Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:45:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248381.pdf: 2532401 bytes, checksum: 1b8b3c1967ff8744d2ef26525a08dd5a (MD5) / Nos modelos de simulação de adaptação óssea encontrados na literatura, pouco se observa sobre os efeitos de acoplamento entre o fenômeno de adaptação da interface e a remodelação interna do osso. No presente trabalho, uma formulação da adaptação óssea em torno de próteses que conjuga a evolução da interface osso-implante com as alterações das propriedades mecânicas do osso é extendida e modificada para ser aplicada a exemplos de sistemas osso/implante 3D. O comportamento interfacial evolutivo é modelado com o emprego de elementos de interface do tipo gasket que apresentam comportamento desacoplado nas direções normal e tangencial. Na direção normal, a lei constitutiva empregada é não linear e depende da densidade óssea e de um parâmetro mecânico local. Este parâmetro controla a formação de tecido ósseo (osteogênese) ou tecido fibroso (fibrogênese) para cada ponto da interface, além de permitir que ambos tecidos estejam presentes em quantidades relativas em um mesmo local interfacial. Para a adaptação mecânica que ocorre fora da região de interface, o modelo utiliza a hipótese de ótima estrutura óssea, com a distribuição de densidade óssea sendo obtida a partir da minimização da energia de deformação total da estrutura. O modelo de material para o tecido ósseo é obtido através do método da homogeneização, com o osso trabecular idealizado como uma microestrutura de repetição periódica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260442.pdf: 7033606 bytes, checksum: 1447ff7c46876f353cd6a29b49e22191 (MD5) / Para uma boa avaliação do desempenho termo-energético da edificação é necessário analisar também o uso da iluminação natural, uma vez que esta influencia na carga térmica. Programas de simulação, como o Energyplus, unem a simulação termo-energética com o cálculo da iluminação natural; para tanto, utiliza o modelo de céu dinâmico desenvolvido por Perez et al. (1990), onde as iluminâncias são calculadas a partir do arquivo climático utilizado nas simulações. Desta forma, este trabalho tem como objetivo avaliar o cálculo da iluminação natural efetuado por este programa, através da comparação das iluminâncias internas calculadas através da simulação realizada pelos programas Energyplus, Daysim/Radiance e TropLux. Para esta avaliação também são comparadas as iluminâncias externas calculadas pelo Energyplus com as medidas. As simulações foram realizadas para salas quadradas, retangulares rasas e profundas; com três tamanhos diferentes de aberturas, para a cidade de Florianópolis. A partir destas simulações obtiveram-se valores de iluminância e fator de luz diurna. Para uma melhor verificação da diferença entre os programas foram realizadas simulações, para o modelo de sala quadrada com abertura em 50% da fachada, para as cidades de Belém, Brasília, Florianópolis, Genebra e Oslo. Em um segundo momento foi avaliado o modelo de céu utilizado pelo programa Energyplus, através da comparação entre as iluminâncias externas obtidas através da Estação de Medição de Iluminação Natural de Florianópolis (EMIN-Floripa) e as calculadas, para cada uma das classes de céu. A partir destas análises encontrou-se uma diferença superior a 50% entre as iluminâncias calculadas pelos programas que utilizam modelos de céu diferentes. Já a comparação entre o fator de luz diurna deixa evidente a deficiência que o programa Energyplus apresenta para resolver a reflexão interna, principalmente para salas mais profundas. Outro fator analisado é o cálculo da iluminância externa horizontal, tanto a difusa quanto a direta. Esta análise mostra que as iluminâncias calculadas através do modelo proposto por Perez et al. (1190) resultam em valores superiores aos medidos; onde as classes de céu encoberto apresentam maior erro para as iluminâncias. A principal conclusão deste trabalho foi a verificação das deficiências existentes no programa Energyplus que tem maior influência no cálculo da iluminação natural, sendo elas: o cálculo da parcela de luz refletida no ambiente, e o cálculo das iluminâncias externas maiores que as medidas; surgindo a necessidade de desenvolvimento de um modelo de céu dinâmico mais adequado às características de céu encontrado em Florianópolis. In order to evaluate the energy performance of a building it is necessary to assess the use of daylight, as it can influence the thermal load in the building. Computer programmes such as Energyplus can predict daylight, thermal loads and energy consumption in a building. Energyplus uses the sky model developed by Perez et al. (1990) for dynamic daylight simulation. Thus, the main objective of this study is to evaluate the calculation of daylight levels predicted by this programme by comparing the internal illuminances calculated by Energyplus, Daysim/Radiance and TropLux. For this evaluation the external calculated illuminances are also compared with the external measured ones. The simulations were performed for rooms with three different geometries (square, shallow and deep) and different window sizes, under the climatic conditions of Florianópolis. From the computer simulations, illuminance levels and daylight factors were obtained. In order to evaluate the programmes, a square room with a window to wall ratio of 50%, was simulated for the climatic conditions of five cities: Belém, Brasília, Florianópolis, Geneva and Oslo. Then, the sky model considered by Energyplus was assessed by comparing the calculated and the measured external illuminances for Florianópolis, for each sky clearness index. From these analyses a difference greater than 50% between the programmes with different sky models was found. By comparing the daylight factors it was found that Energyplus does not assess the internal reflected component properly, especially for deep rooms. Both diffuse and direct external horizontal illuminances were also analysed. This analysis showed that illuminances calculated by using the model developed by Perez et al. (1990) are higher than actual illuminances; and they are even higher for overcast sky. The main conclusion obtained from this study is that Energyplus has limitations to perform daylight calculations; and such limitations are due to deficiencies on the method to estimate the daylight internal reflected component and the external horizontal illuminances. This shows that there is need of developing a sky model for dynamic simulation of daylight more adequate for the sky conditions of Florianópolis.

Orientador: Edson Sardella / Banca: Rafael Zadorosny / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: É notável o desenvolvimento atual da Ciência e Tecnologia relacionada aos materiais supercondutores. Exemplos de utilização deste tipo de material, são o armazenamento de energia em forma de supercondutores, trens do tipo Maglev, cujo uso das supercorrentes também proporciona a geração de altos valores de campos magnético que podem proporcionar levitação e propulsão. Aplicações desta natureza, dentre outras, requerem uma profunda compreensão do comportamento das propriedades físicas fundamentais dos supercondutores, tnato do ponto de vista macroscópico. Como exemplo, podemos citar a formação de rede de vórtices em materiais supercondutores na presença de campos magnéticos aplicados e/ou de correntes de transporte, cujas magnitudes, quando ultrapassam determinados valores críticos, permitem a entrada quantizada de fluxo magnético. Com relação aos métodos utilizados neste trabalho, estudamos o comportamento e as características de um material de dimensões mesoscópicas em formato de dispositivo supercondutor de interferência quântica - "SQUID", um tipo de magnetômetro muito sensível, capaz de realizar medidas de campos magnéticos muito tênues - usando um algoritmo de simulação computacional. A simulação basicamente atua no sentido de se aplicar campos magnéticos em passos d tempo determinados - a temperatura fixa - ao material modelado, o que permite o estudo das características deste tipo de material por meio dos dados de saída gerados pelos simulador, os quais permitem a construção de gráficos para estudo do comportamento do parâmetro de ordem, densidades de corrente, formação de vórtices, entre outros parâmetros relacionados. Assim, fazems uma revisão das teorias fenomenológicas e desenvolvemos uma algorítimo de solução numérica das equações envolvidas, as quais não possuem solução exata. Em seguida usamos a tecnologia CUDA com a linguagem C para implementar este algoritmo e... / Abstract: It is remarkable the current development of science and technology related to superconducting materials. Examples of using this type of material, such as storage of energy as supercurrents, the Maglev-type trains, which also provides use of supercurrents generating high values of magnetic field that can provide levitation and propulsion. Aplications of this nature, among others, require a deep understanding of the bahavior of the fundamental physical properties of superconductors, both from the macroscopic and microscopic point of view. As one example, the formation of vortex lattice in superconducting materials in the presence of applied magnetic fields and/or transport chains whose magnitudes when they exceed certain critical values allow the quantized magnetic flux entrance. With respect to the methods used in this work, we studied the behavior and characteristics of a material with mesoscopic dimensions in a geometry of a superconducting quantum interference device - "SQUID". Such device is a kind of very sensitive magnetometer, able to perform very faint magnetic fields measures - using a computer simulation algorithm. The simulation basically acts to apply magnetic fields at certain time steps - with fixed temperature - to the modeled material, allowing the study of the characteristics of this type of material by means of output data generated by the simulator, which allows the construction of graphs to study the order parameter behavior, current densities, vortex formation, and other related parameters. Thus, we review the phenomenological theories and developed a numerical solution algorithm of the involved equations, which have no exact solution. Then we use the CUDA technology with the C language to implement this algorithm and apply it to solving the problem of a SQUID with a small construction. Finally, the graphics are constructed using the data generated by the simulator for analysis and interprettion of the behavior of the... / Mestre

Orientador: Aguinaldo Robinson de Souza / Banca: Valdecir Farias Ximenes / Banca: Antonio Caliri / Resumo: Proteínas são polímeros heterogêneos lineares essenciais a todos os organismos vivos. As proteínas apresentam diversas funções nos organismos, tais como: estruturação, catálise, síntese, transferências, entre tantas outras. Neste trabalho foram estudadas as proteínas que apresentam em suas estruturas nós do tipo 3-1. Foram calculadas as distâncias entre os carbonos alfa dessas proteínas e com estes valores foram traçados os gráficos de distâncias que permitem uma visualização geral da estrutura da proteína. Foram realizadas alterações no nó 31 padrão para que este se ajustasse à estrutura real da proteína na região do nó. A partir do gráfico de distâncias foi possível determinar a estrutura secundária presente na proteína, sendo que a alfa hélice apresenta oscilações de aproximadamente 5,5 angstrons. Com os gráficos de distâncias das proteínas e dos nós matemáticos foi possível comprovar a presença do nó e sua proximidade com a equação proposta. / Abstract: Proteins are linear heterogeneous polymer essential to all living organisms. The proteins have different functions in organisms, such as: structuring, catalysis, synthesis, transfers, among many others. In this work were studied the proteins that presenting in their structure, type 3 knots. The distances between the alpha carbons of those proteins were calculated and with these values plotted distances graphs that allow general visualization of the protein structure. Changes were made in the standard knot 3 so that it would fit the actual structure of the protein in the node region. From the distances graph was possible to determine the secondary structure of the protein, wherein the alpha helix presents oscillations proximatelly 5.5 angstroms. With distances graph from proteins and from mathematical knots was possible to prove the presence of the node and its proximity to the proposed equation / Mestre

Este trabalho apresenta uma abordagem numérica da fratura baseada no Método dos Elementos Finitos na qual são considerados materiais frágeis como objeto de estudo. As simulações realizadas são possíveis através de um algoritmo computacional que consiste na implementação de molas entre as faces dos elementos finitos. Esta composição constitui o método denominado Interfaces Coesivas. As molas fornecem o efeito de coesão e é representado por leis constitutivas do tipo bi-linear. Sua descrição é apresentada, bem como sua implementação na análise. Tanto o modo I como o modo II de ruptura são considerados. Com o objetivo de verificar o presente modelo com outros resultados e soluções, são analisados exemplos numéricos e experimentais extraídos da literatura. Tais exemplos tratam da nucleação, propagação e eventuais paradas de trincas em peças estruturais submetidas aos mais diversos carregamentos e condições de contorno. É ainda discutido como os parâmetros de fratura do material interferem no processo de ruptura. Uma tentativa é feita de determinar estes parâmetros, em especial no caso de concreto.

Simulador de processos é uma ferramenta valiosa, pois possibilita desde a validação de projetos e sua operabilidade prática até aumentos de produção e redução de custos. Devido a estes e outros fatores, o interesse industrial em técnicas e pacotes computacionais para a modelagem, simulação e otimização de processos tem crescido muito nos últimos anos. Juntamente com este interesse cresce a qualidade das ferramentas disponíveis no mercado para tal, mas estas ainda não satisfazem totalmente as expectativas de seus usuários. Este trabalho consiste no projeto de um novo simulador genérico para processos dinâmicos que satisfaça os usuários de forma mais completa do que os disponíveis atualmente no mercado. Para tanto, foram reunidas e, quando necessário, desenvolvidas novas técnicas relativas à descrição, análise e solução de problemas dinâmicos. Uma nova linguagem de modelagem orientada a objetos e um sistema de tradução da representação nesta linguagem para sistemas de equações foram propostos. Métodos de análise dos sistemas de equações provenientes da modelagem foram desenvolvidos com o intuito de auxiliar o usuário na detecção de erros de modelagem. Algoritmos para solução de sistemas dinâmicos e estacionários foram reunidos e uma arquitetura interna foi proposta. Por fim, o sistema como um todo foi testado através de sua aplicação em problemas típicos e outros que não podem ser resolvidos diretamente com os pacotes computacionais disponíveis no mercado. O teste com os problemas práticos provou que a estrutura proposta é adequada e apresenta uma série de vantagens quando comparada com softwares largamente utilizados na simulação de processos.

A elaboração de um projeto de obra de edificação é fruto da interação entre profissionais de diversas disciplinas desenvolvendo, simultaneamente, suas opções e decisões com relação ao mesmo. É necessário considerar a qualidade do processo de elaboração do projeto dependente de uma efetiva comunicação entre os membros da equipe. A indústria da construção civil está sendo beneficiada pelos recursos oferecidos pela tecnologia da informação como, por exemplo, os sistemas colaborativos (extranets de projeto). Estes sistemas corroboram na integração e comunicação entre os membros de um projeto. O objetivo da presente pesquisa foi a apresentação do desenvolvimento de modelo validado de ferramenta computacional projetada para complementar um sistema colaborativo pré-existente. Esta ferramenta foi denominada Sistema de Programação e Controle do Processo de Projeto (SIPROCON/PP). A finalidade do SIPROCON/PP é auxiliar no processo de tomada de decisão dos coordenadores através do monitoramento do cronograma e do fluxo do intercâmbio de informações das atividades geradoras de informações neste processo. O processo de desenvolvimento da ferramenta foi delineado em harmonia com a organização da pesquisa. Neste sentido, é assinalado o uso da prototipação e da simulação como estratégias de pesquisa, utilizados respectivamente na construção e validação do modelo da ferramenta. Ante a necessidade do experimento, foi criada uma atividade lúdica através da qual foi reproduzido o intercâmbio de informações de um processo de projeto denominada Sistemática de Simulação do Processo de Projeto (SS/PP) para validação do modelo da ferramenta. Logo, por meio do uso das simulações foram obtidos os dados correspondentes a validação da modelagem e aplicação do SIPROCON/PP e, ao mesmo tempo, necessários à conclusão da pesquisa. Diante disso, a partir da análise dos dados coletados é apontada a melhoria na qualidade do processo de elaboração do projeto considerando a formação de uma equipe equilibrada de projeto. Isso, fruto do conhecimento mais acurado do coordenador sobre o desempenho de cada projetista.

A popularização das tecnologias de acesso à Internet por “banda larga” suportam a crescente proliferação de aplicações do tipo “par-a-par” (peer-to-peer), onde o usuário doméstico, tipicamente consumidor de informação, passa também a atuar como provedor. De forma simultânea, há uma popularização crescente dos jogos em rede, especialmente dos “jogos maciçamente multijogador” (MMG ou massively multiplayer game) onde milhares de jogadores interagem, em tempo real, em mundos virtuais de estado persistente. Os MMGs disponíveis atualmente, como EverQuest e Ultima Online, são implementados como sistemas centralizados, que realizam toda a simulação do jogo no “lado servidor”. Este modelo propicia controle de acesso ao jogo pelo servidor, além de ser muito resistente a jogadores trapaceiros. Porém, a abordagem cliente-servidor não é suficientemente escalável, especialmente para pequenas empresas ou projetos de pesquisa que não podem pagar os altos custos de processamento e comunicação dos servidores de MMGs centralizados. Este trabalho propõe o FreeMMG, um modelo híbrido, cliente-servidor e par-a-par, de suporte a jogos maciçamente multijogador de estratégia em tempo real (MMORTS ou massively multiplayer online real-time strategy). O servidor FreeMMG é escalável pois delega a maior parte da tarefa de simulação do jogo para uma rede par-apar, formada pelos clientes. É demonstrado que o FreeMMG é resistente a certos tipos de trapaças, pois cada segmento da simulação distribuída é replicado em vários clientes. Como protótipo do modelo, foi implementado o jogo FreeMMGWizards, que foi utilizado para gerar testes de escalabilidade com até 300 clientes simulados e conectados simultaneamente no mesmo servidor Os resultados de escalabilidade obtidos são promissores, pois mostram que o tráfego gerado em uma rede FreeMMG, entre servidor e clientes, é significativamente menor se comparado com uma alternativa puramente cliente-servidor, especialmente se for considerado o suporte a jogos maciçamente multijogador de estratégia em tempo real.

A validação de projetos de sistemas eletrônicos pode ser feita de diversas maneiras, como tem sido mostrado pelas pesquisas em síntese automática e verificação formal. Porém, a simulação ainda é o método mais utilizado. O projeto de um sistema digital típico pode ser desenvolvido em diversos níveis de abstração, como os níveis algorítmico, lógico ou analógico. Assim, a simulação também deve ser executada em todos esses níveis. A simulação apresenta, contudo, o inconveniente de não conseguir conciliar uma alta acuracidade de resultados com um baixo tempo de simulação. Quanto mais detalhada é a descrição do circuito, maior é o tempo necessário para simulá-lo. O inverso também é verdadeiro, ou seja, quanto menor for a acuracidade exigida, menor será o tempo dispendido. A simulação multinível tenta conciliar eficiêencia e acuracidade na simulação de circuitos digitais, propondo que partes do circuito sejam descritas em diferentes níveis de abstração. Com isso, somente as partes mais críticas do sistema são descritas em detalhes e a velocidade da simulação aumenta. Contudo, essa abordagem não é suficiente para oferecer um grande aumento na velocidade de simulação de grandes circuitos. Assim, surge como alternativa a aplicação de técnicas de processamento distribuído à simulação multinível. Os aspectos que envolvem a combinação dessas duas técnicas são abordados nesse trabalho. Como plataforma para os estudos realizados, optou-se por usar duas ferramentas desenvolvidas nessa Universidade: os simuladores do Sistema AMPLO e o Sistema Operacional HetNOS. São estudadas técnicas de sincronização em sistemas distribuídos, fundamentais para o desenvolvimento dos simuladores e, finalmente, são propostas alternativas para a distribuição dos simuladores. É realizada, ainda, uma análise comparativa entre as versões propostas.

Este trabalho apresenta um modelamento computacional dos diversos componentes de um ciclo de Rankine regenerativo em operação transiente, utilizando as leis fundamentais de balanço de massa e energia, além de algumas equações constitutivas. O cálculo das propriedades termodinâmicas foi realizado através de rotinas desenvolvidas no Grupo de Estudos Térmicos e Energéticos (GESTE) da UFRGS. Os componentes com comportamento inercial são o condensador e o tanque de água de alimentação. Os demais respondem instantaneamente. O método de solução das equações algébricas é seqüencial e o avanço no tempo é totalmente implícito. Primeiramente o sistema é colocado em regime permanente, a partir do qual é introduzida uma mudança de carga na turbina em um determinado intervalo de tempo. Algumas variáveis prescritas foram obtidas a partir de dados reais de uma usina termelétrica. A partir desse modelamento foi possível investigar o comportamento dinâmico do condensador e do tanque de alimentação e de que maneira estes efeitos eram percebidos pelos demais componentes. Os resultados obtidos demonstram que ambos possuem um comportamento dinâmico, sendo que o condensador apresenta uma constante de tempo menor que o tanque de alimentação. O condensador, por rejeitar o calor necessário, acaba por perceber rapidamente as oscilações introduzidas no ciclo Além disto é apresentado um método para determinação de coeficientes globais de troca térmica em condensadores e regeneradores. Os resultados obtidos neste trabalho foram utilizados na modelagem desses componentes durante a construção de um simulador em regime permanente da UTE Presidente Médici - Fase B. Também foi realizada uma pesquisa sobre os diversos programas simuladores de plantas de potência, assim como uma discussão das vantagens introduzidas por simuladores dinâmicos e em regime permanente nas decisões de engenharia.