizada pelo Método Direto de Lyapunov, via uma função auxiliar denominada função de Lyapunov. LaSalle, ao estudar a teoria de Lyapunov, estabeleceu uma importante relação entre função de Lyapunov e conjuntos limites de Birkhoff, que deu origem ao Princípio de Invariância de LaSalle. Este, entre outras coisas, permite a análise de estabilidade assintótica. Tanto o Método Direto de Lyapunov quanto o Princípio de Invariância requerem que a variação da função de Lyapunov seja não positiva ao longo das trajetórias do sistema. Em sistemas com comportamentos mais complexos, dificilmente encontra-se uma função com esta propriedade. Neste trabalho, propõe-se uma versão mais geral do Princípio de Invariância para sistemas discretos, a qual não exige que a variação da função de Lyapunov seja sempre não positiva. Com isto, a obtenção de funções deste tipo torna-se mais simples e muitos problemas, que antes não poderiam ser tratados com a teoria convencional, passam a ser tratados através deste novo resultado. Os resultados desenvolvi- dos, neste trabalho, são úteis para encontrar estimativas de atratores de sistemas não-lineares discretos. / Many physical systems are modeled by discrete dynamic systems. With the evolution digital technology, the discrete systems became still more important, so the development of analytic tools for this type of system has high importance nowadays. ln this work, some of the main results in stability of discrete dynamic systems are studied and some new ones are proposed. lt is well known in the literature that the stability of an equilibrium point may be characterized by the Lyapunov\'s Direct Method, with a function known as Lyapunov auxiliary function. LaSalle, when studying the Lyapunov theory, established an important relationship between Lyapunov function and Birkhoff limit sets. Then, he created the Lasalle\'s lnvariance Principle. This, among other features, allows the analysis of asymptotically stability. Both the Lyapunov\'s Direct Method and the lnvariance Principle request the variation of the Lyapunov function to be negative semidefinite along the system trajectory. In systems with more complex behaviors, a function is hardly found with this property. This work developed a more general version of the lnvariance Principle for discrete systems, which does not require the variation of the Lyapunov function to be always negative semidefinite. This new theory enables to find these functions easily and many insoluble problems, which could not be treated with the conventional theory before, become treatable by this new result. The results of this work are useful to find estimates of discrete nonlinear systems atractors.

Orientador: Sérgio Kurokawa / Resumo: Uma linha de transmissão representada por uma cascata de circuitos π é descrita por meio de sistema de equações diferenciais ordinárias que podem ser resolvidas diretamente no domínio do tempo, através de métodos numéricos de integração. A cada passo de cálculo é resolvido o sistema de ordem 2n, sendo n a quantidade de circuitos π. Este é o procedimento clássico de resolução. Um método alternativo de resolução de equações diferencias, proposto recentemente, resolve os sistemas de equações diferenciais em linhas de até 5 km representada por uma quantidade limite de 333 circuitos π. Neste trabalho é investigado a aplicação desse método alternativo em linhas de maior comprimento e sua eficiência na resolução das equações diferenciais que representam a linha de transmissão. No método alternativo cada circuito π da linha é resolvido individualmente através de um sistema que não depende da quantidade de circuitos π, cuja matrizes possuem ordem 2x2. Dessa forma, para n circuitos π é necessário resolver n sistemas de duas equações diferencias para cada instante de tempo. Este procedimento é denominado como método acelerado. A análise do desempenho do método acelerado é realizada através do número de operações de pontos flutuantes (flops) e através do tempo de cálculo das variáveis de estado ao longo da linha de transmissão. O mesmo procedimento é realizado no método clássico e após comparados os resultados é possível constatar a eficiência do método acelerado para determinadas config... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A transmission line represented by a cascade of π circuits is described by means of a system of ordinary differential equations that can be solved directly in the time domain, through numerical integration methods. At each calculation step, the 2n order system is solved, with n being the number of π circuits. This is the classic resolution procedure. An alternative method of solving differential equations recently proposed solves the systems of differential equations in lines of up to 5 km represented by a limit quantity of 333 π circuits. This work investigates the application of this alternative method on lines of greater length and its efficiency in solving the differential equations that represent the transmission line. In the alternative method, each π circuit of the line is solved individually through a system that does not depend on the number of π circuits, whose matrices have a 2x2 order. Thus, for n π circuits, it is necessary to solve n systems of two different equations for each instant of time. This procedure is called an accelerated method. The analysis of the performance of the accelerated method is performed through the number of floating-point operations (flops) and through the calculation time of the state variables along the transmission line. The same procedure is performed in the classic method and after comparing the results it is possible to verify the efficiency of the accelerated method for certain transmission line configurations. / Mestre

[pt] O presente estudo tem como objetivo o uso de simulação de eventos discretos para avaliar cenários e propor melhorias no processo de formação de carga para embarque marítimo de um derivado de petróleo. Foram simulados cenários com alterações em três variáveis, de modo a observar o impacto na produção anual: capacidade de armazenamento da refinaria, vazão de produção e tamanho do lote de embarque. A criticidade do processo está relacionada à produção ser interrompida por falta de espaço para armazenamento do produto, ao transporte intermodal nos elos da cadeia, à janela de carregamento rodoviário e à existência de incertezas e restrições inerentes às operações de produção, manuseio, armazenamento e transporte. Uma importante conclusão do estudo é que trabalhar com menor lote para embarque marítimo resulta em maior produção anual do derivado, ou seja, tem-se uma estratégia que não envolve nenhuma alteração nos processos ou na infraestrutura. Outros fatores que contribuíram para o aumento da produção anual foram a adição de um tanque na refinaria e o aumento da vazão de produção. As análises conduzidas no estudo são importantes insumos para a tomada de decisão referente ao gerenciamento dos estoques da refinaria e da cadeia de suprimentos. A técnica da simulação permitiu analisar diversos cenários sem a necessidade de implementá-los, mostrando-se, portanto, uma ferramenta eficaz com grande adição de valor ao estudo e à prática da organização. / [en] The present study aims to use discrete event simulation to evaluate scenarios and propose improvements in the batch formation process for the marine shipment of an oil product. Scenarios with changes in three variables will be simulated in order to observe the impact on annual production: storage capacity of the refinery, production flow rate and size of the shipment batch. The process is critical because of the fact that production is interrupted due to the lack of space for product storage, the intermodal transportation through the echelons in the chain, the loading window for the road modal and the existence of uncertainties and restrictions inherent to production, handling, storage and transportation operations. The study led to the conclusion that shipping a smaller batch results in a higher annual production, which is a strategy that does not involve any changes in processes or infrastructure. Other factors that contributed to the increase in annual production were the addition of a tank at the refinery and the increase in production flow rate. The analyzes conducted in the study are important inputs for decision making regarding the management of refinery and supply chain inventory. The simulation technique allowed the analysis of several scenarios without the need to implement them and is, therefore, an effective tool with great added value to the study and practice of the organization

Los sistemas con retardos temporales aparecen frecuentemente en aplicaciones prácticas de control de procesos. Éstos deben ser considerados en el análisis y diseño de los controladores, ya que de no ser tenidos en cuenta, la respuesta del sistema puede llegar a degradarse o volverse inestable, especialmente si el sistema a controlar es inestable. Se pueden encontrar numerosas aportaciones en la literatura dentro de este campo, tanto para sistemas continuos como discretos, que se pueden clasificar bajo dos tendencias: reutilización de los esquemas clásicos de control y diseño de esquemas de control específicos para sistemas con retardos. Este último se conoce en la literatura como Compensadores de Tiempo Muerto (DTC), y cabe distinguir al respecto el Predictor de Smith (SP), y la técnica de Asignación Finita del Espectro (FSA). La principal característica de éstas, es que en ausencia de incertidumbres, el retardo es eliminado de la ecuación característica del sistema en bucle cerrado. En la presente tesis, se aportarán nuevas contribuciones en el análisis y diseño de controladores para procesos discretos con retardos variables en la entrada y la salida. Concretamente, la idea es aplicar un esquema de control basado en la realimentación de la predicción futura del estado (implementación discreta del esquema de control FSA), denominado predictor, a partir del modelo discreto del proceso, y comparar las prestaciones obtenidas con respecto a otros esquemas de control propuestos en la literatura. El éxito del controlador basado en predictor ha sido constatado previamente sobre sistemas con retardos fijos, pero no hay estudios concluyentes ante retardos variables. Aspectos tales como la estabilidad y la robustez frente a incertidumbres en el modelo y en el retardo serán objeto de estudio. Finalmente, los resultados obtenidos se han implementado sobre una plataforma experimental, donde se verifica la mejora introducida por el uso de este tipo de esquema de control. / González Sorribes, A. (2012). Controladores digitales basados en predictor para sistemas con retardos variables en el tiempo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14859