Dissertação (mestrado) - Universiade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T22:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T14:54:30Z : No. of bitstreams: 1 180849.pdf: 3027838 bytes, checksum: ab1c7e6243de5b3708c9f3caf7d0fca5 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-17T07:08:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:17:14Z : No. of bitstreams: 1 262782.pdf: 2523455 bytes, checksum: 8d2f523a99da96fdbb3da5677580ea36 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T09:41:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:19:18Z : No. of bitstreams: 1 144875.pdf: 2018026 bytes, checksum: 74dd1e66f483ee8f4ed2a8410942fb3d (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T12:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:35:03Z : No. of bitstreams: 1 173610.pdf: 14088159 bytes, checksum: 3c85d043d0346ca32a2ecb77556b018c (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um procedimento flexível e de baixo custo, que auxilie o processo de otimização estrutural em um ambiente de projeto. Para isto foi tomado como premissa o fato de que em muitos ambientes de projeto é comum encontrar uma infinidade de ferramentas computacionais tipo CAD, CAM e CAE. Com relação as ferramentas de CAE, normalmente, estas são pacotes básicos, limitados à análises simples, como pôr exemplo, estática linear, térmica sem regime transiente e modal, ou ainda programas sofisticados, contudo fechados. Neste sentido, desenvolveu-se um procedimento para otimização de projeto estrutural, integrando a tecnologia existente com algoritmos de otimização. Em linhas gerais, o procedimento foi desenvolvido a partir da base de elementos finitos já instalada, ou seja, utilizando-se de um programa comercial, como o programa comercial Ansys. Além deste, foram implementados um conjunto de algoritmos para manipulação de arquivos e de otimização. 0 processo de otimização visa, entre as múltiplas possibilidades, a minimização da massa de uma estrutura ou componente, a minimização da "compliance", a identificação de propriedades dos materiais ("Young's modulus"). No caso da otimização estrutural de dimensão e de forma, são consideradas restrições, que limitam o domínio de projeto de uma estrutura ou de um componente. Estas limitações são as restrições laterais, impostas sobre as variáveis de projeto, restrições de deslocamentos, e de tensões. Os exemplos apresentados têm como objetivo comprovar a viabilidade do procedimento proposto e sua aplicação para o projeto ótimo de estruturas e componentes em um ambiente industrial. Os resultados são analisados e comparados, quando possível, com as soluções apresentadas na literatura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T14:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269213.pdf: 1377460 bytes, checksum: e2a0c5bb42c4e58dbb10fdf60aa1423f (MD5) / Este trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de uma modelagem em baixas frequências de sistemas de aterramento composto por uma única haste vertical. A modelagem do sistema de aterramento é realizada usando uma formulação eletrocinética em potencial escalar associada ao método de elementos finitos. A geometria da haste permite efetuar uma análise axi-simétrica do problema. O solo onde se encontra a haste foi estratificado em camadas horizontais de resistividades distintas. A implementação da modelagem foi realizada usando os softwares Labview, Gmsh e Matlab. A validação das ferramentas numéricas desenvolvidas neste trabalho foi obtida utilizando-se equações analíticas para o cálculo da resistência de aterramento. Os valores da resistência de aterramento obtidos com o método de elementos finitos foram comparados com os resultados analíticos. As comparações justificam o uso do método de elementos finitos para modelar sistemas de aterramento em baixas frequências.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T19:33:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264419.pdf: 2788707 bytes, checksum: 3ba9803d8f0c094c076079be4240e61c (MD5) / Esse estudo identifica as curvas tensão x deformação a taxa constante através de ensaios axiais de impacto em corpos de prova de PVC e PP. O impacto é produzido por uma massa de 4,8 kg, deixada cair da altura necessária à obtenção da energia de impacto desejada. Seguindo orientações de normas, ensaios com energias de impacto de até 20 J foram feitos. No entanto, o equipamento disponível permite atingir energias em torno de 103 J, quando a massa é deixada cair de seu nível mais alto, 2,2 m, atingindo velocidade máxima de 6,57 m/s. Esse valor de velocidade restringe os ensaios aos classificados como de baixa velocidade. A teoria básica de elastoplasticidade é apresentada, descrevendo-se a metodologia aplicada no pacote comercial ANSYS 11.0 para solucionar o problema de plasticidade incremental. Uma breve explanação sobre as normas aplicáveis a componentes sujeitos a impacto é apresentada. Mostra-se a teoria de extensometria como um embasamento para a posterior análise experimental. Em um capítulo a parte, apresenta-se o tema principal que é a identificação das curvas tensão-deformação a taxa constante, bem como a metodologia utilizada para a obtenção dessas curvas. As curvas de material a partir das quais as curvas a taxa constante são derivadas também são apresentadas, assim como curvas complementares, como as curvas de plastificação dos materiais. Finalmente, simulações dos corpos de prova e de uma tampa defletora real de motor elétrico feita em polímero são mostradas, visando exemplificar a utilização das curvas experimentais. This study identifies the stress x strain curves at constant strain rate through axial impact tests in PVC and PP specimens. The impact is produced by a 4,8 kg mass dropped from the necessary height to obtain the desired impact energy. Following standard orientations, tests with impact energies up to 20 J were done. However, the available equipment allow to achieve energies about 103 J, when the mass is dropped from its highest level, 2,2 m, achieving maximum velocity of 6,57 m/s. This value of velocity restricts the tests into the so called low velocity ones. The basic elastoplasticity theory is presented, describing the methodology applied in the commercial package ANSYS 11.0 for solution of the incremental plasticity problem. A short explanation about the standards applicable to components subjected to impact is presented. Extensometer theory is shown as a foundation for posterior experimental analysis. In a specific chapter, the aim of this study is presented, which is the identification of the stress x strain curves at constant strain rate along with the methodology applied to obtain these curves. The material curves from which the constant strain rate curves are derived are shown too, as well as complementary curves, like material plastification curves. Finally, simulations of the tested specimens and a real electric motor fan cover made in polymer are shown, in order to exemplify the utilization of the experimental curves.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:42:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262126.pdf: 2414654 bytes, checksum: ba5927b0657adc5a12f169efb0cf67a9 (MD5) / Acoustic filters are widely used in the industry to attenuate the noise emission from exhaust machines, cooling ducts, internal combustion engines, inlet and outlet pipes of compressors and others. Reactive acoustic filters are known as mufflers and use a system of tubes and cavities to reflect part of the incident acoustic wave, resulting in a lower transmitted sound pressure than the incident sound pressure. The prediction of acoustic performance of mufflers can be obtained by analytical, experimental and numerical methods as Finite Element Method (FEM) and Boundary Element Method (BEM). Nowadays, in order to obtain more assertive solutions which minimize implementation time and costs, only determine the acoustic performance is not enough. Consequently, optimization methods are important tools to be applied in the industry. This thesis proposes to demonstrate a numerical optimization using the Genetic Algorithm Method (GA) in two reactive mufflers: the first one is assembled with two tubes and one cavity, and the other with three tubes and two cavities. One wide frequency band was chosen for this evaluation. The numerical models were validated using experimental results for the transmission loss, wich was measured using the Two Sources Technique. The results showed FEM that simulations and GA optimization applied with a method of performance prediction in mufflers have good results in build of reactive mufflers in the desirable interest frequencies band with a relative low cost and time of development.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290090.pdf: 2513189 bytes, checksum: a331c7d044a31f94da8415aa031d9c25 (MD5) / Na construção das aeronaves o conforto tem se destacado como um dos principais objetivos de projeto, sendo o elevado ruído um dos principais motivos de desconforto dos passageiros. O presente trabalho tem como objetivo principal avaliar o comportamento vibro-acústico de painéis aeronáuticos de material composto em baixas frequências. As análises vibroacústicas foram realizadas em diversas configurações (painéis sem reforços e painéis reforçados), sendo constituídos basicamente de fibra de carbono impregnadas em matriz de resina epóxi. Para caracterizar as propriedades mecânicas dos corpos de provas, aplicou-se a técnica de ajuste de modelo numérico através de resultados experimentais obtidos, como funções de resposta em frequência. Também foi caracterizado o amortecimento estrutural dos corpos de provas através dos métodos do decaimento e da largura de banda. Na determinação da eficiência de radiação sonora utilizou-se um modelo híbrido, que combina o método dos elementos finitos (FEM) e o método dos elementos de contornos (BEM). E, por último, a densidade modal foi obtida numericamente, utilizando um software de elementos finitos, do qual podem ser calculadas as mobilidades pontuais. Ao final, os modelos de eficiência de radiação e densidade modal foram comparados com os resultados experimentais, apresentando boa concordância. Portanto, esta metodologia comprova que os modelos numéricos podem ser utilizados nas fases iniciais do projeto, por serem mais rápidos e eficientes do que os procedimentos experimentais. / In the aircraft construction, comfort has distinguished itself as one of the main project objectives once high noise levels have became one of the main reasons of passengers discomfort. The main goal of this Master Thesis is to evaluate the vibroacoustic behavior of composite aeronautical panels in the low frequency range. Vibroacoustic analyses were performed with different panel configurations (panels without reinforcements and reinforced panels). These panels consist primarily of carbon fiber impregnated with epoxy resin. To characterize the samples' mechanical properties, the numerical model updating technique was applied, using some the experimental results, such as frequency response functions. The samples' structural damping was also characterized through the decay and bandwidth methods. The sound radiation efficiency determination was performed by a hybrid model combining Finite Element Method (FEM) and Boundary Element Method (BEM). Finally, the modal density was obtained numerically, using finite element software to calculate point mobility functions. Finally, the efficiency radiation models and modal density were compared with experimental results, presenting good agreement. Therefore, this methodology proves that the numerical models can be used in the early stages of the project, since they are faster and more efficient than experimental procedures.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T00:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292960.pdf: 8107987 bytes, checksum: de57fba601b6647b578161cebd9caddc (MD5) / O emprego de modelagem computacional por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF) se faz necessário no projeto de barragens de gravidade de concreto, quando se deseja considerar a deformabilidade da fundação e as subpressões por meio de critérios mais aprofundados, e/ou quando na existência de planos de descontinuidades em fundações de barragens, dentre outros. No entanto, as verificações de estabilidade global de barragens de gravidade de concreto por meio de modelagem computacional pelo MEF ainda suscita dúvidas e discussões. As pesquisas relacionadas ao assunto são de diferentes enfoques e áreas de conhecimento e muitas vezes não geram de imediato contribuições para o projeto de BGC por não abordarem a visão geral do problema. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma visão geral do problema de projeto de BGC e discutir metodologias para a análise computacional dessa estrutura. A visão geral do problema é feita a partir de um levantamento do "estado da arte" de projeto de BGC, incluindo alguns aspectos que são importantes e não são abordados nas referências pesquisadas. Em seguida, a visão geral do problema é utilizada para a discussão de metodologias de projeto de BGC por meio de programas computacionais. Em suma, mostra-se que as metodologias para a modelagem computacional de BGC e respectivos casos de carregamentos, com enfoque de projeto, envolvem uma previsão de fenômenos nos modelos numéricos muito maior do que a modelagem computacional segundo as publicações do Comitê Ad Hoc Sobre Aspectos Computacionais de Análise e Projeto de Barragens - CIGB/ICOLD. Apesar de não desenvolver e aplicar todas as teorias abordadas, este trabalho traz contribuições importantes para o projeto de barragens de gravidade de concreto, como a sistematização da validação e justificação dos modelos para projeto e a identificação dos aspectos que ainda precisam de maiores estudos para serem aplicados em projeto e pesquisa, entre outros. / Computational modeling by means of the Finite Element Method (FEM) is required in the design of concrete gravity dams (CGDs) when, for example, the deformability of the foundation and the uplift pressure are considered by means of more refined criteria and/or there are discontinuity planes in the dam foundations. However, the verification of the global stability of CGDs by means of computational modeling by FEM still raises doubts and discussions. Studies related to this subject have adopted different approaches and areas of knowledge and often do not generate immediate contributions to the design of CGDs since they do not consider an overview of the problem. The aim of this thesis is to present an overview of the problem of CGD design and discuss the methodologies available for structural computational analysis. A general overview of the problem is gained from a survey of the state of the art of CGD design, including some aspects that are important but have not been dealt with in the relevant publications. This overview of the problem is then used as a basis for the discussion of the methodologies available for CGD design by means of computational methods. In summary, it is demonstrated that the methodologies applied in the computational modeling of CGDs and the respective cases of loading, focusing the design aspects, involve predictions of the numerical modeling phenomena which are much greater than those of the computational modeling carried out according to the publications of the Ad Hoc Committee on Computational Aspects of Analysis and Design of Dams - ICOLD. Although all of the theories approached are not developed and applied, this study provides important contributions to the design of CGDs, including the systematization of the validation of models for design and the justification of their application, as well as the identification of the aspects that still require further study in order to be successfully applied in design and research, among others.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As ferramentas numéricas vêm conquistando espaço no desenvolvimento e na melhoria de produtos devido à sua versatilidade e baixo custo em relação aos protótipos físicos. O Método de Elementos Finitos (MEF) tem mostrado ser uma dessas ferramentas com grande potencial para o estudo vibroacústico. Porém os resultados dos modelos de estruturas complexas geralmente apresentam discrepâncias quando comparados com dados experimentais dotados como referência. Nesse contexto, o presente trabalho busca gerar e validar um modelo vibroacústico melhorado do conjunto de componentes de um compressor simplificado utilizando o MEF e interagindo resultados numéricos com dados experimentais. Inicialmente, diversos aspectos de modelagem foram avaliados, visando definir modelos com grande potencial de representatividade do comportamento dinâmico dos componentes individuais de um compressor na faixa de frequência de 0 a 10 kHz. Em seguida, as geometrias, as propriedades de materiais e as tensões residuais de alguns componentes foram investigadas para avaliar suas respectivas influências no comportamento dinâmico dos modelos. Só então as diferenças entre os resultados numéricos e os dados experimentais foram quantificadas por meio de técnicas específicas de correlações. Essas diferenças, na maioria das vezes significativas, foram minimizadas através de métodos iterativos de ajuste de modelos realizados a partir da atualização das propriedades físicas, ou dos coeficientes de parametrização do modelo. Por fim, os modelos dos componentes ajustados individualmente foram conectados por juntas rígidas ou flexíveis, cujas propriedades de rigidez foram analisadas e identificadas tendo como referências os dados experimentais. Melhorias substanciais na representatividade do comportamento dinâmico do modelo de conjunto foram obtidas em toda a faixa de frequência pretendida, o que significa resultados encorajadores para o desenvolvimento de protótipos virtuais para predição e análise vibroacústica de compressores.