Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T13:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romanini_Edivaldo_D.pdf: 28798983 bytes, checksum: c39742d1225ad9c35fc6f6b5629664f9 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Este trabalho desenvolve uma metodologia para a síntese de funções de influência e Green para solos viscoelásticos lineares que apresentam estratificações horizontais. A finalidade deste é viabilizar a análise do problema da interação dinâmica soloestrutura. Estas funções são obtidas para as fontes na superfície e no interior dos solos. Os problemas são formulados para o estado plano de deformação e no domínio da frequência. Partindo-se das funções de influência ou Green sintetizadas, desenvolvem-se duas metodologias para tratar estruturas de fundações parcial ou totalmente engastadas nos solos. A primeira utiliza as funções de influência sintetizadas com fontes na superfície do semi-espaço viscoelástico e possibilita a análise de estruturas parcialmente engastadas. A segunda metodologia baseia-se em funções de influência com fontes no interior do solo e permite a análise de estruturas totalmente engastadas ou mesmo situadas no interior do domínio considerado. Comparações com respeito ao esforço de discretização, ao tempo de processamento e a capacidade de armazenamento entre a presente metodologia e a versão direta do chamado Método dos Elementos de Contorno são discutidas / Abstract: This dissertation presents a methodology to synthesize influence or Green's functions for linear viscoelastic horizontally stratified soil profiles. These functions are applied to describe the linear dynamic soil-structure interaction phenomena. Influence functions for sources at the soil surface or buried at the domain are considered. Throughout this work a state of plane strain and stationary behaviour is assumed. The synthesized functions are used together with two substructure methodologies to model the dynamic behaviour of partially embedded and buried structures. The first methodology, called the Substructure Deletion Method, applies surface influence functions and allows the description of partial embedment. The second methodology based on functions with buried sources allow the analysis of totally embedded or buried structures. The present methodologies are compared with an implementation on the direct version of the Boundary Element Method. Comparisons include discretization effort, memory requirements and processing time / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T15:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_EdsonRodrigues_D.pdf: 24546015 bytes, checksum: 4d1c2062f7efff9a104ad13dd0eda898 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho, a versão direta do Método de elementos de contorno, baseada na solução fundamental dos operadores de Laplace e Cauchy / Navier é utilizada para a modelagem de problemas de interação dinâmica de fluidos com estruturas, bem como da interação de sistemas solo-fluido-estrutura. No ãmbito da interação fluido-estrutura trata-se o problema de difração do fluido incidindo sobre estruturas fixas. Determina-se o campo difratado bem como os esforços resultantes sobre as estruturas devido à incidência do fluido. A interação dinâmica entre dois ou mais corpos rígidos através do fluido também é estudada. Difração e radiação provenientes da interação de um ou mais corpos rígidos flutuantes interagindo entre si também são tratados. O trabalho desenvolve, ainda, uma metodologia para tratamento da interação de solos com estruturas flexíveis imersas em fluido. Todos os sistemas, solo, estrutura e fluido são modelados por Elementos de Contorno. As fontes de excitação podem ser ondas no fluido, ondas sísmicas no solo ou forças externas na estrutura. O solo é modelado como um semi-espaço viscoelástico. O fluido é considerado invíscido e incompressível. A análise supõe comportamento linear dos constituintes e comportamento dinâmico estacionário dos sistemas. Para os domínios (visco) elásticos admite-se o estado plano de deformações / Abstract: In the present work a direct version of the Boundary Element Method based on the fundamental solutions of the Laplace ahd Cauchy / Navier operators is formulated and implemented to model dynamic fluid-structure interaction as well as dynamic soil-fluid-structure phenomena. In the scope of fluid-structure interaction the diffraction of the fluid acting over fixed structures is analysed. The diffracted fluid field as well as the result external forces acting on the structures are given. The dynamic interaction of two or more fixed structures through the fluid is also studied. Diffraction and radiation phenomena related to the dynamic interaction of one and more rigid floating structures are treated. The present work also describes a methodology to model the interaction of soils with flexible structures submerged in fluid. All systems, soil, structure and fluid, are modeled by Boundary Elements. The excitation sources may be fluid waves, seismic soil waves or external forces acting on the structure. The soil is modeled as a visco-elastic half-space. The fluid is considered inviscid and incompressible. The analysis assumes linear behaviour of the constituents and steady-state response of the systems. For the (visco) elastic domains, soil and structure, plain strain deformation is adopted. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, é estudado o método de carregamento central como técnica de redução da seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) de estruturas cilíndricas finas (raio < 0,02l) e moderadas (0,02l < raio < 0,125l), com comprimento, no máximo, igual a um comprimento de onda (l), quando as mesmas são iluminadas, com incidência normal, por uma onda eletromagnética plana com o vetor campo elétrico paralelo ao eixo do cilindro.Inicialmente, é adicionada uma impedância concentrada no centro do cilindro, tendo em vista modificar o valor da corrente induzida no cilindro pela onda eletromagnética incidente, dessa forma modificando o valor do campo eletromagnético gerado por essas correntes e da RCS. Esse carregamento da estrutura é realizado por meio de duas linhas de transmissão coaxiais curto-circuitadas, cujas impedâncias de entrada efetuam o carregamento. Para isto, foi desenvolvido um modelo teórico para o cálculo da impedância de carregamento obtida através dessas linhas.O presente trabalho contém, primeiramente, uma análise teórica da distribuição da corrente induzida pelo método da equação integral. O campo eletromagnético gerado por essas correntes - campo espalhado - é calculado na direção normal ao cilindro, para, em seguida, obter-se a equação da RCS do cilindro. A equação final da RCS em função da impedância é minimizada obtendo-se a impedância ótima que reduz a zero o valor da RCS da estrutura. Esta análise envolveu a determinação das equações dos seguintes parâmetros: distribuição de corrente induzida, RCS e impedância ótima para cada solução teórica. A análise dos resultados numéricos e experimentais partiu da obtenção das curvas que mostraram a variação da corrente induzida com o comprimento do cilindro, normalizado em relação a l (comprimento de onda), e da RCS em função da freqüência. Foi obtida uma solução numérica para a corrente que concordou melhor com os resultados experimentais do que dois outros resultados teóricos encontrados na literatura para estruturas finas carregadas, assim como foi, também, obtida uma solução teórica para a RCS que apresentou boa concordância com os resultados experimentais para estruturas carregadas finas e moderadas. Esta solução, que apresentou superioridade, utilizou o método das aproximações sucessivas de Hallén quando se tratando de cilindros finos, assim como se introduziram modificações no desenvolvimento analítico para que fosse possível a obtenção de resultados teóricos satisfatórios para cilindros moderados. Observou-se que, para cilindros com comprimentos l maiores que 0,60l, apenas esta solução é adequada e, para valores de l inferiores, os seus resultados ainda são melhores. Para cilindros finos, a redução de RCS foi da ordem de 30 a 40 dB e, para cilindros moderados, da ordem de 25 a 30 dB, conforme constatado através de resultados numéricos e experimentais.A técnica de carregamento, aplicada para o caso em estudo, mostrou ser eficiente no controle da RCS de estruturas cilíndricas finas e moderadas.

Este trabalho apresenta a formulação e implementação numérica do método dos elementos de contorno (MEC) para elasticidade linear tri-dimensional, com avaliação direta das integrais fracamente e fortemente singulares. A implementação segue a formulação tradicional do MEC direto, e a discretização do contorno das variáveis do problema é realizada com elementos descontínuos, permitindo o uso de malhas desconectadas ao longo das superfícies. O cálculo das integrais singulares é realizado através do uso de expansões assintóticas calculadas em torno de um ponto singular genérico. As expressões analíticas destas expansões são apresentadas no trabalho. Estas expansões serão subtraídas do núcleo original regularizando-o e a parte singular é integrada analiticamente, restando apenas uma integral regular, tornando ambas as integrais possíveis de serem calculadas com quadraturas de Gauss. É concluído que o presente método requer menos pontos de integração para o mesmo nível de erro quando comparado com outras técnicas. Alguns casos de elasticidade são resolvidos para ilustrar a eficiência e precisão do método. / This work presents the formulation and implementation of the boundary element method (BEM) to three dimensional linear elastostatics, with the direct evaluation of the strongly singular integral equations. The implementation follows the traditional direct BEM formulation, and the discretization of the boundary is carried out with discontinuous elements, enabling the use of disconnected meshes along the surfaces. The computation of the singular integral equations is accomplished by using the asymptotic expansions derived around a generic singular point. The analytical expressions for these expansions are presented in this work. The expansions are subtracted from the kernel to regularize it. This subtracted part is then added by computing a regular line integral along the boundary of the element. Both the integrals can be calculated with Gauss-type quadratures. It's observed that the present method needs less integration points for the same level of error when compared with other techniques. Several elasticity benchmarks are solved to demonstrate the eficiency and the accuracy of the present method.

Orientador: Marta Cilene Gadotti / Banca: Adilson José Vieira Brandão / Banca: Wladimir Seixas / Resumo: Neste trabalho, abordaremos os principais conceitos e propriedades sobre espaço de Banach e espaço de Hilbert com o objetivo de oferecer o conteúdo necessário para discutirmos algumas aplicações desses conceitos. Mostraremos a existência e unicidade de solução de Equações Diferenciais Ordinárias de Primeira Ordem, existência e unicidade de solução de certas Equações Integrais e existência e unicidade de melhor aproximação em espaços normados e de Hilbert / Abstract: In this work, we will discuss the main concepts and properties on Banach space and Hilbert space in order to offer the necessary content to discuss some applications of these concepts. We will show the existence and uniqueness of the solution of First Order Ordinary Differential Equations, existence and uniqueness of solution of certain Integral Equations and existence and uniqueness of better approximation in normed and Hilbert spaces / Mestre

A força hidrodinâmica em termos dos coeficientes de massa adicional e amortecimento, para obstáculos aproximadamente circulares, finos e submersos sob uma superfície livre aquática, é calculada numericamente usando um método espectral. Primeiramente, é apresentado um modelo matemático para ondas aquáticas de superfície e em seguida, o problema de difração de ondas devido à presença de um obstáculo é descrito. Quando o obstáculo é submerso e fino, o problema pode ser formulado em termos de uma equação integral hipersingular. Usando um mapeamento conforme sobre um disco circular, é mostrado que a solução pode ser obtida através de um método espectral onde a hipersingularidade é avaliada analiticamente em termos de polinômios ortogonais. Os coeficientes da força hidrodinâmica, em função do número de onda, são obtidos para obstáculos quase circulares. A ocorrência de frequências ressoantes ´e observada para submersões suficientemente pequenas e subpicos de ressonância aparecem para valores moderados da submersão, em comparação com o caso do disco circular. / The hydrodynamic force, in terms of the added mass and damping coefficients, for thin and submerged nearly circular obstacles below a water free surface is computed by a spectral method. Firstly, a mathematical model for surface water waves is presented. Next, the diffraction problem of waves due to the presence of an obstacle is described. When the body is thin and submerged, the problem can be formulated in terms of a hypersingular integral equation. Using a conformal mapping over a circular disc, it is shown that the solution can be obtained by means of a spectral method where the hipersingularity is analytically evaluated in terms of orthogonal polynomials. The hydrodynamics coefficients, in function of the wavenumber, are computed and shown for nearly circular obstacles. The occurrence of resonant frequencies is observed for sufficiently small submergences and subpeaks of resonances appear for moderate values of the submergence, in comparison with the case of a circular disc.

Este trabalho apresenta a formulação e implementação numérica do método dos elementos de contorno (MEC) para elasticidade linear tri-dimensional, com avaliação direta das integrais fracamente e fortemente singulares. A implementação segue a formulação tradicional do MEC direto, e a discretização do contorno das variáveis do problema é realizada com elementos descontínuos, permitindo o uso de malhas desconectadas ao longo das superfícies. O cálculo das integrais singulares é realizado através do uso de expansões assintóticas calculadas em torno de um ponto singular genérico. As expressões analíticas destas expansões são apresentadas no trabalho. Estas expansões serão subtraídas do núcleo original regularizando-o e a parte singular é integrada analiticamente, restando apenas uma integral regular, tornando ambas as integrais possíveis de serem calculadas com quadraturas de Gauss. É concluído que o presente método requer menos pontos de integração para o mesmo nível de erro quando comparado com outras técnicas. Alguns casos de elasticidade são resolvidos para ilustrar a eficiência e precisão do método. / This work presents the formulation and implementation of the boundary element method (BEM) to three dimensional linear elastostatics, with the direct evaluation of the strongly singular integral equations. The implementation follows the traditional direct BEM formulation, and the discretization of the boundary is carried out with discontinuous elements, enabling the use of disconnected meshes along the surfaces. The computation of the singular integral equations is accomplished by using the asymptotic expansions derived around a generic singular point. The analytical expressions for these expansions are presented in this work. The expansions are subtracted from the kernel to regularize it. This subtracted part is then added by computing a regular line integral along the boundary of the element. Both the integrals can be calculated with Gauss-type quadratures. It's observed that the present method needs less integration points for the same level of error when compared with other techniques. Several elasticity benchmarks are solved to demonstrate the eficiency and the accuracy of the present method.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:46Z : No. of bitstreams: 1 000844363.pdf: 3753876 bytes, checksum: ebef28833b55a325c9ee6116b386f497 (MD5) / No presente trabalho foi desenvolvida a formulação linear do método dos elementos de contorno para a análise estrutural de chapas com carregamento normais e tangenciais a sua superfície. A equação integral do deslocamento é deduzida a partir do Teorema de Reciprocidade de Betti, considerando espessura constante na chapa. Posteriormente foi detalhada a teoria para a análise não linear de chapas através do MEC (método dos elementos de contorno) introduzindo ao sistema de equações campos de esforços iniciais (ou plásticos) em células definidas no domínio. A solução não linear se obtém por uma formulação implícita, na qual as correções das deformações são feitas através do operador tangente consistente que se atualiza a cada nova iteração, levando a convergência quadrática do processo iterativo. Utilizou-se como critério de ruptura o de Von Misses. Exemplos foram analisados a fim de mostrar a convergência quadrática no processo iterativo e também a convergência dos resultados numéricos à medida que se refinava a discretização do contorno em elementos e do domínio em células / In this paper the linear formulation of the boundary element method (BEM) for analyzing the stretching plate problem written in terms of displacements and tractions in the normal and tangential directions to the boundary has been developed. The integral equation of displacement is derived from Betti's reciprocity theorem, considering constant thickness on the plate. Then the BEM nonlinear formulation has been obtained by considering an initial (or inelastic) force field over the plate domain, requiring therefore the plate domain discretization into cells. The nonlinear solution is obtained by an implicit formulation, where the strains correction to be computed for each iteration is obtained by considering the consistent tangent operator, leading to a quadratic convergence rate in the iterative procedure required to achieve the plate equilibrium. In the numerical examples, the Von Mises criterion has been adopted to model the material behavior, showing the quadratic convergence rate. Besides different discratizations have been analyzed in order to show as well the results convergence

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-21Bitstream added on 2015-01-26T13:30:32Z : No. of bitstreams: 1 000797296.pdf: 529415 bytes, checksum: 44fe9b1364fdd4b4728b6ba26737aca8 (MD5) / Neste trabalho, apresentamos algumas definições de funções inerentes ao Cálculo Fracionário bem como as definições para Derivada e Integral Fracionárias. Como um dos objetivos primordiais deste trabalho é solucionar problemas reais, foi dado um enfoque à derivada fracionária segundo Caputo, uma vez que esta definição é mais pertinente a este tipo de problema, como vamos ver mais adiante. Apresentamos o modelo exponencial que descreve o crescimento bacteriano em um meio ideal e propomos uma generalização do mesmo via Cálculo Fracionário. Com o intuito de refinar a solução dada pela clássica equação logística e ampliar o seu campo de aplicações no estudo de dinâmicas tumorais, propomos e resolvemos uma generalização para a mesma, utilizando o Cálculo Fracionário, isto é, substituímos a derivada de ordem 1 presente na equação ordinária por uma derivada de ordem não inteira 0 < ≤ 1. Em ambos os casos, a solução da equação fracionária tem, como caso particular, a solução do modelo clássico. Por fim, apresentamos a parte original deste trabalho, i.e., analisamos a aplicabilidade do modelo Logístico Fracionário para a descrição do crescimento de tumores de câncer, isto é, sabendo os modelos de crescimentos tumorais presentes na literatura, mostramos graficamente que o comportamento do modelo proposto é, em diversos casos, mais conveniente para descrever o crescimento de tumores de câncer do que os modelos usualmente utilizados / This work presents the definitions of some important functions inherent to Fractional Calculus as well as the definitions for Fractional Integral and Fractional Derivative. One of the main goals of this work is to solve real problems, that is why focus was given on fractional derivatives, in accordance with Caputo, once this definition is more pertinent to this kind of problem. It was introduced the exponential model wich describes bacterial growth in an ideal way and it was proposed its generalization through Fractional Calculus. In order to refine the solution given by the classical logistic equation and expand its application range in the study of tumor dynamics, we propose and solve its generalization, using the Fractional Calculus , i. e., we replace the derivative of order 1 in the ordinary equation by a non-integer order derivative 0 < ≤ 1. In both cases, the solution of the fractional equation has as a special case the solution of the classic model. Finally, we present the original part of this work, i.e., we analyse the applicability of the fractional logistic model to describe the growth of cancer tumor, that is, we compare the model with some presented in the literature and showed graphically that in several cases our model is more convenient than the usual ones

Orientador: Gabriela Rezende Fernandes / Co-orientador: Rogério Oliveira Rodrigues / Banca: Renato Bertolino Junior / Banca: Carlos Humberto Martins / Resumo: No presente trabalho foi desenvolvida a formulação linear do método dos elementos de contorno para a análise estrutural de chapas com carregamento normais e tangenciais a sua superfície. A equação integral do deslocamento é deduzida a partir do Teorema de Reciprocidade de Betti, considerando espessura constante na chapa. Posteriormente foi detalhada a teoria para a análise não linear de chapas através do MEC (método dos elementos de contorno) introduzindo ao sistema de equações campos de esforços iniciais (ou plásticos) em células definidas no domínio. A solução não linear se obtém por uma formulação implícita, na qual as correções das deformações são feitas através do operador tangente consistente que se atualiza a cada nova iteração, levando a convergência quadrática do processo iterativo. Utilizou-se como critério de ruptura o de Von Misses. Exemplos foram analisados a fim de mostrar a convergência quadrática no processo iterativo e também a convergência dos resultados numéricos à medida que se refinava a discretização do contorno em elementos e do domínio em células / Abstract: In this paper the linear formulation of the boundary element method (BEM) for analyzing the stretching plate problem written in terms of displacements and tractions in the normal and tangential directions to the boundary has been developed. The integral equation of displacement is derived from Betti's reciprocity theorem, considering constant thickness on the plate. Then the BEM nonlinear formulation has been obtained by considering an initial (or inelastic) force field over the plate domain, requiring therefore the plate domain discretization into cells. The nonlinear solution is obtained by an implicit formulation, where the strains correction to be computed for each iteration is obtained by considering the consistent tangent operator, leading to a quadratic convergence rate in the iterative procedure required to achieve the plate equilibrium. In the numerical examples, the Von Mises criterion has been adopted to model the material behavior, showing the quadratic convergence rate. Besides different discratizations have been analyzed in order to show as well the results convergence / Mestre