Interaction between wave and coastal structure: Validation of two lagrangian numerical models with experimental results marine 2011

Numerical modeling of the interaction among waves and coastal structures is a challenge due to the many nonlinear phenomena involved, such as, wave propagation, wave transformation with water depth, interaction among incident and reflected waves, run-up / run-down and wave overtopping. Numerical models based on Lagrangian formulation, like SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), allow simulating complex free surface flows. The validation of these numerical models is essential, but comparing numerical results with experimental data is not an easy task. In the present paper, two SPH numerical models, SPHysics LNEC and SPH UNESP, are validated comparing the numerical results of waves interacting with a vertical breakwater, with data obtained in physical model tests made in one of the LNEC's flume. To achieve this validation, the experimental set-up is determined to be compatible with the Characteristics of the numerical models. Therefore, the flume dimensions are exactly the same for numerical and physical model and incident wave characteristics are identical, which allows determining the accuracy of the numerical models, particularly regarding two complex phenomena: wave-breaking and impact loads on the breakwater. It is shown that partial renormalization, i.e. renormalization applied only for particles near the structure, seems to be a promising compromise and an original method that allows simultaneously propagating waves, without diffusion, and modeling accurately the pressure field near the structure.

A SIMPLE NUMERICAL-METHOD FOR HYDROSTATIC INCOMPRESSIBLE MODELS WITH RIGID LIDS

A simple and easily implemented method is developed to keep the vertical velocity equal to zero at the bottom and top of hydrostatic incompressible numerical models. The pressure is computed at the top by correcting its value given in the previous time step so that the vertical integral of the horizontal divergence is zero at each column. Numerical experiments that exhibit small time variations of pressure at the top are able to simplify the algorithm and save computer time. Numerical simulations illustrate the method effectiveness for a horizontal deformation-induced frontogenesis.

Instability zones for satellites of asteroids: The example of the (87) Sylvia system

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Diagnose de trincas em sistemas rotativos, utilizando modelos de falhas através da metodologia dos observadores de estados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ciclos biogeoquímicos como subsídio para a sustentabilidade do sistema agroindustrial da cana-de açúcar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise dinâmica do amortecimento em estruturas compostas com material viscoelástico

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

Controle térmico de componentes eletrônicos com tubos de calor

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Analysis of the Stresses in Corrugated Sheets under Bending

This paper presents three different numerical models for the evaluation of the stresses in corrugated sheets under bending. Regarding the numerical simulations different approaches can be considered, i.e., a elastic linear analysis or a physical nonlinear analysis, that considers criteria to fail for the sheet material. Moreover, the construction of the finite element mesh can be used shell elements or solid elements. The choice of each finite element must be made from the consideration of their representativity before behavior to be simulated. Thus, the numerical modelling in this manuscript was performed from the three-dimensional models using the SAP2000Nonlinear software, version 7.42, which has as base the finite elements method (FEM). It was considered shell elements in the build the mesh of finite elements and an analysis of type elastic linear in this case. Five mm thick sheets were evaluated considering three different longitudinal dimensions (spans), i.e., 1100 mm, 1530 mm and 1830 mm. The applied load to the models was 2500 N/m and it was verified that the spans of support of sheets have a significant influence on the results of stresses. The sheets with larger spans present larger stresses for the same applied load. The most intense values of tension occur in the troughs (low waves) of the sheets, on the lower surface, while the most intense values of compression occur in the crests (high waves), on the upper surface of the sheet. The flanks, which are the parts among the troughs and crests of the sheets, are submitted to low levels of stresses. The numeric results of the stresses showed a good agreement with the results obtained from other researchers(3) and these results can be used to predict the behavior of corrugated sheets under bending.

Dinâmica de rotação de exoplanetas tipo terrestre com perturbação de terceiro corpo

In this work we study some topics of Celestial Mechanics, namely the problem of rigid body rotation and “spin-orbit” resonances. Emphasis is placed on the problem formulation and applications to some exoplanets with physical parameters (e.g. mass and radius) compatible with a terrestrial type constitution (e.g. rock) belonging to multiple planetary systems. The approach is both analytical and numerical. The analytical part consists of: i) the deduction of the equation of motion for the rotation problem of a spherical body with no symmetry, disturbed by a central body; ii) modeling the same problem by including a third-body in the planet-star system; iii) formulation of the concept of “spin-orbit” resonance in which the orbital period of the planet is an integer multiple of the rotation’s period. Topics of dynamical systems (e.g. equilibrium points, chaos, surface sections, etc.) will be included at this stage. In the numerical part simulations are performed with numerical models developed in the previous analytical section. As a first step we consider the orbit of the planet not perturbed by a third-body in the star-planet system. In this case the eccentricity and orbital semi-major axis of the planet are constants. Here the technique of surface sections, widely used in dynamical systems are applied. Next, we consider the action of a third body, developing a more realistic model for planetary rotation. The results in both cases are compared. Since the technique of disturbed surface sections is no longer applicable, we quantitatively evaluate the evolution of the characteristic angles of rotation (e.g. physical libration) by studying the evolution of individual orbits in the dynamically important regions of phase space, the latter obtained in the undisturbed case

Experimental setup for measuring roll waves on laminar open channel flows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da influência de variantes do método de solução de escoamentos utilizando os métodos de elementos finitos com compressibilidade artificial e pseudo-características

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The strut-and-tie models in reinforced concrete structures analysed by a numerical technique

Os modelos de bielas e tirantes são procedimentos de análise apropriados para projetar elementos de concreto armado em casos de regiões onde há alterações geométricas ou concentrações de tensões, denominadas regiões D. Trata-se de bons modelos de representação da estrutura para avaliar melhor o seu comportamento estrutural e seu mecanismo resistente. O presente artigo aplica a técnica da otimização topológica para identificar o fluxo de tensões nas estruturas, definindo a configuração dos membros de bielas e tirantes, e quantifica seus valores para dimensionamento. Utilizam-se o método ESO, e uma variante desse, o SESO (Smoothing ESO) com o método dos elementos finitos em elasticidade plana. A filosofia do SESO baseia-se na observação de que se o elemento não for necessário à estrutura, sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente. Isto é, sua remoção é atenuada nos valores da matriz constitutiva, como se este estivesse em processo de danificação. Para validar a presente formulação, apresentam-se alguns exemplos numéricos onde se comparam suas respostas com as advindas de trabalhos científicos pioneiros sobre o assunto.

Comparison of methodologies for degree-day estimation using numerical methods

O desenvolvimento de projetos relacionados ao desempenho de diversas culturas tem recebido aperfeiçoamento cada vez maior, incorporado a modelos matemáticos sendo indispensável à utilização de equações cada vez mais consistentes que possibilitem previsão e maior aproximação do comportamento real, diminuindo o erro na obtenção das estimativas. Entre as operações unitárias que demandam maior estudo estão aquelas relacionadas com o crescimento da cultura, caracterizadas pela temperatura ideal para o acréscimo de matéria seca. Pelo amplo uso dos métodos matemáticos na representação, análise e obtenção de estimativas de graus-dia, juntamente com a grande importância que a cultura da cana-de-açúcar tem para a economia brasileira, foi realizada uma avaliação dos modelos matemáticos comumente usados e dos métodos numéricos de integração na estimativa da disponibilidade de graus-dia para essa cultura, na região de Botucatu, Estado de São Paulo. Os modelos de integração, com discretização de 6 em 6 h, apresentaram resultados satisfatórios na estimativa de graus-dia. As metodologias tradicionais apresentaram desempenhos satisfatórios quanto à estimativa de grausdia com base na curva de temperatura horária para cada dia e para os agrupamentos de três, sete, 15 e 30 dias. Pelo método numérico de integração, a região de Botucatu, Estado de São Paulo, apresentou disponibilidade térmica anual média de 1.070,6 GD para a cultura da cana-de-açúcar.