Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-20T12:04:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosDelawareGroningen.pdf: 16863178 bytes, checksum: f72043e0b822489939d664df6c8bdf28 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:17:35Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-22T14:10:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosDelawareGroningen.pdf: 16863178 bytes, checksum: f72043e0b822489939d664df6c8bdf28 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-08-22T15:19:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosDelawareGroningen.pdf: 16863178 bytes, checksum: f72043e0b822489939d664df6c8bdf28 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-22T15:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosDelawareGroningen.pdf: 16863178 bytes, checksum: f72043e0b822489939d664df6c8bdf28 (MD5) Previous issue date: 1993 / Os efeitos Delaware e Groningen são dois tipos de anomalia que afetam ferramentas de eletrodos para perfilagem de resistividade. Ambos os efeitos ocorrem quando há uma camada muito resistiva, como anidrita ou halita, acima do(s) reservatório(s), produzindo um gradiente de resistividade muito similar ao produzido por um contato óleo-água. Os erros de interpretação produzidos têm ocasionado prejuízos consideráveis à indústria de petróleo. A PETROBRÁS, em particular, tem enfrentado problemas ocasionados pelo efeito Groningen sobre perfis obtidos em bacias paleozóicas da região norte do Brasil. Neste trabalho adaptamos, com avanços, uma metodologia desenvolvida por LOVELL (1990), baseada na equação de Helmholtz para HΦ, para modelagem dos efeitos Delaware e Groningen. Solucionamos esta equação por elementos finitos triangulares e retangulares. O sistema linear gerado pelo método de elementos finitos é resolvido por gradiente bi-conjugado pré-condicionado, sendo este pré-condicionador obtido por decomposição LU (Low Up) da matriz de stiffness. As voltagens são calculadas por um algoritmo, mais preciso, recentemente desenvolvido. Os perfis são gerados por um novo algoritmo envolvendo uma sucessiva troca de resistividade de subdomínios. Este procedimento permite obter cada nova matriz de stiffness a partir da anterior pelo cálculo, muito mais rápido, da variação dessa matriz. Este método permite ainda, acelerar a solução iterativa pelo uso da solução na posição anterior da ferramenta. Finalmente geramos perfis sintéticos afetados por cada um dos efeitos para um modelo da ferramenta Dual Laterolog. / The Delaware and Groningen effects are two different kinds of anomaly affecting electrode type resistivity logging tools. Both effects take place when there is a high-resistivity bed, like halite or anhydrite, above the reservoir(s), producing a gradient on the resistivity log, which resembles an oil-water contact. The misinterpretations therefore produced have caused considerable losses to oil industry. PETROBRAS, in particular, has faced problems caused by Groningen effect on logs obtained in paleozoic basins of northern Brazil. In this work we have adapted and improved upon a methodology developed by LOVELL (1990) based on Helmholtz's equation for HΦ for modeling Delaware and Groningen effects. We solve this equation by triangular and rectangular finite elements. The finite element linear system is solved by preconditioned bi-conjugate gradient, the preconditioner being obtained by incomplete LU (Low Up) decomposition. Voltages are calculated by a recently developed, and more precise, algorithm. Logs are generated by a new algorithm involving successive switching of subdomain resistivity. This procedure allows the computation of each new stiffness matrix from the previous one by the very fast computation of matrix variation. Moreover, this method allows rapid iterative solution by using the solution from the previous tool position. Finally we compute resistivity logs subject to each effect for a model of the Dual Laterolog Tool.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-07T13:30:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Item sem assunto. on 2014-08-07T16:26:02Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-22T15:58:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-08-22T16:53:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-22T16:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EnsaiosContribuicaoAr.pdf: 1812656 bytes, checksum: d70e3f7080ee583d9af53a9e776854fe (MD5) Previous issue date: 2001 / Apresentamos a solução numérica do modelo da falha infinita para o modo TE utilizando o método dos elementos finitos para investigar o efeito do ar na solução TE. A comparação de nossa solução para o campo elétrico normalizado com a solução de Weaver evidenciou uma discrepância esperada devido ao efeito do ar, que foi intencionalmente negligenciado por Weaver, com o intento de facilitar a solução do problema. O problema analítico, levando em conta a presença do ar, é substancialmente mais difícil. Uma solução do problema real, parcialmente analítica e parcialmente numérica, foi apresentada por Sampaio. Devido a uma discrepância inesperada entre a nossa solução por elementos finitos e a solução exata de Sampaio, recalculamos a sua solução. Iterando a parte numérica da solução de Sampaio até ordens mais altas pudemos verificar que esta apresenta comportamento divergente. Para examinar o efeito do ar na resistividade aparente, comparamos três perfis de resistividade aparente obtidos a partir de nossa solução por elementos finitos com os mesmos perfis obtidos pela solução de Weaver. A discrepância encontrada entre estas soluções foi muito pequena, situando-se na faixa de erro instrumental de campo. / We present the numerical solution of the model of an infinite fault for the TE mode using the finite elements method to investigate the effect of the air in the TE solution. The comparision of our solution for the normalized electric field with the Weaver solution showed an expected discrepancy due to the effect of the air, which was neglected intentionally by Weaver to simpify the solution of the problem. The analytic problem is substancially more difficult. A solution of the real problem, partially analytic and partially numerical, was presented by Sampaio. Due to an unexpected discrepancy between our finite elements solution and the exact Sampaio solution, we recalculated his solution. Iterating the numerical part of the Sampaio solution up to higher orders we were able to verify that it presents divergent behavior. To examine the effect of the air on apparent resistivity, we compare three series profiles of apparent resistivity obtained with our FE solution with the profiles obtained using the Weaver solution. The discrepancy between the apparent resistivities shows to be small, figuring in the range of the instrumental field error.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T12:50:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoVibracoesEolicas.pdf: 3239444 bytes, checksum: 373f6051e1f209b0e5176fe28e1a0b38 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T01:19:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoVibracoesEolicas.pdf: 3239444 bytes, checksum: 373f6051e1f209b0e5176fe28e1a0b38 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T01:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoVibracoesEolicas.pdf: 3239444 bytes, checksum: 373f6051e1f209b0e5176fe28e1a0b38 (MD5) Previous issue date: 2008 / O crescente aumento da demanda de energia elétrica tem forçado o avanço tecnológico dos equipamentos responsáveis pelo transporte desta energia fazendo com que estes trabalhem sob tensões cada vez maiores, principalmente por razões econômicas. Mas este fato implica diretamente no incremento do diâmetro do condutor, o que acarreta elevação de seus custos, bem como das estruturas que devem suportá-lo. Para atender a esta necessidade sem aumentar o custo de projeto da linha de transmissão, surgiu a idéia de utilizar mais de um condutor por fase, montados paralelamente entre si a pequenas distâncias, o que é conseguido através da inserção de espaçadores montados a intervalos regulares ao longo dos vãos das linhas. Por outro lado, problemas mecânicos de ordem operacional das linhas podem ocorrer, como, por exemplo, a ruptura total ou parcial dos cabos e/ou espaçadores, proveniente de excitações dinâmicas devidas ao vento. Assim, este trabalho consiste no estudo do comportamento dinâmico de feixe de cabos de linhas aéreas de transmissão, através de um modelo de elementos finitos. O modelo reproduz o acoplamento dos cabos aos espaçadoresamortecedores da linha de transmissão e às estruturas de ancoragem, considerando o efeito de não-linearidade geométrica, decorrente dos grandes deslocamentos dos cabos, bem como a continuidade da linha, ou seja, os vãos adjacentes, que são representados por rigidez equivalente no modelo. O carregamento de vento é modelado através de um processo não deterministico a partir de suas propriedades estatísticas, tal que fica subdividido em duas partes: uma parte média, analisada de forma estática; e uma parte variável, analisada de forma dinâmica. Os resultados obtidos ao longo desse estudo mostram que a parcela variável do carregamento leva a uma resposta dinâmica do modelo que pode ser determinante no seu comportamento. Assim, o procedimento tradicional de assumir o carregamento do vento como uma excitação estática pode levar, em alguns casos a conseqüências desastrosas. / The increasing demand for electrical energy has stimulated the technological advance of the equipment associated to its transport, generating a situation in which one has to operate under ever increasing nominal voltages, mainly due to economical reasons. This fact has a direct implication on the diameter of the conductors, elevating their cost, as well as that of the supporting structures. In order to overcome this problem, without cost elevation of the electrical transmission line project, the idea is to use more than one conductor per phase, in a parallel assembly with small distances between cables, which can be achieved through the insertion of spacers at regular intervals between the supporting towers. However, operational mechanical problems may arise such as, for example, total or partial rupture of cables and/or spacers due to dynamical wind excitations. Thus, this work investigates the dynamical behavior of a bundle of cables of electrical transmission lines, using a finite element model, which reproduces the coupling between cables and the transmission lines’ spacers-dampers and the fixing structures, considering non-linear geometrical effects due to huge cable displacements, and line continuity, i.e., the adjacent vain, which is taken into account by the model as an equivalent stiffness. Wind load is modeled through a non-deterministic process, from its statistical properties, such that two parts are considered: an average load, statistically analyzed, and a variable load, analyzed as a transient. Results show that the variable load part conduces to a dynamic response of the model, which could represent a dominant behavior. Therefore, the traditional methodology of assuming wind load as a static excitation could lead, in some cases, to disastrous consequences.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um pós-processador para um software baseado no método dos elementos finitos destinado a problemas de eletromagnetismo. Três métodos de determinação de torque de origem eletromagnética são abordados e comparados do ponto de vista da precisão e implementação, quais sejam: variação da energia magnética, integração do tensor de Maxwell e princípio do trabalho virtual (derivada do jacobiano local). Dois métodos são propostos para a determinação de reatâncias de eixo direto e em quadratura de máquinas síncronas. A metodologia é aplicada na análise de um motor síncrono de relutância de 15 hp, 380v, 4 pólos, cujos resultados são apresentados no capítulo IV. / The aim of this work is to develop a post-processor for use with an electromagnetism-oriented software based upon the Finite Elements Method. Three methods for determining electromagnetic torque are presented and compared in terms of precision and implementation: (i) Variation of Magnetic Energy, (ii) Maxwell Stress Method and (iii) Virtual-work Principle (Local Jacobian Derivative). Two methods for calculating direct-axis and quadrature-axis reactances of synchronous machines are proposed. The methodology is applied in the analysis of a 15 HP, 380 v, 4-pole reluctance synchronous motor and the results are presented in Chapter IV.

Neste trabalho é estudada a convergência no método dos elementos finitos (MEF) quando da sua aplicação a dispositivos eletromagnéticos com características não lineares, ou seja, constituídos de materiais ferromagnéticos com curva de magnetização BxH que apresenta o fenômeno da saturação magnética. O método de Newton-Raphson é o método numérico utilizado para a resolução do sistema de equações não linear gerado. São abordadas versões desse método que utilizam fator de relaxação, bem como técnicas para a otimização desse fator, com o intuito de acelerar a sua convergência, mostrando sua efetividade. Aborda-se também a influência da escolha do modelo para a característica B(H) dos materiais ferromagnéticos, tanto em termos de desempenho computacional quanto de precisão. Duas classes de modelos para a curva vxB², bem como para sua derivada dv/dB², são analisados, quais sejam: modelos analíticos e modelos interpoladores. Dentre os modelos analíticos destacam-se os modelos de O\'Connor, Marrocco e de Brauer (exponencial). Os modelos interpoladores utilizados foram de Akima e Spline cúbica. Além do tratamento de materiais com características não lineares, também se realizou um breve estudo da aplicação de materiais do tipo ímã permanente e sua formulação pelo MEF. Outro aspecto avaliado foi a influência de diferentes métodos de resolução do sistema linear de equações algébricas na convergência do método de Newton-Raphson, como o ICCG, BiCGStab, decomposição LU e Wavelet-based Multigrid. Os resultados obtidos mostraram a potencialidade desta última técnica em termos de ganho de desempenho global da solução. / This work presents a study on the convergence of non-linear finite analysis applied to the modeling of electromagnetic devices with plane symmetry. Three aspects have been thoroughly investigated which have influence on the convergence performance, namely: the relaxation factor in the Newton-Raphson algorithm, the model of the magnetization curve and the choice of the linear solver. It is shown that convergence acceleration of the Newton-Raphson algorithm can be achieved with the use of a relaxation factor, along with numerical techniques for optimizing this factor, such as Line Search or the Brent method. Several models for the magnetization curve, both analytical (O\'Connor, Marrocco, Brauer) and interpolation-based (Akima and Cubic Splines), have been analised and comparisons in terms of their computational efficiency, as well as accuracy, are presented in order to give some guidance to the choice of the model. The influence of several linear solvers in the convergence of the Newton-Raphson algorithm has finally been investigated. The following linear solvers have been compared: LU decomposition , ICCG, BiCGStab and Wavelet-based Multigrid. The results show the superiority of the latter to improve the overall computational performance of the solution.

A visualização 3D de simulações pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) ainda é uma experiência limitada em função da falta de realismo 3D nos monitores disponíveis. Além do monitor 3D realista, a melhor visualização destas simulações depende de uma apresentação MEF desenvolvida adequadamente, de forma a tirar maior proveito deste realismo 3D. Neste trabalho, é realizado o desenvolvimento de um visualizador MEF 3D, que reproduz os efeitos estereoscópicos e de rastreamento de cabeça (head-tracking), explorando melhor as percepções de profundidade com hardware acessível e bibliotecas gráficas utilizadas em aplicações convencionais. / The 3D visualization of Finite Element Method (FEM) simulations is still a limited experience due to the lack of realism of 3D monitors available. In addition to the realistic 3D monitor, better visualization of these simulations depends on a MEF presentation properly developed in order to get the most out of 3D realism. In this work, a 3D MEF viewer is develop, including stereoscopy and head tracking 3D effects, that better explores human depth cues using hardware from cost and benefit perspective and graphics libraries used in conventional applications.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-10-20T16:36:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemDadosMt2d.pdf: 4661106 bytes, checksum: 33d4cae7c8151b894cf5eff1e1d305ac (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-10-22T13:47:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemDadosMt2d.pdf: 4661106 bytes, checksum: 33d4cae7c8151b894cf5eff1e1d305ac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-22T13:47:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemDadosMt2d.pdf: 4661106 bytes, checksum: 33d4cae7c8151b894cf5eff1e1d305ac (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho apresentamos a modelagem direta bidimensional do método Magnetotelúrico (MT) com anisotropia arbitrária na condutividade elétrica para modelos de multicamadas estratificadas horizontalmente, separando a resposta do campo resultante em duas partes, primária e secundária. A parte primária refere-se ao campo 1D do modelo na ausência de heterogeneidades; a secundária, à contribuição no campo resultante gerada pela anomalia. Esta modelagem foi feita via técnica numérica dos Elementos Finitos (EF). Apresentamos também a modelagem direta do caso MT 1D para o mesmo modelo e anisotropia arbitrária, porém, com solução analítica pelo método da matriz de propagação; tal resultado é usado como fonte na formulação 2D. No estudo a respeito do comportamento dos campos 1D em profundidade na presença da anisotropia, verificamos nas componentes horizontais que suas curvas dentro de cada camada se assemelham a de um campo na presença de fontes, pois experimentam um aumento na amplitude; além de verificar o surgimento da componente normal Ez do campo, sem que haja uma densidade de corrente nesta direção. Com arbitrariedade na anisotropia queremos dizer que seus eixos principais podem assumir qualquer orientação em relação ao eixo de referência adotado para o problema; tal orientação é descrita sob três rotações consecutivas, chamadas de strike, dip e slant, que simulam inclinações bastante presentes na geologia dos ambientes terrestres. Verificamos que a anisotropia provoca alterações no comportamento das pseudo-seções de resistividades aparentes, interferindo na interpretação correta dos dados. / We present in this work the bidimensional Magnetotelluric method modelling with arbitrary anisotropy in the electrical conductivity for horizontally stratified multilayers models, separating the total field into primary and secondary fields. The primary field is the 1D MT field in the absence of heterogeneity. The secondary field is the field generated by the heterogeneity, in other words, it is the difference between the total field and the primary field. The numerical technique of Finite Elements (FE) is used for this 2D Modelling. In addition we include the MT 1D modelling case with arbitrary 3D conductivity anistropy using the propagation matrix method. This result is used as the source in the bidimensional formulation. When we studied the horizontal fields in layered media; there seems to exist sources in each anisotropic layer, because there is an increase of amplitude in these layers, also we verify the appearence of the normal component Ez of the field, without a current density in this direction. The arbitrary anisotropy allows the principals anisotropic axes to have any orientation in relation to cartesian referencial system choosen for the problem. This orientation is defined by three consecutive rotations, the first being strike, the second dip and the third slant. These rotations simulate common geological environments in the earth. This type of anisotropy changes the pseudo-sections of apparent resistivity, making data interpretation more challenging.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-10-20T16:48:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemComputacionalDados.pdf: 1445580 bytes, checksum: 32806fcb409d6817c5cd8d3e738a6cfb (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-10-22T13:47:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemComputacionalDados.pdf: 1445580 bytes, checksum: 32806fcb409d6817c5cd8d3e738a6cfb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-22T13:47:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemComputacionalDados.pdf: 1445580 bytes, checksum: 32806fcb409d6817c5cd8d3e738a6cfb (MD5) Previous issue date: 2009 / ANP - Agência Nacional do Petróleo / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / O presente trabalho tem como objetivo investigar o espalhamento das ondas planas causados pela variação lateral das propriedades físicas das rochas. Essa é uma das questões mais importante para o sucesso da exploração geofísica. O método geofísico usado nesta dissertação foi método magnetotelúrico (MT) e método Magnetotelúrico marinho (mMT). Umas das ferramentas utilizadas foram o método dos elementos finitos, este método é notável pela flexibilidade em resolver numericamente as equações diferenciais para campos eletromagnéticos secundários, gerados por estruturas geológicas com geometrias complexas, sendo utilizado para obter a solução numérica do espalhamento do campo eletromagnético da onda plana por um dique vertical (modelos bidimensionais). Os algoritmos desenvolvidos foram aplicados em diversos modelos de dique vertical, com diferentes parâmetros geoelétricos. / This study aims to investigate the scattering of plane waves caused by lateral variation of the physical properties of rocks. This is one of the most important to the success of exploration geophysics. The geophysical method used in this dissertation was magnetotelluric method (MT) and Marine Magnetotelluric (MMT). The tool used here was the finite element method, which is efficient to solve numerically the differential equations for electromagnetic fields of the geological structures with complex geometries. The computational procedures were used in the development and implementation of algorithms of numerical modeling of electromagnetic data. These algorithms were developed and implemented in several models of different geoelectrical parameters.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-11-17T11:32:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ModelagemDiretaBidimensional.pdf: 6248123 bytes, checksum: 04ad0a16744295013a68c959de87734b (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-11-17T11:56:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ModelagemDiretaBidimensional.pdf: 6248123 bytes, checksum: 04ad0a16744295013a68c959de87734b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T11:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ModelagemDiretaBidimensional.pdf: 6248123 bytes, checksum: 04ad0a16744295013a68c959de87734b (MD5) Previous issue date: 2014 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fizemos a modelagem direta 2D do método magnetotelúrico (MT) com o método dos elementos finitos (MEF) de arestas em termos dos campos primários e secundários. Para usarmos modelos de maior complexidade e diminuirmos o custo computacional utilizamos malhas não estruturadas. Nas malhas utilizadas, introduzimos quatro nós em torno de cada estação MT, constituindo um quadrado alinhado nas direções dos eixos cartesianos e . Por meio dos campos tangentes obtidos nas arestas de cada quadrado, efetuamos derivadas numéricas por diferenças finitas. Validamos nosso código comparando nossas respostas com a solução semi-analítica de uma falha aflorante na superfície. Avaliamos a eficiência do método comparado com o método dos elementos finitos nodais. Nossos resultados sugerem que o MEF de arestas foi menos eficiente na modelagem do MT 2D em termos dos campos primários e secundários, comparado com o MEF nodais, sobretudo por demandar maior armazenamento de memória e tempo de processamento para os modelos estudados. / We have modelled 2D magnetotelluric using the edge finite element method by formulating the problem in terms of primary and secondary fields. In order to explore more complex models and to reduce the computational effort we have used unstructured meshes. We constrain the mesh to include, around each MT station four nodes in a square-shaped arrangement, aligned to the Cartesian axis and . From the tangential fields evaluated on the edges of these squares we approximate the partial derivatives with finite differences. We validate our code comparing its responses with the semi-analytical solution of a fault. We evaluate the efficiency of the method compared to nodal based finite element method. Our results suggest that the edge finite element method was less efficient to modelling the 2D MT in terms of primary and secondary fields than the nodal based finite element method, mainly due the need of more memory storage and time of processing for the studied models.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-01-27T15:47:00Z No. of bitstreams: 1 Tese_AnaliseEstressesEletromagneto-Mecanicos.pdf: 15599744 bytes, checksum: 20d027f9186083e307e7bd5b07dd37a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-30T12:42:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_AnaliseEstressesEletromagneto-Mecanicos.pdf: 15599744 bytes, checksum: 20d027f9186083e307e7bd5b07dd37a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T12:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_AnaliseEstressesEletromagneto-Mecanicos.pdf: 15599744 bytes, checksum: 20d027f9186083e307e7bd5b07dd37a0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-27 / Esta tese apresenta uma análise do efeito das forças devido ao campo eletromagnético na deformação estrutural, estresses e fator de segurança em transformadores de potência quando estes são submetidos às correntes de energização ou correntes de inrush. A metodologia adotada baseia-se em uma avaliação magneto-mecânica do transformador através do método dos elementos finitos (MEF). Nesta perspectiva, a condição operacional de energização do transformador é considerada para estimar com precisão a densidade de campo magnético na estrutura ferromagnética deste e para encontrar na sequência os valores das tensões mecânicas ou forças nas direções axiais e radiais resultantes sobre os enrolamentos. Com este objetivo é implementado uma modelagem Bidimensional (2D) e tridimensional (3D) das estruturas discretizadas do transformador, em softwares consolidados em meios técnicos e acadêmicos, sendo estes baseados no Método de Elementos finitos, visando assim, a obtenção de resultados mais precisos no cálculo das variáveis descritas. São realizadas comparações entre os resultados provenientes do método numérico com aqueles obtidos via métodos analíticos, demonstrando que o MEF pode prever com mais precisão a distribuição dos estresses ao longo dos enrolamentos dos transformadores quando submetidos a condições limites de operação como as que ocorrem durante as correntes de inrush. São apresentados ainda resultados da densidade de fluxo magnético no transformador, mostrando que quando correntes elevadas circulam nos seus enrolamentos concêntricos, estas alteram o caminho do fluxo, provocando um acréscimo significativo do campo de dispersão e consequentemente das forças radiais e axiais. Com os resultados obtidos para o comportamento estrutural dos enrolamentos durante as correntes de inrush observou-se também que nos extremos dos enrolamentos, pontos onde se localizam os espaçadores, apresentam uma fragilidade estrutural maior devido às forças eletromagnéticas axiais. Este fato também implica em uma redução do fator de segurança nos extremos dos enrolamentos, o que deve ser considerado no projeto dos transformadores de potência. / This thesis presents an analysis of the effect of electromagnetic origin forces on structural deformation, stress and safety factor in power transformers when they are subjected to inrush currents. The methodology adopted is based on a magneto-mechanical assessment of the transformer using the finite element method (FEM). In this sense, the operating condition of its transformer energization is considered to accurately estimate the magnetic field density in the ferromagnetic structure and to find the values of mechanical stresses or forces in the axial and radial directions on the windings. These components are distributed over energized the high-voltage windings for observing the mechanical loading, which are more susceptible to such current actions. With this goal, it is implemented two- dimensional (2D) and threedimensional (3D) modeling of the discretized transformer structures in consolidated software, which are based on the Finite Elements Method, intended so to obtain more precise results in calculating the variables described. Comparisons between the results from the numerical method with those obtained by analytical methods are made, demonstrating that the FEM provides more precise distribution of stresses along the windings of the transformers when subjected to operating limits conditions as under currents inrush. It is also presented the magnetic flux distribution in the transformer, with high currents circulating in concentric winding of this. It modifies the flux path, causing in a significant increase in the leakage field and consequently on radial and axial forces. The results obtained for the structural behavior of the windings during inrush currents were also seen that the ends of the windings, where the spacers are located, producing high structural weakness due to the axial electromagnetic forces. This also implies a reduction in the safety factor at the ends windings ends and should be considered on the design of power transformers.