Aplicação do método dos elementos finitos para a análise elasto-viscoplástica de peças de concreto armado e protendido, submetidas a estados planos de tensão

O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de estruturas de concreto armado e protendido, sob estados planos de tensão. O modelo computacional utiliza dois procedimentos distintos, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, determina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo. Considera-se, nesta etapa, que o material possui comportamento viscoelástico. No segundo, busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. Um modelo de camadas superpostas é adotado para melhor representar o comportamento viscoelástico do concreto e da armadura protendida, onde estes materiais são compostos de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes propriedades mecânicas e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para representar o concreto fissurado, utiliza-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a armadura passiva quanto a armadura de protensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, as matrizes de rigidez das armaduras têm as mesmas dimensões das matrizes de rigidez dos elementos de concreto e ambas são somadas para a obtenção das matrizes de rigidez totais. Para verificar a precisão do modelo computacional, compararam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis.

Métodos de simulação para ciclos de Rankine

O presente trabalho é dedicado ao estudo de métodos de simulação para ciclos de Rankine. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo de Rankine simples e segue evoluindo para configurações mais complexas tal como o ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração. São adotadas as considerações mais convencionais da prática de projeto de centrais termelétricas cujos sistema térmicos baseiam-se no ciclo de Rankine, incluindo-se queda de pressão em tubulações do circuito além de outras perdas. Em seguida, são estabelecidas as expressões matemáticas que possibilitam a determinação das propriedades termodinâmicas da água em seus mais diversos estados ao longo do ciclo. Por último, são desenvolvidos métodos de simulação, chamados neste trabalho de Substituição Sucessiva e Bloco Único, que caracterizam-se pela resolução simultânea do conjunto de equações algébricas dos ciclos elaborados. As simulações são efetuadas através de programas escritos na linguagem Fortran. Os métodos de simulação são aplicados para a obtenção dos resultados considerados mais importantes na análise de sistemas térmicos de potência, tais como rendimento térmico do ciclo, título na saída da turbina, vazões mássicas pelo sistema, potência nas bombas e calor trocado no gerador de vapor e no condensador Na maioria das simulações, estes resultados apresentam-se como funções da: (1) potência elétrica requerida, eficiência isentrópica e pressões na turbina; (2) eficiência térmica, pressão e temperatura no gerador de vapor; (3) pressão e grau de subresfriamento do líquido saturado no condensador e (4) eficiência isentrópica das bombas. São obtidos os mesmos resultados para os métodos de simulação utilizados. O método da Substituição Sucessiva apresentou menor tempo computacional, principalmente para configurações de ciclo mais complexas. Uma aplicação alternativa do método de Bloco Único demonstrou ser inconveniente para ciclos de configurações mais complexas devido ao elevado tempo computacional, quando todas as equações de cálculo das propriedades termodinâmicas são incluídas no sistema de equações a ser resolvido. Melhores rendimentos térmicos e título na saída da turbina foram obtidos para configurações de ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração.

Análise numérica de escoamentos turbulentos tridimensionais empregando o método de elementos finitos e simulação de grandes escalas

O presente trabalho apresenta o estudo e implementação de um algoritmo numérico para análise de escoamentos turbulentos, tridimensionais, transientes, incompressíveis e isotérmicos, através da Simulação de Grande Escalas, empregando o Método de Elementos Finitos. A modelagem matemática do problema baseia-se nas equações de conservação de massa e quantidade de movimento de um fluido quase-incompressível. Adota-se um esquema de Taylor-Galerkin, com integração reduzida e fórmulas analíticas das funções de interpolação, para o elemento hexaédrico de oito nós, com funções lineares para as componentes de velocidade e constante no elemento para a pressão. Para abordar o problema da turbulência, emprega-se a Simulação de Grandes Escalas, com modelo para escalas inferiores à resolução da malha. Foram implementados o modelo clássico de Smagorinsky e o modelo dinâmico de viscosidade turbulenta, inicialmente proposto por Germano et al, 1991. Uma nova metodologia, denominada filtragem por elementos finitos independentes, é proposta e empregada, para o processo de segunda filtragem do modelo dinâmico. O esquema, que utiliza elementos finitos independentes envolvendo cada nó da malha original, apresentou bons resultados com um baixo custo computacional adicional. São apresentados resultados para problemas clássicos, que demonstram a validade do sistema desenvolvido. A aplicabilidade do esquema utilizado, para análise de escoamentos caracterizados por elevados números de Reynolds, é discutida no capítulo final. São apresentadas sugestões para aprimorar o esquema, visando superar as dificuldades encontradas com respeito ao tempo total de processamento, para análise de escoamentos tridimensionais, turbulentos e transientes .

Simulação numérica de esteiras em transição utilizando o método dos contornos virtuais

Simulações Numéricas são executadas em um código numérico de alta precisão resolvendo as equações de Navier-Stokes e da continuidade para regimes de escoamento incompressíveis num contexto da turbulência bidimensional. Este código utiliza um esquema compacto de diferenças finitas de sexta ordem na aproximação das derivadas espaciais. As derivadas temporais são calculadas usando o esquema de Runge-Kuta de terceeira ordem com baixo armazenamento. Tal código numérico fornece uma representação melhorada para uma grande faixa de escalas de comprimento e de tempo. As técnicas dos contornos imersos acopladas ao método dos contornos virtuais permitem modelar escoamentos não-estacionários sobre geometrrias complexas, usando simplesmente uma malha Cartesiana uniforme. Por meio de procedimentos de aproximação/interpolação, as técnicas dos contornos imersos (aproximação Gaussiana, interpolação bilinear e redistribuição Gaussiana), permitem a representação do corpo sólido no interior do campo de escoamento, com a superfície não coincidindo com a malha computacional. O método dos contornos virtuais, proposto originalmente por Peskin, consiste, basicamente, na imposição na superfície e/ou no interior do corpo, de um termo de força temporal acrescentando às equações do momento. A aplicação deste campo de força local leva o fluido ao repouso na superfície do corpo, permitindo obter as condições de contorno de não-deslizamento e de não penetração de fluido na parede. A análise das oscilações induzidas no escoamento-contorno pelo processo de desprendimento de vórtices na esteira do cilindro circular e de geometria retangulares na incidência, para números de Reybolds variando de 40 a 400, confirma a eficiência computacional e a aplicabilidade das técncias implementadas.

Medição de deslocamento através de sensores magnetoresistivos aplicada ao movimento mandibular

Neste trabalho é apresentado um método para medição de deslocamentos sem contato, utilizando sensores magnetoresistivos, os quais são sensibilizados pela variação do campo magnético produzido por um imã permanente em deslocamento no espaço. Os sensores magnetoresistivos possuem, internamente, uma ponte de Wheathestone, onde a resistência varia conforme varia o campo magnético, de modo que o circuito mais indicado para este caso é um amplificador e um filtro para cada sensor. O principal objetivo do trabalho é a obtenção de uma técnica 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 amplificação e filtragem do sinal de saída. Sob uma chapa de alumínio foi fixado este equipamento e uma mesa de calibração em 3D, a qual, após a obtenção da matriz de calibração, foi substituída por um emulador de movimento mandibular. Os parâmetros do modelo foram estimados através do método dos mínimos quadrados com auxílio do software Matlab, Release 12. Este software também foi utilizado para o sistema de aquisição de dados durante a realização dos experimentos. A imprecisão dos resultados obtidos na determinação dos deslocamentos, está na ordem de décimos de milímetros. O trabalho apresenta, também, o mapeamento do campo magnético do magneto utilizado nos experimentos através do software FEM2000 – Método de elementos finitos aplicado ao eletromagnetismo.

O gerenciamento da rotina através do método de estabilização de processos

Esta dissertação apresenta uma abordagem sistemática para garantir a estabilidade dos resultados dos processos e, assim, o alcance das metas de produção e qualidade. Essa abordagem contempla oito etapas principais: (I) identificação do processo crítico, (iI) tratamento do processo crítico, (iil) padronização operacional, (iv) treinamento operacional, (v) operação conforme o padrão, (VI) tratamento de anomalias, (vil) auditoria de padrão e (viiI) controle estatístico de processo. A metodologia proposta, chamada de "Estabilização de Processo", se propõe a garantir a previsibilidade dos resultados dos processos operacionais de maneira focada, através da identificação dos processos críticos, de seus indicadores, de suas metas-padrão e da manutenção do seu resultado numa faixa de domínio que atenda às necessidades dos clientes. As principais vantagens do método são: (I) um método simples e organizado de atividades corretivas e preventivas, (if) a abordagem estatística, que fornece uma base sólida para a tomada de decisões e (iil) o gerenciamento do processo da rotina com foco no par operador-tarefa. Por fim, é apresentado e discutido um estudo de caso em uma indústria siderúrgica, que contribui para a validação do método proposto.

Desenvolvimento de um método de volumes finitos de alta ordem para a simulação de escoamentos de fluidos viscoelásticos

O uso da mecânica de fluidos computacional no estudo de processos envolvendo o escoamento de fluidos poliméricos está cada vez mais presente nas indústrias de transformação de polímeros. Um código computacional voltado a esta função, para que possa ser aplicado com sucesso, deve levar a predições mais próximas possível da realidade (modelagem), de uma forma relativamente rápida e eficiente (simulação). Em relação à etapa de modelagem, o ponto chave é a seleção de uma equação constitutiva que represente bem as características reológicas do fluido, dentre as diversas opções existentes. Para a etapa de simulação, ou seja, a resolução numérica das equações do modelo, existem diversas metodologias encontradas na literatura, cada qual com suas vantagens e desvantagens. Neste tópico se enquadra o trabalho em questão, que propõe uma nova metodologia para a resolução das equações governantes do escoamento de fluidos viscoelásticos. Esta se baseia no método dos volumes finitos, usando o arranjo co-localizado para as variáveis do problema, e na utilização de aproximações de alta ordem para os fluxos médios lineares e não-lineares e para outros termos não lineares que surgem da discretização das equações constitutivas. Nesta metodologia, trabalha-se com os valores médios das variáveis nos volumes durante todo o processo de resolução, sendo que os valores pontuais são obtidos ao final do procedimento via deconvolução. A solução do sistema de equações não lineares, resultante da discretização das equações, é feita de forma simultânea, usando o método de Newton São mostrados então, resultados da aplicação da metodologia proposta em problemas envolvendo escoamentos de fluidos newtonianos e fluidos viscoelásticos. Para descrever o comportamento reológico destes últimos, são usadas duas equações constitutivas, que são o modelo de Oldroyd-B e o modelo de Phan-Thien-Tanner Simplificado. Por estes resultados pode-se ver que a metodologia é muito promissora, apresentando algumas vantagens frente às metodologias convencionais em volumes finitos. A implementação atual da metodologia desenvolvida está restrita a malhas uniformes e, consequentemente, soluções para problemas com geometrias complexas, que necessitam de refinamento localizado da malha, foram obtidas somente para baixos números de Weissenberg, devido a limitação do custo computacional. Esta restrição pode ser contornada, tornando o seu uso competitivo.

Uma ferramenta para automação da geração do leiaute de circuitos analógicos sobre uma matriz de transistores MOS pré-difundidos

Este trabalho apresenta o LIT, uma ferramenta de auxílio ao projeto de circuitos integrados analógicos que utiliza a técnica da associação trapezoidal de transistores (TAT) sobre uma matriz digital pré-difundida. A principal característica é a conversão de cada transistor simples de um circuito analógico em uma associação TAT equivalente, seguido da síntese automática do leiaute da associação séria-paralela de transistores. A ferramenta é baseada na matriz SOT (sea-of-transistors), cuja arquitetura é voltada para o projeto de circuitos digitais. A matriz é formada somente por transistores unitários de canal curto de dimensões fixas. Através da técnica TAT, entretanto, é possível criar associações série-paralelas cujo comportamento DC aproxima-se dos transistores de dimensões diferentes dos unitários. O LIT é capaz de gerar automaticamente o leiaute da matriz SOT e dos TATs, além de células analógicas básicas, como par diferencial e espelho de corrente, respeitando as regras de casamento de transistores. O cálculo dos TATs equivalentes também é realizado pela ferramenta. Ela permite a interação com o usuário no momento da escolha da melhor associação. Uma lista de possíveis associações é fornecida, cabendo ao projetista escolher a melhor. Além disso, foi incluído na ferramenta um ambiente gráfico para posicionamento das células sobre a matriz e um roteador global automático. Com isso, é possível realizar todo o fluxo de projeto de um circuito analógico com TATs dentro do mesmo ambiente, sem a necessidade de migração para outras ferramentas. Foi realizado também um estudo sobre o cálculo do TAT equivalente, sendo que dois métodos foram implementados: aproximação por resistores lineares (válida para transistores unitários de canal longo) e aproximação pelo modelo analítico da corrente de dreno através do modelo BSIM3. Três diferentes critérios para a escolha da melhor associação foram abordados e discutidos: menor diferença de corrente entre o TAT e o transistor simples, menor número de transistores unitários e menor condutância de saída. Como circuito de teste, foi realizado o projeto com TATs de um amplificador operacional de dois estágios (amplificador Miller) e a sua comparação com o mesmo projeto utilizando transistores full-custom. Os resultados demonstram que se pode obter bons resultados usando esta técnica, principalmente em termos de desempenho em freqüência. A contribuição da ferramenta LIT ao projeto de circuitos analógicos reside na redução do tempo de projeto, sendo que as tarefas mais suscetíveis a erro são automatizadas, como a geração do leiaute da matriz e das células e o roteamento global. O ambiente de projeto, totalmente gráfico, permite que mesmo projetistas analógicos menos experientes realizem projetos com rapidez e qualidade. Além disso, a ferramenta também pode ser usada para fins educacionais, já que as facilidades proporcionadas ajudam na compreensão da metodologia de projeto.

Ferramenta visual para especificação de hiperdocumentos, segundo o método OOHDM

O desenvolvimento de artefatos de software é um processo de engenharia, como todo processo de engenharia, envolve uma série de etapas que devem ser conduzidas através de uma metodologia apropriada. Para que um determinado software alcance seus objetivos, as características conceituais e arquiteturais devem ser bem definidas antes da implementação. Aplicações baseadas em hiperdocumentos possuem uma característica específica que é a definição de seus aspectos navegacionais. A navegação é uma etapa crítica no processo de definição de softwares baseados em hiperdocumentos, pois ela conduz o usuário durante uma sessão de visita ao conteúdo de um site. Uma falha no processo de especificação da navegação causa uma perda de contexto, desorientando o usuário no espaço da aplicação. Existem diversas metodologias para o tratamento das características de navegação de aplicações baseadas em hiperdocumentos. As principais metodologias encontradas na literatura foram estudadas e analisadas neste trabalho. Foi realizada uma análise comparativa entre as metodologias, traçando suas abordagens e etapas. O estudo das abordagens de especificação de hiperdocumentos foi uma etapa preliminar servindo como base de estudo para o objetivo deste trabalho. O foco é a construção de uma ferramenta gráfica de especificação conceitual de hiperdocumentos, segundo uma metodologia de modelagem de software baseado em hiperdocumentos. O método adotado foi o OOHDM (Object-Oriented Hypermedia Design Model), por cercar todas as etapas de um processo de desenvolvimento de aplicações, com uma atenção particular à navegação. A ferramenta implementa uma interface gráfica onde o usuário poderá modelar a aplicação através da criação de modelos. O processo de especificação compreende três modelos: modelagem conceitual, modelagem navegacional e de interface. As características da aplicação são definidas em um processo incremental, que começa na definição conceitual e finaliza nas características de interface. A ferramenta gera um protótipo da aplicação em XML. Para a apresentação das páginas em um navegador Web, utilizou-se XSLT para a conversão das informações no formato XML para HTML. Os modelos criados através das etapas de especificação abstrata da aplicação são exportados em OOHDM-ML. Um estudo de caso foi implementado para validação da ferramenta. Como principal contribuição deste trabalho, pode-se citar a construção de um ambiente gráfico de especificação abstrata de hiperdocumentos e um ambiente de implementação de protótipos e exportação de modelos. Com isso, pretende-se orientar, conduzir e disciplinar o trabalho do usuário durante o processo de especificação de aplicações.

O emprego do método de custeio baseado em atividades - activity-based costing (ABC) - como instrumento de apoio à decisão na área hospitalar

O processo produtivo das organizações hospitalares necessita acompanhar as exigências estabelecidas pelos novos paradigmas da sociedade. Frente a esse desafio e considerando a complexidade dessas organizações, torna-se fundamental o uso de sistemas de informações que consigam reduzir o nível de incerteza dos processos decisórios. Este trabalho tem como objetivo aperfeiçoar a função de controle da gestão hospitalar, através da aplicação do método de custeio baseado em atividades, ou ABC (Activity-Based Costing), que busca melhor compreender o processo produtivo, para avaliar e custear, dando subsídios para a melhoria da eficiência econômica. Foram acompanhados pacientes internados com câncer de esôfago da especialidade de Cirurgia Geral de um hospital universitário. O desenvolvimento contou com a análise dos processos, identificação dos recursos envolvidos, direcionadores primários e secundários, que permitiram a apuração do custo por paciente e a análise de valor agregado (AVA). Do processo de internação, o estudo identificou 9 subprocessos (Admissão, Anamnese e Exame Físico, Prescrição pré-cirúrgica, Prescrição pós-cirúrgica, Diagnóstico, Reavaliação médica, Operação Cirúrgica, Prescrição de alta e Suporte ao 18 leito). Para cada subprocesso, avaliaram-se quais recursos da estrutura do hospital foram empregados, de forma a quantificar a participação de cada um nos respectivos subprocessos, através dos direcionadores primários. Definidos os recursos e sua participação, a fase seguinte foi verificar em que medida os recursos foram empregados pelas atividades durante o atendimento ao paciente. A partir da análise de processos, as atividades foram identificadas, sendo estabelecido um indicador que mensurasse o uso da atividade pelo paciente, os direcionadores secundários. Os resultados indicam que o ABC oferece níveis de detalhamento do processo de prestação de serviço hospitalar mais elevados do que nos sistemas tradicionais de custos e consegue perceber melhor o uso dos recursos durante o atendimento, em conseqüência, auferindo o custo de cada paciente com maior precisão. Além disso, permite a análise de valor agregado de todo o processo produtivo, auxiliando a organização a atingir os objetivos e permitindo enfrentar em melhores condições as alterações no ambiente interno e externo. Na medicina é dito que cada paciente é um caso, porque, ainda que a ciência tenha avançado muito nos últimos anos, as características pessoais e as reações a cada ação médica encontram uma variabilidade muito grande. No ABC, cada paciente passa a ser um objeto de custo, que absorverá os recursos necessários à conduta a ser seguida, permitindo melhor avaliar e controlar o desempenho do processo produtivo e auxiliando no processo decisório.

Proposta de desenvolvimento de um método de tomada de decisão usando a teoria das restrições para sistemas de produção

Este trabalho discorre sobre a aplicação de uma proposta de método de resolução de problemas utilizando a Teoria das Restrições (TOC). No desenvolvimento desta proposta procurou-se aliar a focalização dos problemas e os conceitos financeiros protagonizados pela TOC. Para que uma solução urgente de problemas possa ser conduzida de uma forma coerente, precisa e rápida, não é necessário que seja executada de maneira que os gastos ultrapassem os benefícios. Além disso, o todo que compõe o sistema analisado deve poder ser vislumbrado claramente. Esta proposta foi aplicada a uma corporação que fabrica autopeças. Ela está localizada nos Estados Unidos da América. Os resultados da aplicação do método aqui apresentado permitiram chegar às conclusões apontadas no capítulo final deste trabalho.

Avaliação automatizada de estreitamento arteriolar em retinografias digitalizadas : desenvolvimento e validação do método

Resumo não disponível.

Proposta de um método para a implantação de um sistema de planejamento fino da produção baseado na teoria das restrições

Esta dissertação propõe um método de trabalho para a implantação de um sistema de Planejamento Fino da Produção baseado na Teoria das Restrições. É apresentada uma revisão bibliográfica sobre Planejamento e Controle da Produção, destacando a abordagem da Teoria das Restrições. É realizado um estudo sobre ferramentas computacionais de Planejamento Fino da Produção e suas particularidades. A seguir é desenvolvido o método de trabalho, que foi seguido de sua aplicação prática em uma empresa industrial do ramo metal-mecânico. O estudo apresenta as modificações no sistema de Planejamento e Controle da Produção da empresa, que foi adequado as práticas e princípios da Manufatura Sincronizada. As melhorias decorrentes da implantação podem ser constatadas através dos resultados divulgados. Este trabalho explora as particularidades e dificuldades da implementação desta ferramenta de apoio à tomada de decisão, e discute aspectos referentes às mudanças na “filosofia” de produção impostas pela sincronização da manufatura.

Prevalência de infeção pelo Papiloma vírus humano de alto risco e de lesões associadas no colo uterino através da citologia convencional e do método de captura híbrida de segunda geração

Resumo não disponível.

O método de Perron : aplicações e extensões

Nesta dissertação apresentamos e desenvolvemos o Método de Perron, fazendo uma aplicação ao ploblema de Dirichlet para a equação das superfícies de curvatura média constante em R3. Apresentamos também uma extensão deste método dentro de EDP's e, por fim, obtemos uma extensão geométrica que se aplica a superfícies ao invés de gráficos. Comentamos a aplicação deste método geométrico á existência de superfícies mínimas tendo como bordo duas curvas convexas em planos paralelos do R3.