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Análise da interação estaca-solo via combinação do Método dos Elementos Finitos com o Método dos Elementos de Contorno / Pile-soil interaction by combination of the finite and boundary element methodMatos Filho, Rubens Fernandes de 26 March 1999 (has links)
Neste trabalho apresenta-se uma combinação de formulações numéricas para a análise da interação estaca-solo com ou sem blocos de capeamento rígido, sujeita à carga horizontal e vertical. Nestas formulações as estacas são representadas pelo método das diferenças finitas (MDF) ou pelo método dos elementos finitos (MEF) e o solo é representado pelo método dos elementos de contorno (MEC). Na utilização do MEF, para a análise das estacas, os deslocamentos e as forças de interação foram representados por várias funções polinomiais chegando-se a um elemento finito final considerado eficiente e constituído por quatro pontos nodais, 14 parâmetros nodais, sendo quatro para deslocamentos lineares em cada uma das direções (X1, X2 e X3) e mais dois parâmetros referentes as rotações do topo da estaca em torno dos eixos X1 e X2. Os deslocamentos transversais ao longo da estaca foram representados por uma função polinomial do 4º grau e os deslocamentos axiais foram representados por uma função cúbica. Para as forças da interface nas direções X1 e X2 são utilizados funções polinomiais cúbicas. As forças de superfície cisalhantes que ocorrem ao longo do fuste da estaca são representadas por um polinômio quadrático e a tensão normal à seção da extremidade inferior da estaca é suposta constante. O maciço de solos é modelado pelo MEC como um meio contínuo, elástico-linear, semi-infinito, isótropo e homogêneo. Combinando-se estes métodos de análise, obtém-se um sistema de equações lineares representando o problema de interação estaca-solo. Após a resolução deste sistema, são obtidos os deslocamentos e rotações nos nós do elemento e as tensões de contato estaca-solo. Vários exemplos envolvendo as formulações propostas são analisados e os resultados obtidos são concordantes com os de outros autores. / This work presents a mixed numerical formulation of analysis of the pile-soil interaction, with or without rigid caps, under horizontal and vertical loads. In these formulations the piles are modeled by finite difference method (FDM) or finite element method (FEM) and the soil is represented by the boundary element method (BEM). In the finite element method for the pile analysis the displacements and interactions forces with the soil were represented by several polynomials functions leading to an efficient element with four nodal points, 14 nodal parameters, where four parameters are the linear displacements for each directions (X1, X2 e X3) and two parameters for the rotations at the top of the pile. The transversal displacements along the pile were represented by a fourth degree polynomial and the axial displacements were represented by cubic functions. The interface forces in the X1 and X2 directions are represented by cubic functions. The shear contact forces along of the pile surface are approximated by a second degree polynomial and the normal tractions in the pile tip is assumed to be constant over its crosssection. The soil is modeled by BEM as an isotropic, homogeneous, semi-infinite and linear-elastic continuum. Combining these analysis methods a complete system representing a pile-soil interaction problem can be obtained and from it the displacements and the pile-soil contact tractions can be achieved. Various examples are presented and the results closely agree with others authors.
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Análise de dispositivos com materiais magnetoópticos para aplicações em sistemas de comunicações ópticas / not availableGonçalves, Evandro Assis Costa 21 September 2001 (has links)
As redes ópticas de comunicação têm possibilitado, cada vez mais, o oferecimento de serviços do tipo faixa larga. A rede de comunicação totalmente óptica está se tornando a meta tecnológica mais ambiciosa. Grandes esforços têm sido concentrados no desenvolvimento e aperfeiçoamento de materiais e dispositivos não-recíprocos, como isoladores e circuladores constituem uma importante classe de dispositivos ópticos. Os isoladores são utilizados em sistemas ópticos para prevenir a reflexão de luz em lasers e amplificadores. Os circuladores são empregados em esquemas de derivação de sinais que utilizam multiplexação em comprimento de onda (WDM). O funcionamento destes dispositivos é baseado nas propriedades de materiais magnetoópticos. As metas desta dissertação são apresentar as principais características dos materiais magnetoópticos, explorando as características não-recíprocas dos modos TM. Guias planares e tridimensionais são analisados neste trabalho. Para tanto, são obtidas as expressões das componentes dos campos e as equações características dos modos de interesse em estruturas planares por meio da técnica de matriz de transferência (TMT). A análise de propagação de onda em guias planares com materiais magnetoópticos é feita por meio de simulação numérica empregando o método de propagação de feixe (BPM) baseado em diferenças finitas (FD) e o esquema de Crank-Nicholson (CN) na discretização da solução da equação de onda. A condição de fronteira transparente (TBC) é incorporada ao algoritmo FD-BPM com a finalidade de se evitar reflexões de ondas eletromagnéticas para dentro da janela computacional. O método do índice efetivo é empregado na análise de guias de onda tridimensionais do tipo rib. / Optical communication networks have allowed a continuous increase of broadband services offer. The all-optical communication networks are becoming the most ambitious technological goal. Great efforts have been concentrated on the materiaIs and devices development and improvement to make it possible. Nonreciprocal devices, such as isolators and circulators constitute an important class of optical devices. Isolators are used in optical systems to avoid reflection of light in lasers and amplifiers. Circulators are used in signal derivation schemes that use wavelength division multiplexing (WDM). The operation of these devices is based on the properties of magnetooptic materiaIs. The purposes of this dissertation are to present the main features of the magnetooptic materiaIs as well as to analyze the eletromagnetic wave propagation in magnetooptic waveguides, exploring nonreciprocal features of TM modes. Planar and three-dimensional waveguides are analysed in this present study. Therefore expressions of electromagnetic field components and characteristic equations of the modes of interest in planar structures are obtained by using transfer matrix technique (TMT). The wave propagation analysis in planar magnetooptic waveguides is realized by using the finite-difference beam propagation method (FD-BPM) and Crank-Nicholson scheme (CN) applied to wave equation solution discretization. In order to avoid electromagnetic wave reflection into computational window, the transparent boundary condition (TBC) is incorporated to the FD-BPM formalism. The effective index method (EIM) is used in the analysis of three-dimensional rib magnetooptic waveguides.
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Desenvolvimento de Interface gráfica como suporte para soluções numéricas das equações de Maxwell em coordenadas gerais – 3DCOLARES, Adolfo Francesco de Oliveira 03 May 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, é implementada uma interface gráfica de usuários (GUI) usando a ferramenta
Qt da Nokia (versão 3.0). A interface visa simplificar a criação de cenários para a realização de simulações paralelas usando a técnica numérica Local Nonorthogonal Finite Difference Time-Domain (LN-FDTD), aplicada para solucionar as equações de Maxwell. O simulador foi desenvolvido usando a linguagem de programação C e paralelizado utilizando threads. Para isto, a biblioteca pthread foi empregada. A visualização 3D do cenário a ser simulado (e da malha) é realizada por um programa especialmente desenvolvido que utiliza a biblioteca
OpenGL. Para melhorar o desenvolvimento e alcançar os objetivos do projeto computacional, foram utilizados conceitos da Engenharia de Software, tais como o modelo de processo de software por prototipagem. Ao privar o usuário de interagir diretamente com o código-fonte da simulação, a probabilidade de ocorrência de erros humanos durante o processo de construção de cenários é minimizada. Para demonstrar o funcionamento da ferramenta desenvolvida, foi realizado um estudo relativo ao efeito de flechas em linhas de baixa tensão
nas tensões transitórias induzidas nas mesmas por descargas atmosféricas. As tensões
induzidas nas tomadas da edificação também são estudadas. / In this work, we have implemented a graphical user interface (GUI) by using the Nokia Qt library (version 3.0). The interface is designed to simplify the creation of scenarios for executing parallel E.M. Simulations by using the numerical technique Local Non-Orthogonal Finite Difference Time-Domain (LN-FDTD) method, applied to solve Maxwell's equations.
The simulator was developed by using the C programming language and parallelized by using threads. This way, the pthread library was employed. The 3D visualization of the scenario and of the corresponding mesh to be simulated is performed by a specially developed program based on the OpenGL specification. In order to improve the development and to achieve the goals of computational design, we have used concepts of software engineering, such as the
process model for software prototyping. Depriving the user to interact directly with the source code of the simulation program, the probability of human errors while performing the constructing process of scenarios is minimized. In order to demonstrate the operation of the developed tool, a study regarding lightning-induced voltages on low voltage lines with
catenaries is performed. Induced voltages inside a small building (a residence) are also studied.
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Aplica??o do m?todo das diferen?as finitas energ?ticas na modelagem do concreto refor?ado com fibras curtas de a?o sob flex?oNeves, J?lia Barbosa 24 September 2013 (has links)
Submitted by Verena Bastos (verena@uefs.br) on 2015-08-05T21:29:18Z
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Previous issue date: 2013-09-24 / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de S?o Paulo - FAPESP / The prediction of the reinforced concrete beams behavior under bending is essential
to design these elements. Usually the models do not incorporate the concrete stress
contribution, which may underestimate the structural element strain that use steel fiber
reinforced concrete (SFRC) under permanent or temporary loads. This work presents a
variational formulation based on the finite difference energy method (EFDM) in
predicting the flexural behavior of concrete beams reinforced, that uses SFRC. The
proposed model uses the classical lamination theory (CLT) with a damage model
(Mazars, 1984) applied to the SFRC. The reinforcement was considered as a layer of a
perfect elastic-plastic material. Comparing the load-displacement numerical results with
those of the literature to reinforced concrete beams demonstrates the consistency of the
proposed model. / A previs?o do comportamento de vigas de concreto armado sob flex?o ? fundamental para o adequado dimensionamento destes elementos. Usualmente, os modelos n?o incorporam a contribui??o do concreto tracionado, o que pode subestimar as deforma??es no elemento estrutural que utilizem o concreto refor?ado com fibras (CRFA) sob cargas de curta e longa dura??o. No presente trabalho ? apresentada uma formula??o variacional com base no m?todo das diferen?as finitas energ?ticas (MDFE) para a previs?o do comportamento ? flex?o de vigas de concreto simples ou armado refor?adas com fibras de a?o. O modelo proposto combina a teoria cl?ssica de laminados (TCL) com um modelo de dano (Mazars, 1984) aplicado ao concreto. O refor?o (armadura longitudinal) foi considerado como uma l?mina de um material
elasto-pl?stico perfeito. A compara??o dos resultados num?ricos com resultados encontrados na literatura para vigas de concreto armado, em termos de cargadeslocamento, demonstra a coer?ncia do modelo proposto.
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[en] SIMULATION OF THE FLOW DURING KICK CONTROL IN AN OIL WELL USING THE CHARACTERISTICS METHOD, WITH FINITE DIFFERENCES / [pt] SIMULAÇÃO DO ESCOAMENTO DURANTE CONTROLE DE KICK EM UM POÇO DE PETRÓLEO PELO MÉTODO DAS CARACTERÍSTICAS, COM DIFERENÇAS FINITASVICTORIA CRISTINA CHEADE JACOB 30 November 2018 (has links)
[pt] O estudo de controle de poço é fundamental para determinar as principais variáveis envolvidas nas operações de perfuração e construção de um poço. A análise dessas operações visa estabelecer parâmetros importantes que devem ser acompanhados, a fim de evitar um influxo de fluidos da formação para o poço (kick). Para que as operações de perfuração sejam sempre seguras, é necessário que a pressão hidrostática no fundo do poço seja superior a pressão de poros da formação. Este trabalho apresenta uma modelagem matemática, desenvolvida para simular um kick de água e óleo da formação que adentra um poço terrestre vertical e, assim, prever o comportamento da pressão dentro da coluna de produção e no espaço anular durante uma situação de controle de poço. A operação de controle é composta pelo influxo do kick, fechamento do poço e expulsão do fluido invasor. O caso de kick de gás não foi abordado devido à sua complexidade. O modelo estudado foi simulado no Visual Basic do Excel com emprego de uma formulação do método das características com diferenças finitas. Foram implementadas considerações sobre o efeito da geometria do poço, perdas de carga por fricção, expansão do influxo e modelo de escoamento bifásico. / [en] The study of well control is critical to determine the main variables involved in well drilling and construction operations. The analysis of these operations aims to establish important parameters that must be followed in order to avoid an influx of fluids from the formation into the well (kick). In order to guarantee safety during drilling operations, the hydrostatic pressure at the bottom of the well must be greater than the formation pore pressure. This work presents a mathematical modeling, developed to simulate a water and oil kick from the formation that enters a vertical onshore well and, thus, predict the pressure behavior inside the production string and the annular space during a well control situation. The control operation is composed of the kick inflow, well closure and expulsion of the invading fluid. The gas kick case was not assessed because of its complexity. The studied model has been simulated in Visual Basics, in Excel, using the characteristics method with finite difference formulation. Considerations were taken about the effect of well geometry, friction loss, influx expansion and two phase flow model.
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Simulação em variáveis primitivas de escoamento incompressíveis com atualizacao direta e explícita para pressãoPlatte, Rodrigo Barcelos January 1998 (has links)
No presente trabalho estudam-se diferentes técnicas explícitas, em diferenças finitas, no emprego de algoritmos do tipo velocidade-pressão para simulação de escoamentos incompressíveis. O método de resolução da pressão de maneira direta e explícita, introduzido por Bravo e Claeyssen [BRA 97a], é analisado. Faz-se uma aproximação para o erro causado por esta técnica, e verifica-se como isto afeta a equação da continuidade. As simulações são realizadas na cavidade quadrada, comparando-se os diferentes métodos e validando as aproximações realizadas no estudo do método de resolução da pressão. Além disso, simula-se o escoamento em cavidades profundas e rasas, observandose a formação de vórtices e distribuição de energia cinética. Simulações do escoamento na cavidade cúbica também são apresentadas. / In this work different explicit technics in finite defferences in the application of velocity-pressure algorithm to simulate incompressible flows have been studied. The direct and explicit method of pressure resolution, introduced by Bravo anel Claeyssen [BRA 97a] is analyzed. An approximation to the error caused by this method is made, anel how this affects the continuity equation is verified. The simulations are maele in a square cavity, comparing the differents methoels anel valielating the approximations maele in the study of the pressure resolution method. Besieles this, flow in eleep and shallow cavities is simulateel, observing the formation of vortices and kinetic energy distribution. Simulations of the flow in the cubical cavity are also considered.
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Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos / Determination of a source of contaminants in the River Macaé estuary through the technique of inverse problemsRadael de Souza Parolin 15 August 2013 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o
correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A
qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros
biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente
ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma
ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por
exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e
intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região
predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma
pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na
costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que
consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético,
bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do
contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão,
foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método
de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução
já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de
discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de
transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas
inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e
Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção
Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte,
com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de
amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem
estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema
inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e
aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma
estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos
de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional,
embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os
resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes,
quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso,
os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com
estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do
comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se
uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a
identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais. / A great challenge of our time is the preservation of water resources, as well as the
proper management of the same, given the expansion of cities and human activities. The
quality of a water body is usually evaluated through the analysis of biological, physical and
chemical parameters. The behavior of these parameters can conveniently be simulated by
mathematical and computational models, which arise as a useful tool by its ability to generate
scenarios that may support, for example, decision making. In this thesis we discuss techniques
for estimating the location and intensity of a source of conservative contaminant
hypothetically released in the predominantly fluvial area of an estuary. The release here
considered happens in a punctual and continuous form and the focused area includes the River
Macaé estuary, located in the northern coast of Rio de Janeiro. The work includes the solution
of a direct problem, which consists of two-dimensional transport (vertically integrated) of that
hypothetical contaminant, as well as the application of inverse problems techniques. For the
solution of the contaminant transport, modeled here by the version 2D horizontal advectiondiffusion
equation, were used as discretization methods the Finite Element Method and the
Finite Difference Method. For the hydrodynamic problem were used data from a solution
already developed to the River Macaé estuary. Analyzed the mesh according to the
discretization method, were defined the geometry of the estuary and the hydrodynamic and
transport parameters. For estimation of the proposed parameters the technique of inverse
problems was used, with the use of the Luus-Jaakola method, the Particle Collision Algorithm
and the Ant Colony Optimization for estimating the location and of the Golden Section
method for estimating the parameter of intensity of the source. For the definition of a source
with the objective of proposing an idealized experimental scenery and of the collection of
sampling data the sensibility analysis was accomplished with relationship to the parameters to
be estimated. As sampling data of concentration were synthetic data, the inverse problem was
solved using them with and without noise, introduced artificially and randomly. Without the
noise use, the three methods were shown equally efficient, with accurate estimation in 95% of
the executions. Already using sampling data with noise of 5%, the Luus-Jaakola method was
shown more efficient in effort and computational cost, although all have estimated the source
precisely in 80% of the executions. Considering the reached results in this work it is possible
to estimate a source of constituents, as to its location and intensity, through the technique of
inverse problems. Moreover, the applied methods were shown efficient in the estimation of
such parameters with accurate estimates for most executions. Thus, the study of the behavior
of contaminants, and especially the identification of external sources, it becomes an important
tool for the management of the water resources, making possible, besides, the identification of
possible responsible for environmental liabilities.
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ANÁLISE DINÂMICA DE TORRES ESTAIADAS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO SUBMETIDAS À RUPTURA DE CABO / DINAMIC ANALYSIS OF TRANSMISSION LINES GUYED TOWERS SUBMITTED TO BROKEN CABLECarlos, Thiago Brazeiro 10 February 2015 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The need for transmission lines expansion (TL) is evident in the face of growing electrical energy demand in Brazil as well as the great distances between generation and consumption centers. It is known that numerous failures can interrupt the energy transmission and the towers collapse is among the main reasons, causing huge losses to both electrical energy companies and final users. Thus, it is crucial to understand the mechanical behavior of these structures, considering the different actions that they can act so that the energy transmission can take place in a safe, efficient and economical way. In this context, this paper deals with the static and dynamic response evaluation of guyed lattice metallic towers of TLs submitted to broken conductor and broken lightning-rod cable. For this purpose, numerical models of isolated tower and completed stretch of TL were developed, including all components, towers, insulator chains, lightning-rod cables, conductor cables and prestressed stay cables. The models are subjected to static analysis through "equivalent static loads" application coming from the broken cable and dynamic analysis, in the time domain, using the method of direct integration of equations of motion explicitly, with central finite differences. The static and dynamic responses are given in terms of nodal displacements at the top and normal stresses in the tower bars. Finally, the results of the dynamic analysis in the time domain are compared with those determined by static analysis, employed in the usual design practice, that is, the peak and final values (after the structure stops vibrating) are compared with the static response values in order to verify the validity of the model used in the design practice. / A necessidade da expansão de linhas de transmissão (LTs) fica evidente diante da crescente demanda por energia elétrica no Brasil, além das grandes distâncias entre a geração e os centros consumidores. Sabe-se que inúmeras falhas podem interromper a transmissão da energia, e o colapso de torres está entre as principais, causando enormes prejuízos, tanto as companhias de energia elétrica quanto aos consumidores finais. Dessa forma, torna-se fundamental o conhecimento do comportamento mecânico destas estruturas, frente às diferentes ações que podem atuar, para que o transporte de energia ocorra de maneira segura, eficiente e econômica. Neste contexto, o presente trabalho trata da avaliação da resposta estática e dinâmica de torres metálicas treliçadas estaiadas de LTs submetidas à ruptura de cabo condutor e de cabo para-raios. Para isso, foram desenvolvidos modelos numéricos de torre isolada e de um trecho completo de LT, incluindo todos componentes, torres, cadeias de isoladores, cabos para-raios, cabos condutores e cabos de estais pré-tensionados. Os modelos são submetidos a análises estáticas, através da aplicação de cargas estáticas equivalentes oriundas da ruptura de cabo, e análises dinâmicas, no domínio do tempo, empregando o método de integração direta das equações do movimento, de forma explícita, com diferenças finitas centrais. As respostas estática e dinâmica são dadas em termos de deslocamentos nodais no topo e esforços normais nas barras da torre. Por fim, os resultados da análise dinâmica no domínio do tempo são comparados com os determinados por meio da análise estática, empregada na prática usual de projeto, ou seja, são comparados os valores de pico e os valores finais (após a estrutura parar de vibrar) com os valores da resposta estática, a fim de verificar a validade do modelo empregado na prática de projeto.
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Modelo neural por padrões proximais de aprendizagem para automação personalizada de conteúdos didáticosMelo, Francisco Ramos de 25 March 2012 (has links)
This study presents a model for the organization of educational content customized for environments of individual studies. For many students the availability of content in general form can not be efficient. It proposed a multilevel structure of concepts to provide the development of different combinations to show the same content. The work shows that it is possible to customize the content in order to encourage other students with the use of proximal learning standards. These patterns are obtained from the analysis of the action of students with positive results in the individual organization of the content. The formal representation establishes the definition of the student profile, multi-level content, the distribution plan of correction of concepts and teaching career. The structure of the trajectory of student teaching is formally established by the method of finite differences. The system uses artificial intelligence techniques to organize and personalize content reactively. Customization is provided by an artificial neural network that enables the classification of the student profile and assign that profile to a standard proximal learning. To mediate and adjust the contents of a reactive system was inserted into a set of rules from experts in teaching. The experiment showed the applicability and appropriateness of the proposed model. The results indicated the suitability of the approach by automating the organization\'s custom content so adaptive and reactive. The intelligent system to establish the structure of the custom content to be presented was considered efficient, giving the student a better use of the content, with higher and lower final average study time and content presented. / Este trabalho apresenta uma modelagem para a organização personalizada de conteúdos didáticos para ambientes de estudos individuais. Para muitos estudantes a disponibilização do conteúdo em formato generalizado pode não ser eficiente. É proposta uma estrutura multinível de conceitos para proporcionar o desenvolvimento de diferentes combinações para a apresentação do mesmo conteúdo. O trabalho mostra que é possível personalizar o conteúdo de forma a favorecer outros estudantes com o uso de padrões proximais de aprendizagem. Estes padrões são obtidos da análise da ação de estudantes, com resultados positivos na organização individual do conteúdo. A representação formal estabelece a definição do perfil do estudante, o conteúdo multinível, o plano de distribuição dos conceitos e a correção da trajetória didática. A estruturação da trajetória didática do estudante é formalmente estabelecida pelo método das diferenças finitas. O sistema utiliza técnicas de inteligência artificial para organizar e personalizar reativamente o conteúdo. A personalização é proporcionada por uma rede neural artificial que possibilita a classificação do perfil do estudante e associa esse perfil a um padrão proximal de aprendizagem. Para mediar e ajustar o conteúdo de forma reativa foi inserido no sistema um conjunto de regras de especialistas em docência. O experimento realizado mostrou a aplicabilidade e a adequação da modelagem proposta. Os resultados indicaram a adequação da abordagem, automatizando a organização personalizada do conteúdo de forma adaptativa e reativa. O sistema inteligente ao estabelecer a estruturação personalizada do conteúdo a ser apresentado foi considerado eficiente, proporcionando ao estudante um melhor aproveitamento do conteúdo, com maior média final e menor tempo de estudo e conteúdo apresentado. / Doutor em Ciências
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Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos / Determination of a source of contaminants in the River Macaé estuary through the technique of inverse problemsRadael de Souza Parolin 15 August 2013 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o
correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A
qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros
biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente
ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma
ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por
exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e
intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região
predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma
pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na
costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que
consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético,
bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do
contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão,
foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método
de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução
já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de
discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de
transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas
inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e
Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção
Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte,
com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de
amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem
estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema
inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e
aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma
estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos
de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional,
embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os
resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes,
quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso,
os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com
estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do
comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se
uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a
identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais. / A great challenge of our time is the preservation of water resources, as well as the
proper management of the same, given the expansion of cities and human activities. The
quality of a water body is usually evaluated through the analysis of biological, physical and
chemical parameters. The behavior of these parameters can conveniently be simulated by
mathematical and computational models, which arise as a useful tool by its ability to generate
scenarios that may support, for example, decision making. In this thesis we discuss techniques
for estimating the location and intensity of a source of conservative contaminant
hypothetically released in the predominantly fluvial area of an estuary. The release here
considered happens in a punctual and continuous form and the focused area includes the River
Macaé estuary, located in the northern coast of Rio de Janeiro. The work includes the solution
of a direct problem, which consists of two-dimensional transport (vertically integrated) of that
hypothetical contaminant, as well as the application of inverse problems techniques. For the
solution of the contaminant transport, modeled here by the version 2D horizontal advectiondiffusion
equation, were used as discretization methods the Finite Element Method and the
Finite Difference Method. For the hydrodynamic problem were used data from a solution
already developed to the River Macaé estuary. Analyzed the mesh according to the
discretization method, were defined the geometry of the estuary and the hydrodynamic and
transport parameters. For estimation of the proposed parameters the technique of inverse
problems was used, with the use of the Luus-Jaakola method, the Particle Collision Algorithm
and the Ant Colony Optimization for estimating the location and of the Golden Section
method for estimating the parameter of intensity of the source. For the definition of a source
with the objective of proposing an idealized experimental scenery and of the collection of
sampling data the sensibility analysis was accomplished with relationship to the parameters to
be estimated. As sampling data of concentration were synthetic data, the inverse problem was
solved using them with and without noise, introduced artificially and randomly. Without the
noise use, the three methods were shown equally efficient, with accurate estimation in 95% of
the executions. Already using sampling data with noise of 5%, the Luus-Jaakola method was
shown more efficient in effort and computational cost, although all have estimated the source
precisely in 80% of the executions. Considering the reached results in this work it is possible
to estimate a source of constituents, as to its location and intensity, through the technique of
inverse problems. Moreover, the applied methods were shown efficient in the estimation of
such parameters with accurate estimates for most executions. Thus, the study of the behavior
of contaminants, and especially the identification of external sources, it becomes an important
tool for the management of the water resources, making possible, besides, the identification of
possible responsible for environmental liabilities.
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