Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edgar.pdf: 1094234 bytes, checksum: 7aa0fe5a29dfc6d6a8b9f215c97da0da (MD5) Previous issue date: 2010-09-29 / In this work, we study the modell of a system of N beams interconnected with each other, where one of its ends is clamped and the other is submitted to a dissipative mechanism of frictional type. We show that model is well posed, using the semigroup theory, and using energy method, we prove that the system is exponentially stable. Finally, through numerical methods, we con_rm these properties for the corresponding discrete model. We obtain the numerical modeling and graphics showing the evolution of the modell solution. / Neste trabalho, estudamos a modelagem de um sistema de N vigas interconectadas entre si, onde um de seus extremos está engastado e o outro está submetido a um mecanismo dissipativo do tipo friccional. Mostramos a boa colocação do modelo, usando a teoria de semigrupos; e usando o método de energia, provamos que o sistema é exponencialmente estável. Finalmente, através dos métodos numéricos, confirmamos estas propriedades para o correspondente modelo discreto. Fazemos a modelagem numérica e obtemos gráficos que mostram a evolução da solução do modelo.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-06T17:02:05Z No. of bitstreams: 1 Tese-Gilmar Garbugio.pdf: 673919 bytes, checksum: a4c6ba4e7e0a9da9bbd2bc2e537fdf37 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-06T17:02:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese-Gilmar Garbugio.pdf: 673919 bytes, checksum: a4c6ba4e7e0a9da9bbd2bc2e537fdf37 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-06T17:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese-Gilmar Garbugio.pdf: 673919 bytes, checksum: a4c6ba4e7e0a9da9bbd2bc2e537fdf37 (MD5) Previous issue date: 2014-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) / In this work we study the use the Fourier law for the heat equation, which produces an evolution equation of parabolic type, which in turn produces the so-called paradox of infinite propagation velocity. This thesis proposes alternative models to avoid this problem. To achieve this, developing physical criteria about modeling of elastic systems is necessary, so that the paradox of infinite propagation velocity does not occur. We discussed various theories of heat propagation, such as the Maxwell-Cattaneo law. The thermodynamic theory, called thermoelasticity III, was adapted for modeling curved beams. Once the usage of the studied thermoelastic models is justified, the method used to validate such models is the semigroup theory. We will study the qualitative properties of the corresponding thermoelastic models, in particular the uniform stability of the solution. Finally, we prove results for exponential and polynomial stability of solutions for the Bresse beam models. / Neste trabalho estudamos a equação do calor com a lei de Fourier, resultando em uma equação de evolução do tipo parabólica, e isso nos leva ao chamado paradoxo da velocidade de propagação infinita. A tese propõe modelos alternativos para evitar este problema. Para isto é necessário desenvolver critérios físicos, sobre a modelagem de sistemas elásticos, de tal forma que o paradoxo da velocidade infinita de propagação não aconteça. Discutimos diversas teorias da propagação do calor, como a lei de Maxwell-Cattaneo. A teoria termodinâmica, denominada termoelasticidade III, foi adaptada para a modelagem de vigas curvas. Uma vez justificados os modelos termoelásticos estudados, o método usado para validar tais modelos é a teoria de semigrupos. Estudaremos as propriedades qualitativas dos correspondentes modelos termoelásticos, como a estabilidade uniforme das soluções. Finalmente, provamos resultados de estabilidade exponencial e polinomial de soluções para os modelos de viga de Bresse.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-12T19:28:24Z No. of bitstreams: 1 TESE-EDGAR CHIPANA HUAMANI.pdf: 1180753 bytes, checksum: b0382f031c59e9759d6f1e0a1f31ef80 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-12T19:28:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE-EDGAR CHIPANA HUAMANI.pdf: 1180753 bytes, checksum: b0382f031c59e9759d6f1e0a1f31ef80 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T19:28:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE-EDGAR CHIPANA HUAMANI.pdf: 1180753 bytes, checksum: b0382f031c59e9759d6f1e0a1f31ef80 (MD5) Previous issue date: 2016-09-12 / In this work, we study the asymptotic behavior of the solutions of initial boundary value problems of one-dimensional models of mixture of thermoelastic materials, defined by coupled systems: parabolic-hyperbolic and hyperbolic-hyperbolic; we use the classical hypothesis by Fourier and Maxwell-Cattaneo theory of heat conduction, respectively. We show that both models are well posed and we establish necessary and sufficient conditions to guarantee the exponential stability of their solutions. The analytical study of the properties is performed using the Theory of Semigroups. Finally, through numerical methods, we confirm these properties to the corresponding discrete model. We develop numerical modeling and we obtain graphs showing the behavior of the solution of hyperbolic-parabolic system. / Neste trabalho estudamos o comportamento assintótico das soluções de problemas de valor inicial e de contorno de modelos unidimensionais de mistura de materiais termoelásticos, definidos por sistemas acoplados: hiperbólico-parabólico e hiperbólico-hiperbólico; os quais utilizam a hipótese Clássica de Fourier e a Teoria de Maxwell-Cattaneo na condução do calor, respectivamente. Mostraremos que ambos modelos são bem colocados e estabelecemos condições necessárias e suficientes que garantem a estabilidade exponencial das suas soluções. O estudo analítico das propriedades é realizado utilizando a Teoria de Semigrupos. Finalmente, através dos métodos numéricos confirmamos estas propriedades para o correspondente modelo discreto. Fazemos a modelagem numérica e obtemos gráficos que mostram o comportamento da solução do sistema hiperbólico-parabólico.

Uma caixa para flexo-torção, equipada com múltiplas longarinas - sem reforçadores ou nervuras - é um conceito propício à tecnologia de compósitos. A integração de almas e revestimentos possibilita um único ciclo de cura em processos à base de pré-impregnados, ou com impregnação dentro do molde. Essa idéia pode ser aproveitada em asas e empenagens, aplicações que, para o peso ótimo, tipicamente atingem a instabilidade local abaixo da carga-limite. É aceitável que os longos painéis dessa caixa flambem, desde que não ocorram falhas no laminado e, acima de tudo, a estrutura mantenha-se rígida o suficiente para a função pretendida. Na presente investigação, uma caixa com longarinas auxiliares tem sua rigidez comparada à de outras soluções propostas para uma viga engastada. Para se estimar a relação entre carga e deslocamento na pós-flambagem, foram desenvolvidos modelos refinados com um pacote comercial de elementos finitos (MSC/NASTRAN), habilitado à análise não-linear geométrica (SOL106). Baseado nos modelos, comprovou-se, numericamente, que a configuração dos reforços determina a rigidez tangente do conjunto. A adição de longarinas internas mostrou-se tão eficaz quanto um dispendioso arranjo de reforçadores e nervuras, tomado como referência. Em outra proposta, com reforçadores longos, sem nervuras, ocorreu o colapso prematuro da caixa, evocando os cilindros de Koiter. O comportamento observado em caixas retas, prismáticas e pesadas repetiu-se, com poucas ressalvas, para caixas cônicas, oblíquas e mais leves. A técnica de simulação foi validada através de um ensaio estático: uma caixa representativa foi submetida a um carregamento de flexo-torção, consideravelmente superior à carga de flambagem inicial. A partir de deslocamentos medidos durante o ensaio, traçou-se a curva de carga-rigidez, que foi comparada à curva prevista. Apesar de consideráveis desvios introduzidos pelas condições de apoio, os resultados experimentais confirmaram a representatividade dos modelos.

O objetivo do presente trabalho ée o de analisar os efeitos do campo de tração diagonal no dimensionamento de um revestimento integral de uma asa. Para isso foi desenvolvida uma ferramenta de análise preliminar do caixão central. Os cálculos foram realizados através de uma planilha eletrônica, com o auxílio de uma linguagem de programação, para a automatização dos mesmos. Basicamente essa ferramenta fornece as tensões atuantes, os parâmetros para a análise de flambagem dos painéis, análise de tração diagonal e de falha dos componentes estruturais. Foram analisados dois casos, o primeiro sem a ocorrência de flambagem e o segundo com a flambagem do revestimento superior na condição última de carregamento, que forneceram os parâmetros necessários para a comparação.

O presente trabalho encontra-se dividido em três principais análises. Estas foram avaliadas via método de elementos finitos para obter uma predição do comportamento de uma viga sanduíche. Estas vigas são constituídas em materiais compostos de faces laminadas em carbono-epóxi e núcleo de espuma rígida de polímero e foram analisadas, mediante simulação com elementos C3D8R hexaédricos tridimensionais. A primeira análise foi realizada com o objetivo de determinar o comportamento estático detalhado do campo de tensões presentes nas faces, núcleo, assim como na interface núcleo-laminado. A segunda análise tem como objetivo descrever o comportamento da flambagem estática não-linear da viga sanduíche. A terceira análise tem o objetivo de estudar a flambagem da viga submetida a cargas estáticas axiais em conjunto com cargas dinâmicas de variação senoidal. Ao final apresenta-se uma comparação dos resultados das análises lineares e não-lineares. As análises numéricas mostram os efeitos das excitações dinâmicas quando associadas às cargas de compressão axial com o fim de compreender as possíveis falhas das estruturas sanduíche. Todas as análises presentes neste trabalho foram avaliadas para uma viga sanduíche engastada em uma extremidade e livre na outra. As simulações numéricas foram realizadas usando o programa comercial ABAQUS CAE 6.5-1. Não-linearidades geométricas foram consideradas nos modelos de elementos finitos de flambagem dinâmica.

O projeto de estruturas adaptativas deve contemplar um estudo cuidadoso das características passivas de dissipação de energia, com o intuito de manter o sistema resistente a eventuais falhas nas redes de sensores e atuadores ou do controle como um todo. Além disso, conhecendo-se as regiões em que o desempenho puramente passivo é ótimo, pode-se minimizar os requisitos de potência de controle. O presente trabalho visa analisar o comportamento dinâmico de vigas submetidas a tratamentos dissipativos com camada restritora (PCLD - Passive Constrained Layer Damping), segundo a variação dos parâmetros geométricos das camadas constituintes. A teoria de Timoshenko com acoplamento flexão-extensão foi empregada na derivação do modelo matemático do sistema eletromecânico, não havendo restrição quanto ao número, tipo ou propriedades mecânicas das camadas. A forma fraca das equações do movimento e equilíbrio de cargas elétricas foi a base para a construção de um algoritmo de obtenção de uma solução aproximada pelo método de elementos finitos, tendo os deslocamentos axial e transversal do eixo neutro da viga base e as rotações de todas as camadas como graus de liberdade mecânicos e as diferenças de potencial de cada camada piezoelétrica como graus de liberdade elétricos. A implementação computacional do algoritmo de solução foi testada e validada, simulando-se casos publicados na literatura científica. Um modelo viscoelástico, baseado na teoria do módulo complexo (CMA - Complex Modulus Approach), foi utilizado nas simulações pelo método da resposta direta em frequência (DFR - Direct Requency Response) e também na obtenção de modelos modais truncados, via método da energia modal de deformação (IMSE - Iterative Modal Strain Energy) e solução complexa de autovetores (ICE - Iterative Complex Eigensolution). Os resultados obtidos por intermédio três métodos foram comparados, comprovando a acurácia das respostas aproximadas, mesmo para sistemas truncados em poucos modos normais. Uma metodologia de análise e projeto de estruturas PCLD por ábacos compostos por curvas de níveis sobrepostas, obtidas com apoio dos métodos interativos, foi proposta e discutida, demonstrando a possibilidade de se monitorar e controlar diversas grandezas dinâmicas, a fim de obter um determinado desempenho do sistema passivo. As conclusões do trabalho comprovam que o comportamento dinâmico de uma estrutura com tratamento PCLD pode ser não linear frente à variação dos parâmetros geométricos do tratamento, o que impõe a necessidade de uma metodologia de projeto em que seja possível acompanhar o desempenho global do sistema frente a mudanças locais nas características de seus componentes.

O presente trabalho foi motivado pela necessidade de utilizar metamodelos em projetos onde se aplica Otimização Multidisciplinar (Multidisciplinary Design Optimization - MDO na terminologia em inglês), onde processos extensos devem ser rodados diversas vezes de forma iterativa, consumindo grande quantidade de tempo e processamento. Trabalhos de MDO envolvem diversas etapas de cálculo para o modelo requerido. No projeto de asas de aeronave, uma etapa a ser desenvolvida é o intradorso e extradorso do caixão estrutural. Constituem-se de placas retangulares reforçadas, sujeitas a esforços de compressão nas direções dos reforçadores. Essa estrutura será o caso analisado e, também, foco do estudo em questão. O metamodelo da placa reforçada foi realizado usando Funções de Base Radial (Radial Basis Functions - RBF na terminologia em inglês), e treinadas com pontos otimizados, com o objetivo de minimizar o peso, através do uso de um algoritmo genético (NSGA-II). O programa modeFRONTIER foi utilizado para a integração do fluxo de cálculo, assim como para a otimização e a criação de superfícies de respostas. No trabalho em questão, as variáveis de entrada para o metamodelo são as seguintes: a largura do caixão da asa; o comprimento, representando a distância entre nervuras; a altura do caixão da asa; e um carregamento. O objetivo é fornecer a espessura do revestimento, e a distância entre os reforçadores, bem como a altura e a espessura dos mesmos, obtendo-se um peso otimizado para essa configuração de variáveis de entrada. Restrições geométricas das variáveis de projeto, e restrições referentes às cargas de flambagem global e local foram levadas em consideração e especificadas no trabalho.

No presente trabalho implementamos a teoria proposta por Bauchau (1) para vigas de material composto de paredes finas, ortotrópicas, multi-camadas, unicelular, uniforme (seção transversal constante) com carregamento não uniforme e combinado de torção e flexão, em programas de elementosfinitos. Esta teoria leva em consideração os efeitos de retorção, não levados em conta na teoria clássica. Toda a dedução é feita através de um princípio variacional onde os deslocamentos são as variavéis de campo e na hipótese cinemática de que cada seção é infinitamente rígida na seu próprio plano mas livre para deplanar fora dele. Os resultados de deslocamento e de fluxo de esforços, encontrados com os programas implementados da teoria descrita acima, foram comparados com o programa comercial NASTRAN (14) em três exemplos com características diferentes entre si. Os deslocamentos encontrados mostraram que, para as vigas de material composto de paredes finas estudadas, o resultado obtido é no mínimo 12% inferior quando da utilização da teoria clássica, mostrando assim a relevância do efeito de retorção neste tipo de vigas. A precisão do método foi comprovada no cálculo do deslocamento e de fluxo de esforços, sendo que a distribuição de fluxo de esforço cortante a convergência foi mais lenta.

Tendo em vista a grande ambição do mercado aeronáutico em termos de redução de massa e as possibilidades atualmente disponíveis, foi desenvolvido este estudo para se avaliar a possibilidade de redução de massa com aplicação de material composto nas nervuras do caixão central de uma asa. Para que este estudo seja realizado, são necessárias análises preliminares de flambagem e tensões nas nervuras em que se deseja fazer a otimização com relação à massa. A massa de uma nervura de material composto depende basicamente de dois fatores: da espessura total do laminado e da quantidade de camadas utilizadas no material escolhido. Estes fatores avaliados na otimização elaborada, juntamente com a escolha do conjunto de orientação de lâminas que apresentou a maior carga de flambagem para o carregamento aplicado. Todas estas otimizações tiveram como limite a massa apresentada pela configuração. Para que esta gama de análises fosse efetuada foi necessária a utilização de programas computacionais que utilizam o método dos elementos finitos, como NSC.Nastran for Windows para cálculo das cargas de flambagem e obtenção do campo de tensões nas nervuras. Depois de todas as análises elaboradas os resultados foram expressos na forma de gráficos, planilhas e histogramas para um bom entendimento dos resultados e suas conclusões.