Uma análise matemática da interação entre um fluido incompressível e viscoso e o elemento estrutural presente em sua interface é procedida. Para isso, o trabalho fundamentou-se nas equações clássicas de teoria de cascas para a análise estrutural e nas equações de continuidade e de Navier-Stokes para o estudo do fluido. As variáveis no domínio decorrem tanto quando se considera o escoamento em regime permanente como a resposta transiente. No escoamento em regime os termos inerciais estão associados aos coeficientes convectivos, enquanto que na resposta transiente os termos convectivos não aparecem. Uma breve abordagem do problema em regime é descrita de modo a justificar a dificultade quando esta situação é encontrada. Na condição transiente um acoplamento das respectivas componentes do sistema casca-fluido é realizado. O elemento estrutural considerado é a casca axisimétrica de curvatura meridional variável enquanto que o domínio fluido é discretizado através de elementos quadrilaterais de oito pontos nodais. O problema é descrito matematicamente por um sistema de equações diferenciais lineares, onde, por conveniência, está representado através de coordenadas cilíndricas. Um procedimento numérico é utilizado, onde o método de elementos finitos é aplicado para se encontrar a solução. Uma boa concordância é encontrada em termos quantitativos para o escoamento em regime permanente sujeito a um baixo gradiente de pressão. Poucas iterações conduzem aos resultados analíticos. Com relação à resposta transiente, em termos de freqüência, pode também ser verificado boa concordância quando se procede o refinamento da malha de elementos finitos. É considerada a influência da viscocidade no comportamento dinâmico da casca. Em todas variáveis pertencentes ao regime transiente é observada a presença do amortecimento ao longo do tempo.

Este trabalho trata do problema da determinacao das tensoes que surgem nas bordas livres de compositos laminados simetricos de fita unidirecional de carbono/epoxi sujeitos a uma extensao uniformelongitudinal e a um carregamento termico ocasionado pela temperaturade cura. Utilizou-se uma formulacao baseada no metodo dos elementos finitos que leva em conta um estado de tensoes tridimensional. A formulacao foi implementada em um software que calcula o campo de deslocamentos e a distribuicao de tensoes tridimensional no laminado. O software foi validado pela comparacao de resultados numericos com valores existentes na literatura para configuracao ';entre colchetes + ou - 45 graus';. Os resultados numericos obtidos para as distribuicoes de tensoes foram correlacionados com resultados experimentais de resistencia a tracao de laminados tipo cross-ply. Tres configuracoes sao consideradas: ';entre colchetes 0 graus/90 graus/90 graus';, ';entre colchetes 90 graus/0 grau/90 graus'; e ';entre colchetes 90 graus/90 graus/0 grau';. Alem disso, dois tipos de acabamento de borda livre sao considerados para cada uma dessas familias: borda retificada e borda moldada. a analise de tensoes mostrou que a tensao normal longitudinal ';(Sigma IND. XX)'; edominante em termos de definir a resistencia do laminado para os casos estudados. As tensoes interlaminares tem valores baixos quandocomparadas aos valores admissiveis para este tipo de esforco. Dessa forma, esses resultados indicam um efeito da sequencia de empilhamento pouco acentuado, o que e coerente com os resultados experimentais previamente obtidos. Na comparacao entre os dois tiposde acabamento de borda livre, percebeu-se uma sensivel perda de resistencia a tracao quando o laminado e fabricado com bordas moldadas. Isto ocorre porque o cunteudo de fibras em volume nas proximidades da borda livre e mais baixo do que no interior do laminado. Portanto, as propriedades mecanicas do material na regiao da borda livre sao mais baixas. Alem disso podem aparecer pequenas bolsas de resina pura que possuem resistencia mecanica bastante baixa. O efeito do carregamento termico pode elevar significativamente o valor de alguns componentes de tensao, particularmente o valor das tensoes interlaminares. Entretanto, para os laminados analisados a influencia do carregamento termico na resistencia e muito pequena.

Este trabalho apresenta uma formulação variacional para cascas finas rasas com dupla curvatura, tendo como variáveis de campo o deslocamento transversal e a função de tensão de Airy. São obtidas as condições de contorno do problema e as equações de Euler-Lagrange. A formulação de um elemento finito baseado no princípio variacional é obtido. Como verificação e aplicação, vários resultados numéricos são obtidos e comparados com outros resultados disponíveis. Com base na presente formulação do elemento finito a técnica de superposição modal é usada para obter a resposta dinâmica de cascas achatadas sob excitação harmônica.

O objetivo deste trabalho é otimizar placas de materiais compósitos laminados com reforçadores, aproveitando-se do efeito de tensões residuais térmicas em problemas de estabilidade elástica e de freqüências naturais não amortecidas. Na maioria dos casos, a complexidade do problema não permite que somente o bom senso de engenharia seja suficiente para identificar configurações favoráveis ao enrijecimento elástico e geométrico. Técnicas de otimização são necessárias, portanto, para determinar projetos que tirem o melhor proveito da presença das tensões térmicas. A placa é modelada por elementos finitos lagrangianos isoparamétricos bi-cúbicos, baseados na formulação de Reissner-Mindlin. Aproximações dos autovalores via quociente de Rayleigh (RQA) são utilizadas para otimizar o desempenho da placa que opera em determinada faixa de temperatura. Expressões analíticas de sensibilidade das matrizes geométricas térmicas e de pré-carga são deduzidas para o cálculo da sensibilidade dos autovalores com relação às alturas das lâminas. Uma estratégia é proposta para reduzir o número de análises. Problemas de maximização de autovalor sujeitos a restrições de massa e/ou modos e de minimização da massa, com restrições de autovalor, são resolvidos. Abordagens para definir um projeto que deva atuar em diferentes temperaturas de operação são apresentadas. Os resultados numéricos mostram que os projetos ótimos são fortemente influenciados pelas tensões residuais térmicas, especialmente se as estruturas forem mais delgadas.

O estudo trata da avaliação de pavimentos aeroportuários para notificação do PCN. São estudados cinco aeroportos brasileiros, onde o Falling Weight Deflectometer (FWD) é usado para medir as deflexões do pavimento. O programa Laymod-3 é utilizado para a retroanálise dos módulos de elasticidade das camadas, e seus resultados são analisados. Quatro grupos de pavimentos são estudados: flexíveis, rígidos, compostos e semi-rígidos. Com base nos módulos de elasticidade das camadas dos pavimentos, obtidos por retroanálise, procede-se a avaliação do PCN com a utilização de uma variada gama de procedimentos e critérios para previsão de desempenho e projeto de pavimentos, para três níveis de tráfego. Os resultados são cuidadosamente analisados para definir quais critérios definem melhor a resistência do pavimento, em cada caso. Os procedimentos mais adequados foram aplicados no aperfeiçoamento do Programa PCN.

Este trabalho apresenta um estudo de aeroelasticidade não linear de placas e cascas através do modelamento via elementos finitos. A teoria aerodinâmica quase estacionária e a teoria de casca fina de Novozhilov foram utilizadas para a formulação do problema, cuja solução foi obtida utilizando o método de perturbação. Os resultados do ciclo limite para placa plana, casca achatada cilíndrica e casca achatada esférica foram obtidos e comparados aos existentes na literatura. Também foi analisado o efeito do amortecimento estrutural e aerodinâmico.

Este trabalho apresenta uma forma de integração dos programas ADAMS (marca registrada), ANSYS (marca registrada) e MATLAB (marca registrada), com o objetivo de se obter um modelo matemático linearizado de um sistema mecânico multicorpo com elos flexíveis. O modelo obtido é utilizado, no ambiente MATLAB (marca registrada), para o desenvolvimento de estratégias de controle ativo para amortecimento vibracional e controle posicional do sistema flexível. Esta integração é aplicada a um exemplo prático representativo de uma estrutura espacial tipo satélite com painéis flexíveis. O estudo é realizado em duas etapas complementares. A primeira etapa compreende a inclusão das características de flexibilidade dos apêndices do sistema modelado no ADAMS (marca registrada), através da discretização usando o método de elementos finitos no programa ANSYS (marca registrada). A segunda etapa consiste na obtenção de um modelo matemático linearizado no ambiente ADAMS (marca registrada), e a sua utilização no projeto de controle ativo de vibração usando o programa MATLAB (marca registrada). O controlador projetado no ambiente MATLAB (marca registrada) é transportado para o ambiente ADAMS (marca registrada) visando a comparação dos resultados simulados obtidos no MATLAB/SIMULINK (marca registrada) com os obtidos no ambiente gráfico do ADAMS (marca registrada). Estudos de validação dos resultados simulados foram realizados comparando-se os resultados teóricos com dados experimentais obtidos em laboratório.

Três modelos de elementos finitos, denominados E1, E2 e E3, são desenvolvidos para pórticos planos sob não-linearidade física e geométrica, todos dentro de uma descrição Lagrangiana total. O primeiro modelo E1 considera grandes deformações e rotações, enquanto os outros dois utilizam a hipótese de rotações moderadas. Nos modelos E1, E2 e E3 o componente de deslocamento axial é aproximado por polinômios cúbico, quadrático e linear, respectivamente. O componente transversal é aproximado por polinômios cúbicos nos três modelos. Os resultados numéricos obtidos com os modelos são comparados com soluções conhecidas para materiais elásticos lineares e para o concreto armado.

O objetivo deste trabalho é descrever o projeto, e implementação experimental, e o estuda da dinâmica para controle ativo de um Sistema robótico montado sobre uma estrutura flexível (FSMS). O sistema consiste de um manipulador cilíndrico de três graus de liberdade, e de uma viga flexível acoplada a sua extremidade. Um manipulador rígido de um grau de liberdade é acoplado à extremidade livre do elo flexível do macro manipulador. A modelagem dinâmica e a análise modal experimental no domínio da freqüência, são aplicadas para projetar o controle digital para o micro manipulador, com o objetivo de minimizar as vibrações mecânicas da estrutura flexível do macro manipulador, induzidas durante o movimento do micro manipulador.

[pt] Forma-estrutura, como matriz de expressão tectônica, é um conceito formulado nessa pesquisa por uma ótica transdisciplinar. Efetuou-se uma investigação por meio da associação entre saberes pertinentes aos campos da Arquitetura e da Engenharia Estrutural, com o objetivo de propor uma abordagem de análise de projetos que possa trazer à luz o princípio que faz com que, em certas edificações, a estrutura espacial arquitetônica e a estrutura portante configurem uma única essência. A primeira parte da pesquisa consiste da abordagem teórica do conceito forma-estrutura, contextualizado historicamente pelo desenvolvimento da Arquitetura e da Engenharia Estrutural ocorrido a partir da separação dos campos de atuação das disciplinas no século XVIII. O Museu de Arte Moderna do Rio de Janeiro (MAM-Rio), a Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP) e a Catedral de Brasília integram a segunda parte da pesquisa, na qual foram analisados a partir de categorias de caráter transdisciplinar, coerentes com a abordagem aqui proposta. Ao longo do trabalho constatou-se que a fundamentação conceitual proposta na primeira parte foi consistente como base teórica para as análises desenvolvidas na segunda parte. Análises nas quais o conceito de forma-estrutura, implementado como princípio projetual, se mostrou não apenas evidente como também a fonte, ou melhor, a matriz de expressão tectônica daqueles projetos. A pesquisa, além de comprovar expectativas, ampliou ocampo de investigações relacionadas ao debate sobre Arquitetura Moderna, e,possivelmente, sobre a Arquitetura Contemporânea. / [en] Structure-form, as matrix of tectonic expression, is a concept formulated in this research from a transdisciplinary perspective. By means of association between architectural and structural engineering knowledges, the study was undertaken with the purpose of formulating analytical propositions that could reveal the design precepts that, in certain buildings, highlight the structure in their architecture. The first part of the research consists of a theoretical approach to the structure-form concept, contextualized by Architecture and Structural Engineering historical development, as of the rupture between their application fields from the eighteenth century onwards. The Museum of Modern Art of Rio de Janeiro (MAM-Rio), the Faculty of Architecture and Urbanism of the University of São Paulo (FAU-USP) and the Brasília Cathedral, were analysed according to the transdisciplinary categories proposed, in coherence to the approach of this research. Througout the work it was possible to confirm that the conceptual investigation, proposed in the first part of the research, turned out to be consistent as a theoretical basis to the analysis developed in the second part, in which the structure-form concept, deployed as a tenet in the design process, showed up not only evident but as their tectonic expression matrix as well. In addition to confirming expectations, the research broadened the field of investigation concerning Modern Architecture, and, possibly, Contemporary Architecture as well.