On the development of advanced techniques for mixed-elastohydrodynamic lubrification modelling of journal and sliding bearing systems.

The present thesis is focused on the development of a thorough mathematical modelling and computational solution framework aimed at the numerical simulation of journal and sliding bearing systems operating under a wide range of lubrication regimes (mixed, elastohydrodynamic and full film lubrication regimes) and working conditions (static, quasi-static and transient conditions). The fluid flow effects have been considered in terms of the Isothermal Generalized Equation of the Mechanics of the Viscous Thin Films (Reynolds equation), along with the massconserving p-Ø Elrod-Adams cavitation model that accordingly ensures the so-called JFO complementary boundary conditions for fluid film rupture. The variation of the lubricant rheological properties due to the viscous-pressure (Barus and Roelands equations), viscous-shear-thinning (Eyring and Carreau-Yasuda equations) and density-pressure (Dowson-Higginson equation) relationships have also been taken into account in the overall modelling. Generic models have been derived for the aforementioned bearing components in order to enable their applications in general multibody dynamic systems (MDS), and by including the effects of angular misalignments, superficial geometric defects (form/waviness deviations, EHL deformations, etc.) and axial motion. The bearing exibility (conformal EHL) has been incorporated by means of FEM model reduction (or condensation) techniques. The macroscopic in fluence of the mixedlubrication phenomena have been included into the modelling by the stochastic Patir and Cheng average ow model and the Greenwood-Williamson/Greenwood-Tripp formulations for rough contacts. Furthermore, a deterministic mixed-lubrication model with inter-asperity cavitation has also been proposed for full-scale simulations in the microscopic (roughness) level. According to the extensive mathematical modelling background established, three significant contributions have been accomplished. Firstly, a general numerical solution for the Reynolds lubrication equation with the mass-conserving p - Ø cavitation model has been developed based on the hybridtype Element-Based Finite Volume Method (EbFVM). This new solution scheme allows solving lubrication problems with complex geometries to be discretized by unstructured grids. The numerical method was validated in agreement with several example cases from the literature, and further used in numerical experiments to explore its exibility in coping with irregular meshes for reducing the number of nodes required in the solution of textured sliding bearings. Secondly, novel robust partitioned techniques, namely: Fixed Point Gauss-Seidel Method (PGMF), Point Gauss-Seidel Method with Aitken Acceleration (PGMA) and Interface Quasi-Newton Method with Inverse Jacobian from Least-Squares approximation (IQN-ILS), commonly adopted for solving uid-structure interaction problems have been introduced in the context of tribological simulations, particularly for the coupled calculation of dynamic conformal EHL contacts. The performance of such partitioned methods was evaluated according to simulations of dynamically loaded connecting-rod big-end bearings of both heavy-duty and high-speed engines. Finally, the proposed deterministic mixed-lubrication modelling was applied to investigate the in fluence of the cylinder liner wear after a 100h dynamometer engine test on the hydrodynamic pressure generation and friction of Twin-Land Oil Control Rings.

Modelo computacional para avaliação do desempenho hidrodinâmico de embarcações de planeio em águas calmas.

Em geral, uma embarcação de planeio é projetada para atingir elevados níveis de velocidade. Esse atributo de desempenho está diretamente relacionado ao porte da embarcação e à potência instalada em sua planta propulsiva. Tradicionalmente, durante o projeto de uma embarcação, as análises de desempenho são realizadas através de resultados de embarcações já existentes, retirados de séries sistemáticas ou de embarcações já desenvolvidas pelo estaleiro e/ou projetista. Além disso, a determinação dos atributos de desempenho pode ser feita através de métodos empíricos e/ou estatísticos, onde a embarcação é representada através de seus parâmetros geométricos principais; ou a partir de testes em modelos em escala reduzida ou protótipos. No caso específico de embarcações de planeio, o custo dos testes em escala reduzida é muito elevado em relação ao custo de projeto. Isso faz com que a maioria dos projetistas não opte por ensaios experimentais das novas embarcações em desenvolvimento. Ao longo dos últimos anos, o método de Savitsky foi largamente utilizado para se realizar estimativas de potência instalada de uma embarcação de planeio. Esse método utiliza um conjunto de equações semi-empíricas para determinar os esforços atuantes na embarcação, a partir dos quais é possível determinar a posição de equilíbrio de operação e a força propulsora necessária para navegar em uma dada velocidade. O método de Savitsky é muito utilizado nas fases iniciais de projeto, onde a geometria do casco ainda não foi totalmente definida, pois utiliza apenas as características geométricas principais da embarcação para realização das estimativas de esforços. À medida que se avança nas etapas de projeto, aumenta o detalhamento necessário das estimativas de desempenho. Para a realização, por exemplo, do projeto estrutural é necessária uma estimativa do campo de pressão atuante no fundo do casco, o qual não pode ser determinado pelo método de Savitsky. O método computacional implementado nesta dissertação, tem o objetivo de determinar as características do escoamento e o campo de pressão atuante no casco de uma embarcação de planeio navegando em águas calmas. O escoamento é determinado através de um problema de valor de contorno, no qual a superfície molhada no casco é considerada um corpo esbelto. Devido ao uso da teoria de corpo esbelto o problema pode ser tratado, separadamente, em cada seção, onde as condições de contorno são forçadamente respeitadas através de uma distribuição de vórtices.

O uso da percepção subjetiva do esforço da sessão no controle da progressão da carga do treinamento de força: uma alternativa ao modelo tradicional

O objetivo deste estudo foi investigar se a progressão da carga do treinamento de força (TF) de acordo com a monitoração da percepção subjetiva do esforço da sessão (PSE da sessão) pode ser mais eficaz no desenvolvimento da força motora e hipertrofia muscular em relação ao modelo tradicional de prescrição do TF baseado apenas na carga externa do treinamento. Métodos: Vinte sujeitos do sexo masculino com experiência prévia em treinamento de força (5,4± 4,1 anos) foram submetidos a seis semanas de TF no exercício agachamento (2x/sem.). Os sujeitos foram separados em dois grupos: i) grupo progressão linear da carga de treinamento (PL, n=10), que seguiu um modelo pré-determinado de progressão da carga do TF, com incrementos realizados a cada duas semanas de treino, partindo do protocolo A em direção ao protocolo C (protocolo A= 2x12-15RM; protocolo B= 4x8-10RM e protocolo C= 6x4-6RM) e; ii) grupo PSE (PSE, n=10), que progrediu a carga do TF de acordo com os escores da PSE da sessão partindo do protocolo A, na primeira sessão de treino, com incremento de carga (i.e., do protocolo A para protocolo B ou do protocolo B em direção ao protocolo C) quando os escores de PSE da sessão estivessem abaixo de 6 (i.e., <=5). Mantendo o protocolo do próximo treino caso os escores da PSE da sessão estivessem entre 6 e 8 e diminuindo em uma série o protocolo da sessão seguinte caso os escores da PSE da sessão estivessem por duas vezes consecutivas acima de 8 (i.e., >=9) até que a resposta perceptiva voltasse as classificações entre 6 e 8. As avaliações de força máxima dinâmica (1-RM) e de área de secção transversa muscular (ASTM) foram realizadas antes (pré) a pós o período experimental (pós). Resultados: Ambos os grupos aumentaram de forma semelhante os valores de 1-RM (PL: p<0,0001 e PSE: p<0,0001) a ASTM (PL: p<0,0001 e PSE: p=0,0032). Entretanto, o grupo PSE chegou a estes resultados realizando um número menor de sessões nos protocolos com cargas de treinamento mais altas (protocolos B: p=0,0028 e C: p=0,004) ao mesmo tempo em que realizaram um número maior de sessões no protocolo de treinamento com cargas mais baixas (i.e., protocolo A) (p<0,0001) quando comparado ao grupo PL. De forma interessante, o subgrupo composto (a posteriori) pelos indivíduos do grupo PSE que não progrediram a carga do TF além do protocolo A (SubPSE, n =6), obtiveram ganhos de força motora e hipertrofia muscular semelhantes àqueles observados no grupo PL (1-RM p=0,0003; ASTM: p=0,0212 respectivamente) realizando de um volume total menor de treinamento (p=0,0258). Conclusão: O controle da progressão da carga do TF por meio da PSE da sessão proporcionou ajustes mais eficientes da carga de treinamento possibilitando aumentos de força motora e hipertrofia muscular similares aos obtidos através do modelo de progressão tradicional por meio de protocolos de treinamento menos intensos e de menor volume. Adicionalmente, quando considerados os dados do subgrupo SubPSE, observou-se as mesmas adaptações funcionais e morfológicas por meio de um menor volume total de treinamento