Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:43:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_CaioFernandoRodriguesdos_M.pdf: 3714047 bytes, checksum: 27c280eb98d3fe8f79e3d49756adf322 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esse trabalho apresenta uma nova técnica de solução para o problema de Poisson, via problemas de projeção local, baseada na equivalência dos coeficientes para os problemas de Poisson e projeção. Um método de construção de matrizes de massa e rigidez, para triângulos, através do produto de matrizes unidimensionais de massa, mista e rigidez, usando-se coordenadas baricêntricas, é também apresentado. Dois novos conjuntos de funções de interpolação para triângulos, baseado em coordenadas de área, são considerados. Discute-se a propriedade de ortogonalidade dos polinômios de Jacobi, no domínio de integração de um triângulo na direção L2 = (0, 1- L1) e ponderações ótimas dos polinômios de Jacobi para as matrizes de massa são determinadas / Abstract: This work presents a new solution technique to Poisson problems, using local projection solution, based on the equivalence of the coefficients for the Poisson and projection problems. A calculation method for the mass and stiffness matrices of triangles, based on the product of one-dimensional mass, mixed and stiffness matrices, using barycentric coordinates is also proposed. Two new sets of interpolation functions for triangles, based on area coordinates, are considered. The orthogonality property of Jacobi polynomials in the triangle integration domain is discussed for the direction L2 = (0, 1 - L1) and optimal weights of Jacobi polynomials for the mass matrices are determined / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T00:20:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salles_BrunoBarbosadeOliveiraFerreira_M.pdf: 1743784 bytes, checksum: 438a0b9981dbede83c23bbafd7f95964 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo desenvolver um algoritmo computacional para otimização de forma da superfície de mancais hidrodinâmicos. O algoritmo usa a teoria de lubrificação elastohidrodinâmica que leva em conta a deformação elástica do mancal devido à distribuição de pressão hidrodinâmica. Esta distribuição de pressão é calculada resolvendo-se a equação de Reynolds por meio do Método de Elementos Finitos (MEF). O MEF também foi usado para calcular a deformação radial do mancal. Uma metodologia de otimização foi então aplicada para obter um novo mancal com melhor desempenho, mudando-se apenas a geometria da superfície do mancal / Abstract: The aim of this work is to develop a computational algorithm for bearing surface shape optimization. The algorithm uses the elastohydrodynamic lubrication theory that takes into account the elastic bearing deformation due to the hydrodynamic pressure distribution. This pressure distribution is calculated by solving the Reynolds equation using the Finite Element Method (FEM). The FEM is also used to calculate the bearing radial deformation. An optimization methodology is applied to obtain a new bearing with better performance characteristics by changing only the geometry of the bearing surface / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jorge Stolfi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:35:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Malheiro_AnaPaulaResende_D.pdf: 11382454 bytes, checksum: 9ea58ac7af766674dc90224444666560 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta tese tem duas partes relativamente independentes. A primeira estuda o problema de construir uma curva suave (C1) que separa dois conjuntos de pontos do plano. Especificamente, a curva é definida por uma equação implícita F(x, y) = 0 onde F é uma spline polinomial de grau 2 com continuidade adequada. O objetivo é determinar uma única cônica se possível, senão uma curva que minimiza uma função quadrática de "energia". O problema é reduzido a um problema de minimização quadrática com restrições, que é resolvido por uma biblioteca existente (CGAL). A segunda parte descreve um algoritmo geral para determinar uma base de elementos finitos em um espaço de splines arbitrário, definido por exemplo por restrições lineares homogêneas de continuidade ou contorno. Neste caso o problema é caracterizado como o problema de encontrar uma base de peso máximo em um matróide e, portanto, pode ser resolvido pelo algoritmo guloso de Edmonds. Esse algoritmo tem custo exponencial no número n de células da malha. Entretanto, esta tese mostra que para casos de interesse - onde existe uma base de elementos finitos com suporte de k células, no máximo - o algoritmo pode ser melhorado de modo a terminar em tempo O(n km3), onde m é a dimensão do espaço (que é geralmente O(n)) / Abstract: This thesis has two relatively independent parts. The first part considers the problem of constructing a smooth (C1) curve separating two sets of points of the plane. Specifically, the curve is defined by an implicit equation F(x, y) = 0, where F is a polynomial spline of degree 2 with appropriate continuity. The goal is to determine a unique conic wherever possible, or a piecewise-defined curve that minimizes a quadratic "energy" function. The problem is reduced to a quadratic minimization problem with constraints, which is solved by an existing library (CGAL). The second part describes a general algorithm to determine a finite-element basis on an arbitrary space of splines; for example, a space defined by homogeneous linear boundary or continuity constraints. In this case the problem is defined as the problem of finding a maximum weight basis in a matroid, and therefore can be solved by the greedy algorithm of Edmonds. This algorithm has exponential cost in the number n of mesh cells. However, we show that for cases of interest - wherever there is a finite-element basis with maximum support of ? cells - the algorithm can be improved so as to finish in time O(n km3), where m is the dimension of the space (which is usually O(n)) / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Marco Lucio Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:24:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_CarlosEduardoLeite_D.pdf: 2868659 bytes, checksum: 90d7fda0b66989796767d36726984af4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: No presente trabalho, tem-se como objetivo realizar a otimizacao topológica em problemas de elasticidade envolvendo não-linearidade geométrica (grandes deslocamentos e rotações) e não-linearidade de material, no caso, hiperelasticidade não-linear quasi-incompressível, aplicando o conceito de Análise de Sensibilidade Topológica (AST) através de uma formulação Lagrangiana total. A AST é caracterizada por uma função escalar, denominada Derivada Topológica, que fornece para cada ponto do domínio de definição do problema a sensibilidade de uma determinada função quando um pequeno furo é criado no domínio. Assim, considerando a impossibilidade em se obter uma solução analítica para os problemas considerados no presente trabalho, uma expressão aproximada da Derivada Topológica é obtida através de uma análise assintótica numérica para o problema envolvendo somente não-linearidade geométrica e posteriormente para o problema envolvendo hiperelasticidade não-linear quasi-incompressível. Resultados numéricos para ambos os tipos de problema e as limitações quanto à aplicabilidade da Derivada Topológica aproximada obtida para tais problemas são apresentados / Abstract: The aim of the present work is to optimize the topology of elasticity problems with geometric nonlinearities (large displacement and rotation) and material nonlinearities, in this case, nonlinear nearly-incompressible hyperelasticity applying the concept of Topological Sensitivity Analysis (TSA) and a total Lagrangian formulation. The TSA results in a scalar function, denominated Topological Derivative, that gives for each point of the domain the sensitivity of a given cost function when a small hole is created. As an analytical solution is impossible for the considered problems in the present work, an approximated expression for the Topological Derivative is obtained by numerical asymptotic analysis first for geometric nonlinearities and after for nonlinear nearly-incompressible hyperelasticity. Numerical results for both problems and the limitations of the approximated Topological Derivative are presented. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Aloisio Ernesto Assan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T10:17:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gatti_AndersonCarlos_M.pdf: 1799347 bytes, checksum: c5db751be8130693e5a2966d279bc22e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho estuda-se o comportamento de pórticos planos submetidos a ações dinâmicas. Apresenta-se, inicialmente, a Equação de Movimento de Lagrange através das variações das energias cinética, potencial mais o trabalho das forças não conservativas. Em seguida, pelo emprego do Método dos Elementos Finitos são desenvolvidas as matrizes de rigidez, massa e amortecimento para o elemento de pórtico plano. O amortecimento introduzido é o de Rayleigh. Estudam-se dois métodos para a realização da análise dinâmica: o método de Newmark e o Método da Superposição Modal, também sendo realizado um estudo do problema de autovalor e autovetor pelo emprego do Método das Potências e o Método da Deflação de Wielandt. Os autovalores e autovetores fornecerão as freqüências naturais e os modos de vibração da estrutura. Finalmente, são mostrados exemplos numéricos para a análise do comportamento dos pórticos planos / Abstract: In this work, it is studied the behavior of plane frames submitted to dynamic loads. First of all Lagrange¿s Equations of Motion is presented by the kinetic and potential energy variation plus the work of the nonconservative forces. Next, the stiffness, mass and damping matrices for the plane frame element are developed with the use of the Finite Element Method. Damping is introduced from the Rayleigh damping. Both Newmark Method and Modal Superposition Method are studied to carry out the dynamic analysis. It is also carried out a study of the eigenvalue problem by Power Method and Wielandt Deflation Method. Eigenvalues and eigenvectors will provide the natural frequencies and normal modes of the structure, respectively. Finally, numerical examples are related to the analysis of the plane frameworks behavior / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Chang Tien Kiang / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-07-21T08:06:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RobertoAntoniode_M.pdf: 4991211 bytes, checksum: 5589442988c0d931f4695f7becfca2ba (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Estudou-se os escoamentos multicamadas de polímeros no processo de fabricação de filmes planos. As soluções numéricas das equações de conservação juntamente com equações constitutivas foram obtidas pelo método de elementos finitos, utilizando o pacote comercial "Polyflow". Especificamente, analisou-se através de simulação numérica o processo de fabricação de filmes planos, contendo três camadas de polímeros (A, B e C) à base de poli(etileno tereftalato) (PET). A caracterização reológica das amadas realizou-se em fluxos de cisalhamento e elongacional, obtendo-se as propriedades materiais: viscosidade de cisalhamento, viscosidade elongacional e módulos dinâmicos. Estes dados experimentais permitiram o ajuste de equações constitutivas dos modelos de fluidos newtonianos generalizados e de fluidos viscoelásticos. Estudou-se diversas variáveis de processo, tais como ângulo de introdução das camadas, velocidades das camadas e geometria do canal no ponto de confluência das camadas, através de simulações bidimensionais e tridimensionais. Analisou-se também, o comportamento da interface entre as camadas que pode ocasionar o surgimento de instabilidades nesta região. Os modelos atuais, entretanto, apresentaram limitações para a simulação do processo de coextrusão em três dimensões, devido à incapacidade de descrever inequivocamente a região de contato da interface móvel com paredes rígidas / Abstract: Multilayer polymer flow in flat sheet production process was studied. Numerical solutions of conservation and constitutive equations were obtained by a commercial finite element code, "Polyflow". More specifically, the flat sheet production process was applied to three layers of polymers based on polyethylene terephtalate (A, B and C) by using numerical simulations. The rheological characterization of these layers was obtained in extensional and shear flows, in order to measure the material properties: elongational and shear viscosities and complex moduli. These experimental data allowed the adjustment of constitutive equations of generalized Newtonian and viscoelastic fiuid models. Many process variables were studied, including layers introduction angle, velocity and channel geometry of layer confluence region, in bidimensional and tridimensional simulations. The layers interfacial behavior, which can lead to instabilities in these regions, was also studied. Nevertheless, the current models showed limitations in the coextrusion process simulation in three dimension, due to their inability to describe the contact regions of the mobile interface on the walls / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_RenatoMarquesde_M.pdf: 29996661 bytes, checksum: 4ad59a26788d8dfab7be1c94a4ccce46 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho apresenta uma revisão e uma implementação numérica do método dos elementos finitos (MEF) no qual foram incluídos os chamados ¿elementos infinitos¿ visando a modelagem da condição de radiação de Sommerfeld ou do amortecimento geométrico em meios contínuos (visco-) elastodinâmico sem regime estacionário e cujos domínios são ilimitados. Após uma revisão geral sobre os tipos de elementos infinitos, o trabalho aborda formulações e implementações de elementos infinitos unidimensionais. Em particular são discutidos os elementos de decaimento exponencial e de mapeamento. Suas propriedades são investigadas através da modelagem da propagação de ondas em colunas ilimitadas de seção transversal variável, cônica e exponencial. Uma análise dos elementos infinitos propostos para tratamento de problemas multidimensionais segue à revisão da teoria da propagação de ondas em meios (visco-)elastodinâmicos. A análise bidimensional contida no trabalho utiliza um elemento de decaimento exponencial. As propriedades deste elemento são discutidas através da simulação da dinâmica de fundações rígidas, superficiais e engastadas, interagindo com solos modelados como semi-espaço, homogêneo e estratificado. Estas análises, de caráter inovador, revelam que o elemento escolhido é capaz de reproduzir acuradamente o comportamento de ondas não refletidas, se propagando ao infinito, ou seja a condição de radiação ou amortecimento geométrico / Abstract: The present thesis reports an overview and a numerical implementation of the Finite Element Method (FEM) in wich the so called ¿infinite elements¿ are included to model the Sommerfeld's radiation condition or the geometric damping in the stationary response of unbounded (visco-) elastic domains. Initially one dimensional infinite elements are formulated and implemented. The properties of the exponencial decay type and the mapping elements are investigated by means of the stationary response of semi-infinitecolumns of variable cross-section, conical and exponential. In the sequence the main issues of multidimensional (visco-) elastic wave propagation are presented, followed by a revision of the proposed infinite elements for two-and three dimensional analysis. For the two dimensional case a exponential decay type element is formulated and implemented. The properties of the 2D element are discussed on hand of the dynamic analysis of rigid foundations, surface and embeded, interacting with homogeneous and layered half-spaces. This rather innovative analysis reveals that the considered element is able to model accurately the rdiation condition on homogeneous and stratified unbounded domains / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T17:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_PaulaFrassinetti_M.pdf: 4909244 bytes, checksum: f9f88e5874d8b1727ede08f5831d24eb (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A análise do comportamento da fundação e sua influência na resposta do sistema completo rotor-suportes-fundação é fundamental para análise dinâmica deste sistema. Dessa forma, este trabalho apresenta uma metodologia para a análise do comportamento da fundação, usando técnicas de análise modal para determinar os parâmetros modais da fundação (massa, fator de amortecimento e freqüência natural). Para a identificação desses parâmetros, foi feita a análise das funções de transferências do modelo numérico da estrutura, onde a técnica utilizada foi a discretização da fundação pelo método dos elementos finitos. O cálculo das funções de transferência do modelo é feito para uma força de excitação harmônica unitária, atuando em um determinado nó do modelo discretizado. Em seguida, foram definidos alguns nós de interesse no modelo discretizado e aplicadas técnicas de análise modal para calcular as freqüências naturais da estrutura. A transformada de Fourier da resposta em freqüência do sistema é calculada e através do espectro de freqüências do sistema, é feita a escolha dos modos de vibrar mais significativos, associados às freqüências naturais que significantemente participam da resposta do sistema. Em seguida, é feito o cálculo dos parâmetros de massa, fator de amortecimento e rigidez dos modos considerados. A matriz de impedâncias mecânicas é obtida para estes modos. Os resultados obtidos foram plotados e analisados. Resultados adicionais mostrando todo comportamento da estrutura, cujos parâmetros foram identificados a partir de uma função de transferência analítica, são apresentados, cuja importância é relevante na implementação e comparação com o modelo físico / Abstract: The behavior analysis of foundation and its influence on the complete system response, rotor-bearings-foundation, is of great importance in its dynamic analysis. In this way, this work presents a methodology for behavior analysis of the foundation using modal analysis technique to determine the modal parameters of the foundation (damping factor, natural frequency and generalized mass). The analysis of the numeric modeI transfer functions of the structure was done in order to identify these parameters, where it was the discretization technique of the foundation using the finite element method. The functions of the model was obtained for a unit harmonic force exciting one node. Afterwards, some nodes of interest in the discretized modal was defined and modal analysis techniques used calculate the natural frequencies of the structural the Fourier Transform of the frequency response of the system is calculated. The shapes modes associated to the natural frequencies which participate of the system response significantly are chosen using the frequency spectrum. The mass, damping factor and stiffness of the considered modes are obtained afterwards. The mechanical impedance matrix is obtained for these modes. The results was plotted and analyzed. Further results showing the behaviour of the structure are presented whose parameter were identified by the analytical transfer functions its importance is relevant to implement and compare to the model physical / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marco Lucio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ClaudioAlessandrodeCarvalho_M.pdf: 9888631 bytes, checksum: 725b529f317887d24bc51fe0045d30bb (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho, apresentam-se conceitos de otimização estrutural e análise de sensibilidade em elasticidade linear, tomando-se exemplos de problemas bidimensionais discretizados pelo método de elementos finitos. A partir das características específicas dos problemas estruturais, identificam-se os requisitos necessários a um algoritmo de minimização eficiente para tais problemas. Foi implementado um algoritmo de programação quadrática recursiva de ponto interior para otimização, o qual apresenta taxa de convergência superlinear e utiliza busca linear imprecisa. Utilizam-se a formulação contínua da análise de sensibilidade e o método adjunto no desenvolvimento das expressões de sensibilidade a parâmetros e forma, visando a determinação de gradientes de funcionais de performance estrutural. Na análise de sensibilidade a forma, a geometria do domínio é parametrizada em NURBS, definindo o campo de velocidades no contorno. Os gradientes obtidos pela análise de sensibilidade são aplicados na otimização de espessura e na obtenção de formas ótimas em problemas de estado plano de tensão. Os procedimentos numéricos foram incorporados a uma base de programas já desenvolvida para análise pelo método de elementos finitos, empregando o paradigma por objetos em C++. Com isto foi possível aumentar a eficiência da interação entre os módulos de análise por elementos finitos, análise de sensibilidade e otimização / Abstract: This work presents concepts of structural optimization and design sensitivity analysis in linear elasticity, considering two dimensional finite element problems. The requirements of an eflicient minimization algoritm for structural problems are identified, taking into account specific characteristics of this sort of problems. An interior point sequential quadratic programming algorithm, showing superlinear convergence and using inexact line search, was implemented. Continuum approach of design sensitivity analysis and adjoint method were used to develop shape and size sensitivity expressions, aiming for computing performance functional gradients. In shape sensitivity analysis, the domain geometry was parametrized using NURBS, which defines the boundary velocity field. The gradients obtained from design sensitivity analysis were applied to thickness and shape optimization of plane stress problems. The numerical procedures were linked to other programs previously developed for finite element analysis applying object-oriented concepts in C++. Indeed, it was possible to improve the efliciency of interaction among finite element analysis, design sensitivity analysis and optimization modules / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

This work describes the development of an axisymmetric finite element for the simulation of the viscous behavior of rock salt during vertical well drilling. Based on the displacement formulation of the Finite Element Method, functions on the format of the simplified elastic solution are used for the interpolation inside the element, thereby it is possible to describe the behavior of the system with a few degrees of freedom. The numerical modeling using the proposed element provides faster and more precise answers, therefore it can be used to assist both the design and making of wells, risk analysis and the calibration of the rock viscoelastic parameters in real scale situations. A model with few degrees of freedom representing the studied problem is useful for the low time required to provide results. To verify the proposed element efficiency, results and comparisons with classical finite elements are presented. / FUNDEPES - Fundação Universitária de Desenvolvimento de Extensão e Pesquisa / PRH-ANP - Programa de Recursos Humanos da Agência Nacional do Petróleo / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um elemento finito axissimétrico para a simulação do comportamento viscoso de rochas salinas durante a perfuração de poços verticais. Baseado na formulação em deslocamento do Método dos Elementos Finitos e utilizando funções de interpolação no formato da solução do problema elástico simplificado, o uso do elemento permite representar com poucos graus de liberdade os fenômenos envolvidos no sistema em questão. A utilização do elemento proposto na modelagem numérica do problema fornece respostas mais precisas e em menos tempo, auxiliando tanto na elaboração de projetos de poços como no acompanhamento de sua execução, em análises de risco e na calibração dos parâmetros viscosos das rochas em situações de escala real. A vantagem de se ter disponível um modelo com poucos graus de liberdade representativo do problema posto é a rapidez com que resultados podem ser obtidos. Para verificação da eficiência do elemento finito proposto são apresentados resultados e comparações com o elemento clássico, com funções de interpolação exclusivamente polinomiais, usualmente utilizado para discretizar esse problema.