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.

Este trabalho aborda o projeto otimizado de transdutores eletro-mecânicos baseados no fenô- meno da piezeletricidade e submetidos a não-linearidade geométrica. Para este m, é proposta uma formulação de equilíbrio para descrever o movimento nito de um corpo piezelétrico e a sua discretização por meio do método dos Elementos Finitos. Problemas de equilíbrio com pontos limites podem ser corretamente simulados com a abordagem de solução proposta, pois questões como a imposição de comprimento de arco em problemas acoplados são discutidas. Diferentes métodos de controle de arco são discutidos e é proposta a consideração do método dos Deslocamentos Generalizados como um tipo de controle de comprimento de arco da família das restrições ortogonais. A formulação de otimização proposta consiste na maximização de componentes do vetor de estado de alguns pontos da estrutura (portas de saída) com restrição de volume e valores de algumas posições do vetor de estado. A análise de sensibilidade proposta, baseada na abordagem adjunta, é su cientemente geral para permitir o projeto de atuadores e sensores e permite a aplicação de condições de contorno essenciais não-homogêneas, como é o caso da diferença de potencial. O método das Assíntotas Móveis Generalizadas (GMMA) é utilizado conjuntamente com a tradicional Programação Linear Sequencial (SLP) para a solução do problema de otimização e suas implementações são discutidas em detalhes. Resultados mostrando a in uência da não-linearidade geométrica e/ou rigidez externa nãolinear no projeto de transdutores piezelétricos são apresentados e discutidos.

Resumo não disponível.

Aduelas protendidas externamente utilizadas em pontes contrastam com as clássicas construções monolíticas, consistindo de “pequenos” segmentos pré-moldados protendidos por cordoalhas externas. Há muitas vantagens na utilização deste tipo de composição, como rapidez e versatilidade na construção, alto controle de qualidade e economia. No presente trabalho, discute-se uma formulação, baseada no método dos elementos finitos, para simular o comportamento de estruturas compostas por aduelas externamente protendidas. Esta formulação permite tanto a análise de situações de serviço, onde as seções permanecem completamente comprimidas, como também de situações últimas, onde se considera a abertura das juntas e a transferência de esforços através das mesmas. O modelo computacional utiliza dois procedimentos distintos, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, determina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo, considerando-se, nesta etapa, que o material possui comportamento viscoelástico. No segundo, busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. As juntas entre as aduelas são representadas através de elementos de contato unidimensionais. Os nós de cada elemento de contato coincidem com os nós do elemento de concreto que a ele foi associado.Um modelo de camadas superpostas é utilizado para representar o comportamento viscoelástico do concreto e da armadura protendida Para representar o concreto fissurado, utiliza-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. A armadura passiva é introduzida na análise através de um modelo incorporado e a armadura de protensão não aderente é disposta em elementos fictícios, paralelos aos elementos reais da estrutura. Para verificar a adequação do modelo computacional, compararam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis na literatura.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-10-26T17:01:18Z No. of bitstreams: 1 2015_JuanDavidDelRíoGaitán.pdf: 3120995 bytes, checksum: 4b6d62b41052b0304c70876452ea31fe (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-11-03T15:57:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_JuanDavidDelRíoGaitán.pdf: 3120995 bytes, checksum: 4b6d62b41052b0304c70876452ea31fe (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-03T15:57:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_JuanDavidDelRíoGaitán.pdf: 3120995 bytes, checksum: 4b6d62b41052b0304c70876452ea31fe (MD5) / Os métodos mais difundidos para realizar análises de concreto armado pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) são: o discreto, o distribuído (smeared) e o embutido (embedded) (Kwak & Filippou, 1990). No método discreto o processo de geração de malha é complexo devido à necessidade de condicionar a forma dos elementos sólidos com a posição dos elementos que representam a armadura. O método distribuído somente é conveniente na simulação de peças de concreto com distribuições regulares de armadura. O terceiro método, o embutido, permite que os elementos de armadura atravessem os elementos sólidos da malha mas não é possível descrever o comportamento da interface aço-concreto, onde eventualmente possa acontecer ruptura. Visando atender algumas deficiências dos métodos descritos anteriormente, surgiu o método denominado de “semi-embutido” (Durand & Farias, 2012; Durand, 2008). Este método é bastante similar ao método embutido no sentido de permitir que elementos de barra atravessem elementos sólidos, mas incorpora elementos de interface entre eles. Uma vantagem desta abordagem é de permitir simular a interface aço-concreto incluindo o deslizamento relativo. Neste contexto, este trabalho propõe a aplicação do método semi-embutido no estudo do comportamento de vigas de concreto armado. Inicialmente, as características avaliadas neste estudo são os níveis de tensão e deformação no concreto e no aço e a flecha da viga no domínio elástico. Posteriormente foi feita a análise via elementos finitos de três vigas estudadas experimentalmente na literatura. Os resultados numéricos e experimentais da curva carga-deslocamento foram comparados nos três casos. Para as simulações numéricas foi utilizado o programa FemLab desenvolvido na linguagem de programação Julia. Os resultados das análises no domínio elástico por meio da metodologia de elementos finitos semi-embutidos são muito próximos em relação aos resultados obtidos pelas formulações analíticas propostas e pela modelagem através da metodologia discreta. Nas análises elasto-plásticas utilizando a metodologia semi-embutida, os resultados da curva carga-deslocamento das vigas estudadas forneceram valores muito próximos até 50% da carga aplicada. / The most widely used techniques to perform analysis of reinforced concrete using finite elements are the discrete, the smeared and the embedded methods (Kwak & Filippou, 1990). In the discrete method, the mesh generation process is complex since it is required that reinforcing elements were located at the edges of solid elements. The distributed method is just appropriate in the simulation of concrete members with regular distributions of reinforcement. The third method, the embedded, allows bar elements pass through the solid elements but it is not possible to describe the behavior of the steel-concrete interface, where rupture may happen. The semi-embedded method (Durand & Farias, 2012; Durand, 2008) aims to fulfill certain limitations in the methods described above. This method is very similar to the embedded method since it allows bar elements pass through the solid elements, but also incorporates the behavior of the interface. An advantage of this approach is that it allows simulating the steel-concrete interface including slipping. In this context, this work presents the application of semi-embedded method on the study of reinforced concrete beams. First, this work studies the stress and strain fields and the deflection in reinforced concrete beams. Later, it is performed the finite element analysis of three beams that were studied experimentally by other authors. The numerical results were compared with the experimental ones for the three cases. For the numerical simulations the program FEMLAB, written in the Julia programming language, was used. For the elastic analyses using the semi-embedded methodology, the results using the semi-embedded method were in excellent agreement with the ones obtained by the discrete approach. For the elastic-plastic analyses applied to the experimental beams, the semi-embedded method presented force-deflection diagrams very close to the experimental data up to 50% of the applied load.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-17Bitstream added on 2014-06-13T18:34:49Z : No. of bitstreams: 1 chimendes_lh_me_guara.pdf: 1177725 bytes, checksum: d07ba490bc7382650c018bc1d64cd30d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Muitas das características do implante estão relacionadas com sua longevidade, e uma dessas é o perfil de rosca empregado no projeto de sua criação. Assim, este estudo teve como objetivo analisar a distribuição da tensão gerada por implantes com diferentes perfis de rosca, através do método dos elementos finitos, num modelo bidimensional. Foram realizados oito modelos matemáticos de implantes mantendo-se as mesmas dimensões e modelo do conjunto implante e tecido ósseo, houve alteração somente no desenho do perfil de rosca empregado. Através do programa Ansys, simulou-se um carregamento axial de 100 N para todos os modelos, e os resultados das tensões obtidos foram analisados à luz do critério de Von Mises. Desse modo, observaram-se, modificando o desenho da rosca, variações de tensão no implante de até 30%, no osso compacto de até 40%, e no osso esponjoso de até 70%. Levando-se em conta o que foi observado, percebe-se a grande importância no planejamento do desenho das roscas do implante. Dentre os perfis de rosca analisados, dois modelos propostos na inovação obtiveram melhores resultados na distribuição de tensão no tecido ósseo. / Many features of the implant are related to their longevity, and one of them is the profile of screw employed in the project of creation. Thus the present study aimed to analyze the distribution of stress generated by implants with different profiles threaded, through the finite element method in a two-dimensional model. Were up eight models of implants and has been the same size and model of the whole implant and bone tissue, there was only change in the design of screw profile employee. Through the program ANSYS, is a simulated axial loading of 100 N for all models, and the results of the tensions were analyzed in light of the criterion of Von Mises. Thus, there were, modifying the design of screw, variations of tension in the implantation of up to 30% in the compact bone of up to 40% and the spongy bone of up to 70%. Taking into account what has been observed, it is very important in planning the design of the threads of the implant. Among the scenarios analyzed threads, two proposed models in innovation obtained better results in the distribution of stress in bone tissue.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-03-02Bitstream added on 2014-06-13T18:34:52Z : No. of bitstreams: 1 spinelli_ha_me_guara.pdf: 5696262 bytes, checksum: a92c7f3bfcf7f018cb912356a4d4638c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Revestimento de estruturas aeronaúticas são, em sua maioria, unidos por meio de juntas rebitadas. Para o dimensionamento dessas juntas deverão ser consideradas não somente a resistência das mesmas diante de condições limites de carregamento estático, mas também sua resistência a fadiga quando sujeitas a carregamento cíclico e sua resistência residual no eventual surgimento de trincas. Nesta dissertação são estudadas duas juntas: sobreposta e de topo simples. A modelagem das juntas é feita no software de elementos finitos ANSYS. O objetivo das simulações é reproduzir, de maneira satisfatória, o comportamento das mesmas quando submetida a esforços de tração monotônica. Há uma grande preocupação com simulação do comportamento dos rebites durante o tracionamento das juntas. Comparando os reultados das análises e os resultados dos ensaios (extensômetros e fotoelasticidade). é então proposta uma nova modelagem para os rebites. Por fim, é estudada a excentricidade que as juntas sobreposta e de topo simples apresentam, através da análise teórica do comportamento da tensão do momento secundário e do fator de momento não linear. / Aerospace structure surface are mostly, united with rivet joint. These joint specifications must include the limit resistance within static charging conditions as well the limit resistance for fatigue within cyclic charging and residual resistance in eventual crack show up. In this paper two type ofjoint were studied; overlap and top. The modelings were done in ANSYS, infinity element software. The Main objective in these simulations is to reproduce, in a satisfactory manner, the behavior of these joint when subject to monotonic traction stress. There is a major concern about the rivet behavior simulation during joint traction experiments. Comparing the analyses and the results of these essay (strain gages and photoelasticity) a new rivet modeling is proposal. In thes paper, it is also studied the overlap joint and top joint eccentricity behavior thru a theoretical secondary moment tension behavior analysis and also the non-linear moment factor.

Submitted by Luiz Fernando Bissoli Tana null (luiztana@hotmail.com) on 2016-10-30T21:55:20Z No. of bitstreams: 1 TESE_v2 (2).pdf: 2603176 bytes, checksum: 0b287586c8f1065515093e34e7adc910 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-11-03T13:58:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tana_lfb_me_guara.pdf: 2603176 bytes, checksum: 0b287586c8f1065515093e34e7adc910 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-03T13:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tana_lfb_me_guara.pdf: 2603176 bytes, checksum: 0b287586c8f1065515093e34e7adc910 (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Neste trabalho, aborda-se a modelagem por elementos finitos de um aquecimento indutivo de barras de aço utilizadas no forjamento de hastes de bombeio, tendo como principal objetivo avaliar a variação de temperatura radial da barra de aço aquecida pelo indutor e o impacto das propriedades envolvidas no aquecimento. Uma apresentação do processo de produção de uma haste de bombeio é efetuada, descrevendo as etapas de produção, sendo o aquecimento indutivo a etapa em estudo. A técnica de aquecimento por indução trata-se de um processo com alto grau de repetição e alto volume de produtividade, utilizada para aquecimento de peças dos mais diversos formatos, sendo amplamente empregada na indústria. A base para a modelagem matemática é feita por meio das quatro equações de Maxwell relacionadas às propriedades magnéticas dos materiais. O método utilizado para os elementos finitos é de Resíduos Ponderados (Galerkin) que possui grande aproximação dos resultados. É feito um detalhamento da modelagem matemática do método aplicado no programa utilizado.

Submitted by vinicius anéas rodrigues null (vinicius.rodrigues@fosjc.unesp.br) on 2017-08-18T17:41:55Z No. of bitstreams: 1 tese Vinícius Anéas. Versão final.pdf: 3740548 bytes, checksum: b105ec4a9bf6381e20370d163a9e7d0c (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-23T19:31:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigues_va_dr_sjc.pdf: 3740548 bytes, checksum: b105ec4a9bf6381e20370d163a9e7d0c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T19:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigues_va_dr_sjc.pdf: 3740548 bytes, checksum: b105ec4a9bf6381e20370d163a9e7d0c (MD5) Previous issue date: 2017-08-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo in vitro foi analisar a distribuição das microdeformações geradas ao redor de implantes de hexágono externo, sob a influência da utilização de intermediários do tipo mini pilares cônicos retos e angulados 17° e 30°, sob cargas axiais e não axiais, por meio da análise de elementos finitos e extensometria. Os modelos tridimensionais foram criados simulando três blocos de poliuretano, os quais receberam três implantes cada, um grupo perpendicular e outros dois com fixações inclinadas em 17° e 30°. Para o estudo também foram modelados os intermediários do tipo mini pilar cônico reto e angulados e uma supraestrutura metálica padronizada para ambos os grupos, os materiais foram considerados homogêneos, isotrópicos e lineares. Após a confecção, as geometrias foram exportadas em malhas para o software de análises (ANSYS 15.0, ANSYS Inc., Houston, USA), um carregamento axial de 30 kgf foi aplicado e os valores de tensão e as microdeformações foram analisados. Para análise in vitro, foram confeccionados blocos idênticos aos desenhados anteriormente. Foram colados sete extensômetros na superfície dos blocos, quatro tangenciando cada um dos implantes e três na transversal dos implantes. Coifas plásticas foram adaptadas a um enceramento padronizado e depois fundidas. A supraestrutura metálica foi parafusada com torque de 10 N.cm. Para aplicação de cargas foi utilizado um dispositivo de aplicação de cargas (DAC) com uma carga de 30 kgf. durante 10 segundos. Os dados obtidos foram submetidos aos testes ANOVA e Tukey (p< 0,05). Observou-se diferença estatística para os fatores “Angulação do implante” (P=0,000) e o fator “Ponto de aplicação de carga” (P=0,000). Os dados obtidos pela análise de elementos finitos foram apresentados como: resultados qualitativos de tensão que foram analisados seguindo o esquema de cores da escala e resultados de valores de deformação, apresentados em gráficos, onde se observou maior concentração de tensão nos implantes inclinados em 30° localizados nos pontos não axiais 3 e 5 mm, o mesmo ocorreu com os valores de deformação encontrados na superfície ao redor dos implantes. O estudo concluiu que os implantes inclinados apresentaram maiores valores de microdeformações ao redor dos implantes, sendo as aplicações de cargas não axiais nos pontos 3 e 5 mm responsáveis por produzirem aumento na magnitude. Apenas o grupo reto 0° apresentou resultados dentro do limite fisiológico em todas as configurações de aplicação de carga. / The objective of this in vitro study was to analyze microstrains distribuition generated around external hexagon implants, under the influence of intermediary prosthetic componentes as straight, 17° and 30° angled miniconical abutments, under axial and non-axial loads, by finite elements and strain-gauge analysis. The three-dimensional models were created simulating three polyurethane blocks, being installed three implants each, one perpendicular group and another two with inclined fixations at 17° and 30°. For the study were also created straight and angled miniconical abutments and a standardized metallic superstructure for both groups. The materials were considered symmetrical, isotropic and solid. After the preparation, the geometries were exported in mesh to the analysis software (ANSYS 15.0, ANSYS Inc., Houston, USA). An axial load of 30 kgf was applied and the values of main maximum stress and microstrains were analyzed. For in vitro analysis, blocks identical to those created previously were made, seven strain-gauges were placed on the surface of the block, four tangential to each of the implants and three transverse to the implants. Plastic copings were adapted to a wax pattern and then cast. The metallic superstructure was screwed with a torque of 10 N.cm. For load application, a load application device (DAC) with a load of 30 kgf was used, for 10 seconds. Data were submitted to ANOVA and Tukey tests (p <0.05). Statistical difference was observed for "Implant angulation" factors (P = 0.000) and "Load application point" factor (P = 0.000). The data obtained by the finite element analysis were presented as: qualitative results of stress that were analyzed following the color scheme of the scale and results of deformation values, presented in graphs, where it observed a higher concentration of tension in the inclined implants in 30° at the non-axial points 3 and 5 mm, the same occurred with the deformation values found on the surface around the implants. The study can conclude that the inclined implants had higher values of microdeformations around the implants, and the applications of non-axial loads at points 3 and 5 mm are responsible for producing an increase in magnitude. Only the 0° straight group presented results within the physiological limit in all load application configurations.

Made available in DSpace on 2016-05-07T12:04:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000478489-Texto+Parcial-0.pdf: 134804 bytes, checksum: 6d941459abeadf56a9fb5b1afbfe9927 (MD5) Previous issue date: 2016 / The aim of this study was to investigate the possibility of creating a three-dimensional model of the masticatory system of a patient for analysis in MEF. Also, to configure the parameters for the attainment of a clenching test with variations in intensities bite force with the interposition of two occlusal splints of different materials. Using the computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) of a patient, were built, through the process of reverse engineering, seven pieces to compose a biomodel. Four software was used throughout the process to achieve the desired result. Also, from this model was created finite element mesh of components and defined the boundary conditions. An occlusal splint was created and its physical and mechanical properties were switched to simulate the behavior of two different plates: a rigid and resilient. The model received force vectors that simulate the action of four pairs of muscles: temporal, masseter, medial pterygoid and lateral; and was assigned to these three distinct forces for each test: 25oN, 50oN and 75oN. According to what was found in this study it can be concluded that the construction of a biomodel from CT and MR images are completely feasible. In addition, the methodology used to obtain the models and the settings configured for the tests in MEF resulted in a good approach to clinical reality along the lines of current research. / O objetivo do presente estudo foi verificar a possibilidade da criação de um modelo tridimensional do sistema mastigatório de um paciente para análise em MEF. E também, configurar os parâmetros para a realização de um teste de apertamento dentário com variações nas intensidades de força de mordida com a interposição de duas placas oclusais de diferentes materiais. A partir dos exames de tomografia computadorizada (TC) e ressonância magnética (RM) de um paciente foram construídos, por meio de engenharia reversa, sete peças para compor um biomodelo. Quatro softwares foram usados em todo o processo até atingir o resultado desejado. Ainda, a partir deste modelo foi criada a malha de elementos finitos dos componentes e definidas as condições de contorno. Uma placa oclusal foi criada e suas propriedades físicas e mecânicas foram alternadas para simular o comportamento de duas placas distintas: uma rígida e uma resiliente. O modelo recebeu vetores de força que simularam a ação de quatro pares de músculos: temporal, masséter, pterigoideo medial e lateral; e foi atribuído a estes, três forças distintas para cada teste: 25ON, 50oN e 75oN. De acordo com o que foi apurado neste estudo é possível concluir que a construção de um biomodelo a partir de imagens de TC e RM e plenamente viável. Além disso, a metodologia adotada para obtenção dos modelos e as configurações definidas para os testes em MEF resultaram em uma boa aproximação a realidade clinica seguindo a linha das pesquisas vigentes.