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Impact of Engine Dynamics on Optimal Energy Management Strategies for Hybrid Electric VehiclesHägglund, Andreas, Källgren, Moa January 2018 (has links)
In recent years, rules and regulations regarding fuel consumption of vehicles and the amount of emissions produced by them are becoming stricter. This has led the automotive industry to develop more advanced solutions to propel vehicles to meet the legal requirements. The Hybrid Electric Vehicle is one of the solutions that is becoming more popular in the automotive industry. It consists of an electrical driveline combined with a conventional powertrain, propelled by either a diesel or petrol engine. Two power sources create the possibility to choose when and how to use the power sources to propel the vehicle. The strategy that decides how this is done is referred to as an energy management strategy. Today most energy management strategies only try to reduce fuel consumption using models that describe the steady state behaviour of the engine. In other words, no reduction of emissions is achieved and all transient behaviour is considered negligible. In this thesis, an energy management strategy incorporating engine dynamics to reduce fuel consumption and nitrogen oxide emissions have been designed. First, the models that describe how fuel consumption and nitrogen oxide emissions behave during transient engine operation are developed. Then, an energy management strategy is developed consisting of a model predictive controller that combines the equivalent consumption minimization strategy and convex optimization. Results indicate that by considering engine dynamics in the energy management strategy, both fuel consumption and nitrogen oxide emissions can be reduced. Furthermore, it is also shown that the major reduction in fuel consumption and nitrogen oxide emissions is achieved for short prediction horizons.
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Formação, dinâmica e a reestruturação da cadeia produtiva do leite na região de Jales-SPClemente, Evandro César [UNESP] 19 March 2006 (has links) (PDF)
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clemente_ec_me_prud.pdf: 1686888 bytes, checksum: fdb32039abdd1f9e6d21316326466485 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A pesquisa tem como objetivo principal caracterizar e analisar a cadeia produtiva do leite na região de Jales-SP, destacando a profunda reestruturação produtiva - nos âmbito tecnológico, logístico e social - pela qual vem passando o setor láteo nacional a partir dos anos 1990, em decorrência da abertura comercial externa, da desregulamentação do setor e da estabilização monetária. Além disso, as mudanças tecnológico-logístico-sanitárias que vêm sendo adotadas pelos laticínios, se dão num contexto em que cada vez mais cresce a importância da tecnologia, da ciência e da informação nos processos produtivos. A pecuária leiteira vem se constituindo numa atividade relevante para a reprodução social dos pequenos e médios proprietários rurais, na medida em que proporciona maior liquidez que os demais produtos. Diante do exposto, deve ser levada em consideração a singularidade do espaço agrário regional, que apresenta: estrutura fundiária desconcentrada, policultura (com destaque para a viticultura de mesa) e o predomínio do trabalho familiar. Neste sentido, a pecuária leiteira adquire significativa relevância para os proprietários rurais da região, mesmo com a viticultura sendo o carro-chefe da agropecuária. No entanto, pelo profundo e rápido processo de reestruturação pelo qual vem passando a cadeia produtiva do leite no país, muitos produtores de leite da Região de Jales-SP vêm sendo marginalizados do setor por não atenderem às novas exigência sanitárias... / This research has the main aim to characterize and analyze the milk productive chain in the region of Jales, São Paulo state, highlighting the deep productive reorganization - in the technological, logistical and social ambits - by which the national dairy sector has been coming through since the 90s, due to the external commercial opening, deregulation of the sector and monetary stability. Besides that, the technologicallogistical- sanitary changes which have been adopted by dairies, happen in a context that is increasing more and more the importance of technology, science and information in the productive processes. The dairy cattle is becoming an outstanding activity for the social reproduction of the small and medium rural owners, as it provides a month liquidity that no other agricultural product offers. In front of this, it must be taken into consideration the uniqueness of the regional agrarian space, which presents: land structure not concentrated, mixed farming (highlighting the viticulture) and the predominance of family work. In this way, the milk cattle acquires significant relevance for the rural owners from this region, even with the viticulture being the most important activity of the farming. However, by the deep and fast restructure process by which the milk productive chain in the country has been going through, many milk producers from the region of Jales-SP... (Complete abstract, click electronic address below)
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Um modelo matemático para minimização dos custos de transportes e movimentos de terra em construção de rodoviasUbaldine, Diego torquato 28 February 2015 (has links)
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Previous issue date: 2015-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This research examines the history of mathematical models that deal with resource allocation problems involving mass moving – specifically earth moving in construction of highways - which involves analysis of the evolution of models used for solving this type of problem - its applicability, advantages and disadvantages. The historical analysis of the models generates the foundation for creating a new model that includes two pertinent aspects of daily life of Brazilian companies involved in road construction: time and obstacle. Then, the new formulation is applied in a real life situation, seeking to measure its effectiveness and representativeness; for this purpose, a computational algorithm of the model is created and then used in VBA in order to facilitate the applicability of the model to both scholars of this field as to entrepreneurs and engineers who deal with the problem of mass moving in their daily professional activities. / Esta pesquisa examina o histórico dos modelos matemáticos que lidam com problemas de alocação de recursos envolvendo a movimentação de massas – mais especificamente a movimentação de terra em obras de rodovias - o que envolve a análise da evolução dos modelos usados para a resolução deste tipo de problema – sua aplicabilidade, vantagens e desvantagens. A análise histórica dos modelos usados para tanto permite caminhar no sentido de criar um novo modelo que inclua dois aspectos pertinentes do cotidiano de empresas brasileiras envolvidas com construção de rodovias: tempo e obstáculo. Em seguida, aplica-se a nova formulação em um caso real do país, buscando-se medir sua efetividade e representatividade; para tanto, cria-se e utiliza-se o código computacional do modelo em VBA visando facilitar a aplicabilidade do mesmo tanto para os estudiosos da área quanto para empresários e engenheiros que lidem com o problema da movimentação de massas em seu cotidiano profissional.
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Estratégias de minimização do conjugado de ondulação em motores de passo híbridos: um estudo comparativoSilva, Maria Bernadete da 11 December 2006 (has links)
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Previous issue date: 2006-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The torque ripple in electric motors affects the performance of devices and machines which need precision in its control. Due to the undesirable effect of the ripple torque it has had recently an effort in the direction to get minimization strategies which permit the reduction or even elimination of this kind of torque. The goal of this work is the study and comparison between two minimization strategies of the ripple torque in hybrid step motor and apply that strategies in digital control. A step motor´s description is supplied together with other kinds of torque belong to this motors. The mathematical model for the step motor is described and based on this model has got the ripple torque´s equation which will be used in the formulation of the torque ripple minimization. To each strategy is presented a detailed mathematical foundation to the reader to be clear the development to each strategy. The first strategy presents a ripple torque´s model by hybrid step motors linearization that after linearized may be used standard methods of digital control design. The second uses an adaptative linearization to improve the hybrid step motor´s performance with low cost. By the end, a comparison between two strategies is made giving to the reader the advantages and disadvantages of each strategy. / O conjugado de ondulação em motores elétricos afeta o desempenho de máquinas e dispositivos que exijam precisão no seu controle. Devido aos efeitos indesejáveis do conjugado de ondulação tem havido recentemente um esforço no sentido de se obter estratégias de minimização que tornem possíveis a redução ou até mesmo a eliminação desse tipo de conjugado. O objetivo deste trabalho é o estudo e a comparação de duas estratégias de minimização do conjugado de ondulação em motores de passo híbrido onde as duas estratégias analisadas são aplicadas em controle digital. Uma descrição dos motores de passo é fornecida juntamente com os diversos tipos de conjugado existentes nesses tipos de motores. Um modelo matemático para o motor de passo é descrito e a partir desse modelo é obtida a equação do conjugado de ondulação que será usada na formulação dos problemas de minimização do conjugado de ondulação. Para cada uma das estratégias é apresentada em detalhes a fundamentação matemática para que o leitor tenha um claro entendimento do desenvolvimento de cada uma das estratégias. A primeira estratégia apresenta um modelo de máquina que representa as ondulações de conjugados pela linearização de motores de passo híbridos que, após linearizado permite o emprego de métodos padrões de projeto de controle digital. A segunda utiliza a linearização adaptativa para melhorar a performace do motor de passo híbrido com baixo custo. Por fim, é feita uma comparação entre as duas estratégia, apresentando-se ao leitor as vantagens e desvantagens de cada uma delas.
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Modelamento de ângulos de contato em superfícies superhidrofóbicas por minimização de energia / Modeling superhydrophobic contact angles by total energy minimizationBatista, Jorge Leonardo Leite 22 March 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-03-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The control of surface wettability is an issue of great scientific interest because of the large number of applications both as hydrophobic to hydrophilic surfaces, such as medical instruments, fluidic microdevices, coating for microdevices, manipulation of nanoparticles, microscale motors, lubricants, waterproofing surfaces and even instruments for domestic use. The objectives of this work are to compare the values obtained in experiments with surfaces of well-defined topography with available theoretical models and characterize the transition between hydrophobic and superhydrophobic surfaces with the proposition of configurations and criteria that lead to a better understanding of the wettability and superhydrophobic surfaces production, in the light of the energy minimization. / O controle da molhabilidade de superfícies é um tema de grande interesse científico em função da grande quantidade de aplicações, tanto para superfícies hidrofílicas quanto hidrofóbicas, como é o caso de instrumentos médicos, microdispositivos fluídicos, recobrimento para microdispositivos, manipulação de nanopartículas, motores em microescala, lubrificantes, impermeabilização de superfícies e mesmo em instrumentos de uso doméstico. Os objetivos deste trabalho são comparar os valores obtidos em experimentos com superfícies de topografia bem definida com os modelos teóricos disponíveis e caracterizar a transição entre superfícies hidrofóbicas e superhidrofóbicas, com a proposição de configurações e critérios que levem a um melhor entendimento da molhabilidade e da produção de superfícies superhidrofóbicas, sob a luz da minimização de energia.
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Effect of social norms and attitudes towards domestic waste in a selected formal settlement in the Western Cape, South AfricaTahulela, Aifani Confidence January 2017 (has links)
Thesis (MTech (Public Management))--Cape Peninsula University of Technology, 2017. / The communities of Khayelitsha face problems with regard to managing waste. Increase on the generation of solid waste in the households by the members of the community; far exceed the townships’ ability and capability for safe disposal. Littering in the township is also a persistent problem, despite various clean–up and anti-litter promotional campaigns and programs introduced by local government, private organizations and other community interest groups. The persistent problem of litter and mismanagement of solid waste in the household should be addressed. The rationale and assumption underpinning this study was that waste management problems are related to social norms and attitude of the people of Khayelitsha. To investigate this phenomenon, the study adopted a qualitative paradigm. 300 heads of household residing in Khayelitsha for more than 5 years were surveyed, and door to door interview questions were conducted in 2016 June. Data from the questionnaire were analysed using Thematic and coding analysis. NVivo software was used to generate frequency tables. The responses to most interview questions were consistent for all categories of respondents and did not vary according to respondents’ background, such as gender, location household size or education. The study showed that social norms and attitudes towards waste minimisation in Khayelitsha are related to the entire waste management operation, and householders in Khayelitsha think similarly. To improve waste management in Khayelitsha the following are recommended:
• Government and business need to consider incentives to minimise waste;
• Government needs to improve waste management service facilities and build recycling centre which are accessible to the community; and
• Government and non-governmental organizations and community members should consider awareness, education and training programs on waste wise management.
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Viabilidade do aproveitamento de resíduo de estação de tratamento de água (ETA) na confecção de concretos / Viability of the water treatment plant waste (WTP) utilization at concrete productionRamirez, Kleber Gomes 04 September 2015 (has links)
O presente estudo objetiva avaliar a influência da substituição de areia natural por diferentes teores de Lodo de Estação de Tratamento de Água (Lodo de ETA) na produção de concretos ambientalmente amigáveis. O procedimento experimental abrangeu a coleta e caracterização das matérias-primas, o estudo de dosagem do concreto produzido com diferentes teores de substituição de Lodo Úmido (LU) e Lodo Calcinado (LC) e a avaliação das misturas produzidas no aspecto técnico, econômico e ambiental. As amostras de Lodo utilizadas foram coletadas na ETA Tamanduá, localizada em Foz do Iguaçu, PR, em três períodos distintos durante o ano de 2014. No estudo de dosagem fez-se a substituição de LU (in natura) por areia natural nos teores de 0, 5, 7 e 10% em concretos de relação água/cimento (a/c) 0,45, 0,55 e 0,65 e de LC (temperatura de 900 ºC) nos teores de 0, 5, 10 e 20% em misturas de a/c 0,55, avaliando-se as propriedades no estado fresco (trabalhabilidade) e no estado endurecido (resistência à compressão axial, resistência à tração, módulo de elasticidade, absorção de água e lixiviação). A partir dos resultados obtidos constatou-se que a adição de até 20% de LC propiciou aumento nas propriedades mecânicas do concreto, podendo ser empregado em concretos estruturais, desde que realizados estudos de durabilidade. Já a adição de lodo de ETA úmido reduziu significativamente a resistência do concreto, sendo indicado do ponto de vista técnico um teor de substituição de até 5% para aplicações em concretos, desde que não estruturais. Do ponto de vista econômico, em relação ao concreto de referência, concretos produzidos com LU resultaram em menor custo de produção enquanto que concretos com LC maior. Pela análise termogravimétrica o lodo poderá ser calcinado a menores temperaturas (de 300 a 500 oC), promovendo economia energética no processo de tratamento térmico, resultando num melhoramento no aspecto econômico e ambiental da aplicação do Lodo calcinado na produção de concretos. Por meio da viabilidade ambiental, os resultados demonstraram que os níveis de concentração das substâncias analisadas no ensaio de lixiviação atendem ao limite máximo permitido, assegurando a saúde humana e ambiental. A sustentabilidade do aproveitamento do lodo em concreto confirma-se pela redução na extração de recursos naturais, contribuindo principalmente, na diminuição do lançamento de lodo em corpos hídricos, e ao atendimento dos requisitos do sistema de gestão e legislação ambiental vigente. por teores mais elevados de lodo, analisando a viabilidade econômica e ambiental vinculada ao processo de calcinação. / The aim of this study is to evaluate the influence of replacing natural sand by different levels of Water Treatment Plant Sludge (WTP sludge) in the production of environmentally friendly concrete. The experiment included the collection and characterization of raw materials, the concrete dosing study produced with different sludge replacement levels of Wet Sludge (WS) and Calcined Sludge (CS) and the evaluation of the produced mixtures with regards the technical, economic and environmental aspect. The sludge samples used in the study were collected from the Tamandua ETA, located in Foz do Iguaçu, Paraná, in three different periods during the year 2014. In the dosage of study, WS (in natura) was substituted by natural sand in the levels of 0, 5, 7 and 10% in concrete with water/cement ratio (w/c) of 0.45, 0.55 and 0.65 and CS (temperature of 900 °C) in levels of 0, 5, 10 and 20% in mixtures with w/c of 0.55, evaluating the properties in the fresh state (workability) and in the hardened state (resistance to axial compression, tensile strength, elastic modulus, water absorption and leaching). From the results obtained it was found that the addition of CS up to 20% resulted in an increase in the mechanical properties of concrete, therefore it can be used in structural concrete, provided that durability studies are carried out. With regards WS, its addition significantly reduces the strength of concrete and is suitable, from a technical point of view, a replacement level up to 5% for applications in concrete, provided that not structural. From an economic point of view, in comparison to the reference concrete, concrete produced with WS resulted in lower production cost while concrete with CS the cost was higher. By thermogravimetric analysis, the sludge may be calcined at lower temperatures (300 to 500 °C), leading to energy saving in the heat treatment process, resulting in an improvement in the economic and environmental factor in the application of the calcinated sludge in the production of concrete. With regards the environmental viability, the results demonstrated that the levels of concentration of the substances analyzed in the leaching test meet the maximum allowed limit, ensuring environmental and human health. The sustainability of sludge use in concrete is confirmed by the reduction in the extraction of natural resources, contributing mainly to the decreas of sludge release in water bodies, and upon satisfying the requirements of the management and environmental legislation system. Further studies should be conducted to assess the effect of replacing sand for higher levels of sludge, analyzing the economic and environmental viability linked to the calcination process.
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Modelo linearizado para problemas de planejamento da expansão de sistemas de distribuiçãoResener, Mariana January 2016 (has links)
Este trabalho apresenta um modelo linearizado para ser utilizado em problemas de planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE) com geração distribuída (GD), em um horizonte de curto prazo. O ponto de operação em regime permanente é calculado através de um modelo linearizado da rede, sendo as cargas e geradores representados por injeções constantes de corrente, o que torna possível calcular as correntes nos ramos e as tensões nas barras através de expressões lineares. As alternativas de expansão consideradas são: (i) alocação de bancos de capacitores; (ii) alocação de reguladores de tensão; e (iii) recondutoramento. Ainda, o modelo considera a possibilidade de seleção do tap dos transformadores de distribuição como alternativa para a redução das violações de tensão. A flexibilidade do modelo permite obter soluções considerando a contribuição das GDs no controle de tensão e potência reativa sem a necessidade de especificar uma tensão para a barra da subestação. O modelo de otimização proposto para a solução destes problemas utiliza uma função objetivo linear, além de restrições lineares e variáveis contínuas e binárias. Dessa forma, o modelo de otimização pode ser representado como um problema de programação linear inteira mista (PLIM) A função objetivo considera a minimização dos custos de investimento (aquisição, instalação e remoção de equipamentos e aquisição de condutores) e dos custos de operação, que correspondem aos custos anuais de manutenção somados aos custos das perdas de energia e das violações dos limites de tensão. A variação da carga é representada através de curvas de duração, sendo que os custos das perdas e das violações são ponderados pela duração de cada nível de carregamento. Utilizando uma abordagem de PLIM, sabe-se que existem condições suficientes que garantem a otimalidade de uma dada solução factível, além de permitir que a solução seja obtida através de métodos de otimização clássica. O modelo proposto foi implementado na linguagem de programação OPL e resolvido utilizando o solver comercial CPLEX. O modelo foi validado através da comparação dos resultados obtidos para cinco sistemas de distribuição com os resultados obtidos utilizando um fluxo de carga convencional. Os casos analisados e os resultados obtidos demonstram a precisão do modelo proposto e seu potencial de aplicação. / This work presents a linearized model to be used in short-term expansion planning problems of power distribution systems (PDS) with distributed generation (DG). The steady state operation point is calculated through a linearized model of the network, being the loads and generators modeled as constant current injections, which makes it possible to calculate the branch currents and bus voltages through linear expressions. The alternatives considered for expansion are: (i) capacitor banks placement; (ii) voltage regulators placement; and (iii) reconductoring. Furthermore, the model considers the possibility of adjusting the taps of the distribution transformers as an alternative to reduce voltage violations. The flexibility of the model enables solutions that includes the contribution of DGs in the control of voltage and reactive power without the need to specify the substation voltage. The optimization model proposed to solve these problems uses a linear objective function, along with linear constraints, binary and continuous variables. Thus, the optimization model can be represented as a mixed integer linear programming problem (MILP) The objective function considers the minimization of the investment costs (acquisition, installation and removal of equipment and acquisition of conductors) and the operation costs, which corresponds to the annual maintenance cost plus the costs related to energy losses and violation of voltage limits. The load variation is represented by discrete load duration curves and the costs of losses and voltage violations are weighted by the duration of each load level. Using a MILP approach, it is known that there are sufficient conditions that guarantee the optimality of a given feasible solution, besides allowing the solution to be obtained by classical optimization methods. The proposed model was written in the programming language OPL and solved by the commercial solver CPLEX. The model was validated through the comparison of the results obtained for five distribution systems with the results obtained through conventional load flow. The analyzed cases and the obtained results show the accuracy of the proposed model and its potential for application.
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Minimização de resíduos de construção civil em projetos de infraestrutura urbana : mecanismos de apoio à tomada de decisão projetualMagalhães, Ruane Fernandes de January 2017 (has links)
A indústria da construção civil é considerada como uma das grandes causadoras de impactos negativos ao meio ambiente, desde a extração de matéria prima, até o fim de vida de seus empreendimentos. Dentre os principais impactos ambientais ocasionados pelo setor, destacase a geração de resíduos de construção civil (RCC), a qual é intensificada em função do desenvolvimento de grandes centros urbanos e a consequente necessidade de implantação de empreendimentos de infraestrutura. Nesse contexto, uma das estratégias mais eficientes para redução de RCC está associada à realização de escolhas adequadas na fase de projeto, com enfoque de prevenção na fonte geradora. No entanto, é complexa a inclusão de fatores de sustentabilidade, tais como os de minimização de RCC, em projetos da construção civil. Logo, torna-se relevante a adoção de métodos e ferramentas de suporte ao processo decisório. Contudo, os métodos existentes são direcionados, em sua maioria, a projetos de edificações, havendo uma importante lacuna associada a projetos de infraestrutura urbana. Assim sendo, esta pesquisa objetiva a proposição de mecanismos de apoio à tomada de decisão, para a minimização de RCC, em projetos de infraestrutura urbana, com dois diferentes enfoques: controle e avaliação; e estrutura de orientação. Para a composição dos mecanismos de controle e avaliação, foram identificadas boas práticas para redução da geração de RCC na fase de projeto, a partir de pesquisa bibliográfica, análise documental de projetos, e pesquisa quali-quantitativa junto a especialistas. Essas boas práticas deram origem a demandas ambientais a serem atendidas pelos projetos de infraestrutura urbana, motivando a elaboração de um método estruturado para gerenciamento de requisitos ambientais e de trade-offs, como apoio à tomada de decisão projetual. O método teve como base a ferramenta Quality Function Deployment (QFD), no qual foi desdobrada a Matriz da Qualidade, a partir da opinião de especialistas atuantes em diferentes etapas do desenvolvimento de projetos de infraestrutura urbana. Como principais contribuições da pesquisa, focada na minimização de RCC, podem ser consideradas: (i) a obtenção de um checklist, como instrumento de controle e avaliação da qualidade dos projetos a serem desenvolvidos; (ii) a identificação de requisitos e de indicadores ambientais prioritários associados a esses projetos; e (iii) a elaboração de uma sistemática para gerenciamento de trade-offs existentes em projetos de infraestrutura urbana menos impactantes ambientalmente. / The construction industry is considered as one of the great causes of negative impacts to the environment, from the extraction of raw material, until the end-of-life of its projects. Among the main environmental impacts caused by the sector, can be highlighted the generation of construction waste (CW), which is intensified due to the development of large urban centers and the consequent need to implement infrastructure projects. In that context, one of the most efficient strategies to reduce CW is associated with making adequate choices in the design phase, with a focus on prevention at the source. However, it is complex to include sustainability factors, such as CW minimization, in construction designs. Therefore, it is relevant to adopt methods and tools to support the decision-making process. However, the existing methods are mostly directed to building designs, with an important gap associated with urban infrastructure designs. Thus, this research aims at proposing mechanisms to support decision making for the CW minimization in urban infrastructure projects, with two different approaches: control and evaluation; and guidance structure. For the composition of the control and the evaluation mechanisms, best practices were identified to reduce the CW generation in the design phase, based on literature review, documentary analysis of projects, and qualitative and quantitative surveys with specialists. Those best practices have given rise to environmental demands to be met by urban infrastructure projects, motivating the elaboration of a structured method for managing environmental requirements and trade-offs, as a support for the decision making design. The method was based on the Quality Function Deployment (QFD) tool, in which the quality matrix deployment, based on the opinion of specialists working in different stages of the development of urban designs. The main contributions of the research, focused on the CW minimization, can be considered: (i) obtaining a checklist, as an instrument to control and evaluate the quality of the designs to be developed; (ii) identification of requirements and of priority environmental indicators associated with those projects; and (iii) the development of a systematic for managing tradeoffs in urban infrastructure projects that are less environmentally impacting.
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Application of hybrid-mixed stress formulation on topology optimizationNavarro, Luis Fernando Piccino January 2018 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Wesley Góis / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, São Bernardo do Campo, 2018. / Nas últimas décadas o Método de Otimização Topológica se tornou um dos métodos
mais populares tanto da indústria quanto na academia como uma ferramenta para projetos
conceituais, e por esse motivo muitos avanços na área foram obtidos. Apesar da maturidade do método, apenas recentemente pesquisas propuseram a adoção de formulações nãoconvencionais do Método dos Elementos Finitos com o intuito de se trabalhar aspectos
relacionados a presença de restrições de tensão, de instabilidade de tabuleiro de xadrez,
materiais incompressíveis e também de problemas relacionados a cargas de pressão na
Otimização Topológica. Nessa linha, a presente dissertação explora uma formulação alternativa do Método dos Elementos Finitos para o problema de otimização topológica de estruturas continuas. A formulação adotada é a Formulação Híbrido-Mista de Tensão (FHMT), na qual tanto a tensão no domínio quanto o deslocamento no domínio e no contorno são variáveis principais, isto é, aproximadas diretamente pelo método. Para analisar a otimização topológica com a nova formulação, o problema de minimização da função flexibilidade média com restrição de volume inteiramente descrito em termos do campo de tensão é examinado. Também é analisado o problema descrito com restrição de tensão global, feito por meio da norma Média ¿ P. Os resultados obtidos apresentaram projetos sem a presença da instabilidade de tabuleiro de xadrez e de acordo com os resultados apresentados na literatura, em sua maioria baseados no Método dos Elementos Finitos. Com relação ao problema com restrição de tensão, o Método apresentou resultados com alívio dos concentradores de tensão, como apresentado na literatura, embora não atingido layouts com tensão máxima abaixo do limite prescrito. / Over the past decades the Topology Optimization Method has become one of the most
popular methods in industry and academia as a mechanical design tool for conceptual projects, and for this reason a lot of advances have been made. Although its maturity, only recently researches have proposed the adoption of non-conventional formulations of the Finite Element Method in order to handle the presence of stress constraints, check board pattern, incompressible media optimization and pressure load problems in Topology Optimization. In this sense, the present dissertation explores an alternative formulation for the topology optimization of continuum structures. The formulation adopted is the Hybrid-Mixed Stress Formulation (HMSF), in which the stress as well the displacement on the domain and on the boundary, are the main variables. A minimum compliance with volume constraint problems fully described in terms of the stress is examined with the compliance computed trough the calculation of the complementary energy. Moreover, to examine the potentiality of the formulation the stress constraint problem was performed and evaluated through a P-mean norm. The formulation has shown to achieve freely checkboard designs, good agreement with available references results based on classic Finite Element Methods and moreover optimized layouts with no fading on the edges. Concerning the stress constraints problems, the formulation has shown to alleviate the stress concentrations regions, agreeing with the results found on the literature, although not achieving layouts with maximum stress lower than the prescribed limit.
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