Na ortopedia humana e veterinária é frequente a necessidade de reparação óssea após grandes traumas e fraturas, sendo indispensável o uso de implantes para correção estética e funcional dos membros. Os materiais de origem biológica, conhecidos como biomateriais, estão sendo usados principalmente na confecção de próteses e órteses. A utilização de ferramentas não invasivas e com menor ônus no pós-operatório de cirurgias ortopédicas está em grande avanço, e a utilização do Power Doppler na visualização de neovascularização auxilia na previsão de regeneração, assim como as variações térmicas verificadas pela termografia auxiliam na previsão de não-união, ou processo inflamatório exacerbado. Falhas ósseas foram realizadas nas tíbias de ovinos e preenchidas com biomaterial à base de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, sendo que um membro foi considerado controle e outro membro tratado segundo estudo randomizado. Foram realizadas avaliações termográficas e por ultrassonografia Power Doppler em todos os animais do estudo, semanalmente, por 56 dias do período pós-operatório. Não houve diferenças significativas com relação à temperatura mínima, máxima e média entre os grupos com biomaterial e controle nas imagens termográficas. Houve variações estatísticas com relação ao tempo dentro de ambos os grupos. Com relação à presença de vasos na ultrassonografia Power Doppler não houve diferenças estatísticas entre os grupos, exceto no dia 21 (p = 0,031). O Power Doppler foi realizado com duas configurações PRF 1 (1,4 kHz) e PRF 2 (6, 7 kHz). Houve diferença significativa entre os grupos com biomaterial e controle na PRF 1 nos dias 21 (p = 0,016) e 28 (p = 0,031), onde o grupo controle apresentou maior número de vasos nos dois momentos. Não houve diferença estatisticamente significativa com relação à mesma avaliação com a PRF 2. Na observação cruzada entre presença de vasos e temperatura houve diferença significativa no dia 21 dos membros com biomaterial, para a temperatura mínima (p = 0,049), máxima (p = 0,056) e média (p = 0,052), onde nos membros que não apresentaram vasos esta mostrou-se maior quando comparada aos que possuíam neovascularização, o que não ocorreu no caso dos membros controles. Dentro das possibilidades de avaliação que os exames de imagem fornecem, a termografia e a ultrassonografia Power Doppler mostraram-se ferramentas não invasivas de avaliação pós-operatória de processo inflamatório e neovascularização, e não houve indícios de complicações relacionadas ao biomaterial / Trauma and large fractures frequently need repair in human and veterinary medicine, and bone implants are imperative for esthetics and functional limb correction. Biological material, known as biomaterials has been used in the manufacture of prostheses and orthoses. Non-invasive methods with lower burden for the orthopedic postoperative period are in great advance, and Power Doppler for neovascularization evaluation aid in regeneration forecast, such as thermal variations visualized with thermography supports non-union or inflammation exacerbation. Bone defects was performed in both ovine tibia and it was filled with chitosan, collagen and hydroxyapatite biomaterial. One limb was filled with the biomaterial and the other one was left as control following randomized study. Thermographic and Power Doppler ultrasonography assessment was performed in all animals, weekly, for 56 postoperative days. There was no difference in minimum, maximum and average temperature between the biomaterial and control groups in the thermographic evaluation. Statistical variations were visualized according to the time in both groups. Neovascularization evaluated by Power Doppler showed no statistic variation between groups, except at 21 postoperative days (p = 0,031). Two Power Doppler PRF configuration was performed PRF 1 (1,4 kHz) e PRF 2 (6, 7 kHz). Significant difference among biomaterial and control groups was noted with PRF 1 at the 21 (p = 0,016) and 28 (p = 0,031) postoperative days, in which the control group demonstrated higher number of vessels, in both moments. No statistical differences were founded in the same evaluation with PRF 2. In crossing information (neovascularization presence and temperature) at the 21 day, the biomaterial group presented higher minimum (p = 0,049), maximum (p = 0,056) and average (p =0,052) in the without vessels limbs. This was not visualized in the control group. Within the imaging evaluation possibilities, thermography and Power Doppler ultrasonography presented noninvasive potential for the postoperative period inflammatory and neovascularization evaluation and there was no evidence of biomaterial related complications

Orientadores: Denis José Schiozer, Célio Maschio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:44:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correia_ManuelGomes_D.pdf: 14518557 bytes, checksum: 6bd7fa813367e116cd714b895308f6fb (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A construção de modelos robustos que considerem heterogeneidades características de reservatórios carbonáticos, tais como fraturas e vugs, continua sendo um desafio geologia e engenharia de petróleo. O objetivo deste trabalho é desenvolver e aplicar uma metodologia que vise a representação da geologia de reservatórios carbonáticos na simulação de reservatórios, através da integração das etapas de caracterização, transferência de escala e simulação de escoamento. A metodologia segue cinco etapas: (1) divisão do reservatório em unidades características de fluxo (UCF); (2) modelagem geoestatística típica de cada UCF; (3) transferência de escala para cada UCF; (4) modelagem numérica para cada UCF e (5) integração das UCF num modelo único de simulação de reservatórios. A metodologia é aplicada a três UCF considerando fraturas difusas, subsísmicas e vugs isolados. A metodologia apresenta várias vantagens: controle sequencial sobre as propriedades estáticas e pseudo-funções ao longo da transferência de escala; calibração do fluxo realizada sequencialmente de acordo com a escala de heterogeneidades; suporte para a escolha do modelo adequado de simulação numérica; redução do tempo da simulação de escoamento e do tempo relativo ao desenvolvimento de reservatórios carbonáticos dado que a metodologia pode ser aplicada em processos de análise de incerteza; e aperfeiçoamento na integração de heterogeneidades multiescalares na simulação de reservatórios. Para uma representação adequada reservatórios carbonáticos na simulação de fluxo, os seguintes passos são essenciais: os procedimentos de transferência de escala devem ser diferenciados por UCF e respectiva escala das heterogeneidades presentes; a definição de uma solução de referência é importante para a previsão da escolha do modelo de simulação numérica; a aplicação de pseudo-funções é normalmente necessária para efeito de ajuste de escoamento em reservatórios carbonáticos, dada a presença dos efeitos de embebição e forças gravitacionais que não podem ser transferidos pelas técnicas comuns de transferência de escala aplicadas em propriedades estáticas. Este trabalho apresenta uma metodologia e análise que pode ser útil em áreas multidisciplinares de pesquisa dado que integra a modelagem geoestatística de reservatórios carbonáticos com a simulação de reservatórios / Abstract: The construction of robust reservoir models considering geological carbonate heterogeneities, such as fractures and vugs, remains a challenge. The purpose of this work is to perform and apply a methodology aiming a suitable representation of carbonate reservoir geology in reservoir simulation through the integration of characterization, upscaling and flow simulation steps. The methodology follows five elementary steps: (1) division of reservoir into characteristic flow units (UCF); (2) geostatistical modeling for each UCF; (3) upscaling procedure for each UCF; (4) flow simulation modeling for each UCF and (5) integration of all UCF into a single reservoir for flow simulation. The methodology is applied to three UCF considering diffuse fractures, sub-seismic fractures and isolated vugs. The methodology has shown several advantages: sequential control over static properties and pseudo-functions integrated with upscaling procedure; flow match accomplished sequentially by heterogeneity scale, over the upscaling; simplification in definition of the accurate simulation flow model; reduce time consumption in flow simulation and project development as the methodology can be implemented for uncertainty workflows; and improvement of the integration of multiscale heterogeneities in reservoir simulation. For a proper representation of a carbonate reservoir in flow simulation, important steps should be followed: upscaling procedure must be done differently by UCF and consequently by type of heterogeneity scale; flow progress and reservoir pressure drop analysis of a reference solution is helpful to define the flow model selection; pseudo-functions are normally necessary to match procedures in fractured carbonate reservoirs because of dynamic phenomena (imbibition, gravitational forces etc.) that cannot be upscaled by the common averages used for static properties. This work presents a methodology and an analysis that can be useful for multidisciplinary areas of expertise since it integrates geostatistical modeling of carbonate reservoir heterogeneities with reservoir simulation / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Roger William Fernandes Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-23T17:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_DanilloCosta_M.pdf: 1685806 bytes, checksum: 0e90fd8fb32a562bcf7161f1f78bfab7 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente estudo teve como propósito analisar a resistência mecânica de duas marcas de fixação do sistema 1,5mm através de teste mecânico de carregamento linear em dois métodos de fixação em modelos de hemimandíbulas de alumínio com fraturas simuladas e realizar análise fractográfica. Foi realizada a confecção de quatro estruturas de alumínio semelhantes a hemimandíbula, sendo utilizada duas hemimandíbulas para cada grupo de estudo. As mesmas foram fixadas com placas e parafusos das marcas Tóride® e Traumec®. No grupo I foi empregada uma placa reta de titânio de quatro furos na zona de compressão e outra na zona de tensão mandíbular; e no grupo II, foi empregada apenas uma placa reta de quatro furos na zona neutra. Para os testes mecânicos, foi utilizada a máquina para ensaio universal mecânica Instron® modelo 4411 até ocorrer a falha total do sistema de fixação (fratura da placa). Em seguida, as amostras foram submetidas a análises fractográficas das superfícies fraturadas com microscópio eletrônico de varredura FEI®. Foi aplicada a Análise de Variância (ANOVA) dois fatores e o teste de Tukey com significância de 5%. A fixação com duas placas retas de quatro furos apresentou maior resistência à carga (p<0,01) em relação ao grupo de apenas uma placa, independente da marca comercial. A marca Tóride® apresentou média de deslocamento de pico maior que as placas Traumec® quando avaliadas nos grupos com uma placa e extensão de carga no deslocamento de 5mm. As amostras romperam por sobrecarga dúctil, por falha mecânica caracterizada por dano alveolar / Abstract: The purpose of this study was to analyze the mechanical strength of two brands of 1.5 mm system fixation through mechanical linear load test in two fixation methods in aluminum hemimandibles with simulated body fractures and perform fractographic analysis of the samples. Four aluminum structures similar to hemimandibles were fabricated with a linear sectioning simulating a fracture of mandibular body and two hemimandibles were used in each group for posterior fixation with plates and screws with two national brands: Toride® and Traumec®. The group I was fixed with a straight titanium plate with four holes in the compression zone and another one in the tension zone. Group II was fixed with a straight plate with four holes in the neutral zone. For mechanical testing, a universal mechanical testing Instron ® Model 4411 was used and the test was made until final failure of the system (fracture plate). Then, the samples were submitted to fractographic analysis through a scanning electron microscope FEI ®. A analysis of variance (ANOVA) Two-way and Tukey test with 5% significance (?= .05) were applied for statistical analysis. The fixation method with two straight plates showed a higher load resistance (p<0.01) when compared to the group of only one plate, regardless of the brand. The brand Toride® showed an average of peak displacement higher than Traumec® when the groups with only one plate with the extension of 5mm were evaluated. All the samples fractured by ductile overload, characterized by alveolar micromechanisms / Mestrado / Cirurgia e Traumatologia Buco-Maxilo-Faciais / Mestre em Clínica Odontológica

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:22:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miyaura_EdsonHaruo_M.pdf: 7225528 bytes, checksum: 18ef99acba609c719adac9b690048969 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Inúmeros trabalhos de pesquisa tem sido feitos em torno de um processo de soldagem por atrito conhecido por FSW, ou Friction Stir Welding. A proposta deste trabalho é determinar o efeito das tensões residuais resultantes de tal processo sobre a propagação de trincas na região próxima à junta soldada. Este efeito é considerado calculando-se fatores de intensidade de tensão residual pelo uso de funções ponderadoras e pelo método de elementos finitos. Técnicas numéricas e equações de taxa de propagação modificadas são empregadas para determinar a vida residual em fadiga de sólidos com trincas que atravessam transversalmente a região da solda. É abordado e aplicado um meio de determinar uma curva de tensão residual longitudinal a partir de uma curva de fatores de intensidade de tensão residual. Finalmente, o ensaio cut compliance é apresentado como uma técnica experimental eficaz na determinação de uma curva de fatores de intensidade de tensão residual. A aplicação de tal método exige o conhecimento prévio ou o cálculo de funções de influência. Demonstra-se que o método de elementos finitos é eficaz na determinação de tais funções / Abstract: Numerous research papers have been published on a process known as friction stir welding or FSW. The purpose of this work is to determine the effect of residual stresses resulting from such process on the propagation of a crack near the weld. This effect is taken into account by calculating residual stress intensity factors using weight functions and finite elements. Numerical techniques and crack propagation rate equations are employed to determine residual fatigue life of solids with cracks that traverse across the weld region. A way to determine a longitudinal residual stress curve from a residual stress intensity factor curve is discussed and applied in this work. Finally, the cut compliance method is presented as an effective experimental technique to determine residual stress intensity factor curves. The application of such method requires calculation of influence functions. It is shown that the finite element method is effective in determining those functions / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T08:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoseHiltonFerreirada_D.pdf: 14751352 bytes, checksum: 7fbb40ac7c73c18bb5c602fe3a79f20d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal propor um novo ensaio para avaliar a susceptibilidade de metais de solda ao fenômeno de trincas induzidas pelo hidrogênio em diferentes ambientes. O novo ensaio é composto de duas propostas: a primeira consiste em viabilizar a aplicação do teste G-BOP (Gapped Bead-On-Plate) em chapas finas: a espessura do corpo de prova (50,8mm) é obtida através da montagem de blocos conjugados com chapas finas do aço avaliado como metal de base e chapas de aço ABNT 1020; a segunda proposta baseia-se numa metodologia para realizar os ensaios do teste G-BOP em um ambiente saturado com H2S. Para o desenvolvimento do trabalho foi usado o processo de soldagem a arco com eletrodo tubular (FCAW). Os parâmetros de controle utilizados foram a energia nominal de soldagem e a constante de deposição. O desenvolvimento experimental foi realizado de forma totalmente aleatória, com o auxílio de um procedimento conhecido como planejamento fatorial (PF); foram utilizadas como variáveis de influência o tipo de arame tubular, a temperatura de preaquecimento e o ambiente de ensaio. Como variável de resposta foi avaliado o percentual de trincas de hidrogênio (TH)presente no metal de solda do aço API X80. Os resultados foram submetidos à análise de variância e validados para uma confiança de 90%. Os resultados de trincas de hidrogênio foram discutidos em função da composição química, microestrutura, modos de fraturas e hidrogênio residual do metal de solda. Concluiu-se que a nova proposta de teste G-BOP modificado foi eficaz na avaliação da sensibilidade dos metais de solda ao trincamento induzido pelo hidrogênio; a exposição ao H2S fragilizou os metais de solda executados à temperatura ambiente e aumentou a susceptibilidade dos arames tubulares às trincas de hidrogênio. Ainda como resultados deste trabalho pode-se concluir que o preaquecimento do aço API X80 evitou o trincamento do metal de solda e que os arames tubulares mostraram-se susceptíveis ao trincamento por hidrogênio quando soldados à temperatura ambiente / Abstract: The main objective ofthis work is to propose a new test to evaluate the susceptibility of weld metaIs to the phenomenon ofhydrogen induced cracking in different environrnents. The new test is a combination oftwo procedures: the first is to make possible the application of GBOP (Gapped Bead-on-Plate) test on steel sheets. The thickness ofthe workpiece (2 inches) is gotten through the sandwich assembly with steel sheets of the evaluated steel as weld metal and ABNT 1020 steel; the second is to carry out the G-BOP tests in a H2Ssaturated environrnent. The tests were perfonned with the Flux Cored Arc Welding process (FCAW). Welding energy and the deposition were kept constant during the tests. The experimental were carried out with a random factorial designoThe input variables were cored wire kind, preheat temperature and environrnent testoThe hydrogen cracking percentage in weld metal of API X80 steel was the output variable. Results were submitted to a variance analysis and a 90% confidence interval was utilized. The results of cold cracking were discussed in function ofthe chemical composition, microstructure, fracture mode and trapped hydrogen in weld metal. It can be concludedthat the new modified GBOP test proposed was powerful in the evaluation of the sensitivity ofweld metaIs to the hydrogen induced cracking; the H2S rich environrnent brittled the weld metal executed at room temperature and increased the susceptibility ofthe cored wires to hydrogen induced cracking. Furthermore, the preheat temperature of API X80 steel avoided the cold cracking in weld metal and, the cored wires showed susceptibility to hydrogen cracking when welded at room temperature / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:49:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernanda Santos.pdf: 1372744 bytes, checksum: 6e4461143b107749220fa36de7e0a833 (MD5) Previous issue date: 2013-02-19 / Femur fracture is among the most common traumatic injuries in the elderly population, it presents a high mortality rate in the first year after fracture, it causes loss of functional capacity, resulting in about half of the elderly being unable to walk and in a quarter the need of extended care at home. The main objective of this research was to describe the causes of femur fractures and the profile of older adults with a diagnosis of femur fracture, hospitalized by SUS in the city of Pelotas / RS, Brazil. We opted for a cross-sectional descriptive study with elderly people who had femur fractures and were hospitalized in the Santa Casa de Pelotas Hospital, from February to August 2012. The variables were: Socioeconomic, demographic, and related to health / illness, besides the Mini Mental State Examination (MMSE). We interviewed 50 individuals, 39 women and 11 men. From the elderly fractured, mostly were white, retired, widowed, could read and write, and living with someone. Morbidity was prevalent hypertension with 56% of the sample, the majority reported continuous use of drugs and physical inactivity. The predominant mechanism of injury was falls occurred in the home of the elderly, and 78% of the elderly reported difficulty in walking before fracture. Regarding the tracking signs of dementia, 84% of elderly patients with femur fractures had cognitive impairment. Through the results presented in this research, and the aging of the population living in Brazil and in the city of study, it is relevant falls prevention campaigns among the elderly, with consequent promotion of improvement in the quality of life in this population. / A fratura de fêmur está entre as lesões traumáticas mais comuns na população de idosos, apresenta uma alta taxa de mortalidade no primeiro ano pós-fratura, causa perda da capacidade funcional, deixando cerca da metade dos idosos incapazes de deambular e um quarto necessita de cuidado domiciliar prolongado. O objetivo geral da pesquisa foi descrever as causas da fratura de fêmur e o perfil de idosos com diagnóstico de fratura de fêmur, hospitalizados pelo SUS na cidade de Pelotas/RS, Brasil. Optou-se por um estudo transversal e descritivo com idosos que tiveram fratura de fêmur e se internaram no Hospital Santa Casa de Pelotas, no período de fevereiro a agosto de 2012. As variáveis foram: dados socioeconômicos, demográficos, relacionados à saúde/doença, além do Miniexame do Estado Mental (MEEM). Foram entrevistados 50 idosos, destes, 39 mulheres e 11 homens. Os idosos fraturados, em sua maioria, eram da cor branca, aposentados, viúvos, sabiam ler e escrever, e residiam com alguém. A morbidade prevalente foi a HAS, com 56% da amostra; a maioria relatou fazer uso contínuo de medicamentos e não realizar atividade física. O mecanismo do trauma predominante foi a queda ocorrida dentro do domicílio do idoso, e 78% dos idosos referiram dificuldade para caminhar antes da fratura. Em relação ao rastreamento de sinais de demência, teve-se que 84% dos idosos com fratura de fêmur apresentavam déficit cognitivo. Por meio dos resultados apresentados nesta pesquisa, e pelo processo de envelhecimento da população vivenciado no Brasil e na cidade do estudo, se fazem pertinentes campanhas de prevenção às quedas entre os idosos, com consequente promoção da melhora da qualidade de vida desta população.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate two types of external fixators induced to correct humeral fracture in eighteen domestic pigeons. The reduction of an diaphyseal humeral fracture was made with an intramedulary pin associated to another perpendicular one inserted into the distal segment (Group A - GA); in the other group (Group B - GB), an additional pin was used in the proximal fragment. All the pigeons were evaluated clinically and radiographically up to 60 days post surgery, except four of each group which were submitted to euthanasia at 15, 22 29 and 36 days for the macro and microscope exams. The flight test was successful in all pigeons. The bone calus was radiografically visible only in the GA; the mean time and the standard deviation for flight was 32,25 ± 6,5 days for the GA and 39,8 ± 3,83 for the GB. The mean time and standard deviation for fracture healing was 36 ± 0 days in the GA and 34 ± 3,4 in the GB. The anatomy pathological studies revealed that the bone consolidation process in the GB ocurred earlier than in the GA. The two types of external fixator evaluated were efficient to stabilized the fracture site allowing complete consolidation and return to function. The use of the external fixator with two perpendicular pins provide more stability at the fracture site although it s necessary more time for the surgery. / Este trabalho objetivou avaliar dois tipos de modificações no fixador externo para correção de fratura umeral em 18 pombos domésticos. Após realização de fratura umeral diafisária reduziu-se essa com um pino intramedular associado a outro perpendicular inserido no segmento distal (Grupo A - GA); no Grupo B (GB) utilizou-se um pino adicional no fragmento proximal. Todas as aves foram avaliadas clinica e radiograficamente até 60 dias de pós-operatório, exceto quatro de cada grupo que, respectivamente, aos 15, 22, 29 e 36 dias foram submetidas à eutanásia para exame macro e microscópico. Quanto ao vôo, todos os animais avaliados obtiveram êxito, sendo o tempo médio e o desvio padrão de 32,25 ± 6,5 dias no GA e de 39,8 ± 3,83 dias no GB. Observou-se presença de calo ósseo ao exame radiográfico somente nos animais do GA. O tempo médio e o desvio padrão para o tempo de consolidação da fratura foi de 36 ± 0 dias no GA e 34 ± 3,4 dias no GB. Os estudos anátomopatológicos revelaram que o processo de consolidação óssea no GB ocorreu mais precocemente que no GA nas etapas analisadas. Conclui-se que os dois fixadores são eficazes para o tratamento de fraturas diafisárias de úmero em pombos domésticos, sendo que o fixador com dois pinos perpendiculares promove maior estabilização do sítio da fratura embora necessite de tempo cirúrgico superior para sua confecção.

[pt] Este trabalho descreve um ferramenta computacional baseada no método dos elementos finitos para a análise de componentes estruturais e componentes de equipamentos sujeitos a fadiga. Foram implementados modelos empíricos conhecidos na literatura para previsão ou estimativa de vida útil à fadiga dos componentes solicitados por carregamentos de amplitude constante. Também foram implementadas teorias que determinam a direção de propagação das trincas, possibilitando a propagação automática das trincas no modelo. Esta ferramenta é genérica pois é capaz de tratar problemas com qualquer tipo de geometria (modelos bidimensionais) e carregamento (amplitude constante). Ela é precisa pois está baseada em um processo numérico adaptativo e robusto. E ela é prática pois é dirigida pelo Engenheiro Projetista através de uma interface gráfica interativa bastante flexível e que permite em todos os instantes a visualização do modelo e de seus resultados e respostas. / [en] This work describes a computational tool, based on the finite element method, for the analysis of structural and equipament components subjected to fatigue. Well-known empiric models were implemented for the fatigue life estimation of these components subjected to constant amplitude loading. In addition, three theories that determine the direction of propagation of the crack were implemented, allowing an automatic fracture propagation. The resulting system is generic in the sense that it can treat problems of arbritary geometry (2D) with generic loading (constant amplitude). It is precise in that it is based on a robust self-adaptive numerical procedure. And it is practical in that it is driven by the Engineer through a flexible interactive graphics interface that allows the visualization of the model and its results and responses at any time during the simulation. / [es] Este trabajo describe una herramienta computacional basada en el método de los elementos finitos para el análisis de componentes extructurales y componentes de equipos sujetos a fatiga . Fueron implementados modelos empíricos reportados en la literatura para la previsión o estimativa de la vida útil a la fatiga de los componentes solicitados por sobrepeso de amplitude constante. También se implementaron teorías que determinan la direción de propagación de las trincas, posibilitando la propagación automática de las trincas en el modelo. Esta herramienta es genérica, ya que es capaz de tratar problemas con cualquier tipo de geometría (modelos bidimensionales) y sobrepeso (amplitude constante). Tiene una alta precisión porque tiene como base un proceso numérico adaptativo y robusto. Esta herramienta es dirigida por el Ingeniero Proyectista a través de una interfaz gráfica interactiva bastante flexíble que permite, en todos los instantes, la visualización del modelo, sus resultados y respuestas.

[pt] A análise de problemas mecânicos e estruturais, pelo método dos elementos finitos,requer do analista certa experiência na discretização do modelo para minimizar os erros das soluções. A geração da malha é uma tarefa árdua, que torna- se ainda mais difícil quando trincas estão presentes no modelo. Em um modelo discreto, cada vez que a trinca propaga, a geometria do modelo muda e a malha deve ser atualizada. Neste trabalho é apresentado um sistema gráfico interativo, para modelagem bidimensional de problemas de fraturamento estrutural. O sistema permite introduzir trincas em qualquer posição no modelo, regenerando sua malha e executando um processo auto-adaptativo de elementos finitos. Este sistema pode ser usado para problemas mecânicos, com ou sem trincas, elásticos lineares ou elastoplásticos. O processo auto-adaptativo está baseado em estimadores de erro a posteriori, com refinamento do tipo h. Três tipos de estimadores estão disponíveis. O primeiro, baseado na norma de energia, é aplicado na análise de problemas elásticos lineares. O segundo e o terceiro, baseados em tensão efetiva e na razão do trabalho plástico, respectivamente, são aplicados na análise de problemas elastoplásticos. A geração da malha está baseada em técnicas de enumeração espacial recursiva, que consiste de uma partição em árvore binária (binary tree) para as curvas do contorno, incluindo as curvas das trincas, e uma partição em árvore quaternária (quadtree) para a geração da malha no domínio. O sistema integra diferentes ferramentas: um modelador geométrico que cria a geometria do modelo, um pré-processador que gera a malha e aplica os atributos, um módulo de análise numérica que avalia a resposta de elementos finitos e um módulo, chamado de módulo adaptativo, que faz o gerenciamento do processo adaptativo das malhas e que também é um pós-processador que auxilia na visualização dos resultados, inclusive dos parâmetros de fratura. No processo adaptativo não linear, uma interpolação das variáveis de solução é realizada entre malhas para que a análise incremental da plasticidade continue. O critério deA análise de problemas mecânicos e estruturais, pelo método dos elementos finitos, requer do analista certa experiência na discretização do modelo para minimizar os erros das soluções. A geração da malha é uma tarefa árdua, que torna-se ainda mais difícil quando trincas estão presentes no modelo. Em um modelo discreto, cada vez que a trinca propaga, a geometria do modelo muda e a malha deve ser atualizada. Neste trabalho é apresentado um sistema gráfico interativo, para modelagem bidimensional de problemas de fraturamento estrutural. O sistema permite introduzir trincas em qualquer posição no modelo, regenerando sua malha e executando um processo auto-adaptativo de elementos finitos. Este sistema pode ser usado para problemas mecânicos, com ou sem trincas, elásticos lineares ou elastoplásticos. O processo auto-adaptativo está baseado em estimadores de erro a posteriori, com refinamento do tipo h. Três tipos de estimadores estão disponíveis. O primeiro, baseado na norma de energia, é aplicado na análise de problemas elásticos lineares. O segundo e o terceiro, baseados em tensão efetiva e na razão do trabalho plástico, respectivamente, são aplicados na análise de problemas elastoplásticos. A geração da malha está baseada em técnicas de enumeração espacial recursiva, que consiste de uma partição em árvore binária (binary tree) para as curvas do contorno, incluindo as curvas das trincas, e uma partição em árvore quaternária (quadtree) para a geração da malha no domínio. O sistema integra diferentes ferramentas: um modelador geométrico que cria a geometria do modelo, um pré-processador que gera a malha e aplica os atributos, um módulo de análise numérica que avalia a resposta de elementos finitos e um m / [en] The numerical analysis of structural and mechanical problems by the finite element method requires, by the analyst, some knowledge and experience on mesh refinement. Mesh generation is a difficult task, especially when the model contains cracks. As the crack propagates in the discret model, the geometry of the model changes and the mesh must be updated. This work presents an interactive graphics system for modeling fracture processes of two-dimensional structures. This system may consider any number of cracks that can be inserted in the model at any position, with automatic and adaptive finite element mesh generation. The system can be used for linear and elastic-plastic mechanical problems, with and without cracks. The self-adaptive process is based on an h-type refinement, with an a posteriori error estimation. Three types of error estimators are available. The first, which is based on the energy norm, is used for elastic- linear analysis. The second and the third, which are based on effective stress and on ratio of plastic work, respectively, are used for elastic-plastic analysis. Mesh generation is based on spatial decomposition techniques, which consists on a binary tree partition of boundary curves, including crack curves, and on a quadtree partition for the domain refinement. The system incorporates the following components: a geometric modeler to create the model geometry, a pre- processor that generates the initial mesh and applies model attributes, a numerical analysis module that evaluates the finite element response, and a module, called the adaptive module, that manages the adaptive process of mesh generation. The latter module also incorporates post-processing features that assist in the visualization of analysis results, including fracture parameters. In the non- linear adaptive process for incremental plasticity analysis, it is used a technique for interpolating analysis variables across distinct meshes. The von Mises yielding criterion, with isotropic hardening, is used. Some examples are presented to evaluate the methods for computing fracture analysis parameters and the performance of the adaptive process. / [es] El análisis de problemas mecánicos y extructurales, por el método de los elementos finitos, requiere del analista cierta experiencia en la discretización del modelo para minimizar el error de la solución. La generación de la malla es una tarea árdua, que resulta todavía más difícil cuando grietas están presentes en el modelo. En un modelo discreto, cada vez que la grietas se propaga, la geometría del modelo muda y se debe actualizar la malla. En este trabajo se presenta un sistema gráfico interactivo, para modelaje bidimensional de problemas de fractura extructural. El sistema permite introducir grietas en cualquier posición en el modelo, regenerando su malla y ejecutando un proceso autoadaptativo de elementos finitos. Este sistema puede ser usado en problemas mecánicos, con o sin grietas, elásticos lineales o elastoplásticos. EL proceso autoadaptativo está basado en estimadores a posteriori del error, con refinamientodel tipo h. Tres tipos de estimadores están disponibles. El primeiro, basado en la norma de energía, se aplica en el análisis de problemas elásticos lineales. El segundo y el tercero, basados en tensión efectiva y en la razón del trabajo plástico, respectivamente, se aplican en el análisis de problemas elastoplásticos. La generación de la malla está basada en técnicas de enumeración espacial recursiva, que consiste de una partición en árbol binaria (binary tree) para las curvas del contorno, incluyendo las curvas de las grietas, y una partición en árbol cuaternaria (quadtree) para la generación de la malla en el dominio. El sistema integra diferentes herramientas: un modelador geométrico que crea la geometría del modelo, un préprocesador que genera la malla y aplica los atributos, un módulo de análisis numérico que evalúa la resposta de elementos finitos y un módulo, llamado de módulo adaptativo, que se encarga de gerenciar el proceso adaptativo de las mallas y que también constituye un posprocesador que auxilia en la visualización de los resultados, incluso de los parámetros de fractura. En el proceso adaptativo no lineal, la interpolación de las variables de solución se realiza entre mallas para que el análisis incremental de la plasticidad continue. Se presentan ejemplos que permiten evaluar los métodos de cálculo de los parámetros de fractura y el desempeño del proceso adaptativo.

[pt] Este trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo numérico para simular o fraturamento em estruturas de concreto. Como ferramentas principais são utilizados o Método dos Elementos Finitos (MEF) e alguns conceitos da Mecânica da fratura aplicada ao concreto. A principal palavra-chave que caracteriza este trabalho é o -elemento de interface-. Este elemento finito permite modelar descontinuidades na malha de elementos finitos entre as arestas dos elementos. Neste trabalho, estes elementos são utilizados para representar fissuras em estruturas de concreto. A modelagem destas fissuras é suportada por um conceito de fissura discreta, o qual está acoplado a um modelo constitutivo elástico com amolecimento, específico para a fissura ou para o elemento de interface.Neste trabalho, as análises não-lineares abrangeram sistemas estruturais com modo de fraturamento I. / [en] This work consists in the development of a numerical model in order to simulate the fracture process in concrete structures. This model is supported by concepts of the Finite Element Method and the Fracture Mechanics applied to concrete. The main keyword which characterizes this work is interface element. This finite element permits the modelling of discontinuities in the finite element mesh among the edges of the elements. In this work, these elements are used to represent cracks in concrete structures. The cracks modelling is supported by the discrete crack concept, which is associated to a constitutive model called elastic-softening, specific for the crack or for the interface element. In this work, the nonlinear analyses were limited to structural systems under fracture mode I.This work consists in the development of a numerical model in order to simulate the fracture process in concrete structures. This model is supported by concepts of the Finite Element Method and the Fracture Mechanics applied to concrete. The main keyword which characterizes this work is interface element. This finite element permits the modelling of discontinuities in the finite element mesh among the edges of the elements. In this work, these elements are used to represent cracks in concrete structures. The cracks modelling is supported by the discrete crack concept, which is associated to a constitutive model called elastic-softening, specific for the crack or for the interface element. In this work, the nonlinear analyses were limited to structural systems under fracture mode I.This work consists in the development of a numerical model in order to simulate the fracture process in concrete structures. This model is supported by concepts of the Finite Element Method and the Fracture Mechanics applied to concrete. The main keyword which characterizes this work is interface element. This finite element permits the modelling of discontinuities in the finite element mesh among the edges of the elements. In this work, these elements are used to represent cracks in concrete structures. The cracks modelling is supported by the discrete crack concept, which is associated to a constitutive model called elastic-softening, specific for the crack or for the interface element. In this work, the nonlinear analyses were limited to structural systems under fracture mode I. / [es] Este trabajo consiste en el desarrollo de un modelo numérico para simular fracturas en extructuras de concreto. Se utilizan como herramientas principales el Método de los elementos Finitos (MEF) y algunos conceptos de la Mecánica de la fractura aplicada al concreto. La principal palabra clave que caracteriza este trabajo es el -elemento de interfaz-. Este elemento finito permite modelar discontinuidades en la malla de elementos finitos entre las aristas de los elementos. En este trabajo, los elementos son utilizados para representar fisuras en extructuras de concreto. El modelo de estas fisuras se soporta por un concepto de fisura discreta, que está acoplado a un modelo constitutivo elástico, específico para la fisura o para el elemento de interfaz. En este trabajo, los análisis no lineales consideran sistemas extructurales con modo de fractura I.