904 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
As fundaes empregadas para linhas de transmisso de alta tenso em depsitos de argilas moles saturadas so geralmente estacas. No Rio Grande do Sul, projetos alternativos com fundaes superficiais foram empregados em forma experimental para torres de suspenso, as quais apresentaram bom desempenho com menor custo. Esta pesquisa visa apontar critrios racionais da mecnica dos solos que permitam projetar, a partir do conhecimento do perfil de resistncia no drenada, fundaes superficiais em depsitos de argilas moles saturadas com maior confiabilidade. Para a determinaao do perfil de resistncia no drenada foi desenvolvido um cone manual com leituras eltricas, o qual foi testado apresentando bons resultados. A vantagem do uso deste equipamento reside no fato de que pode ser transportado manualmente a locais de difcil acesso, onde so implantadas as torres de alta tenso. Os demais parmetros de solos do local de estudo, situado no municpio de Canoas no Rio Grande do Sul, foram obtidos a partir de ensaios de compresso triaxial do tipo adensado isotropicamente no drenado (CIU) com medida de poro presso e de ensaios de adensamento. Foram analisadas as fundaes superficiais das torres de suspenso projetadas, empregando teorias analticas convencionais, baseadas no conhecimento da resistncia no drenada, e o mtodo de elementos finitos. A partir deste estudo, sugerida uma metodologia para projetos de fundaes superficiais de torres de suspenso em argilas moles saturadas.
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Neste trabalho estudamos um sistema de equaes diferenciais parablicas que modelam um processo de difuso-reao em duas dimenses da mistura molecular e reao qumica irreverssvel de um s passo entre duas espcies qumicas A e B para formar um produto P. Apresentamos resultados analticos e computacionais relacionados existncia e unicidade da soluo, assim como estimativas do erro local e global utilizando elementos finitos. Para os resultados analticos usamos a teoria de semigrupos e o principio do maximo, e a simulao numrica feita usando diferenas finitas centrais e o esquema simplificado de Ruge-Kutta. As estimativas do erro local para o problema semi-discretizado so estabelecidas usando normas de Sobolev, e para estimar o erro global usamos shadowing finito a posteriori. Os resultados computacionais obtidos mostram que o comportamento da soluo est dentro do esperado e concorda com resultados da referncias. Assim mesmo as estimativas do erro local e global so obtidas para pequenos intervalos de tempo e assumindo suficiente regularidade sobre a velocidade do fludo no qual realiza-se o processo. Destacamos que a estimativa do erro global usando shadowing finito obtida sob hipteses a posteriori sobre o operador do problema e o forte controle da velocidade numa vizinhana suficientemente pequena.
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Este trabalho pretende, na viso de novas tecnologias, discutir o processo de forjamento das ligas de alumnio (ABNT 6061), buscando propor uma metodologia baseada na cincia da engenharia. Deseja-se minimizar os procedimentos de tentativa e erro no desenvolvimento de processos de conformao. Para tanto, novas tecnologias disponveis atualmente, tais como o Projeto Assistido por Computador (CAD), a Fabricao Assistida por Computador (CAM) e a Simulao do Processo (CAE) so empregadas. Resultados experimentais mostrando o comportamento da liga ABNT 6061 atravs das curvas de escoamento bem como o estabelecimento da condio do atrito no processo de conformao, avaliando dois lubrificantes comerciais disponveis (Deltaforge 31 e Oildag) para aplicaes nas ligas de alumnio, so reportados neste trabalho. A comparao dos resultados obtidos de um experimento prtico de forjamento com a simulao pelo "Mtodo dos Elementos Finitos" usando o cdigo "QForm" apresentada para uma pea de simetria axial em liga de alumnio. Finalmente, os resultados obtidos no forjamento de um componente automotivo em liga de alumnio (ABNT 6061), desenvolvido em parceria com a empresa Dana, so analisados e comparados com as simulaes computacionais realizadas usando o cdigo "Superforge".
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O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de um solo residual melhorado atravs do uso de tcnicas mecnicas de compactao e da adio de cimento. Complementarmente foram realizadas anlises numricas destes materiais tratados quando utilizados como base de fundaes superficiais. O programa experimental incluiu a retirada de amostras intactas e de material amolgado para a execuo de ensaios triaxiais saturados drenados com medida interna de deformaes, a fim de estudar o comportamento do solo natural e do solo tratado, quer por compactao, quer por adio de cimento e compactao. Alm disto, tais ensaios so determinantes na obteno de parmetros constitutivos para a realizao de simulaes numricas. O Mtodo dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga versus recalque de placas assentes sobre o solo natural e sobre camadas de solo melhorado. O modelo Hiperblico foi empregado na anlise numrica para modelar o comportamento tensodeformao dos materiais. Os resultados das simulaes dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, alm de uma reduo considervel dos recalques, quando comparados ao comportamento do solo natural.
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Este trabalho pretende, na viso de novas tecnologias, discutir o processo de forjamento das ligas de alumnio (ABNT 6061), buscando propor uma metodologia baseada na cincia da engenharia. Deseja-se minimizar os procedimentos de tentativa e erro no desenvolvimento de processos de conformao. Para tanto, novas tecnologias disponveis atualmente, tais como o Projeto Assistido por Computador (CAD), a Fabricao Assistida por Computador (CAM) e a Simulao do Processo (CAE) so empregadas. Resultados experimentais mostrando o comportamento da liga ABNT 6061 atravs das curvas de escoamento bem como o estabelecimento da condio do atrito no processo de conformao, avaliando dois lubrificantes comerciais disponveis (Deltaforge 31 e Oildag) para aplicaes nas ligas de alumnio, so reportados neste trabalho. A comparao dos resultados obtidos de um experimento prtico de forjamento com a simulao pelo Mtodo dos Elementos Finitos usando o cdigo QForm apresentada para uma pea de simetria axial em liga de alumnio. Finalmente, os resultados obtidos no forjamento de um componente automotivo em liga de alumnio (ABNT 6061), desenvolvido em parceria com a empresa Dana, so analisados e comparados com as simulaes computacionais realizadas usando o cdigo Superforge.
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Na realizao de atividades fsicas o corpo humano exerce foras contra o solo. Em atividades tais como correr e saltar as foras so exercidas atravs dos ps. Atualmente, sabe-se que estudos da magnitude e direo destas foras, e das maneiras de suas mudanas no tempo, fornecem valiosas informaes sobre a performance alcanada no movimento, podendo indicar medidas corretivas que possam aprimor-la. Na obteno destas variveis determinantes no desempenho do movimento utilizam-se instrumentos denominados plataformas de foras, capazes de medir a fora de ao realizada sobre sua superfcie de contato, e o respectivo momento, permitindo a determinao das trs componentes ortogonais de fora (Fx, Fy, Fz) e os momentos em torno dos trs eixos ortogonais (Mx, My, Mz) simultaneamente. Este trabalho descreve o desenvolvimento terico de uma plataforma de foras especfica para aplicao na decolagem do salto em distncia, bem como as alternativas de projeto geradas neste desenvolvimento. Foram buscadas solues para a realizao dos experimentos sob condies naturais de treinamento, visando a construo do instrumento e sua instalao na pista de saltos atlticos. Para isso proposta a substituio da tbua de impulso original pela plataforma de foras desenvolvida. Nas alternativas geradas foi utilizado o princpio extensomtrico resistivo de medio de foras, que representa uma diminuio substancial no custo de manufatura estimado frente s unidades comercialmente avaliadas. Nestas alternativas, os sensores resistivos strain gages so localizados estrategicamente em estruturas metlicas que sustentam uma tampa de material composto com a funo de superfcie de contato Para a anlise estrutural das alternativas estudadas foi utilizado o Mtodo dos Elementos Finitos. Para comparar e escolher a melhor entre as diversas alternativas, foram propostos ndices de desempenho. Ao final do trabalho so apresentadas concluses sobre a metodologia empregada no estudo realizado e sobre o novo modelo de plataforma de foras desenvolvido.
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Neste trabalho apresentado um mtodo para medio de deslocamentos sem contato, utilizando sensores magnetoresistivos, os quais so sensibilizados pela variao do campo magntico produzido por um im permanente em deslocamento no espao. Os sensores magnetoresistivos possuem, internamente, uma ponte de Wheathestone, onde a resistncia varia conforme varia o campo magntico, de modo que o circuito mais indicado para este caso um amplificador e um filtro para cada sensor. O principal objetivo do trabalho a obteno de uma tcnica para medir deslocamentos sem contato, e estender os resultados para medida de movimentos mandibulares. A montagem consiste de duas placas de celeron, distantes 30mm uma da outra e unidas por parafusos de polietileno. Em cada uma destas placas foram dispostos quatro sensores, num total de oito, sendo que para cada um deles existe um circuito de amplificao e filtragem do sinal de sada. Sob uma chapa de alumnio foi fixado este equipamento e uma mesa de calibrao em 3D, a qual, aps a obteno da matriz de calibrao, foi substituda por um emulador de movimento mandibular. Os parmetros do modelo foram estimados atravs do mtodo dos mnimos quadrados com auxlio do software Matlab, Release 12. Este software tambm foi utilizado para o sistema de aquisio de dados durante a realizao dos experimentos. A impreciso dos resultados obtidos na determinao dos deslocamentos, est na ordem de dcimos de milmetros. O trabalho apresenta, tambm, o mapeamento do campo magntico do magneto utilizado nos experimentos atravs do software FEM2000 Mtodo de elementos finitos aplicado ao eletromagnetismo.
Resumo:
Com o advento dos computadores surgiram problemas de sade associados tarefa da digitao, causados, principalmente, pela posio esttica do corpo, pela repetitividade de movimentos dos membros superiores, pelas foras envolvidas, etc. Na tentativa de relacionar esses fatores com os distrbios, iniciou-se, na dcada de 90, o estudo da fora aplicada nos teclados de computador. O objetivo principal deste trabalho desenvolver uma plataforma para medir a fora aplicada nas teclas do teclado de um computador durante a digitao, para utilizao em biomecnica. Foi projetada e construda uma plataforma de fora que mede a fora vertical, Fz, (direo z), a fora horizontal (e transversal) ao teclado, Fy, (direo y) e o momento aplicado no eixo horizontal e longitudinal ao teclado, Mx, (eixo x). Com estes trs componentes possvel, numa anlise bidimensional (2D), determinar a magnitude do vetor fora resultante, seu ngulo com plano horizontal e o ponto de aplicao sobre a superfcie da tecla. Os sensores utilizados foram os extensmetros de resistncia eltrica, colados em placas que deformam-se principalmente por flexo; estes sensores so ligados em ponte completa de Wheatstone para cada canal de aquisio, Fx, Fy e Mx. Foi construdo um modelo em madeira, PVC e acrlico, na escala 4,5:1, para auxiliar na busca de solues de problemas de construo. Com o objetivo de aperfeioar o modelo conceitual criado, utilizou-se modelamento numrico (elementos finitos) Os sinais adquiridos para cada canal so independentes, no necessitando de operaes posteriores. O sistema de aquisio composto por um computador para armazenar e posteriormente tratar matematicamente os dados coletados, por uma placa de aquisio (A/D) de dados, um condicionador de sinais e o programa SAD 2.0 para aquisio e processamento de dados. A linearidade da plataforma de fora permaneceu dentro dos limites de 3 % durante a calibrao esttica. Os testes dinmicos mostraram que a plataforma possui freqncia fundamental superior a 2300 Hz, o que permite que ela seja utilizada com segurana para a anlise de foras aplicadas durante a digitao.
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Neste trabalho foi estudado o comportamento de fundaes superficiais apoiadas em sistema de dupla camada, quando a superior cimentada. O estudo consistiu-se de trs etapas, chamadas de Etapa de Laboratrio, Etapa Numrica e Etapa de Campo. Na Etapa de Laboratrio foi verificada a viabilidade tcnica de utilizar os resduos industriais cinza pesada e cal de carbureto na estabilizao de um solo residual de arenito botucatu. Estudou-se a reatividade da cinza pesada com a cal de carbureto, a influncia da temperatura e do tempo de cura no desenvolvimento das reaes pozolnicas, a influncia de diferentes teores de resduos na resistncia compresso simples, compresso diametral e durabilidade, objetivando definir uma mistura tima e, ainda, o impacto ambiental da utilizao da mistura tima, atravs de ensaios de lixiviao e solubilizao. Na Etapa Numrica foi estudado, atravs do Mtodo dos Elementos Finitos, o comportamento de fundaes superficiais apoiadas em dupla camada. O modelo utilizado para representar o comportamento do material cimentado e no-cimentado foi o elstico-plstico com critrio de ruptura de Drucker-Prager e fluxo no-associado. Verificou-se, atravs de anlise paramtrica, a influncia da espessura da camada cimentada e do dimetro da fundao, bem como a influncia dos parmetros dos materiais cimentado e no-cimentado na resposta carga x recalque de fundaes superficiais. Na Etapa de Campo foram construdos aterros experimentais utilizando a mistura tima determinada na Etapa de Laboratrio e, sobre estes aterros, foram executados provas de carga de placas. A anlise dos resultados obtidos nas trs etapas levou s seguintes concluses: possvel utilizar cinza pesada e cal de carbureto para estabilizar o solo residual de botucatu; o comportamento de fundaes superficiais sobre solos cimentados controlado pela relao espessura da camada cimentada dimetro da fundao; os parmetros ngulo de atrito e mdulo de elasticidade da camada cimentada no influenciam os resultados de prova de carga; a ruptura da fundao funo de dois mecanismos progressivos, os quais so funo das tenses de trao geradas na parte inferior da camada cimentada e das tenses cisalhantes existentes logo abaixo das bordas da fundao.
Resumo:
O presente trabalho tem como objetivo determinar a presso de colapso de tubos API 5L X56 de parede fina com trincas longitudinais internas e externas submetidas a presso interna. Foi utilizado o mtodo R6 conforme a norma BS7910:1999 e a Anlise por Elementos Finitos. Foram feitos ensaios de trao e de caracterizao da tenacidade do material utilizado por integral J, assim como o modelamento por Elementos Finitos do tubo e a aplicao dos Failure Assessment Diagram FAD para determinar a presso de colapso. Verificou-se que para trincas internas a presso de colapso levemente maior que em trincas externas. Isto mais acentuado para trincas com uma profundidade maior que a metade da parede do tubo. As predies da presso de colapso em funo do tamanho da trinca do mtodo R6 em comparao com alguns resultados experimentais mostraram uma preciso satisfatria, porem em alguns casos no conservadora.
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Neste trabalho realizada uma anlise crtica sobre as formas de dimensionamento de estruturas de chapa dobrada, apresentando as metodologias utilizadas pelas principais normas modernas de clculo, juntamente com metodologias no convencionais. Para realizar dita anlise concentrou se a ateno num tipo de perfil simples (perfis no enrijecidos), e submetido a dois tipos de carregamento: carga axial concentrada no centro de gravidade; barra trabalhando como viga em balano com carga aplicada no centro de corte. Foi realizado um estudo comparativo, entre as normas de clculo NBR 14762, AISI e Eurocode 3, com outros mtodos de dimensionamento, que so: o mtodo direto desenvolvido por Schafer (1997); e duas formulaes de anlise por elementos finitos: uma considerando a carga de flambagem elstica; e outra empregando uma anlise no linear fsica e geomtrica, para perfis submetidos compresso centrada e flexo. Neste trabalho realizou-se um estudo paramtrico, registrando em grficos e tabelas a influncia de parmetros tais como: comprimento do elemento analisado; da relao entre a alma e a mesa; da relao alma e a espessura. Atravs destes grficos possvel observar as diversas formas de colapso (flambagem local, flambagem global, colapso plstico entre outras) se apresentando como crticas e interagindo entre si. Realizaram-se tambm dois experimentos de perfis submetidos flexo, com o objetivo de verificar a grandeza dos valores obtidos atravs das diversas metodologias de clculo. Para aplicao prtica dos conceitos e mtodos apresentados fez-se a verificao do dimensionamento de uma estrutura utilizada como prateleira em um almoxarifado de uma empresa metalrgica situada na grande Porto Alegre, a qual apresentou flambagem lateral de seus elementos horizontais.
Resumo:
Neste trabalho dado nfase incluso das incertezas na avaliao do comportamento estrutural, objetivando uma melhor representao das caractersticas do sistema e uma quantificao do significado destas incertezas no projeto. So feitas comparaes entre as tcnicas clssicas existentes de anlise de confiabilidade, tais como FORM, Simulao Direta Monte Carlo (MC) e Simulao Monte Carlo com Amostragem por Importncia Adaptativa (MCIS), e os mtodos aproximados da Superfcie de Resposta( RS) e de Redes Neurais Artificiais(ANN). Quando possvel, as comparaes so feitas salientando- se as vantagens e inconvenientes do uso de uma ou de outra tcnica em problemas com complexidades crescentes. So analisadas desde formulaes com funes de estado limite explcitas at formulaes implcitas com variabilidade espacial de carregamento e propriedades dos materiais, incluindo campos estocsticos. tratado, em especial, o problema da anlise da confiabilidade de estruturas de concreto armado incluindo o efeito da variabilidade espacial de suas propriedades. Para tanto proposto um modelo de elementos finitos para a representao do concreto armado que incorpora as principais caractersticas observadas neste material. Tambm foi desenvolvido um modelo para a gerao de campos estocsticos multidimensionais no Gaussianos para as propriedades do material e que independente da malha de elementos finitos, assim como implementadas tcnicas para acelerao das avaliaes estruturais presentes em qualquer das tcnicas empregadas. Para o tratamento da confiabilidade atravs da tcnica da Superfcie de Resposta, o algoritmo desenvolvido por Rajashekhar et al(1993) foi implementado. J para o tratamento atravs de Redes Neurais Artificias, foram desenvolvidos alguns cdigos para a simulao de redes percptron multicamada e redes com funo de base radial e ento implementados no algoritmo de avaliao de confiabilidade desenvolvido por Shao et al(1997). Em geral, observou-se que as tcnicas de simulao tem desempenho bastante baixo em problemas mais complexos, sobressaindo-se a tcnica de primeira ordem FORM e as tcnicas aproximadas da Superfcie de Resposta e de Redes Neurais Artificiais, embora com preciso prejudicada devido s aproximaes presentes.
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Neste trabalho, apresenta-se um estudo numrico, atravs do Mtodo dos Elementos Finitos, do efeito de instalao de uma parede diafragma com tirantes, seguida de uma grande escavao em solo residual de Granito Independncia. As simulaes numricas so comparadas a deslocamentos medidos em uma obra localizada no Bairro Moinhos de Vento, na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul - Brasil. Para realizar esta anlise utilizou-se o programa computacional Plaxis. Este programa se destina especificamente a anlises da deformabilidade e estabilidade de projetos de engenharia geotcnica, cuja simulao requer o uso de mtodos numricos que consideram linearidade e no-linearidade constitutiva, bem como dependncia do tempo. Foi utilizado nas simulaes o Modelo Elstico-Perfeitamente Plstico com Superfcie de Ruptura de Mohr- Coulomb. Os parmetros do solo foram determinados a partir de ensaios de SPT e CPT, e balizados atravs de dados obtidos na literatura. Os resultados das anlises numricas so comparados com os resultados medidos in situ, durante a execuo da escavao. Foram feitas duas anlises distintas, uma chamada Classe A, onde os parmetros estimados atravs dos ensaios SPT e CPT foram adotados como padro e utilizados na simulao da obra Na segunda anlise, denominada anlise Classe C, correspondente a uma avaliao dos valores de ngulo de atrito (), coeso (c) e Mdulo de Elasticidade (E), procurando-se avaliar a sensibilidade das previses. Os resultados da anlise numrica Classe A apresentam uma boa aproximao dos resultados medidos em 3 dos 5 perfis analisados, sendo que as simulaes reproduziram de forma qualitativa a tendncia das curvas experimentais. Parmetros de resistncia e deformabilidade tm um grande influncia no comportamento do modelo numrico. A variao de parmetros de projeto, como a fora de ancoragem nos tirantes e a rigidez da parede diafragma tambm foram testadas. Os resultados demonstram que a influncia destes parmetros significativa na medida dos deslocamentos.
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Neste trabalho resolvido o problema da minimizao do volume de estruturas bidimensionais contnuas submetidas a restries sobre a flexibilidade (trabalho das foras externas) e sobre as tenses, utilizando a tcnica chamada otimizao topolgica, que visa encontrar a melhor distribuio de material dentro de um domnio de projeto pr-estabelecido. As equaes de equilbrio so resolvidas atravs do mtodo dos elementos finitos, discretizando a geometria e aproximando o campo de deslocamentos. Dessa forma, essas equaes diferenciais so transformadas em um sistema de equaes lineares, obtendo como resposta os deslocamentos nodais de cada elemento. A distribuio de material discretizada como uma densidade fictcia constante por elemento finito. Esta densidade define um material isotrpico poroso de uma seqncia pr-estabelecida (SIMP). A otimizao feita atravs da Programao Linear Seqencial. Para tal, a funo objetivo e as restries so sucessivamente linearizadas por expanso em Srie de Taylor. A anlise de sensibilidade para a restrio de flexibilidade resolvida utilizando o clculo da sensibilidade analtico adaptado para elementos finitos de elasticidade plana. Quando as restries consideradas so as tenses, o problema torna-se mais complexo. Diferente da flexibilidade, que uma restrio global, cada elemento finito deve ter sua tenso controlada. A tenso de Von Mises o critrio de falha considerado, cuja sensibilidade foi calculada de acordo com a metodologia empregada por Duysinx e Bendse [Duysinx e Bendse, 1998] Problemas como a instabilidade de tabuleiro e dependncia da malha sempre aparecem na otimizao topolgica de estruturas contnuas. A fim de minimizar seus efeitos, um filtro de vizinhana foi implementado, restringindo a variao da densidade entre elementos adjacentes. Restries sobre as tenses causam um problema adicional, conhecido como singularidade das tenses, fazendo com que os algoritmos no convirjam para o mnimo global. Para contornar essa situao, empregada uma tcnica matemtica de perturbao visando modificar o espao onde se encontra a soluo, de forma que o mnimo global possa ser encontrado. Esse mtodo desenvolvido por Cheng e Guo [Cheng e Guo, 1997] conhecido por relaxao- e foi implementado nesse trabalho.
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A anastomose sistmico-pulmonar um excelente procedimento paliativo para crianas e recm-nascidos portadores de cardiopatias congnitas cianticas com diminuio da circulao pulmonar. Neste artigo, as aproximaes Streamline Upwind/Petrov-Galerkin SUPG foram utilizadas na simulao de escoamento de sangue em uma anastomose sistmico pulmonar. A Anastomose estudada neste artigo conhecido como Blalock-Taussig modificada no qual um enxerto de tubo sinttico (prtese) interposto entre a artria subclvia esquerda e a artria pulmonar com o objetivo de desviar parte do fluxo sistmico ao pulmonar. A metodologia de elementos finitos utilizada, conhecida como mtodo SUPG, supera as dificuldades enfrentadas pelo mtodo de Galerkin clssico em altos nmeros de Reynolds, que so compatibilizar os subespaos de velocidade e presso satisfazendo deste modo a condio denominada de Babuka-Brezzi e evitar oscilaes esprias devido natureza assimtrica da acelerao advectiva de equao de momentum adicionando termos malha-dependentes para a formulao de Galerkin clssica. Estes termos adicionais so construdos para aumentar a estabilidade da formulao de Galerkin original sem prejudicar sua consistncia. Um modelo tridimensional parametrizado, utilizando o elemento lagrangeano trilinear, foi criado a partir de medies obtidas durante procedimento cirrgico para avaliar os efeitos dos parametros geomtricos envolvidos na cirurgia (dimetro e ngulo do enxerto e a pulsatilidade do escoamento) Os resultados apresentam que o ngulo da anastomose proximal tem sensvel influncia na quantidade de fluxo desviada pelo enxerto e enorme influncia na porcentagem de fluxo direcionado para cada um dos pulmes. Quanto ao dimetro do enxerto conclui-se que este o regulador principal da porcentagem de fluxo desviada. A partir das simulaes realizadas determinou-se correlaes para o fator de atrito e porcentagem de fluxo sangneo desviado pelo enxerto.
