118 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
Dissertao para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil de Estruturas
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Tese apresentada Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obteno do grau de Doutor em Engenharia Civil na especialidade de Estrut
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Dissertao para obteno do Grau de Doutor em Engenharia Civil,Especialidade Estruturas
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Ramo de Estruturas e Geotecnia
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Mecnica
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil de Estruturas
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O principal objetivo desta dissertao estudar o comportamento duma estrutura adaptativa baseada no conceito da tensegridade. As estruturas baseadas em tensegridade podem ser definidas como estruturas reticuladas, espaciais, em que todos os elementos esto sujeitos unicamente a esforos axiais, sejam eles de compresso ou de trao. Os elementos comprimidos so geralmente barras ou escoras que no devem estar em contacto entre si, enquanto que os elementos tracionados so geralmente cabos que devem ser pr-esforados. O equilbrio das estruturas tensntegras garantido atravs da implementao de um estado pr-esforado entre as escoras comprimidas e os cabos tracionados. Respeitando os princpios bsicos associados ao conceito da tensegridade, ser proposta uma estrutura com mltiplas aplicaes em engenharia civil. O comportamento desta estrutura ser simulado atravs de modelos computacionais em elementos finitos recorrendo ao programa de clculo automtico SAP2000. tambm modelado um prottipo experimental escala reduzida. Os modelos desenvolvidos sero sujeitos a diversas solicitaes dinmicas, sendo analisada a resposta estrutural a essas solicitaes. A estrutura proposta nesta dissertao uma estrutura adaptativa, na medida em que est equipada com uma srie de sensores que permitem monitorizar, em tempo real, as aceleraes e deslocamentos da estrutura, sendo capaz de alterar a sua geometria inicial atravs do aquecimento de ligas com memria de forma colocadas em locais estratgicos da estrutura, melhorando a sua resposta dinmica. Com a realizao deste trabalho concluiu-se que pequenas alteraes na forma e geometria duma estrutura so suficientes para provocar alteraes na frequncia prpria da mesma e, consequentemente reduzir as aceleraes e deslocamentos provocados por determinadas aes dinmicas. Mostrou-se ainda que o mecanismo de alterao de forma proposto especialmente eficaz na reduo de aceleraes originadas por aes dinmicas peridicas.
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Os incndios em edifcios representam um fenmeno que pode ter consequncias devastadoras quando no controlado, no s em termos de perdas de vidas humanas, como em termos econmicos. No passado, a ocorrncia de incndios de grandes dimenses mostrou os efeitos do fogo descontrolado nos edifcios, assim como a ineficincia dos meios de segurana ativa ao fogo. Nas ltimas duas dcadas, estas questes motivaram o estudo e compreenso da ao dos incndios nas estruturas dos edifcios. Neste trabalho estuda-se a modelao da ao do fogo em estruturas metlicas e mistas, com o objetivo de contribuir para a sua melhor caracterizao. A presente tese foca-se na validao e compreenso da implementao de anlises termo-mecnicas a estruturas mistas no software de elementos finitos OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation), contribuindo assim para futuros estudos, no s de anlises de estruturas mistas sujeitas a incndio, mas tambm de anlises de estruturas mistas sujeitas a eventos consecutivos, como sismo seguido de incndio. Neste trabalho feita uma breve descrio do fenmeno fogo, assim como dos processos inerentes dinmica de um incndio que constituem uma fonte de incerteza para a modelao de cenrios de incndio num edifcio. Posto isto, so abordados alguns modelos de incndios presentes nos Eurocdigos, assim como o recente modelo de fogos mveis(Travelling fires). So realizados exemplos de aplicao no software e dois casos de estudo. O primeiro consiste na modelao de dois ensaios ao fogo realizados na Alemanha em 1986 em estruturas metlicas escala 1/4. O segundo consiste na modelao de um ensaio ao fogo a uma viga de beto armado simplesmente apoiada, realizado no Instituto Superior Tcnico em 2010. Os modelos numricos desenvolvidos no OpenSees contabilizam as no linearidades fsicas e geomtricas, com elementos finitos de plasticidade distribuda e com uma formulao baseada em deslocamentos. Os resultados numricos so ento comparados com os experimentais, de modo a validar as anlises termo-mecnicas no OpenSees.
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O parque habitacional em Portugal composto por um elevado nmero de edifcios antigos constitudos por paredes de alvenaria resistente. Nos ltimos anos tem-se constatado um interesse crescente na preservao e reutilizao dessas construes, por se encontrarem frequentemente em zonas histricas privilegiadas, e com potencial interesse de explorao econmica. Estes motivos tm levado realizao de intervenes estruturais nesses edifcios, com vista reorganizao dos espaos, podendo desencadear alteraes no seu comportamento estrutural. O objetivo primordial deste estudo avaliar as alteraes da resposta modal de um edifcio de paredes de alvenaria resistente, sujeito a uma interveno de remoo das paredes num dos seus fogos. Para tal, realizaram-se duas campanhas experimentais de identificao modal vibrao ambiente, com o intuito de determinar as propriedades dinmicas da estrutura, antes e aps a interveno. Procedeu-se elaborao de um modelo de elementos finitos da estrutura recorrendo ao programa de anlise de estruturas SAP2000, que permitiu efetuar tambm a correspondente anlise numrica do problema. Foi ainda realizada uma anlise ao comportamento modal do edifcio, onde se identificaram diversas hipteses que influenciam a resposta dinmica da estrutura, tendo sido desenvolvidos alguns modelos numricos, com o objetivo de examinar nomeadamente a influncia dos edifcios adjacentes, e da interao solo-estrutura, no comportamento global do edifcio analisado.
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A mquina eltrica de relutncia comutada (MERC) , inerentemente, um conversor eletromecnico de velocidade varivel, facilmente controlado atravs dos instantes de excitao e desexcitao do circuito magntico partilhado pelas fases. A sua robustez e simplicidade construtiva (s enrolamentos concentrados no estator), flexibilidade de controlo, bom rendimento numa gama alargada de velocidades, a sua fiabilidade e tolerncia a defeitos fazem desta mquina uma opo vlida para sistemas de converso de energia caraterizados por baixas velocidades. A tendncia crescente de instalar turbinas elicas em offshore, para alm dos desafios econmicos e tecnolgicos que levanta, torna a fiabilidade e a tolerncia a defeitos, requisitos de vital importncia. Neste contexto, a potencial aplicao da MERC a geradores elicos sem recurso a caixa de velocidades, j que esta penaliza o custo, o volume e a fiabilidade do sistema, serviu de motivao a este trabalho. Nesta dissertao apresentam-se, numa perspetiva comparativa, diferentes paradigmas construtivos da MERC para o funcionamento gerador em regime de baixas velocidades, caraterstico dos aproveitamentos de energias renovveis. Para o efeito, formularam-se leis de escala apropriadas a anlises dimensionais de topologias diferenciadas pelas caratersticas dos circuitos eltrico e magntico e do seu posicionamento relativo. Estes modelos de escala permitiram introduzir constrangimentos fsicos e dos materiais que condicionam o projeto da mquina, como a saturao magntica e limites de temperatura. Das anlises dimensionais e validao com elementos finitos, elegeu-se uma estrutura magntica modular com caminhos de fluxo curtos que foi comparada com um prottipo de MERC regular, previsto para equipar um gerador elico. Quando comparadas as duas topologias, assumindo dimenses idnticas, a modular apresentou um significativo ganho de potncia especfica mantendo bons nveis de rendimento. Pretende-se assim alargar a discusso do projeto das MERC, geralmente confinado a topologias regulares, a um contexto mais abrangente que inclua novos paradigmas construtivos.
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Nesta dissertao apresenta-se um motor em disco polifsico inovador bem como uma estratgia de controlo com base no mtodo de variao de velocidade por comutao do nmero de pares de plos. A configurao das bobinas aliada escolha das correntes e tenses que se injectam nas bobinas dos estatores, permite comutar electronicamente o nmero de plos do motor entre 2, 4 6 e 8 plos, conseguindo-se controlar a caracterstica binrio/velocidade do motor. O motor em disco possui a bobinagem feita em cobre com dois semi-estatores, em que quando utiliza o rotor em alumnio (com condutividade diferente de zero) comporta-se como um motor de induo convencional. Quando se substitui o rotor em alumnio por um constitudo por um supercondutor de alta temperatura (SAT), o dispositivo comporta-se como um motor de histerese. O princpio de funcionamento do motor em disco convencional baseado na induo de fora electromotrizes no rotor e, consequentemente, uma vez que o alumnio bom condutor elctrico, correntes elctricas induzidas, originadas por haver um campo magntico varivel que criado pelos semi-estatores. O comportamento deste tipo de motores, no que diz respeito a principais caractersticas (como o binrio/velocidade para os diferentes nmeros de pares de plos), circuito equivalente de Steinmetz, entre outras teorias associadas j conhecido h bastante tempo. O princpio de funcionamento do motor SAT diferente do apresentado anteriormente, funciona com base na dinmica de vrtices e devido ao facto de aparecer o fenmeno de ancoragem de fluxo (flux pinning) nos supercondutores de alta temperatura. Como o campo magntico varia, ento o disco roda. Este motor tem um princpio de funcionamento muito mais complexo que o motor de induo sendo a obteno do modelo do motor SAT complicada. A obteno do modelo do motor SAT no abordado nesta dissertao. Os comportamentos e modos de operao do motor com disco de alumnio e em materiais SAT so simulados atravs de um programa comercial de elementos finitos, nesta dissertao, sendo a supercondutividade simulada com base na relao entre o campo elctrico e a densidade de corrente pela lei da potenciao (E-J power law). Com as simulaes pretende-se comparar o rendimento electromecnico de ambos os motores.
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Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau de Mestre em Engenharia Mecnica
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil Estruturas e Geotecnia pela Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa
