Submitted by Gábia Leite (gabya.leite@gmail.com) on 2016-06-24T13:53:30Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Lourival Paula de Goes .pdf: 4833010 bytes, checksum: 6328d388a4d8dafcdff687bcb04d56d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-07-05T15:10:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Lourival Paula de Goes .pdf: 4833010 bytes, checksum: 6328d388a4d8dafcdff687bcb04d56d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-07-05T15:13:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Lourival Paula de Goes .pdf: 4833010 bytes, checksum: 6328d388a4d8dafcdff687bcb04d56d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T15:13:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Lourival Paula de Goes .pdf: 4833010 bytes, checksum: 6328d388a4d8dafcdff687bcb04d56d2 (MD5) Previous issue date: 2015-11-06 / Não informada / Innovation of new materials and construction systems require sophisticated and rational solutions of structures designers. Therefore, the purpose of this paper is to contribute to the optimization of procedure for buildings cover design within a new design project concept, metallic structure covering, with pre-tensioned steel bars, and plastic tiles made of politerephthalate ethylene waste (PET). Its application in buildings used at first only a constructive way gable, subject to normal requests, in shell behavior. This work presents a new geometric arrangement of coverage where the metal structure works as gantry and steel bars, in support of the tiles, submitted to a tractive effort, as well as a conducted study in order to verify the offsets for certain vains subject to the same charge used in toppings. The analysis and verification of performance and behavior of the roof structure, based on this new model, are made using results from experimental simulations and numerical analysis, employing a modeling of the structure using ANSYS software version 12.0. Subsequently, they are checked the ultimate limit state (ULS) and service (ELS) as a result of active efforts. The results show that the theoretical predictions, obtained by linear analysis as well as the values obtained through experimental measurements, suggested to consider the coverage model as hybrid, we mean, not rigid nor flexible, proving that the numerical modeling were satisfactory during the simulation coverage of behavior. / Inovações de novos materiais e sistemas construtivos exigem soluções sofisticadas e racionais dos projetistas de estruturas. Sendo assim a finalidade deste trabalho é de contribuir com a otimização de procedimento para o dimensionamento de cobertura de edificações dentro de uma nova concepção de projeto, cobertura em estrutura metálica com barras de aço prétensionadas e cobrimento com telhas plásticas fabricadas com resíduos de Politereftalato de etileno (PET). Sua aplicação em edificações utiliza a princípio apenas uma forma construtiva de duas águas, sujeita a solicitações normais, com comportamento de casca. Este trabalho aborda um novo arranjo geométrico de cobertura onde a estrutura metálica trabalha como pórtico e barras de aço, como suporte das telhas, submetidas a um esforço de tração, sendo realizado um estudo visando verificar os deslocamentos para determinados vãos sujeitos a mesma carga utilizada em coberturas. A análise e verificação do desempenho e comportamento da estruturada cobertura, baseado neste novo modelo, são feitos por meio de resultados obtidos em simulações experimentais e análise numérica empregando uma modelagem da estrutura utilizando o software ANSYS versão 12.0. Posteriormente, são verificados o estado limite último (ELU) e o de serviço (ELS) em consequência dos esforços atuantes. Os resultados mostram que as previsões teóricas, obtidas através de análise lineares, assim como os valores obtidos através das medições experimentais, sugeriram considerar o modelo de cobertura como sendo híbrido, isto é, nem rígida é nem flexível, comprovando que as modelagens numéricas foram satisfatórias durante a simulação do comportamento da cobertura.

O fenômeno de impacto mecânico entre corpos sólidos está presente em diversas áreas da engenharia. Exemplos atuais deste tipo de problema podem ser encontrados no projeto de elementos de máquinas, sistemas de transporte como containers com material nuclear, tubulações em indústrias químicas, autoveículos e várias outras estruturas que devem obedecer à códigos de segurança estabelecidos por legislações governamentais. Na maioria destes casos, o conhecimento das tensões oriundas do impacto entre os corpos é fundamental para evitarem-se fa-lhas nas estruturas projetadas, predizer danos indesejáveis, diminuir coeficientes de segurança, etc. Neste contexto, é proposta neste trabalho uma metodologia de projeto contra impacto em sistemas mecânicos elásticos baseada nas equações de superfície de tensão máxima, que representam diferentes situações de impacto em uma determinada geometria. O Método dos Elementos Finitos com a integração explícita no tempo é aplicado para resolver o problema dinâmico associado ao impacto. Como exemplos de aplicações são estudados um suporte e um eixo chavetado. / Impact between solid bodies is present in many areas of engineering. Relevant examples of this sort of problem can be found in machine element design, transport systems such as containers for nuclear material, pipes in chemical plants, vehicles and many others structures that should comply with safety codes issued by govern agencies. In the majority of these cases, the knowledge of the stresses due to the impact between the bodies is fundamental to avoid failures on the designed structures, to predict undesired damages, and to decrease safety factors. Therefore, in this work a design methodology for linear mechanical systems submitted to impact is proposed. It is based on the surface of maximum stress which represents different crash situations for a given elastic model. The Finite Element Method with the explicit time integration algorithm is used to solve the associated dynamic problem. Examples are presented such as a bracket and a shaft.

Problemas de otimização se fazem cada vez mais presentes nos mais diversos ramos da Engenharia. Encontrar configurações ótimas para um determinado problema significa, por exemplo, melhorar desempenho, reduzir custos entre outros ganhos. Existem hoje diversas maneiras de atacar um problema de otimização, cada qual com suas particularidades, vantagens e desvantagens. Dentre os métodos de otimização que utilizam gradientes de sensibilidade, o cálculo numérico dos mesmos consiste em uma importante etapa do projeto que, dependendo do problema, pode acarretar em custos computacionais muito elevados inviabilizando a abordagem escolhida. Este trabalho visa desenvolver e apresentar uma nova metodologia para o cálculo desses gradientes de sensibilidade, com base no Método Adjunto. O Método Adjunto é um método amplamente estudado e com diversas aplicações principalmente em Engenharia Aeronáutica. Nesse trabalho, todo o conhecimento prévio é utilizado para a derivação do método para aplicá-lo a escoamentos viscosos e incompressíveis. É desenvolvido também o cálculo do gradiente de sensibilidade com respeito a parâmetros geométricos e não geométricos. Para validar a metodologia proposta são feitas simulações numéricas das equações governantes do escoamento e adjuntas utilizando dois códigos computacionais distintos, SEMTEX e FreeFem++, o primeiro baseado no Método dos Elementos Espectrais e o segundo no Método dos Elementos Finitos, mostrando assim a independência do Método Adjunto na sua formulação contínua em relação a métodos computacionais. Para a validação são cujos gradientes possam ser calculados de outras formas permitindo comparações para calibrar e aperfeiçoar o cálculo do gradiente de sensibilidade. / Optimization problems are widely present in differents fields of Engineering. Finding optimal configurations in a problem means, for example, improving performance, reducing costs, among other achievements. There are several wellknown ways to tackle an optimization problem, each one has its own advantages and disadvantages. Considering the gradient-based optimization methods, the step of their numerical calculation is extremely important, as it may result in huge computational costs, thus making the chosen method impracticable. This work aims to develop and present a new methodology to compute these sensitivity gradients based on the Adjoint Method. The Adjoint Method is a widely studied method with several applications chiefly in A eronautical Engineering. In the present work, all the previous knowledge will be used to derive the equations of the method in order to apply them to viscous incompressible flows. The calculation of the sensitivity gradient, with respect to both geometric and non-geometric paramatersm will be developed as well. To validate the proposed methodology, numerical simulations of the governing and adjoint equations are carried out, using two computational codes called SEMTEX and FreeFem++, the former is based on the Spectral Element Method and the later, on the Finite Element Method, thus showing that the Adjoint Method, in its continuous formulation, is independent of the particular numerical method that is used. In order to validate the algorithm, simple problems are chosen, for which the gradients can be computed by other methods. This choice admits comparison between numerical values of gradients in order to calibrate and improve the methodology proposed.

O foco do presente trabalho é estudar a intensificação da pressão de contato entre os dentes de duas engrenagens cilíndricas de dentes retos, que ocorre por causa do deslocamento dos componentes de um redutor de velocidades. Essa intensificação ocorre inclusive em um redutor fabricado sem quaisquer erros de usinagem ou de montagem. A correção de hélice é uma usinagem realizada na superfície do dente da engrenagem que compensa os deslocamentos dos eixos e engrenagens, devido à flexão e à torção, e os deslocamentos dos dentes das engrenagens, devido à flexão e à pressão de contato. Foram estudados efeitos importantes para essa correção de hélice em um redutor de velocidades. Com isso, foi desenvolvido um modelo analítico que calcula a correção necessária para diminuir esse intensificador de pressão de contato em função dos deslocamentos citados acima. Esse modelo analítico foi comparado com um modelo analítico da literatura e com o software comercial RIKOR®. Os resultados de correção de hélice propostos são similares aos da literatura e do RIKOR® com exceção das bordas das engrenagens, aonde existem algumas divergências. Posteriormente, foi desenvolvido um modelo sólido de engrenagem com o perfil evolvente e com as correções de hélice calculadas analiticamente. Este modelo tridimensional (3D) foi elaborado usando os softwares SolidWorks® e Inventor® e simulado por elementos finitos por meio do software ANSYS®. Verificou-se que as três correções de hélice - a proposta, a da literatura e a do RIKOR® - realmente diminuem a intensificação de pressão de contato no flanco do dente da engrenagem. Por fim, foi possível visualizar que a correção proposta nesta dissertação é 3% mais efetiva que a proposta pela literatura e pelo RIKOR® para o caso analisado. / This work will study the contact pressure intensifier between two spur gears teeth, which exists due to the displacement of the components of the gearbox. This effect occurs even in gearboxes manufactured without any machining and/or assembling errors. The lead correction is a machining operation conducted at the gear tooth surface that compensates the displacement of shafts and gears, due to bending and torsion, and the gear teeth displacement, due to bending and contact pressure. Factors that are important to the lead correction in gearboxes were studied. An analytical model was proposed in order to evaluate the lead correction necessary to diminish the contact pressure intensifier as a function of the displacements mentioned above. This analytical model was compared to a literature one and to the commercial software RIKOR®. The results of the proposed lead correction are similar to the literature and RIKOR® ones, although there are differences at the borders of the gears. This work also describes the development of a solid model of the gears and shafts with the involute profile and the lead correction evaluated analytically. This model is tridimensional (3D) and was designed using SolidWorks® and Inventor software. It was simulated using finite element analysis software ANSYS® and it was possible to verify that the three lead corrections - proposed, from literature and from RIKOR® - diminished the contact pressure intensifier at the gears tooth flank. It was also possible to verify that the lead correction proposed is 3% more effective than the other ones for the case analyzed.

O presente trabalho visa o estudo e análise de desempenho de diferentes critérios de falha disponíveis na literatura, a diferentes estados triaxiais de tensão. Para isso, utiliza-se um corpo de prova ad hoc, aqui denominado Bifailure, que foi projetado com a finalidade de se obter falha em estado de tensão próximo ao cisalhamento puro e em estado de tensão de alta triaxialidade, em um único teste de tração. Foram realizados ensaios experimentais e simulações numéricas com o programa comercial de elementos finitos LS-Dyna®. A fim de utilizar critérios de falha recentes, ainda não disponíveis, uma subrotina de elementos finitos foi desenvolvida e implementada. Após as simulações, concluiu-se que, dentre os critérios analisados, não houve um critério que representasse perfeitamente e simultaneamente os dois tipos de falha do espécime Bifailure. Por fim, o estudo concluiu que o grau de acuracidade de um critério de falha está relacionado ao número de parâmetros necessários e aos testes experimentais que foram realizados para sua caracterização. / The present work aims the study and analysis of performance of different failure criteria available in literature, in different triaxial stress states. For that, it is used an ad hoc specimen, here named Bifailure, that was designed with the purpose of obtain failure in a stress state near pure shear and in a stress state of high triaxiality, in a single tension test. Experimental tests and numerical simulations were done with commercial finite element software LS-Dyna®. In order to use recent failure criteria, that are still not available, a finite element subroutine was developed and implemented. After simulations, it was concluded that, among analysed criteria, there was not a criterion that represented perfectly and simultaneously the two types of failure of Bifailure specimen. Finally, the study concluded that the degree of accuracy of a failure criterion is related to the number of necessary parameters and to the experimental tests that were done for its characterization.

O objetivo deste estudo foi analisar, por meio do método dos elementos finitos, como ocorreram as distribuições de tensões nos dentes, osso e aparelho ortodôntico, durante a fase de retração por deslizamento (150g), em um caso com extrações. Simularam-se duas posições do gancho (mesial e distal de canino), duas alturas do gancho (4 e 9mm) e duas alturas posteriores (gancho do tubo do molar e no miniimplante, a 9mm do arco). A amostra consistiu do corte axial da TCFC, de uma mulher de 17 anos de idade, com dentes bem nivelados. Foi desenvolvido um modelo 3D, da geometria da hemi-maxila direita e um modelo numérico, para obter os regimes de tensões e deformações gerados em um sistema de movimentação ortodôntica, por meio do software ANSYS® versão 12.0. Os sólidos dos braquetes e do fio ortodôntico foram incluídos a partir das dimensões fornecidas pelo fabricante. A montagem de todos os componentes foi feita por meio do SolidWorks 2009 SP4.1. A partir do cálculo das respostas do modelo, às cargas a que foi submetido, verificou-se que, os dentes que sofreram maiores concentrações de tensões foram os justapostos aos ganchos, sendo mais intensas as do gancho mesial, particularmente nos incisivos laterais. Embora, a solicitação de tensões no arco tenha sido semelhante em todos os modelos, na posição distal do gancho, houve maior concentração de tensões na extensão imediatamente distal. Os modelos com ganchos de 4mm, diferente aos de 9mm, apresentaram distribuições de tensões mais uniformes, causando menos estresse aos dentes e osso e semelhante ao arco. O modelo com vetor de força direcionado do gancho da mesial do canino ao miniimplante foi o único que mostrou variações, mostrando distribuições de forças mais elevadas na região anterior e posterior ao ser comparado com o vetor de força direcionado ao tubo do primeiro molar. / The aim of this study was to evaluate, by means of finite element analysis, the tensions distrubutions on the teeth, bone and orthodontic appliance, during en-masse retraction sliding mechanics (150g), in an extraction case. It was taken into account two hook positions (mesial and distal to the canine), two hook heights (4mm and 9mm) and two posterior heights ( the first molar tube and the mini-implant, located 9mm from the archwire). The sample of this study consisted of an axial cut realized in a cone beam computed tomography of a 17 years old woman with leveling teeh. It was developed a 3D computed model of a right hemi-maxilla and a computednumerical model capable of getting the systems tensions and deformations generated from an orthodontic moviment system, through a finite element software, ANSYS® 12.0. Observing manufactores specifications, brakets and archwire solids were included in this solid geometric model. The assembly of all componentes were made though the SolidWorks 2009 SP4.1 software. The loads model responses were calculated. The bigger concentration of tension were on the teeth located between the hook. The model with the mesial hook, suffered more intense tensions, mainly on lateral incisors. Although, the tensions request on the archwire were similars in all models, when the hook was located distaly, there were more intense tensions in its immediately distal extension. The 4mm hook models, compared with the 9mm, presented more uniform tensions distribution causing less stress to the teeth and bone and similar to the archwire. The only model that demonstrated variations, was the model with the vector force from the mesial hook and to the mini-implant. This model, demostrated higher tensions distributions on the anterior and posterior region if compared to the first molar tube vector force.

O presente trabalho apresenta um estudo sobre o cálculo dos fatores de segurança de taludes utilizando o campo de tensões obtido pelo método dos elementos finitos. São discutidas diferentes definições para o fator de segurança global do maciço. Considerações sobre a definição do fator de segurança, em termos de deslocamentos, também são traçadas. Foi desenvolvido um pós-processador gráfico, para a visualização dos resultados das análises por elementos finitos. Estudos de um talude estável e de um caso de ruptura foram realizados. Os fatores de segurança obtidos mostraram-se coerentes com os resultados dos métodos de equilíbrio limite convencionais. No caso do talude estável, a influência da deformabilidade relativa do maciço foi analisada. / The present work shows a study about computation of slope stability safety factors using stress fields generated by finite element method analysis. Differents definitions of the global safety factor are discussed. Considerations about the definition of the safety factor in terms of nodal displacements are addressed too. A graphical software for visualizing the results of finite element method analysis was developed for this study. Studys of a stable slope and a failure case are performed. Safety factors values were both consistent with results of conventional limit equilibrium methods. Influence of relative deformability is analyzed in the stable case.

Orientadores: Maria Cristina de Castro Cunha, Persio Leister de Almeida Barros / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_HilkiasJordaode_M.pdf: 1257028 bytes, checksum: e067c7dc9b477e106b555e1327da6f26 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho está dividido em três partes. Na primeira, apresentamos os conceitos de modelo e modelagem matemática, bem como a utilização da modelagem matemática como estratégia de ensino e aprendizagem e finalizamos com um relato histórico das funções trigonométricas, visando mostrar modelos matemáticos utilizados por nossos antepassados. Na segunda parte apresentamos a construção de algumas equações diferenciais como modelos matemáticos para princípios físicos e desenvolvemos detalhadamente um modelo para placas elásticas. Na terceira parte comentamos as dificuldades de obtenção de soluções analíticas para equações diferenciais e apresentamos uma introdução ao método dos elementos finitos. / Abstract: This work is divided in three parts. In the first one, we are going to show the concepts of models and mathematical modeling, as well as the use of the mathematical modeling as a teaching and learning strategy and we are going to finish, with a historical report of the trigonometrical functions in order to show mathematical models used by our ancestors. In the second part, we are going to show a construction of some differential equations as mathematical models for physical principles and we are going to develop detailedly a model for elastic plates. In the third and last one, we are going to comment the difficulties of obtaining analytical solutions to differential equations and we are going to present an introduction to the finite element method as tool to construct solutions by approximation of two-dimensional problems. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-06T17:54:41Z No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-07T16:10:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T16:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) Previous issue date: 2008-04-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Muitas doenças cardíacas podem ser relacionadas a padrões de ativação elétrica nas paredes do coração, denominadas de arritimias. Nesses casos a modelagem computacional tem se mostrado uma ferramenta útil na investigação e compreensão de complexos processos biofísics relacionados ao comportamento eletromecânico cardíaco. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do acoplamento do comportamento bio-eletro-mecânico em tecidos cardíacos como a parede do ventrículo esquerdo. O estudo envolve a determinação da propagação de ondas elétricas em tecidos do coração e a determinação de tensões e deformações nesses tecidos através de análise não linear de grandes deformações com materiais incompressíveis caracterizados por comportamento hiperelástico do tipo Mooney-Rivlin. / Many cardiac diseases can be related to irregular patterns of electrical activation on the walls of the heart, these diseases are called arrhythmia. In these cases computational modelling has shown to be a useful tool in the investigation and understanding of the complex biophysical processes related to the cardiac electromechanical behavior. The present dissertation aims to study the coupling of the bioelectromechanical behavior in cardiac tissues such those which occur in the wall of the left ventricle. The study involves the determination of the propagation of electrical waves in the tissues of the heart and the determination of stresses and deformations in theses tissues through non-linear analysis with nite deformation considering isotropic hyperelastic materials characterized by Mooney-Rivlin materials.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2014-07-07T16:24:17Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-07-07T16:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013 / A Fluidodinâmica Computacional (CFD) oferece ferramentas eficientes para o estudo de dispersão de radionuclídeos, inclusive em problemas onde há decaimento radioativo. Este trabalho apresenta um tratamento via fluidodinâmica computacional da dispersão de radionuclídeos, aplicável tanto na dispersão em ambientes internos quanto na dispersão externa e, em ambos os casos, tanto por via atmosférica quanto aquática. A primeira situação é de fundamental importância para a otimização do projeto de salas que abrigam material radioativo visando à segurança e minimização da dose em caso de dispersão. A segunda situação diz respeito à dispersão para o exterior de instalações nucleares ou radiativas, sendo de grande relevância para oferecer subsídios para a análise de segurança e de impacto ambiental no entorno da instalação. Neste trabalho as equações de quantidade de movimento, energia e transporte com decaimento de material radioativo são discretizadas para obtenção de soluções numéricas. O programa desenvolvido emprega simulação das grandes escalas de turbulência (LES) combinadas com técnicas de computação paralela e distribuída / The computational fluid dynamics (CFD) offers efficient tools for the study of dispersion of radionuclides, including problems where radioactive decay needs to be considered. This work presents a CFD approach for the analysis of radionuclides dispersion, applicable both for internal and external environments, either through air or aquatic ways. The first case is relevant for the optimization of the design of rooms that keep or store radioactive material and is also important for safety and the minimization of doses in the event of dispersion. The second case concerns external dispersion from nuclear and radioactive installations and is essential for safety analysis and the evaluation of environment impact of such installations. In this work the equations governing momentum, energy and transport with decay of radioactive materials are discretized in order that numerical solutions can be obtained. Additionally, the code developed employs Large Eddy Simulation (LES) of turbulence combined with techniques of parallel distributed computing