998 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
Este trabalho tem como objetivo principal determinar a troca de calor em uma torre de resfriamento de grande porte, do tipo seca. A fora motriz deste sistema o empuxo resultante da diferena de temperatura entre o ar interior e exterior da torre. A partir de uma certa velocidade o vento externo tambm desempenha um papel importante. A conveco natural ocorre em regime turbulento, devido s grandes dimenses. A modelagem numrica feita pelo Mtodo dos Volumes Finitos com malhas criadas sobre Elementos Finitos, atravs dos softwares comerciais Fluent e CFX. Os resultados so obtidos para diferentes potncias dissipadas no trocador de calor. A partir dos resultados so realizados estudos sobre a viabilidade de mudanas na geometria da torre, a fim de se obter melhorias no escoamento, bem como uma troca de calor mais eficiente. Faz-se ainda uma regresso a fim de obter correlaes entre a potncia dissipada no trocador de calor e a vazo mssica de ar necessria para a troca. Estas correlaoes so de utilidade, para aplicaes posteriores, na implantao de um simulador para o processo de troca de calor nesta torre. O trocador de calor tambm enfocado a fim de se determinar o coeficiente global de troca trmica, a fim de disponibiliz-lo para aplicao em outros trabalhos
Resumo:
Este trabalho apresenta uma abordagem numrica da fratura baseada no Mtodo dos Elementos Finitos na qual so considerados materiais frgeis como objeto de estudo. As simulaes realizadas so possveis atravs de um algoritmo computacional que consiste na implementao de molas entre as faces dos elementos finitos. Esta composio constitui o mtodo denominado Interfaces Coesivas. As molas fornecem o efeito de coeso e representado por leis constitutivas do tipo bi-linear. Sua descrio apresentada, bem como sua implementao na anlise. Tanto o modo I como o modo II de ruptura so considerados. Com o objetivo de verificar o presente modelo com outros resultados e solues, so analisados exemplos numricos e experimentais extrados da literatura. Tais exemplos tratam da nucleao, propagao e eventuais paradas de trincas em peas estruturais submetidas aos mais diversos carregamentos e condies de contorno. ainda discutido como os parmetros de fratura do material interferem no processo de ruptura. Uma tentativa feita de determinar estes parmetros, em especial no caso de concreto.
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A protenso no aderente um sistema de ps-tenso caracterizado pela liberdade de deslizamento da armadura em relao ao concreto, ao longo de todo o perfil do cabo, com exceo das ancoragens. Devido falta de aderncia entre ao e concreto, a compatibilidade de deformaes dos materiais na seo transversal no existe. O que se verifica a compatibilidade de deslocamentos, com a equivalncia entre os alongamentos do cabo e das fibras de concreto adjacentes ao mesmo. Isto acarreta complexidade no projeto de tais estruturas. No que se refere ao dimensionamento no Estado Limite ltimo, a tenso atuante nas armaduras no aderentes, tambm denominada tenso ltima de protenso, no , a princpio, conhecida. Para sua obteno, fundamental a precisa determinao das curvaturas ao longo do elemento, tornando o desenvolvimento analtico de uma soluo, praticamente invivel. Geralmente, so utilizados critrios empricos para a previso da tenso ltima de protenso em armaduras no aderentes. Estes levam em conta na sua formulao, parmetros considerados como de grande influncia no valor da tenso ltima de protenso. A fim de avaliar a significncia de alguns destes fatores no valor da tenso ltima de protenso, um estudo paramtrico foi realizado. Parmetros como a taxa de armadura, a tenso efetiva inicial de protenso, a relao entre a altura do elemento e o seu vo e, tambm, o tipo de carregamento, foram investigados. Para tal, um prottipo foi idealizado por meio de um modelo numrico Este modelo utiliza a formulao de elemento finito do tipo hbrido para prticos planos, que caracterizado pela precisa obteno das curvaturas, e mostrou-se adequado para utilizao na presente pesquisa. A anlise dos resultados obtidos permitiu a identificao e quantificao da influncia dos parmetros estudados, no valor da tenso ltima de protenso. A relevncia dos valores de tenso obtidos, em funo dos parmetros adotados, na capacidade portante dos elementos, foi tambm avaliada.
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Este trabalho trata dos problemas de otimizao de minimizao de volume com restrio de flexibilidade e freqncia natural e minimizao de flexibilidade com restrio de volume. Os problemas so resolvidos para estruturas bidimensionais e tridimensionais. As equaes diferenciais de equilbrio so solucionadas de forma aproximada atravs do mtodo dos elementos finitos, em um subespao de dimenso finita. O mtodo utilizado no estudo o da otimizao topolgica, o qual consiste em encontrar dentro de um domnio pr-existente uma distribuio ideal de material. So avaliadas tcnicas como programao linear e critrio de timo. Em ambos os casos so utilizadas sensibilidades calculadas analiticamente. Para a otimizao com restrio modal, problemas caractersticos como autovalores repetidos e normalizao do autovetor so tratados. Ferramentas usadas na otimizao topolgica, como mtodo da continuao, penalizao e filtragem so discutidos. So abordados tambm problemas e caractersticas inerentes ao processo de otimizao topolgica, tais como instabilidades de tabuleiros, dependncia de malha e sensibilidade da topologia a diferentes condies de contorno. Os resultados obtidos permitem avaliaes referentes otimizao topolgica (geometrias, ou seja, topologias resultantes) sob diferentes condies, utilizando-se as ferramentas discutidas nesse trabalho.
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A armazenagem de gros atualmente um importante tpico a ser explorado na regio sul do Brasil, e vem se desenvolvendo consideravelmente nos ltimos anos. Atualmente a armazenagem feita atravs de silos cilndricos que podem ser de grandes dimetros ou elevados. Na rea da armazenagem importante implantar novas tecnologias como o caso de silos multicelulares prismticos que so bastante difundidos nos Estados Unidos. Para estudar estes silos prope-se analisar um caso real sob a tica morfolgica e dimensional. O estudo baseia-se na comparao entre mtodos de anlise estrutural analtica convencional com anlise numrica atravs do clculo por elementos finitos, alm de testar as anlises de clculo mais avanadas. Para estudar um caso real buscaram-se informaes detalhadas atravs de desenhos fornecidos por empresas que fabricam estes tipos de silos. Adotando um caso prtico como padro, na seqncia fez-se a anlise da interao entre o nmero de mdulos do silo com o objetivo de verificar a influncia do nmero de mdulos no dimensionamento dos componentes do silo. Analisou-se o referido projeto utilizando procedimentos clssicos de anlise de dimensionamento (mtodos analticos) e compararam-se os mesmos com a anlise utilizando o mtodo dos elementos finitos. Adicionalmente executaram-se anlises mais avanadas utilizando o mtodo dos elementos finitos como no linearidade geomtrica e fsica, flambagem e anlise de freqncias e modos.Aps as referidas anlises pde-se concluir que analisando dimensionalmente somente um mdulo do silo, pode-se obter resultados que representam todo o conjunto de mdulos. Alm disso, verificou-se que a anlise por elementos finitos mais apropriada, pois permite menos simplificaes de clculo, apresentando assim resultados mais reais. Quanto s anlises adicionais, verificou-se que a carga crtica de flambagem considerando a anlise no linear geomtrica por elementos finitos maior do que a carga crtica obtida por anlises convencionais.
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Neste trabalho desenvolvida uma metodologia de projeto para identificar as regies crticas da estrutura de um reboque de linha leve sendo tracionado em pavimentos do tipo rodovia de baixa qualidade e estrada secundria de muito baixa qualidade. Para tanto, so levantados alguns dados experimentais da estrutura, necessrios para a aproximao e simulao dinmica de um modelo simplificado. A excitao da base realizada por atuadores que simulam as oscilaes verticais de um perfil de estrada, a qual definida de acordo com os estudos realizados por Dodds e Robson (1973). Isto permite a determinao de um histrico de carregamentos das regies da estrutura do chassi sob a ao das molas da suspenso. Em seguida, gerado um modelo estrutural simplificado do reboque em elementos finitos, chamado de global, no qual so determinadas as regies sob ao das maiores tenses. Tendo identificada a regio mais crtica da estrutura, criado um modelo local desta parte, onde se pode observar a distribuio de tenses com mais detalhe, permitindo a identificao dos pontos de concentrao de tenses. Desta forma, com a aplicao do mtodo de anlise global-local possvel a obteno de resultados detalhados quanto aos esforos da estrutura com um menor custo computacional.
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Este trabalho tem como objetivo o estudo e o desenvolvimento de um transdutor magntico de posio, cujo princpio de funcionamento baseado na relao entre a distribuio do fluxo magntico em sua estrutura, provido por uma fonte de fluxo magntico constante, c.c. ou c.a., e a posio linear da parte mvel do transdutor ao longo de sua direo de deslocamento ou excurso. O transdutor pode ter entreferros de medio para medir a induo magntica nas culatras laterais, com fluxo magntico de excitao constante, c.c. ou c.a., ou no ter entreferros de medio, caso em que apenas fluxo magntico de excitao c.a. empregado. Em ambos os casos, com fluxo magntico de excitao c.a., bobinas exploradoras foram usadas para medir o fluxo magntico estabelecido nas culatras de acordo com a posio da parte mvel do transdutor. Para o primeiro caso foi desenvolvido um prottipo no qual o material das culatras ao macio. Para o segundo foram desenvolvidos dois prottipos, um com barra de ao macia, e o outro com ncleo de lminas de Fe-Si. Alm de se desenvolver uma modelagem analtica para estudar o transdutor, empregou-se, como ferramenta auxiliar de simulao, uma modelagem eletromagntica por elementos finitos. Os resultados tericos, simulados e experimentais so esclarecedores e demonstram que o transdutor confeccionado com lminas de Fe-Si e excitao atravs de fluxo magntico c.a. apresenta uma sada linear. demonstrado tambm que a metodologia proposta e utilizada na modelagem e na concepo do transdutor so adequadas e indicam o domnio da teoria e da tecnologia propostas. As configuraes sugeridas so extensivamente analisadas por este trabalho No caso do transdutor com fluxo magntico c.a. proposto e resultante desse estudo, sua topologia pode ser considerada inovadora, no sofrendo um efeito de histerese no seu sinal de sada devido histerese magntica de suas culatras ferromagnticas como acontece no transdutor com fluxo magntico c.c.. Isso, entre outras razes, ensejou o depsito de sua patente. Adicionalmente, robusto, de fcil confeco, com enrolamentos que no requerem uma montagem de preciso como em outros transdutores eletromagnticos de posio, e de baixo custo.
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Este trabalho aborda o projeto otimizado de transdutores eletro-mecnicos baseados no fen- meno da piezeletricidade e submetidos a no-linearidade geomtrica. Para este m, proposta uma formulao de equilbrio para descrever o movimento nito de um corpo piezeltrico e a sua discretizao por meio do mtodo dos Elementos Finitos. Problemas de equilbrio com pontos limites podem ser corretamente simulados com a abordagem de soluo proposta, pois questes como a imposio de comprimento de arco em problemas acoplados so discutidas. Diferentes mtodos de controle de arco so discutidos e proposta a considerao do mtodo dos Deslocamentos Generalizados como um tipo de controle de comprimento de arco da famlia das restries ortogonais. A formulao de otimizao proposta consiste na maximizao de componentes do vetor de estado de alguns pontos da estrutura (portas de sada) com restrio de volume e valores de algumas posies do vetor de estado. A anlise de sensibilidade proposta, baseada na abordagem adjunta, su cientemente geral para permitir o projeto de atuadores e sensores e permite a aplicao de condies de contorno essenciais no-homogneas, como o caso da diferena de potencial. O mtodo das Assntotas Mveis Generalizadas (GMMA) utilizado conjuntamente com a tradicional Programao Linear Sequencial (SLP) para a soluo do problema de otimizao e suas implementaes so discutidas em detalhes. Resultados mostrando a in uncia da no-linearidade geomtrica e/ou rigidez externa nolinear no projeto de transdutores piezeltricos so apresentados e discutidos.
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Desde a antigidade a medio do escoamento dos fluidos tem sido uma marca de nossa civilizao, ajudando a predizer a fertilidade das terras e o consumo dgua em fontes e aquedutos. Nos nossos dias, a rea de medio de fluxo est bem estabelecida e ainda desperta grande interesse nas linhas de pesquisa da mecnica dos fluidos experimental e computacional. Em particular, o estudo da medio de fluxo com elementos intrusivos, tais como placas de orifcio, de grande interesse dado o preo baixo do medidor, e sua boa preciso quando comparada sua simplicidade de instalao e manuteno. Esta dissertao tem como objetivo o estudo da aplicao de elementos finitos aos escoamentos de fluidos viscosos - via aproximao clssica de Galerkin e Galerkin/mnimos-quadrados (GLS) com particular nfase na aproximao das equaes de Navier-Stokes incompressvel no escoamento newtoniano atravs de um canal obstrudo por uma placa de orifcio. Inicialmente, so apresentadas as dificuldades do mtodo de Galerkin clssico na aproximao de escoamentos incompressveis; ou seja, atravs da simulao de escoamentos viscosos bem conhecidos - como o escoamento no interior de uma cavidade e atravs de uma expanso sbita - fica evidenciada a restrio imposta pela condio de Babuka-Brezzi quando da escolha dos subespaos aproximantes do campo de velocidade e presso Como alternativa s patologias do mtodo de Galerkin clssico, esta dissertao emprega a metodologia de Galerkin/mnimos-quadrados na simulao acima mencionada da placa de orifcio, a qual permite o uso de elementos de igual-ordem para aproximar velocidade e presso e capturar de maneira estvel escoamentos sujeitos a altos nmeros de Reynolds. Os testes computacionais realizados se apresentaram fisicamente realistas quando comparados com a literatura e dados experimentais, sendo todos desenvolvidos no Laboratrio de Mecnica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
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Resumo no disponvel.
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Apesar da vida em fadiga de risers flexveis ser de grande importncia na explotao off-shore, os dados disponveis so bastante restritos. A interao entre as suas vrias camadas, as inmeras combinaes realizadas entre elas para se obter diferentes caractersticas e os recentes avanos em termos de materiais, nos obrigam a estud-los constantemente. Este trabalho tinha como objetivo principal a construo de um equipamento para possibilitar o estudo da vida em fadiga de risers, atravs de movimentos de trao combinada com flexo, referentes ao teste a da classe II da norma API 17B, bem como todos os outros testes da classe I da referida norma. Foram projetadas a estrutura e todos os demais componentes, que posteriormente foram redimensionados pelos resultados obtidos em simulaes numricas (elementos finitos). Posteriormente, de posse de todos os componentes, realizou-se a montagem do equipamento, seguida de um teste final, que foi acompanhado por uma anlise extensomtrica dos principais pontos da estrutura. A concluso bsica deste trabalho foi obtida atravs da comparao das anlises por elementos finitos e extensomtrica, onde foi constatado que o equipamento estava apto a entrar em operao para a realizao de ensaios estticos ou dinmicos, observando-se apenas algumas restries comentadas.
Estudo de cargas impulsivas com nfase em exploses : estratgias de anlises utilizando mtodos numricos
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A avaliao da solicitao produzida por exploses, assim como da resposta de estruturas, so temas de muito interesse na engenharia atualmente, tanto pela quantidade crescente de acidentes relacionados com exploses quanto pelas aes terroristas muitas vezes vinculadas a estes tipos de aes. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo explorar tcnicas de anlise tanto na modelagem da excitao quanto na resposta de estruturas consideradas como alvos. Para isto, so utilizadas metodologias de diferentes tipos: implementaes baseadas em sistema de elementos finitos comerciais como Ansys [2000] e LS-Dyna [2003] e tcnicas simplificativas que permitem realizar uma avaliao preliminar. As aplicaes consideradas so indicadas a seguir: Anlise da Resposta de Estruturas Laminares Submetidas Ao de Cargas Explosivas: determina-se a presso produzida por explosivos slidos a certa distncia do epicentro, atravs de mtodos simplificados, determinando a resposta esperada em placas retangulares; Efeito da Presso Interna em Vasos de Presso (Extintores de Incndio): comparando resultados numricos e experimentais verifica-se a influncia da presso interna nas propriedades dinmicas do sistema; Estudo de Um Vaso Esfrico de GLP Sob Ao de Uma Carga Explosiva: aplica-se a ao de uma onda explosiva produzida por um gs inflamvel pesado sobre uma estrutura de vaso de presso esfrico com fluido e gs em seu interior, determinando sua resposta, avaliando tambm a influncia de diferentes quantidades de lquido e presso interna na resposta da estrutura; Modelamento de uma Camada de Solo / Propagao das Ondas: verifica-se o comportamento da propagao de ondas em um meio elstico, comparando valores encontrados em testes experimentais. Analisa-se numericamente o efeito da insero de uma valeta na atenuao de tais ondas; Simulao Numrica Completa de uma Exploso: modela-se um semi-espao submetido ao de um explosivo slido sobre sua superfcie, avaliando os campos de presso gerados. Ao final de cada aplicao so apresentadas concluses parciais obtidas e as possibilidades de trabalhos futuros vislumbrados. Finalmente, conclui-se que as tcnicas empregadas para as simulaes so extremamente eficientes, considerando conhecidos todos os parmetros envolvidos em cada modelo. Neste ponto fundamental o trabalho do engenheiro, utilizando-se de seus conhecimentos tcnicos para transformao do evento real em um modelo numrico, considerando e selecionando as simplificaes necessrias.
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Os modelos e as tcnicas de modelao so, hoje em dia, fundamentais na engenharia de software, devido complexidade e sofisticao dos sistemas de informao actuais.A linguagem Unified Modeling Language (UML) [OMG, 2005a] [OMG, 2005b] tornou-se uma norma para modelao, na engenharia de software e em outras reas e domnios, mas reconhecida a sua falta de suporte para a modelao da interactividade e da interface com o utilizador [Nunes and Falco e Cunha, 2000].Neste trabalho, explorada a ligao entre as reas de engenharia de software e de interaco humano-computador, tendo, para isso, sido escolhido o processo de desenvolvimento Wisdom [Nunes and Falco e Cunha, 2000] [Nunes, 2001]. O mtodo Wisdom conduzido por casos de utilizao essenciais e pelo princpio da prototipificao evolutiva, focando-se no desenho das interfaces com o utilizador atravs da estrutura da apresentao, com a notao Prottipos Abstractos Cannicos (PAC) [Constantine and Lockwood, 1999] [Constantine, 2003], e do comportamento da interaco com a notao ConcurTaskTrees (CTT) [Patern, 1999] [Mori, Patern, et al., 2004] em UML. proposto, tambm, neste trabalho um novo passo no processo Wisdom, sendo definido um modelo especfico, construdo segundo os requisitos da recomendao Model Driven Architecture (MDA) [Soley and OMG, 2000] [OMG, 2003] elaborada pela organizao Object Managent Group (OMG). Este modelo especfico ser o intermedirio entre o modelo de desenho e a implementao da interface final com o utilizador. Esta proposta alinha o mtodo Wisdom com a recomendao MDA, tornando possvel que sejam gerados, de forma automtica, prottipos funcionais de interfaces com o utilizador a partir dos modelos conceptuais de anlise e desenho.Foi utilizada a ferramenta de modelao e de metamodelao MetaSketch [Nbrega, Nunes, et al., 2006] para a definio e manipulao dos modelos e elementos propostos. Foram criadas as aplicaes Model2Model e Model2Code para suportar as transformaes entre modelos e a gerao de cdigo a partir destes. Para a plataforma de implementao foi escolhida a framework Hydra, desenvolvida na linguagem PHP [PHP, 2006], que foi adaptada com alguns conceitos de modo a suportar a abordagem defendida neste trabalho.
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Este trabalho pretende contribuir para um melhor conhecimento sobre os tneis rodovirios antigos existentes na ilha da Madeira. Para tal foi efetuado um levantamento dos tneis construdos entre as dcadas de 40 e 80, num total de 28 tneis. Os primeiros tneis rodovirios construdos na dcada de 40 caracterizam-se por uma geometria retangular ou quadrada. Com passar das dcadas e com a evoluo ao nvel das tecnologias utilizadas, os tneis evoluram para seces em arco de maior dimenso. Constata-se que estes foram escavados em macios rochosos com boas caractersticas geotcnicas, pelo que eram construdos sem qualquer revestimento, recorrendo-se execuo de revestimentos apenas em zonas pontuais. Para efetuar uma anlise paramtrica bidimensional foi utilizado o mtodo dos elementos finitos, onde foram adotadas seces de escavao e materiais com parmetros de resistncia considerados representativos dos tneis em estudo. Este software permitiu analisar o comportamento do macio com o faseamento construtivo utilizado na escavao destes tneis. Atravs da caracterizao realizada verifica-se que os tneis antigos apresentam-se, em geral, em bom estado de conservao, pelo que a grande maioria deles encontram-se em funcionamento e atualmente inseridos em vias alternativas utilizadas essencialmente por turistas.
Resumo:
O dimensionamento de uma estrutura de beto armado depende em grande parte do tipo de metodologia de clculo utilizado, sendo a anlise no linear a que melhor reflete o comportamento da estrutura. Neste tipo de anlise preciso ter em conta alguns aspetos relativos ductilidade como, a abertura de fendas, a formao de rtulas plsticas e as relaes no lineares do material. Entende-se por ductilidade a capacidade de deformao da estrutura sem perda significativa de resistncia aps atingida a sua capacidade elstica. Esta pode ser quantificada atravs de diversos indicadores. No caso das vigas corrente o uso do ndice de ductilidade de flecha, que pode ser til no pr-dimensionamento estrutural pois pode permitir aos projetistas pr-dimensionar vigas segundo um critrio de ductilidade. Assim realizou-se uma pesquisa de maneira a identificar quais os fatores mais importantes na ductilidade de uma viga e atravs do programa clculo de elementos finitos DIANA 9.4 simularam-se 162 vigas variando a percentagem de armadura mecnica total, o comprimento do vo, a altura til da seco, a redistribuio de momentos e a classe de beto. Observou-se que o aumento da percentagem de armadura mecnica total origina uma diminuio no ndice de ductilidade de cerca de 25% a cada incremento de 0.1 de percentagem de armadura mecnica total, a esbelteza provoca um aumento de 5% a cada 5 unidades no beto C30 e de 2 a 3% no beto C70 e a redistribuio de momentos provocou um aumento na ductilidade. Os resultados mostram que os fatores que mais influenciam na ductilidade das vigas so a percentagem mecnica de armadura total e a classe de resistncia do beto, no entanto existem outras que devero sofrer maior aprofundamento em trabalhos futuros como a utilizao de armadura compresso e os nveis de confinamento do beto.
