Neste trabalho foi feito um estudo sobre técnicas numéricas de simulação de soldagem. O estudo aplica o Método dos Elementos Finitos como principal ferramenta de análise para este processo. São abordados processos populares na indústria metal/mecânica como a soldagem por arco elétrico, e por resistência elétrica. Uma revisão bibliográfica contendo diversas aplicações do uso deste tipo de simulação é inclusa e comentada. Incluindo aplicações como controle em tempo real do processo de soldagem e previsão de distorções. Um roteiro guia para execução de análises de soldas é desenvolvido, onde são mostrados os métodos utilizados atualmente e suas limitações. Comentários sobre a influência que as simplificações têm na análise são realizados. Por fim dois exemplos de simulação de soldagem são executados onde os resultados são comparados com dados experimentais e outras simulações da literatura. Foi concluído que aplicando as simplificações apropriadas, simulações de soldagem economicamente viáveis e fisicamente realistas são possíveis. / In this work, a study on modern techniques of welding simulation is done. The Finite Element Method is used as the main analysis tool for this process. Commonly used process like Resistance Spot Welding and Arc Welding are the main subject. Many applications of this kind of simulation are added and commented showing the many uses available to it. A guide showing stages and resources to be use and follow is included, remarks are made about its limitations to help others in achieving a successfully welding simulation. The influence of such simplifications on the results is pointed. For completeness, two examples using finite element analysis are made and the results are compared to experimental and numerical data found in the literature. It was concluded that using the right simplifications, it is possible to achieve an economically and fiscally accurate simulation.

Este trabalho tem como objetivo desenvolver e empregar técnicas e estruturas de dados agrupadas visando paralelizar os métodos do subespaço de Krylov, fazendo-se uso de diversas ferramentas e abordagens. A partir dos resultados é feita uma análise comparativa de desemvpenho destas ferramentas e abordagens. As paralelizações aqui desenvolvidas foram projetadas para serem executadas em um arquitetura formada por um agregado de máquinas indepentes e multiprocessadas (Cluster), ou seja , são considerados o paralelismo e intra-nodos. Para auxiliar a programação paralela em clusters foram, e estão sendo, desenvolvidas diferentes ferramentas (bibliotecas) que visam a exploração dos dois níveis de paralelismo existentes neste tipo de arquitetura. Neste trabalho emprega-se diferentes bibliotecas de troca de mensagens e de criação de threads para a exploração do paralelismo inter-nodos e intra-nodos. As bibliotecas adotadas são o DECK e o MPICH e a Pthread. Um dos itens a serem analisados nestes trabalho é acomparação do desempenho obtido com essas bibliotecas.O outro item é a análise da influência no desemepnho quando quando tulizadas múltiplas threads no paralelismo em clusters multiprocessados. Os métodos paralelizados nesse trabalho são o Gradiente Conjugação (GC) e o Resíduo Mínmo Generalizado (GMRES), quepodem ser adotados, respectivamente, para solução de sistemas de equações lineares sintéticos positivos e definidos e não simétricas. Tais sistemas surgem da discretização, por exemplo, dos modelos da hidrodinâmica e do transporte de massa que estão sendo desenvolvidos no GMCPAD. A utilização desses métodos é justificada pelo fato de serem métodos iterativos, o que os torna adequados à solução de sistemas de equações esparsas e de grande porte. Na solução desses sistemas através desses métodos iterativos paralelizados faz-se necessário o particionamento do domínio do problema, o qual deve ser feito visando um bom balanceamento de carga e minimização das fronteiras entre os sub-domínios. A estrutura de dados desenvolvida para os métodos paralelizados nesse trabalho permite que eles sejam adotados para solução de sistemas de equações gerados a partir de qualquer tipo de particionamento, pois o formato de armazenamento de dados adotado supre qualquer tipo de dependência de dados. Além disso, nesse trabalho são adotadas duas estratégias de ordenação para as comunicações, estratégias essas que podem ser importantes quando se considera a portabilidade das paralelizações para máquinas interligadas por redes de interconexão com buffer de tamanho insuficiente para evitar a ocorrência de dealock. Os resultados obtidos nessa dissertação contribuem nos trabalhos do GMCPAD, pois as paralelizações são adotadas em aplicações que estão sendo desenvolvidas no grupo.

Neste trabalho constrói-se uma representação analítica para a soluçãao da equação de cinética espacial de nêutrons em geometria cilíndrica. O domínio estudado e unidimensional e homogêneo. As equações foram resolvidas, primeiramente, para os casos com um grupo de energia e um grupo de precursores de nêutrons atrasados e, posteriormente, com dois grupos de energia e seis de precursores de nêutrons atrasados. A originalidade do trabalho consiste em inserir uma dependência temporal nas seções de choque de absorção e fissão na equação de cinética. A ideia principal para a representação das soluções reside na obtenção da solução das equações com seções de choque e fissão constantes, utilizando resultados conhecidos para a resolução de sistemas de equações diferenciais lineares de primeira ordem. Em seguida, aplicando a ideia de decomposição, e formado um sistema recursivo de maneira que os termos de correções são considerados como termos fontes, os quais são compostos pelas soluções geradas nas etapas anteriores. Para finalizar, apresentam-se simulações numéricas comparando o método do trabalho e a ferramenta numérica ODE15S (MATLAB) nos casos em que as seções de choque variam com o tempo de forma linear, senoidal e degrau. / In this work, we build an analytical representation for the solution of the neutron space kinetics equations in cylinder coordinates. The domain studied is one-dimensional and homogeneous. The equations were rst solved for the cases with one energy group and one group of delayed neutron precursors and further with two energy groups and six groups of delayed neutron precursors. The originality of the work is to insert a time dependence in the absorption and ssion cross sections in the space kinetics equations. The main idea for the representation of solutions lies in obtaining the solution of the equations with constant absorption/ ssion cross sections, using known results for the solution of system of rst-order linear diffe- rential equations. Then, applying the idea of decomposition, a recursive system is formed so that the terms of corrections are considered as source terms, which are composed of the solutions generated in the previous steps. Finally, numerical simu- lations are presented comparing the method of the present work and the numerical tool ODE15S (MATLAB) in cases where the cross sections are linear, sine and step functions of time.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-09T00:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 110670.pdf: 1849364 bytes, checksum: 3d125df98cdaa77b02ab7f4580e61b16 (MD5) Previous issue date: 1998 / O método dos Volumes Finitos é implementado para a solução de escoamentos de fluidos bidimensionais. A forma de obtenção dos volumes de controle e parte da formulação segue a metodologia CVFEM (Control Volume Based Finite Element Method) que apresenta grande versatilidade em problemas de geometrias complexas devido ao uso de malhas não-estruturadas. Os resultados obtidos são comparados com outras formulações em Volumes Finitos: a que utiliza os Diagramas de Voronoi e a tradicionalmente estruturada. Encontram-se nessa dissertação comparações da difusão numérica introduzida usando as funções de interpolação básicas de cada formulação. O acoplamento pressão/velocidade, que surge devido à solução segregada das equações, é tratado de forma a simplificar a implementação computacional envolvendo uma quantidade mínima de coeficientes para a equação da pressão. A implementação computacional é feita segundo a orientação a objetos que oferece muitas vantagens em relação à programação puramente estruturada. A experiência adquirida com este tipo de programação também esta relatada.

Na protensão não aderente, a armadura permanece livre para se movimentar ao longo de seu perfil em todas as seções com exceção das de ancoragem. Não há aderência entre concreto e armadura, e a hipótese da compatibilidade de deformações entre o aço e concreto não é aplicável, tornando inviável o desenvolvimento de uma solução analítica. Visando colaborar para a maior compreensão do comportamento à flexão das estruturas com protensão não aderente e para o desenvolvimento de critérios nacionais de projeto, um modelo numérico foi implementado utilizando o elemento finito do tipo híbrido para pórticos planos. Nesta formulação, a equação para as solicitações ao longo do elemento é a função de interpolação, e as forças as variáveis interpoladas. Como esta função resulta das condições de equilíbrio, sem hipóteses arbitrárias, o método é considerado exato para forças e curvaturas. Elementos longos são possíveis, de maneira que um único elemento finito pode ser utilizado para um vão de viga ou pilar, reduzindo o esforço computacional. O caráter exato da formulação contribui para a boa modelagem dos cabos não aderentes, já que a tensão nestas armaduras depende das curvaturas de todas as seções do elemento. O modelo numérico proposto prevê a não linearidade geométrica, carregamentos cíclicos e a construção composta. Relações constitutivas já consolidadas na literatura são empregadas para os materiais. A cadeia de Maxwell é utilizada para representar o comportamento reológico do concreto e do aço de protensão, respeitando as características de envelhecimento de cada material. Inúmeros exemplos são apresentados, permitindo a comparação entre resultados numéricos e experimentais Uma análise paramétrica foi realizada, caracterizando o desempenho do modelo numérico frente a variações nos parâmetros de entrada. Discutem-se, ainda, dois critérios de ruptura para a utilização do modelo numérico no estudo do comportamento à flexão das estruturas com protensão não aderente. Os resultados indicam o bom desempenho do modelo numérico e a sua adequação para a realização de pesquisas sobre o assunto.

Este trabalho tem como objetivo desenvolver e empregar técnicas e estruturas de dados agrupadas visando paralelizar os métodos do subespaço de Krylov, fazendo-se uso de diversas ferramentas e abordagens. A partir dos resultados é feita uma análise comparativa de desemvpenho destas ferramentas e abordagens. As paralelizações aqui desenvolvidas foram projetadas para serem executadas em um arquitetura formada por um agregado de máquinas indepentes e multiprocessadas (Cluster), ou seja , são considerados o paralelismo e intra-nodos. Para auxiliar a programação paralela em clusters foram, e estão sendo, desenvolvidas diferentes ferramentas (bibliotecas) que visam a exploração dos dois níveis de paralelismo existentes neste tipo de arquitetura. Neste trabalho emprega-se diferentes bibliotecas de troca de mensagens e de criação de threads para a exploração do paralelismo inter-nodos e intra-nodos. As bibliotecas adotadas são o DECK e o MPICH e a Pthread. Um dos itens a serem analisados nestes trabalho é acomparação do desempenho obtido com essas bibliotecas.O outro item é a análise da influência no desemepnho quando quando tulizadas múltiplas threads no paralelismo em clusters multiprocessados. Os métodos paralelizados nesse trabalho são o Gradiente Conjugação (GC) e o Resíduo Mínmo Generalizado (GMRES), quepodem ser adotados, respectivamente, para solução de sistemas de equações lineares sintéticos positivos e definidos e não simétricas. Tais sistemas surgem da discretização, por exemplo, dos modelos da hidrodinâmica e do transporte de massa que estão sendo desenvolvidos no GMCPAD. A utilização desses métodos é justificada pelo fato de serem métodos iterativos, o que os torna adequados à solução de sistemas de equações esparsas e de grande porte. Na solução desses sistemas através desses métodos iterativos paralelizados faz-se necessário o particionamento do domínio do problema, o qual deve ser feito visando um bom balanceamento de carga e minimização das fronteiras entre os sub-domínios. A estrutura de dados desenvolvida para os métodos paralelizados nesse trabalho permite que eles sejam adotados para solução de sistemas de equações gerados a partir de qualquer tipo de particionamento, pois o formato de armazenamento de dados adotado supre qualquer tipo de dependência de dados. Além disso, nesse trabalho são adotadas duas estratégias de ordenação para as comunicações, estratégias essas que podem ser importantes quando se considera a portabilidade das paralelizações para máquinas interligadas por redes de interconexão com buffer de tamanho insuficiente para evitar a ocorrência de dealock. Os resultados obtidos nessa dissertação contribuem nos trabalhos do GMCPAD, pois as paralelizações são adotadas em aplicações que estão sendo desenvolvidas no grupo.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-05-26T17:17:45Z No. of bitstreams: 1 2015_YinethJohanaPabonRuiz.pdf: 3842988 bytes, checksum: 145851080b1b2fca34d8e9f9a98c0f4d (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-05-27T11:42:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_YinethJohanaPabonRuiz.pdf: 3842988 bytes, checksum: 145851080b1b2fca34d8e9f9a98c0f4d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-27T11:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_YinethJohanaPabonRuiz.pdf: 3842988 bytes, checksum: 145851080b1b2fca34d8e9f9a98c0f4d (MD5) / O armazenamento subterrâneo de gás e petróleo têm dois grandes propósitos: o primeiro deles pretende garantir a produção de petróleo de maneira constante e o segundo satisfazer uma relação ótima entre a produção e a demanda, o que é uma forma importante de regular as flutuações de preços. No Brasil, segundo Costa (2013), o papel da atividade de exploração e produção de gás natural até a década de 90 era muito mais de complementar e auxiliar a produção de petróleo do que de suprir o mercado de gás, mas no momento o setor está passando por mudanças significativas. Ao longo das últimas duas décadas, o consumo e a produção de gás natural cresceram e as reservas provadas aumentaram significativamente. Estudos recentes sugerem que as reservas brasileiras conhecidas irão aumentar ainda mais acentuadamente no futuro. Considerando essas variações de consumo, produção, infraestrutura e as reservas, é pertinente questionar a importância do armazenamento de gás no Brasil, pois atualmente, o gás é produzido e diretamente enviado pela rede de gasodutos para as unidades de tratamento de gás para ser especificado e posteriormente distribuído. A partir da necessidade exposta anteriormente e a espessura e continuidade da camada de sal que compõe as reservas de petróleo do pré-sal, estuda-se o comportamento de fluência da rocha salina composta principalmente por halita como local de construção de cavernas abertas por dissolução no mar aberto, para armazenamento de gás. Este estudo baseou-se na simulação no software de elementos finitos Abaqus da convergência de uma caverna de um diâmetro de 60 m e altura de 150 m construída a 3.500 m de profundidade em mar aberto, para um tempo de operação de 30 anos, sob condições diferentes de temperatura do maciço hospedeiro e pressão interna; através da lei potencial de fluência. Estas simulações permitiram encontrar uma combinação de temperatura e pressão interna mínima ótima para redução no volume ao final de tempo de operação próximo a 20%. Além do anterior os resultados mostram que a influência da temperatura na redução do volume da caverna é do tipo linear e as variações de pressão no interior permite concluir um comportamento parabólico de quarta ordem difícil de ajustar a uma só equação matemática. / Underground oil and gas storage have two purposes: the first one aims to ensure constant oil production and the second one, consist in satisfy an optimum relationship between production and demand, which is an important form to regulate price fluctuations. In Brazil, according to Costa (2013), the role for exploration activity and natural gas production until the 90s was more of a complementary and auxiliary activity for oil production than for supplying the gas market, but nowadays this sector is going through significant changes. Over the past two decades, the consumption and production of natural gas grew, and proved reserves increase significantly. Recent studies suggest that the known Brazilian reserves will increase even more pronounced in the future. Given these changes in consumption, production, infrastructure and reserves it is questionable the importance of gas storage in Brazil, since the gas is produced and sent directly by the pipeline network for gas treatment units to be specified and subsequently distributed. From the need exposed above and the thickness and continuity of the salt layer that composes the oil reserves in the pre-salt, it is studied creep behavior in salt rocks consisting mainly of halite in locations where caverns construction are held by dissolving method, at open sea for gas storage. This study was based on a cavern convergence simulation in the finite element software Abaqus. Cavern dimensions were set up to be of 60 m diameter, and 150 m height at 3.500 m deep at open sea, with an operating time of 30 years, under different conditions of temperature and internal pressure; by potential creep law. Such simulations allowed us to find a good combination of temperature and a minimum optimum internal pressure to decrease volume at the end of the operating time to approximately 20%. In addition to this, results showed that temperature influence in the cavern volume reduction is of linear type and it can be concluded that pressure variations inside the cavern have a fourth order parabolic behavior difficult to adjust to a mathematical equation.

O objetivo desta dissertação é a paralelização e a avaliação do desempenho de alguns métodos de resolução de sistemas lineares esparsos. O DECK foi utilizado para implementação dos métodos em um cluster de PCs. A presente pesquisa é motivada pela vasta utilização de Sistemas de Equações Lineares em várias áreas científicas, especialmente, na modelagem de fenômenos físicos através de Equações Diferenciais Parciais (EDPs). Nessa área, têm sido desenvolvidas pesquisas pelo GMC-PAD – Grupo de Matemática da Computação e Processamento de Alto Desempenho da UFRGS, para as quais esse trabalho vem contribuindo. Outro fator de motivação para a realização dessa pesquisa é a disponibilidade de um cluster de PCs no Instituto de Informática e do ambiente de programação paralela DECK – Distributed Execution and Communication Kernel. O DECK possibilita a programação em ambientes paralelos com memória distribuída e/ou compartilhada. Ele está sendo desenvolvido pelo grupo de pesquisas GPPD – Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído e com a paralelização dos métodos, nesse ambiente, objetiva-se também validar seu funcionamento e avaliar seu potencial e seu desempenho. Os sistemas lineares originados pela discretização de EDPs têm, em geral, como características a esparsidade e a numerosa quantidade de incógnitas. Devido ao porte dos sistemas, para a resolução é necessária grande quantidade de memória e velocidade de processamento, característicos de computações de alto desempenho. Dois métodos de resolução foram estudados e paralelizados, um da classe dos métodos diretos, o Algoritmo de Thomas e outro da classe dos iterativos, o Gradiente Conjugado. A forma de paralelizar um método é completamente diferente do outro. Isso porque o método iterativo é formado por operações básicas de álgebra linear, e o método direto é formado por operações elementares entre linhas e colunas da matriz dos coeficientes do sistema linear. Isso permitiu a investigação e experimentação de formas distintas de paralelismo. Do método do Gradiente Conjugado, foram feitas a versão sem précondicionamento e versões pré-condicionadas com o pré-condicionador Diagonal e com o pré-condicionador Polinomial. Do Algoritmo de Thomas, devido a sua formulação, somente a versão básica foi feita. Após a paralelização dos métodos de resolução, avaliou-se o desempenho dos algoritmos paralelos no cluster, através da realização de medidas do tempo de execução e foram calculados o speedup e a eficiência. As medidas empíricas foram realizadas com variações na ordem dos sistemas resolvidos e no número de nodos utilizados do cluster. Essa avaliação também envolveu a comparação entre as complexidades dos algoritmos seqüenciais e a complexidade dos algoritmos paralelos dos métodos. Esta pesquisa demonstra o desempenho de métodos de resolução de sistemas lineares esparsos em um ambiente de alto desempenho, bem como as potencialidades do DECK. Aplicações que envolvam a resolução desses sistemas podem ser realizadas no cluster, a partir do que já foi desenvolvido, bem como, a investigação de précondicionadores, comparação do desempenho com outros métodos de resolução e paralelização dos métodos com outras ferramentas possibilitando uma melhor avaliação do DECK.

O presente trabalho apresenta uma análise da solidificação unidirecional a partir de um estudo experimental e numérico. A fim de possibilitar a visualização do processo são evitadas as altas temperaturas. Desta forma, materiais com baixo ponto de fusão, abaixo de 50°C, translúcidos e transparentes, são fundidos e solidificados em um solidificador direcional de forma cilíndrica. Visando um processo de solidificação controlado por difusão pura, este solidificador é resfriado pela sua base. São obtidos no experimento os campos de temperatura, além da posição da interface sólido-líquido ao longo do tempo. Na simulação numérica do processo é resolvida a equação da energia, formulada em termos da entalpia usando uma malha fixa. Os resultados são comparados e analisados de modo a validar a simulação, que passa assim a servir para a investigação de outras situações de interesse no âmbito da fusão-solidificação.

No presente trabalho apresenta-se um estudo numérico do escoamento de ar em um ambiente interno tridimensional típico, sujeito a um sistema de ventilação por deslocamento. O estudo numérico consiste na obtenção dos campos de velocidade e temperatura presentes no interior deste ambiente. A determinação dos campos de velocidade e temperatura é necessária na avaliação precisa das condições de conforto térmico, produzidas por um determinado sistema de climatização. Este tipo de estudo não serve somente para determinar a viabilidade da aplicação de um determinado sistema de distribuição de ar, mas através dele também se pode determinar as condições ótimas de uso deste sistema. De forma crescente observa-se o interesse dos projetistas de ar condicionado em aperfeiçoar as suas técnicas de cálculo, de modo que a simulação numérica poderá tornar-se uma técnica usual em pouco tempo. Atualmente duas técnicas estão disponíveis para o estudo do escoamento de ar em ambientes internos: investigação experimental e simulação numérica. Em princípio, medidas diretas dão informações mais realísticas relativas ao escoamento do ar interno, contudo, medições experimentais são muito caras e consomem muito tempo, inviabilizando a sua aplicação caso a caso. Devido às limitações da investigação experimental e à disponibilidade de computadores cada vez mais rápidos, o uso da simulação numérica surge como uma opção considerável nos dias de hoje O método de solução numérica, utilizado no presente trabalho, baseia-se na resolução das equações de conservação de massa, de quantidade de movimento e de energia, em um domínio de cálculo discretizado com o uso do Método dos Volumes Finitos. Os efeitos da turbulência são levados em conta através da utilização do modelo de turbulência K- ε e de um modelo de turbulência simplificado. Resultados bem convergidos para o problema abordado somente são obtidos com a utilização do modelo de turbulência simplificado. As simulações numéricas apresentadas no presente trabalho foram realizadas com o uso do código Fluent. Com base na comparação dos resultados numéricos obtidos no presente trabalho e os resultados experimentais de Yuan et al., 1999a, pode-se concluir que o modelo simplificado é adequado, ao menos provisoriamente, para determinar a distribuição de velocidade e de temperatura no escoamento de ar em ambientes internos.