Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T16:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:02:22Z : No. of bitstreams: 1 161390.pdf: 2475383 bytes, checksum: e0fa4574ae1064602a2d709b2e46a49d (MD5) / Este trabalho concentra-se no estudo e na implementação computacional do método FIELDS (Raw (1985)), o qual foi criado para solução acoplada das equações de Navier-Stokes e conservação da massa. FIELDS é um método de control volume finite element que utiliza elementos quadrangulares e que a função de interpolação é baseada nas equações completas do movimento. O acoplamento pressão-velocidade é fortalecido através da não simplificação do divergente do campo de velocidades nas equações do movimento mesmo em escoamentos incompressíveis. São analisados neste trabalho a influência da permanência do divergente do vetor de velocidades nas equações do movimento, assim como o comportamento do método para diferentes formas do termo convectivo da função de interpolação. A metodologia é também aplicada para a solução de problemas em malhas não estruturadas, tirando vantagem da montagem elemento por elemento das equações.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T22:14:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:13:10Z : No. of bitstreams: 1 161463.pdf: 10233562 bytes, checksum: eec257b13e247c8517b7c6ca117ee8ec (MD5) / Determinação das reatâncias síncronas não saturadas nos eixos direto e em quadratura dos geradores da usina de Itaipu, através da análise por meio da técnica dos elementos finitos, considerando o movimento do rotor nas simulações. Os resultados são utilizados na validação do modelo proposto no trabalho. Novos parâmetros do gerador são determinados, com diferentes dimensões de entreferro, sugerindo vantagens resultantes destas modificações.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de SantaCatarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T13:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:03:19Z : No. of bitstreams: 1 161331.pdf: 8823409 bytes, checksum: b32f38b04a5608b79cfcf1dc8c06a3ae (MD5) / O presente trabalho propõe uma nova abordagem para o cálculo das perdas passo a passo no tempo, usando o método de Elementos Finitos em duas dimensões. A técnica apresentada permite calcular perdas em dispositivos com geometrias especiais alimentadas em tensão com uma forma de onda não senoidal. O software desenvolvido calcula as perdas no domínio do tempo, e dispensa a convencional decomposição em componentes harmônicos. Modelou-se o material magnético em quatro partes distintas: (a) curva de magnetização sem histerese; (b) histerese estática; (c) perda clássica por correntes de Foucault induzidas nas lâminas; e (d) perda anômala ou excedente. Uma das mais importantes contribuições deste trabalho é o modelo de histerese vetorial. Desenvolveu-se uma metodologia para determinar os parâmetros do modelo, ajustando-se as curvas simuladas e experimentais com mínimo erro quadrático médio. Os resultados mostram que esta técnica de simulação pode ser uma importante ferramenta para a análise e síntese de dispositivos eletromagnéticos considerando as perdas no ferro e nos condutores.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279865.pdf: 1759107 bytes, checksum: c6adc3fb5d686d59c77ac3ecb59c7183 (MD5) / Neste trabalho, estuda-se um modelo de dano dúctil tridimensional baseado nos princípios da mecânica do contínuo, na hipótese de equivalência de deformação e no conceito de tensão efetiva, com base numa metodologia fundamentada na termodinâmica dos processos irreversíveis. Faz-se o acoplamento das teorias de elastoplasticidade e dano (modelo de Lemaitre) a fim de realizar uma simulação numérica da evolução do dano em estruturas, via Método dos Elementos Finitos (MEF). Postulados da mecânica do dano em meio contínuo foram utilizados buscando-se incorporar o dano como uma variável interna. Primeiramente utiliza-se uma variável de dano escalar isotrópica e posteriormente introduz-se a anisotropia na distribuição das micro-trincas, através do dano ortotrópico, representado por um tensor simétrico de segunda ordem. O código computacional desenvolvido é baseado no MEF e no modelo constitutivo de Lemaitre que é próprio para materiais metálicos, considerando-se um comportamento isotrópico do material, com encruamento isotrópico linear e critério de plastificação de von Misses. O algoritmo numérico correspondente à integração das equações constitutivas é baseado em uma etapa de previsão (estado elástico teste) e uma etapa de correção (estado corretor plástico/dano), sendo que a implementação da simulação numérica é realizada com a utilização do programa MATLAB. Apresentam-se o algoritmo de integração e mapeamento de retorno baseado no modelo constitutivo mencionado acima, bem como os resultados da análise numérica. / In this paper, a three-dimensional ductile damage model based on principles of continuum mechanics is analyzed. The hypothesis of strain equivalence and the concept of effective stress, according to a methodology based on the thermodynamics of irreversible processes govern the model. The theories of elastoplasticity and damage (Lemaitre model) are coupled to perform a numerical simulation of the evolution of damage in structures through the finite element method (FEM). Postulates of damage mechanics in solid medium are used to incorporate the damage as an internal variable of the model. An isotropic scalar damage variable is firstly used and later the anisotropy in the distribution of microcracks is introduced through the orthotropic damage which is represented by a second order symmetric tensor. The program developed is based on FEM and the constitutive model of Lemaitre is suitable for metallic materials, considering an isotropic material behavior with linear isotropic hardening and von Misses yield criteria. The corresponding numerical algorithm integrating the constitutive equations is based on a prediction step (elastic trial state) and a correction step (plastic/damage corrector state), and the implementation of the numerical simulation was performed using the MATLAB R. The algorithm for integration and mapping of return based on the constitutive model are presented, as well as the results of numerical analysis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279942.pdf: 1890291 bytes, checksum: 293eb2e3915522078ac3a6bc391d30d6 (MD5) / A elaboração de um sistema para simulação computacional de problemas de eletromagnetismo em altas frequências é abordada neste trabalho. O sistema desenvolvido associa o software NX I-deas (pré-processamento/pós-processamento) e um processador numérico baseado no método dos elementos finitos no domínio do tempo. Os procedimentos envolvidos na obtenção, a partir das equações de Maxwell, da equação diferencial que modela o problema de propagação de ondas e o desenvolvimento desse modelo até o nível de implementação computacional são descritos. Para a discretização temporal, foi empregado o método de Newmark, que leva a um esquema incondicionalmente estável. Técnicas relacionadas ao desempenho computacional, empregadas na implementação do programa, são apresentadas e analisadas de forma sucinta. A validação do programa desenvolvido foi realizada através de simulações de problemas de cavidades ressonantes, sendo os resultados obtidos através das simulações comparados a resultados calculados analiticamente ou extraídos de outros trabalhos científicos. O sistema desenvolvido foi capaz de fornecer resultados com uma boa precisão com baixos custos computacionais.

Orientador: Naasson Pereira de Alcantara Junior / Banca: Diógenes Pereira Gonzaga / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Resumo: Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de técnicas para a detecção de defeitos em tubulações metálicas, causados pela ação agressiva dos fluidos conduzidos pelos mesmos, ou ações atmosféricas. O trabalho consiste no mapeamento e classificação da assinatura magnética que cada defeito, em uma tubulação metálica. A assinatura magnética do defeito pode ser entendida como sendo o padrão apresentado pela indução magnética na superfície do tubo, na presença de defeitos, objetos de investigação deste trabalho. Os defeitos simulados tiveram uma variação na altura e largura. Após as simulações, foram gerados vetores com valores da indução magnética na superfície logo acima de cada defeito simulado (assintura magnética). Os vetores obtidos foram utilizados para o treinamento de duas redes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents an investigation into the use of the finite element method and artificial neural networks in the identification of defects in industrial plants metallic tubes, due to the aggressive actions of the fluids contained by them, and/or atmospheric agents. The methodology used in this study consists of simulating a very large number of defects in a metallic tube, using the finite element method. Both variations in width and height of the defects are considered. Then, the obtained results are used to generate a set of vectors for the training of two perception multilayer artifical neural network. The first one was used to classify a group of new defects, simulated by the finite element method and the second one was used... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The biological example of vibrissa-type sensors in the animal realm is attributed with impressive sensing capabilities. A recently discovered ability is the surface discrimination task. Preceding research on the topic elaborated certain hypotheses for the functionality of the sensor. The scientific work is predominantly based on an empirical approach closely related to the biological example. Complex and highly nonlinear mechanical interrelations and tribological aspects of the contact frequently remain unconsidered. In the interplay between the properties of the biological example and the desired technical realization of the sensor concept, the present thesis incrementally develops a complex mechanical model. Its purely numerical treatment is based on the finite element method framed in the software package ANSYS. Following three modeling stages, the nonlinear structural model is successively implemented firstly enhancing the contact formulation and secondly including dynamic effects in the computation. The attributes of the biological example like elastic support, pre-curvature and conicity are incorporated and their effects are related to the desired sensor function. Beside the characteristic of the sensor system, elaborated through parameter studies, special emphasis is placed on the determination of the working range and its limiting borderlines as well as the uncovering of problematic aspects of the concept. The complex picture of the static behavior of the sensor system is complemented by a first dynamic calculation in close proximity to an experiment, which is conducted in parallel. The juxtaposition of the outcomes are interpreted and a proposal for a measurement strategy is outlined. / Tesis

El objetivo general del presente trabajo de título es proponer y evaluar una metodología para la modelación del proceso de soldadura al arco por medio de elementos finitos en distintas geometrías, donde se considerará el movimiento de una fuente de calor que simule de forma aproximada el recorrido de la soldadura, materiales modelados con propiedades termodependientes, transferencia de calor transitoria, estados tensionales y estado de deformaciones. La soldadura es uno de los procesos de unión permanente más utilizado en la industria, en este se aplica un flujo de calor de gran complejidad, donde la sujeción se realiza por medio de la fusión de la zona a unir. Las altas temperaturas generan esfuerzos térmicos, los que generan deformación plástica en la zona cercana a la unión, generando esfuerzos residuales. En primer lugar se determinaron las distintas funciones que representan la fuente de calor del proceso y los factores que se involucran en la definición de esta, además de seleccionar los materiales a estudiar junto a sus distintas propiedades y dependencia térmica. Esto permitió una modelación aproximada del proceso de soldadura tanto en 2D como en 3D, donde además se logró modificar la función de calor para el caso 3D adaptándola para un movimiento circunferencial, lo que permitió realizar simulaciones en una geometría cilíndrica, ampliando los alcances del trabajo. El resultado final de la simulación fue comparado con dos estudios base evidenciándose resultados similares tanto en términos de perfil de temperatura como esfuerzos residuales para los casos 2D, 3D y una geometría cilíndrica. De esta manera se logró confirmar la correcta modificación de la función para la fuente de calor para la geometría cilíndrica y la exitosa interacción de los software Comsol Multiphysics 3.5a y Matlab 6.5. Se concluye que es factible realizar la simulación del proceso de soldadura por medio de elementos finitos en términos de utilización de software comercial y capacidad de cálculo, para la obtención de perfiles de temperatura y esfuerzos residuales en geometrías 2D, 3D y geometrías cilíndricas, logrando resultados que se aproximan a las evidencias experimentales.

Submitted by WELLINGTON DE LIMA NOGUEIRA null (wellnogue@gmail.com) on 2018-09-11T13:34:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Wellington.pdf: 1914218 bytes, checksum: 7a8dd3c4b8a4953eeee744de302ddbbe (MD5) / Rejected by Ana Paula Rimoli de Oliveira null (anapaula@foa.unesp.br), reason: Favor incluir ficha catalográfica. on 2018-09-11T14:45:28Z (GMT) / Submitted by WELLINGTON DE LIMA NOGUEIRA null (wellnogue@gmail.com) on 2018-09-11T14:53:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Mestrado.pdf: 1866035 bytes, checksum: 7e039256c516a5a862aad1f7ea929f86 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Rimoli de Oliveira null (anapaula@foa.unesp.br) on 2018-09-11T17:23:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nogueira_wl_me_araca_int.pdf: 1866035 bytes, checksum: 7e039256c516a5a862aad1f7ea929f86 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-11T17:23:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nogueira_wl_me_araca_int.pdf: 1866035 bytes, checksum: 7e039256c516a5a862aad1f7ea929f86 (MD5) Previous issue date: 2018-09-05 / Outra / O objetivo desse estudo foi comparar os resultados de rigidez do ensaio mecânico de compressão axial com a rigidez da análise por elementos Finitos (FEA), gerar modelos biomecânicos que apresentem com precisão a geometria tridimensional do osso e realizar análise pelo Método dos Elementos Finitos propondo uma metodologia para a simulação computacional mecânica de estruturas ósseas de peças de fêmures e tíbias de coelhos cadáveres. Previamente ao ensaio mecânico de compressão, fez-se uma análise mecânica da estrutura óssea, reconstruindo 20 modelos a partir de tomografia computadorizada utilizando o software de processamento de imagem ScanIP. Em seguida, foi realizada a análise mecânica de rigidez da estrutura óssea simulada pelo método dos elementos finitos 3D no software Ansys. Após construção da malha de elementos finitos, ensaios mecânicos de compressão axial foram realizados nas amostras e seus resultados de rigidez foram então comparados com os resultados de rigidez do modelo biomecânico. Nessa comparação o menor desvio apresentado foi de 0,02% e o maior desvio foi de 8,68%. A diferença entre a média da rigidez extrínseca dos ensaios foi de 1,07%. A média dos resultados para a rigidez intrínseca dos modelos biomecânicos obtidas do pós processamento foi 25258,63 N⁄mm. Concluiu-se que o uso dessa metodologia nos permitiu uma validação experimental do método dos elementos finitos aplicados à biomecânica das amostras testadas. Além disso, foi possível predizer o comportamento do osso visto que a precisão da análise é melhor quanto mais o modelo biomecânico se aproxima da estrutura real. / The aim of this study was to compare the stiffness results of the axial compression mechanical test with the FEA stiffness, to generate biomechanical models that accurately present the three- dimensional bone geometry and to perform analysis by the Finite Element Method proposing a methodology for the mechanical computational simulation of bony structures using parts of femurs and tibiae from rabbits that were healthy. Prior to mechanical compression testing, it was made a mechanical analysis of the bone structure, rebuilding 20 models from computed tomography using image processing software ScanIP. Then, it was performed mechanical analysis of stiffness of the simulated bone structure by the 3D finite element method in Ansys software. After finite element mesh construction, axial compression tests were performed on the samples and their stiffness results were compared with the stiffness results of the biomechanical model. In this comparison, the lowest deviation was 0,02% and the highest deviation was 8,68%. The difference between the mean extrinsic stiffness of the tests was 1.07%. The average of the results for the intrinsic rigidity of the biomechanical models obtained from the post-processing was 25258,63 N⁄mm. It was concluded that the use of this methodology enabled experimental validation of finite element method applied to biomechanics. Moreover, it was possible to predict the behavior of the bone because the accuracy of the analysis is better the more the biomechanical model approaches the actual structure.

Este trabalho apresenta uma abordagem numérica da fratura baseada no Método dos Elementos Finitos na qual são considerados materiais frágeis como objeto de estudo. As simulações realizadas são possíveis através de um algoritmo computacional que consiste na implementação de molas entre as faces dos elementos finitos. Esta composição constitui o método denominado Interfaces Coesivas. As molas fornecem o efeito de coesão e é representado por leis constitutivas do tipo bi-linear. Sua descrição é apresentada, bem como sua implementação na análise. Tanto o modo I como o modo II de ruptura são considerados. Com o objetivo de verificar o presente modelo com outros resultados e soluções, são analisados exemplos numéricos e experimentais extraídos da literatura. Tais exemplos tratam da nucleação, propagação e eventuais paradas de trincas em peças estruturais submetidas aos mais diversos carregamentos e condições de contorno. É ainda discutido como os parâmetros de fratura do material interferem no processo de ruptura. Uma tentativa é feita de determinar estes parâmetros, em especial no caso de concreto.