[pt] Neste trabalho, o comportamento tridimensional de tubos multicamadas com escorregamento entre camadas, sob grandes deslocamentos, para aplicação em análise global de risers e dutos é avaliado. Foi desenvolvido um novo elemento finito, considerando o modelo de viga de Timoshenko em cada camada. O elemento contempla os graus de liberdade axial, flexional e torcional, todos variando ao longo do elemento de acordo com as funções de interpolação de Hermite: carregamentos axial e torcional constantes e momentos fletores lineares. As deformações de cisalhamento também foram consideradas na formulação do elemento através de graus de liberdades generalizados, constantes ao longo do elemento. A formulação também considera modelos de contato não-lineares para representar várias possibilidades de atrito entre camadas, através da representação apropriada da relação constitutiva para as tensões de cisalhamento no material adesivo. O trabalho também apresenta os carregamentos hidrostáticos e hidrodinâmicos devidos aos fluidos interno e externo, atuando nos graus de liberdade das respectivas camadas. As forças de arrasto e de inércia devidas ao fluido externo foram calculadas através da fórmula de Morison. As matrizes de massa e amortecimento, associadas a cada camada do elemento, são obtidas através da consideração das respectivas contribuições na expressão do trabalho virtual desenvolvido pelo carregamento externo. O elemento finito desenvolvido permite a representação numérica de risers com camadas aderentes ou não aderentes, incluindo os efeitos de pequenos deslocamentos entre camadas. O problema de interação solo-estrutura também é tratado neste trabalho, sendo que dois modelos de contato entre o solo e o duto são propostos. A formulação do elemento e o seu desempenho numérico são avaliados através de alguns exemplos de aplicação e os resultados são comparados com outros resultados numéricos ou analíticos disponíveis na literatura. Os resultados mostram que o novo elemento é uma solução simples, robusta e confiável para análise de tubos em multicamadas. / [en] This work addresses the behavior of three-dimensional multilayered pipe beams with interlayer slip condition, under general three-dimensional large displacements, in global riser and pipeline analysis. A new finite element model, considering the Timoshenko beam for each element layer, has been formulated and implemented. It comprises axial, bending and torsional degrees-of-freedom, all varying along the element length according to discretization using Hermitian functions: constant axial and torsional loadings, and linear bending moments. Transverse shear strains due to bending are also considered in the formulation by including two generalized constant degrees-of-freedom. To represent various friction conditions between the element layers, nonlinear contact models are considered. These conditions are accounted in the model through a proper representation of the constitutive relation for the shear stresses behavior in the binding material. Derivations of hydrostatic and hydrodynamic loadings due to internal and external fluid acting on respective element layers are presented. The drag and inertia forces due to external fluid are calculated by using the Morison equation. Mass and damping matrices, associated to each element layer, are properly derived by adding their respective contributions to the expression of the virtual work due to external loading. The FE implementation allows for the numerical representation of either bonded or unbonded multilayered risers, including small slip effects between layers. Effects of the pipe-soil interaction are also addressed in this work with two contact models considering either no or full interaction between friction forces in longitudinal and lateral directions, respectively. The element formulation and its numerical capabilities are evaluated by some numerical testing, which are compared to other numerical or analytical solutions available in the literature. These tests results show that the proposed element provides a simple yet robust and reliable tool for general multilayered piping analyses.

Um dos aspectos regulatórios fundamentais para o mercado imobiliário no Brasil são os limites para obtenção de financiamento no Sistema Financeiro de Habitação. Esses limites podem ser definidos de forma a aumentar ou reduzir a oferta de crédito neste mercado, alterando o comportamento dos seus agentes e, com isso, o preço de mercado dos imóveis. Neste trabalho, propomos um modelo de formação de preços no mercado imobiliário brasileiro com base no comportamento dos agentes que o compõem. Os agentes vendedores têm comportamento heterogêneo e são influenciados pela demanda histórica, enquanto que os agentes compradores têm o seu comportamento determinado pela disponibilidade de crédito. Esta disponibilidade de crédito, por sua vez, é definida pelos limites para concessão de financiamento no Sistema Financeiro de Habitação. Verificamos que o processo markoviano que descreve preço de mercado converge para um sistema dinâmico determinístico quando o número de agentes aumenta, e analisamos o comportamento deste sistema dinâmico. Mostramos qual é a família de variáveis aleatórias que representa o comportamento dos agentes vendedores de forma que o sistema apresente um preço de equilíbrio não trivial, condizente com a realidade. Verificamos ainda que o preço de equilíbrio depende não só das regras de concessão de financiamento no Sistema Financeiro de Habitação, como também do preço de reserva dos compradores e da memória e da sensibilidade dos vendedores a alterações na demanda. A memória e a sensibilidade dos vendedores podem levar a oscilações de preços acima ou abaixo do preço de equilíbrio (típicas de processos de formação de bolhas); ou até mesmo a uma bifurcação de Neimark-Sacker, quando o sistema apresenta dinâmica oscilatória estável. / One of the fundamental regulatory aspects for the housing market in Brazil are the limits for obtaining a residential mortgage loan within the Sistema Financeiro de Habitação. These limits can be defined so as to increase or reduce credit supply in this market, changing its agents behavior and, therefore, the housing market price. In this work we propose a pricing model for the brazilian housing market based on the behavior of its agents. Sellers have heterogeneous behavior and are influenced by the historical demand, while buyers behavior is determined by credit availability. The availability of credit is, in its turn, defined by the regulatory limits for obtaining a residential mortgage loan. We have verified that the Markov process which describes the market price converges to a deterministic dynamical system as the number of agents increase, and we have analyzed the behavior of this emerging system. We show which family of random variables may represent the behavior of sellers so that the system has a nontrivial equilibrium price, consistent with reality. We have also verified that the equilibrium price depends not only on the regulatory limits for obtaing a loan, but also on buyers reserve price and on sellers memory and sensitivity to changes in the demand. Sellers memory and sensitivity to changes in the demand can result in price oscillations above or below the equilibrium level, which is typical in bubble formation processes; or even in a Neimark-Sacker bifurcation, when the price has a stable oscillatory dynamics.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-10-27T18:16:56Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renato de Sousa e Silva - 2015.pdf: 7212801 bytes, checksum: 41d5a93b0ae749a6418b871cd4fea683 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-28T14:29:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renato de Sousa e Silva - 2015.pdf: 7212801 bytes, checksum: 41d5a93b0ae749a6418b871cd4fea683 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-28T14:29:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renato de Sousa e Silva - 2015.pdf: 7212801 bytes, checksum: 41d5a93b0ae749a6418b871cd4fea683 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Structural elements with large deformation capacity as hyperelastic membranes are gaining prominence in several engineering branches and have applications in biomechanics, thus the study of the dynamic behavior of hyperelastic structures is very important to minimize effects as the loss of the stability and undesirable vibrations. In this paper the elasticity theory for large deformations in the development of membrane theory, in order to investigate the linear and nonlinear dynamic behavior of hyperelastic membrane is used. A rectangular membrane composed of an elastomeric material, isotropic, homogeneous, incompressible and consisting of neo-Hookeano, Mooney-Rivlin and Yeoh models is considered. To model the membrane, the energy and work of external forces are used together with the application of the Hamilton on the Lagrange function. The Galerkin method is applied to obtain a discretized system of nonlinear Partial Differential Equations (PDE) and the Runge-Kutta method of 4th order is used to obtain its time response. Finally, the Brute Force and Continuation methods are applied to investigate the nonlinear dynamic behavior of the membrane. A parametric analysis is carried out looking to evaluate the influence of the material, geometry and initial tensions on the natural frequencies of the membrane. It is noted that increasing the size of a tensioned membrane, it is also increased the natural frequency for a given amplitude, and increasing the strength of a pre-tensioned membrane, the smaller the value of the frequency in relation to a range. Small differences are perceived in the behavior of the membrane for the three constitutive models of material, which are calibrated to represent the same material. Moreover, the main bifurcations of the analyzed membranes are of cyclic bending type, known as saddle-node bifurcation. / Elementos estruturais com grande capacidade de deformação como membranas hiperelásticas vêm ganhando destaque em diversas áreas da engenharia e têm várias aplicações na biomecânica, assim, o estudo do comportamento dinâmico de estruturas hiperelásticas é de grande importância visando minimizar os efeitos, como à perda de estabilidade e vibrações indesejáveis. No presente trabalho é utilizada a teoria da elasticidade para grandes deformações no desenvolvimento da teoria de membranas com o objetivo de investigar o comportamento dinâmico linear e não linear de membranas hiperelásticas. Considera-se a membrana retangular composta por um material elastomérico, isotrópico, homogêneo, incompressível e descrito pelos modelos constitutivos de neo-Hookeano, Mooney-Rivlin e Yeoh. Para obter as equações de equilíbrio estático e dinâmico da estrutura são utilizadas as energias e trabalhos atuantes, bem como o princípio de Hamilton aplicado na função de Lagrange. O Método de Galerkin é utilizado para discretizar as Equações Diferenciais Parciais (EDP) em um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias (EDO). Para resolver esse sistema, utiliza-se o Método de Runge-Kutta de quarta ordem e utiliza-se o Método da Força Bruta e o Método da Continuação para investigar o comportamento dinâmico da membrana. É realizada uma análise paramétrica visando avaliar a influência do material e da geometria da membrana nas frequências naturais e nas tensões inicias. Constata-se que as bifurcações das membranas analisadas são do tipo Dobra Cíclica, conhecida como Nó-Sela. Além de verificar que quanto menor o nível de tração, maior será a não linearidade da curva de frequênciaamplitude da membrana e que há leves divergências no comportamento da membrana em relação aos três modelos constitutivos do material adotados.

Práce se zabývá číslicovou simulací kytarových zesilovačů, jakož to nelineárních analogových hudebních efektů, v reálném čase. Hlavním cílem práce je návrh algoritmů, které by umožnily simulaci složitých systémů v reálném čase. Tyto algoritmy jsou prevážně založeny na automatizované DK-metodě a aproximaci nelineárních funkcí. Kvalita navržených algoritmů je stanovana pomocí poslechových testů.

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[pt] A resposta dinâmica de sistemas estruturais não lineares tem sido um item de grande interesse nas pesquisas em engenharia civil. Problemas onde há interação base flexível-estrutura são de grande importância na análise estrutural, já que a maioria das estruturas civis é apoiada sobre sistemas flexíveis (solo ou sistemas de apoio com dissipação de energia). Nesta área, o estudo de sistemas submetidos a ações sísmicas é um tópico relevante, já que estas solicitações têm um grande conteúdo de frequências, o que pode influenciar consideravelmente as respostas da estrutura. Neste contexto, o conhecimento da resposta em frequência de estruturas não lineares sob uma excitação de base é uma ferramenta útil para avaliar os potenciais efeitos de ações sísmicas sobre estes sistemas. Na presente tese é desenvolvida uma metodologia de análise não linear dinâmica de sistemas estruturais reticulados sob excitações de base, considerando não linearidade geométrica e apoios flexíveis, representados por molas unidimensionais, com comportamento elasto-plástico. Através de uma análise paramétrica é avaliada a variabilidade das respostas de sistemas esbeltos submetidos a ações sísmicas reais, sismos artificiais, assim como ações sísmicas sucessivas. O problema no espaço é resolvido pelo método dos elementos finitos. Para a análise em frequência, é apresentada uma metodologia baseada no método do balanço harmônico e no método de Galerkin, juntamente com técnicas de continuação para a obtenção das curvas de ressonância não lineares. O problema no tempo é abordado através da integração das equações de movimento pelos métodos de Runge-Kutta e Newmark, associado ao método de Newton-Raphson. / [en] The dynamic response of nonlinear structures has been a topic of interest in civil engineering research. Problems in which base-structure interaction is present have a great importance in structural analysis, since most structures rests on flexibel systems (soil or supports with dissipation). In this research area, the study of structures under the action of seismic loads represent a relevant topic, since this kind of excitations may excite several vibration modes and thus influence strongly the dynamic response. In this context, the prediction of the nonlinear structural behavior in frequency domain of structures under base excitation is a useful resource to assess the potential effects of sismic loads on these systems. In this thesis, a methodology for nonlinear dynamic analysis of plane frame structures under base excitation is presented considering geometric nonlinearity and elastic supports represented by elasto-plastic unidimensional springs. Trough a parametric analysis, the variability of the dynamic responses of slender structural systems under the actions of real earthquakes, synthetics earthquakes, as well as the action of multiple earthquakes is assessed. The structural systems here analyzed are discretized in space using a nonlinear finite element formulation. For the response in frequency domain, a scheme based on the Balance Harmonic Method and the Galerkin method, in conjunction with continuation methods, is formulated to obtain the nonlinear resonance curves. The nonlinear dynamic response in the time domain is calculated by direct integration of the equations of motion. For this, the Runge-Kutta method and the Newmark method in association with the iterative Newton-Raphson scheme are employed.

Ce travail de thèse est consacré à l'extension de l'Inversion Dynamique non-linéaire (NDI-Nonlinear Dynamic Inversion) pour un ensemble plus grand de systèmes non-linéaires, tout en garantissant des conditions de stabilité suffisantes. La NDI a été étudiée dans le cas de diverses applications, y compris en aéronautique et en aérospatiale. Elle permet de calculer des lois de contrôle capables de linéariser et de découpler un modèle non-linéaire à tout point de fonctionnement de son enveloppe d'état. Cependant cette méthode est intrinsèquement non-robuste aux erreurs de modélisation et aux saturations en entrée. En outre, dans un contexte non-linéaire, l'obtention d'une garantie quantifiable du domaine de stabilité atteint reste à l'heure actuelle complexe. Contrairement aux approches classiques de la NDI, notre méthodologie peut être considérée comme un cadre de compensation non-linéaire généralisé qui permet d'intégrer les incertitudes et les saturations en entrée dans le processus de conception. En utilisant des stratégies de contrôle antiwindup, la loi de pilotage peut être calculée grâce à un simple processus en deux phases. Dans ce cadre de travail généralisé des transformations linéaires fractionnaires (LFT - Linear Fractional Transformations) de la boucle fermée non-linéaire peuvent être facilement déduites pour l'analyse de la stabilité robuste en utilisant des outils standards pour de systèmes linéaires. La méthode proposée est testée pour le pilotage d'un véhicule de rentrée atmosphérique de type aile delta lors de ses phases hypersonique, transsonique et subsonique. Pour cette thèse, un simulateur du vol incluant divers facteurs externes ainsi que des erreurs de modélisation a été développé dans Simulink. / This thesis work is devoted to extending Nonlinear Dynamic Inversion (NDI) for a large scale of nonlinear systems while guaranteeing sufficient stability conditions. NDI has been studied in a wide range of applications, including aeronautics and aerospace. It allows to compute nonlinear control laws able to decouple and linearize a model at any operating point of its state envelope. However, this method is inherently non-robust to modelling errors and input saturations. Moreover, obtaining a quantifiable guarantee of the attained stability domain in a nonlinear control context is not a very straightforward task. Unlike standard NDI approaches, our methodology can be viewed as a generalized nonlinear compensation framework which allows to incorporate uncertainties and input saturations in the design process. Paralleling anti-windup strategies, the controller can be computed through a single multichannel optimization problem or through a simple two-step process. Within this framework, linear fractional transformations of the nonlinear closed-loop can be easily derived for robust stability analysis using standard tools for linear systems. The proposed method is tested for the flight control of a delta wing type reentry vehicle at hypersonic, transonic and subsonic phases of the atmospheric reentry. For this thesis work, a Flight Mechanics simulator including diverse external factors and modelling errors was developed in Simulink.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 isabelathomaztakakura_dissert.pdf: 1870282 bytes, checksum: 871ee642969bbc10aeb356aeefd91988 (MD5) Previous issue date: 2007-05-10 / Recent studies have shown that low heart rate variability (HRV) is a clear indication of an increased risk for severe ventricular arrhytmia and sudden cardiac. However, the traditional techniques of data analysis in time and frequency domain are often not sufficient to characterize the complex dynamics of heart beat generation. Hence, different attempts have been reported to apply the concept of nonlinear dynamics (chaos domain) to this problem as the methods Detrended Fluctuation Analysis (DFA), Autocorrelation (Tau), Hurst Exponent (HE), Lyapunov Exponent (LE), Poincaré Plot (SD1 e SD2). Objective: We speculated that patients with decreased chaotic behavior in the preoperative period would tend to present higher morbidity and mortality in the length of postoperative stay. Methods: Seventy-two non-selected patients (mean age 58.4±10.2 years) with coronary artery disease and elective coronary artery bypass graft surgery (CABG) indication, were studied. We had their HRV with Polar Advanced S810 and analyzed with the above chaos, time and frequency domain variables. The occurrences of relevant events during the length of postoperative stay as neurological, infectious and renal complications, severe arrhytmias or death were compared. The Fisher s Test was used to compare the occurrence of events. We described Sensibility, Specificity, Positive Predictive Value, Positive Likelihood Ratio and ODDS Ratio (CI 95%). Results: In comparison of groups death versus no death (Scenario 1) of the Lyapunov Exponent, for example, the ODDS Ratio was 11.5 (CI 95% 1.261 to 104.92, P=0.0171). The Scenario 3 (2 or more events versus 0 to 1 event) xxiv showed the Odds Ratio 12.414 (CI 95% 1.515 to 101.72, P=0.0048). Conclusions: The patients with decreased HRV evaluated from some nonlinear dynamic analysis methods before CABG surgery present higher morbidity and mortality in the length of postoperative stay. / Estudos recentes têm mostrado que a baixa variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) é um claro indicador de maior risco para arritmia ventricular grave e morte súbita. Contudo, as técnicas tradicionais de análises de dados no domínio do tempo e da freqüência nem sempre são suficientes para caracterizar a dinâmica complexa da geração do batimento cardíaco. Conseqüentemente, diferentes tentativas têm sido feitas para aplicar o conceito de dinâmica não-linear (domínio do caos) para este problema, como os métodos não-lineares: Análise de Flutuações Depurada de Tendências (DFA), Autocorrelação (Tau), Expoente de Hurst (HE), Expoente de Lyapunov (LE), Desvio-padrão da perpendicular à linha de identidade no gráfico de Poincaré (SD1e SD2). Objetivo: Assim, o objetivo deste trabalho foi demonstrar se a redução do comportamento caótico (avaliado por métodos de dinâmica nãolinear) no período pré-operatório à revascularização do miocárdio acarretaria maior morbidade e mortalidade no período pós-operatório, durante a internação. Método: No presente estudo, 72 pacientes não-selecionados (média de idade de 58,4±10,2 anos) com doença arterial coronária e indicação eletiva de cirurgia foram incluídos e sua VFC foi captada pelo Polar Advanced S810 por meio da análise dos intervalos RR. A VFC foi analisada por variáveis do domínio do tempo (SDNN, RMSSD), do domínio da freqüência (LF nu, HF nu, a relação LF/HF) e do domínio do caos, citadas acima. A ocorrência de eventos relevantes durante o pós-operatório foi avaliada, como complicações neurológicas, infecciosas e renais, arritmias graves ou morte. O Teste Exato de xxii Fisher foi usado para comparar a ocorrência de eventos. Também foram registrados a Sensibilidade, Especificidade, Valor Preditivo Positivo, Valor Preditivo Negativo, Likelihood Ratio Positivo e ODDS Ratio com 95% de Intervalo de Confiança para a ocorrência de eventos. Um valor de P ≤ 0.05 foi considerado significante. Resultados: De acordo com medidas feitas pelo Expoente de Lyapunov, por exemplo, o Cenário 1 (comparando grupo de pacientes que faleceram no pós-operatório hospitalar com o grupo dos que não faleceram) evidenciou Odds Ratio de 11,5 (IC 95% 1,261 a 104,92) com valor de P de 0,0171 e o Cenário 3 (2 ou mais eventos contra 0 a 1 evento) evidenciou Odds Ratio de 12,414 (IC 95% 1,515 a 101,72) com valor de P de 0,0048. Conclusão: A avaliação da VFC por métodos de dinâmica não-linear em pacientes no período pré-operatório da cirurgia de revascularização do miocárdico, mostrou tratar-se de ferramenta promissora como preditora de maior morbidade e mortalidade durante o período de pós-operatório hospitalar.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fabioaugustoselig_dissert.pdf: 852758 bytes, checksum: 966b17099569a3dd4e20f70a9e415ad8 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / The role of Autonomic Nervous System and its components sympathic and parassympathic in the regulation of the interaction between different parts of human body has been exhaustibly discussed in scientific literature. These studies demonstrated the applicability of the Chaos Theory in different situations, diseases and ages. Objective: Apply the concepts of nonlinear dynamics and Chaos Theory to evaluate premature newborns (PT), analyzing their heart rate variability (HRV) and comparing them with healthy term newborns (TN). Methods: By using a Polar Advanced S810, 59 PT born with different gestational ages had their HRV obtained and analyzed in time (SDNN, RMSSD, SD1/SD2), frequency (VLF, LF, HF and LF/HF) and chaos domain (TAU, Lyapunov Exponent, Entropy and Hurst Exponent) variables. The premature were compared to 78 healthy term newborns. The comparison were made applying Kruskal-Wallis statistic method and their graphic demonstration made by using Box-plots. Results: All time, frequency and chaos domain variables demonstrated statistic difference comparing term and preterm newborns except Hurst Exponent. Conclusion: Preterm newborn follow the rules of chaos theory and have more linear behavior when compared with term newborn. / : Vários trabalhos publicados nos últimos anos demonstram a importância do Sistema Nervoso Autônomo por meio dos componentes Simpático e Parassimpático na gerência da interação entre as diferentes partes do todo, fornecendo padrão caótico ao organismo humano. Estes estudos aplicaram a Teoria do Caos em diferentes situações, doenças e faixas etárias. Objetivo: Aplicar os conhecimentos da Teoria do Caos e da dinâmica não-linear na avaliação de recém-natos prematuros (PT), analisando sua Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) e comparando-os com recém-natos de termo (RNT) saudáveis. Casuística e Método: 59 recém-natos prematuros com diferentes idades gestacionais tiveram seus batimentos cardíacos captados com auxílio do equipamento Polar Advanced S810 e sua VFC obtida pelo registro dos intervalos RR. A VFC foi analisada nos Domínios do Tempo (SDNN, RMSSD, SD1/SD2), da Frequência (VLF, LF, HF e a relação LF/HF) e do Caos (TAU e sua normalização [TAU(n]], Expoente de Lyapunov, Entropia e o expoente de Hurst). Os recém-natos prematuros foram comparados com um grupo de 78 recém-natos de termo saudáveis e sem intercorrências perinatais. O teste estatístico utilizado para comparação entre os grupos foi o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis com comparações múltiplas e sua demonstração gráfica feita com auxílio do gráfico tipo Box-plots. Resultados: Detectou-se diferença estatisticamente significativa entre os grupos para todas as variáveis estudadas (nos domínios do tempo, da frequência e do caos) sendo única exceção o Expoente de Hurst. Conclusão: Recém-natos prematuros obedecem às regras da Teoria do Caos e tendem a ter comportamento menos complexo, ou seja, mais linear, quando comparados com recém-natos de termo.