Simulação numérica da atomização de combustíveis com interesse para grandes motores diesel marítimos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Análise e verificação da segurança de pórticos de aço segundo o Eurocódigo 3

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil Estruturas

Encurvadura de colunas mistas aço-betão segundo o Eurocódigo 4

A construção mista aço-betão é uma área da Engenharia Civil em constante actualização, oferecendo diversas vantagens face à construção em betão armado e metálica. Existem vários regulamentos que tratam este tema, destacando-se o Eurocódigo 4. No presente trabalho aborda-se a verificação à encurvadura de colunas mistas segundo esta norma, incluindo o método simplificado e o geral. São desenvolvidos dois programas de cálculo para a avaliação da resistência de secções mistas duplamente simétricas à flexão composta desviada. O primeiro considera que o comportamento dos materiais é rígido-plástico e o segundo elasto-plástico não-linear. Os programas são validados por comparação com resultados encontrados na bibliografia. Estes programas constituem uma ferramenta útil para Projectistas na avaliação da resistência deste tipo de secções. Estuda-se a modelação numérica de colunas mistas, pelo método dos elementos finitos, recorrendo aos programas Adina e Ansys. Para além de exemplos de validação, apresenta-se um estudo original de uma coluna parcialmente betonada, o qual permite extrair conclusões e recomendações relativamente à aplicação das disposições regulamentares do Eurocódigo 4.

Modelação numérica de corpos flutuantes – extratores pontuais

Os conversores pontuais de energia das ondas baseiam-se no movimento de um flutuador. Neste trabalho modela-se a resposta de um corpo flutuante quando excitado por ondas regulares e irregulares. Ao contrário da engenharia naval, onde se pretende minimizar os movimentos de um navio face à agitação, na conversão da energia das ondas interessa que o comportamento do corpo flutuante seja ressonante. No entanto, ambos os problemas são modelados pelos mesmos modelos matemáticos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo numérico que permita conhecer o movimento do flutuador quando livre ou ligado a um sistema de conversão de energia Power Take-off (PTO). Nesta dissertação considera-se que o corpo tem apenas liberdade para efetuar movimentos de arfagem. A resolução numérica da dinâmica do extrator apoia-se na teoria linear, sendo nesta dissertação efetuada com recurso ao código comercial Ansys – AQWA, de utilização comum em problemas offshore. Numa primeira fase simulam-se situações para as quais existem resultados publicados na bibliografia, validando-se a metodologia utilizada. Posteriormente, estuda-se o comportamento do sistema de extração para ondas regulares e estados do mar típicos. Variam-se os coeficientes de amortecimento, elásticos e a massa quer do flutuador quer do sistema PTO, otimizando a extração de energia. Utilizam-se análises no tempo e na frequência. O estudo permitiu concluir que é fundamental, do ponto de vista da eficiência energética, que o sistema funcione com características ressonantes, o que é conseguido quando a velocidade do flutuador está em fase com a força de excitação hidrodinâmica. O ajuste da condição de ressonância é conseguida variando os coeficientes elásticos e massa do PTO ou a massa do flutuador.

EFFECT – Efficient finite element code

The theme of this dissertation is the finite element method applied to mechanical structures. A new finite element program is developed that, besides executing different types of structural analysis, also allows the calculation of the derivatives of structural performances using the continuum method of design sensitivities analysis, with the purpose of allowing, in combination with the mathematical programming algorithms found in the commercial software MATLAB, to solve structural optimization problems. The program is called EFFECT – Efficient Finite Element Code. The object-oriented programming paradigm and specifically the C ++ programming language are used for program development. The main objective of this dissertation is to design EFFECT so that it can constitute, in this stage of development, the foundation for a program with analysis capacities similar to other open source finite element programs. In this first stage, 6 elements are implemented for linear analysis: 2-dimensional truss (Truss2D), 3-dimensional truss (Truss3D), 2-dimensional beam (Beam2D), 3-dimensional beam (Beam3D), triangular shell element (Shell3Node) and quadrilateral shell element (Shell4Node). The shell elements combine two distinct elements, one for simulating the membrane behavior and the other to simulate the plate bending behavior. The non-linear analysis capability is also developed, combining the corotational formulation with the Newton-Raphson iterative method, but at this stage is only avaiable to solve problems modeled with Beam2D elements subject to large displacements and rotations, called nonlinear geometric problems. The design sensitivity analysis capability is implemented in two elements, Truss2D and Beam2D, where are included the procedures and the analytic expressions for calculating derivatives of displacements, stress and volume performances with respect to 5 different design variables types. Finally, a set of test examples were created to validate the accuracy and consistency of the result obtained from EFFECT, by comparing them with results published in the literature or obtained with the ANSYS commercial finite element code.

Damage propagation in composite Materials meso-mechanical models

Composite materials have a complex behavior, which is difficult to predict under different types of loads. In the course of this dissertation a methodology was developed to predict failure and damage propagation of composite material specimens. This methodology uses finite element numerical models created with Ansys and Matlab softwares. The methodology is able to perform an incremental-iterative analysis, which increases, gradually, the load applied to the specimen. Several structural failure phenomena are considered, such as fiber and/or matrix failure, delamination or shear plasticity. Failure criteria based on element stresses were implemented and a procedure to reduce the stiffness of the failed elements was prepared. The material used in this dissertation consist of a spread tow carbon fabric with a 0°/90° arrangement and the main numerical model analyzed is a 26-plies specimen under compression loads. Numerical results were compared with the results of specimens tested experimentally, whose mechanical properties are unknown, knowing only the geometry of the specimen. The material properties of the numerical model were adjusted in the course of this dissertation, in order to find the lowest difference between the numerical and experimental results with an error lower than 5% (it was performed the numerical model identification based on the experimental results).

Numerical modeling and assessment of the thermal environment in an industrial premise of automotive components

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial

Simulação numérica do comportamento ao impacto de componentes para calçado de segurança

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Numerical simulation of the reflow soldering process

Dissertação de mestrado integrado em Mechanical Engineering

Projeto de produção de tubo elíptico em aço avançado de elevada resistência para uma serra de arco

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento e optimização de uma ferramenta para o corte de papel

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Simulação numérica do comportamento ao impacto de componentes metálicos para aplicações de crashworthiness utilizando iniciadores de deformação configuráveis

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Evaluation of temperature influence on embedded kinematic system

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Análise e simulação do processo de dobragem de um tubo elíptico utilizando um aço avançado de elevada resistência

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento de acessórios de máquinas de movimentação de terras recorrendo a soluções avançadas em aço de alta resistência

Dissertação de mestrado em Tecnologias de Manufatura