998 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
Este trabalho busca aplicar tcnicas de confiabilidade ao problema de grupo de estacas utilizadas como fundao de estruturas correntes. Para isso, lana-se mo de um modelo tridimensional de interao estaca-solo onde esto presentes o Mtodo dos Elementos de Contorno (MEC) e o mtodo dos Elementos Finitos (MEF) que atuam de forma acoplada. O MEC, com as solues fundamentais de Mindlin (meio semi-infinito, homogneo, isotrpico e elstico-linear utiliza), utilizado para modelar o solo. J o MEF utilizado para modelar as estacas. Definido o modelo de funcionamento estrutural das estacas, parte-se para a aplicao de mtodos trazidos da confiabilidade estrutural para avaliao da adequabilidade em relao aos estados limite de servio e estados limites ltimos. Os mtodos de confiabilidade utilizados foram o Mtodo de Monte Carlo, o mtodo FOSM (First-Order Second-Moment) e o mtodo FORM (First-Order Reliability Method).
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O mtodo dos elementos finitos o mtodo numrico mais difundido na anlise de estruturas. Ao longo das ltimas dcadas foram formulados inmeros elementos finitos para anlise de cascas e placas. As formulaes de elementos finitos lidam bem com o campo de deslocamentos, mas geralmente faltam testes que possam validar os resultados obtidos para o campo das tenses. Este trabalho analisa o elemento finito T6-3i, um elemento finito triangular de seis ns proposto dentro de uma formulao geometricamente exata, em relao aos seus resultados de tenses, comparando-os com as teorias analticas de placas, resultados de tabelas para o clculo de momentos em placas retangulares e do ANSYSr, um software comercial para anlise estrutural, mostrando que o T6-3i pode apresentar resultados insatisfatrios. Na segunda parte deste trabalho, as potencialidades do T6-3i so expandidas, sendo proposta uma formulao dinmica para anlise no linear de cascas. Utiliza-se um modelo Lagrangiano atualizado e a forma fraca obtida do Teorema dos Trabalhos Virtuais. So feitas simulaes numricas da deformao de domos finos que apresentam vrios snap-throughs e snap-backs, incluindo domos com vincos curvos, mostrando a robustez, simplicidade e versatilidade do elemento na sua formulao e na gerao das malhas no estruturadas necessrias para as simulaes.
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O trabalho aborda o estudo e o desenvolvimento de um interfermetro sensor de alta tenso, baseado em clula Pockels (modulador eletro-ptico) na topologia reflexiva (\"double pass\") e que parte integrante de um Transformador de Potencial ptico (TPO), que utiliza sistema interferomtrico de luz branca (WLI-White Light Interferometry), que est sendo desenvolvido pelo grupo do Laboratrio de Sensores pticos (LSO) do PEA-EPUSP, e capaz de medir diretamente tenses presentes em sistema eltrico de potncia (SEP) classe 69kVRMS. Para desenvolver o tema proposto foi feita uma reviso da literatura baseada em livros, artigos e teses para identificar topologias em moduladores eletro-pticos transmissiva (\"single pass\") e reflexiva (\"double pass\") para definir o tipo de modulador mais adequado para a aplicao em questo. A partir dos estudos e implementaes realizadas, verificou-se um enorme potencial para o desenvolvimento e aplicao da topologia \"double pass\" no sensor interferomtrico da clula de alta tenso do TPO. A topologia mostrou-se vantajosa em relao aos prottipos dos TPOs desenvolvidos anteriormente, a partir de caractersticas tais como: a facilidade de recurso de alinhamento do feixe de luz, construo e reproduo relacionados ao cristal eletro-ptico, diminuio do nmero de componentes pticos volumtricos e aumento da rigidez dieltrica da clula sensora. Simulaes computacionais foram realizadas mediante a aplicao do mtodo dos elementos finitos (MEF) que contriburam para o auxlio do projeto da clula sensora, particularmente, para estimativa do valor da voltagem de meia onda, V?, parmetro importante para o projeto do TPO. Um prottipo do TPO com clula sensora de alta tenso reflexiva foi implementado e testado no laboratrio de alta tenso do IEEUSP a partir de ensaios com tenses nominais de 69kVrms a 60Hz e mxima de 140kVrms a 60 Hz. Como resultado deste trabalho, amplia-se o conhecimento e domnio das tcnicas de construo de interfermetros sensores de alta tenso na topologia reflexiva aplicadas a TPOs.
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Os mecanismos amplamente utilizados em aplicaes industriais so de tipo serial, porm h algum tempo vem sendo desenvolvidos estudos sobre as vantagens que os mecanismos de arquitetura paralela oferecem em contraposio com os seriais. Rigidez, preciso, altas frequncias naturais e velocidade so algumas caractersticas que os mecanismos paralelos atribuem a mquinas j consolidadas na indstria, destinadas principalmente nas operaes de manipulao (pick and place). Nesse sentido, relevante o estudo sobre a funcionalidade em outros tipos de operao como a usinagem e, particularmente o fresamento. Para isto, devem-se ainda explorar e desenvolver as capacidades dos mecanismos paralelos em relao rigidez e preciso nas operaes mencionadas. Foi desenvolvido previamente o projeto e montagem do prottipo de uma mquina fresadora de arquitetura paralela. Tambm aracterizado pela redundncia na atuao para o posicionamento da ferramenta. Com este intuito, pretende-se no trabalho atual, avaliar o erro esttico de posicionamento da ferramenta por mtodos experimentais, quantificar os deslocamentos, realizar um mapeamento experimental em diversas configuraes dos membros. Por outro lado, pretende-se adaptar um modelo numrico simplificado que possa prever as deformaes elsticas em diversas configuraes, que contemple o efeito de juntas lineares flexveis e que de alguma forma ajude a identificar as principais fontes de erro. Para tal, foram elaboradas rotinas de programao que atravs da cinemtica inversa e o uso do mtodo dos elementos finitos tentem prever o que de fato acontece nos experimentos. Foi proposta tambm uma implementao alternativa para o controle do mecanismo atravs de um software CNC e a converso de coordenadas cartesianas em coordenadas dos atuadores, isto ajudaria na gerao do cdigo G. Finalmente, foram elaboradas algumas trajetrias que tentam avaliar a exatido e repetitividade do mecanismo alm de descrever outras trajetrias livres.
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Um dos grandes desafios enfrentados pelos fabricantes de turbinas hidrulicas prevenir o aparecimento de vibraes induzidas pelo escoamento nas travessas do pr-distribuidor e ps do rotor. Considerando apenas as travessas, e atribudos a tais vibraes, foram relatados 28 casos de trincas ou rudos anormais nas ltimas dcadas, que acarretaram enormes prejuzos associados a reparos, atrasos e perda de gerao. O estado da arte na preveno destes problemas baseia-se na utilizao de sofisticados, e caros, programas comerciais de dinmica dos fluidos computacional para o clculo transiente do fenmeno. Este trabalho faz uma ampla reviso bibliogrfica e levantamento de eventos de trincas ou rudos ocorridos em travessas nos ltimos 50 anos. Prope, ento, um enfoque alternativo, baseado exclusivamente em ferramentas de cdigo aberto. A partir de hipteses simplificadoras devidamente justificadas, o problema formulado matematicamente de forma bidimensional, no plano da seo transversal da travessa, levando em conta a interao fluido-estrutura. Nesta estratgia, as equaes de Navier-Stokes so resolvidas pelo mtodo dos elementos finitos por meio da biblioteca gratuita oomph-lib. Um cdigo especial em C++ desenvolvido para o problema de interao fluido-estrutura, no qual o fenmeno de turbulncia levado em considerao por meio de um algoritmo baseado no modelo de Baldwin-Lomax. O mtodo proposto validado por meio da comparao dos resultados obtidos com referncias e medies disponveis na literatura, que tratam de problemas de barras retangulares suportadas elasticamente. O trabalho finaliza com a aplicao do mtodo a um estudo de caso envolvendo uma travessa particular.
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The effect of foundation embedment on settlement calculation is a widely researched topic in which there is no scientific consensus regarding the magnitude of settlement reduction. In this paper, a non-linear three dimensional Finite Element analysis has been performed with the aim of evaluating the aforementioned effect. For this purpose, 1800 models were run considering different variables, such as the depth and dimensions of the foundation and the Youngs modulus and Poissons ratio of the soil. The settlements from models with foundations at surface level and at depth were then compared and the relationship between them established. The statistical analysis of this data allowed two new expressions, with a mean maximum error of 1.80%, for the embedment influence factor of a foundation to be proposed and these to be compared with commonly used corrections. The proposed equations were validated by comparing the settlements calculated with the proposed influence factors and the true settlements measured in several real foundations. From the comprehensive study of all modelled cases, an improved approach, when compared to those proposed by other authors, for the calculation of the true elastic settlements of an embedded foundation is proposed.
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En este trabajo se describe el proceso llevado a cabo para analizar numricamente mediante el mtodo de los elementos finitos (MEF) el comportamiento vibratorio del conjunto mvil de un altavoz dinmico de bobina con doble suspensin inferior y en ausencia de la superior. El estudio se centra en el rango de baja frecuencia. El calibrado del modelo se realiza en base a medidas experimentales de la frecuencia de resonancia y desplazamiento del diafragma. Se hace nfasis en la importancia de los factores de participacin asociados a la fuerza de excitacin y en los cambios que se producen en estos al introducir fuerzas no equilibradas. As mismo, el anlisis proporciona datos para decidir sobre la distancia entre suspensiones, su nmero ptimo de pliegues y la ubicacin de las trencillas, siendo estos parmetros de gran inters en el diseo de este tipo de altavoces.
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Nesta dissertao apresenta-se o estudo do comportamento estrutural da ponte logstica modular do tipo Mabey, utilizada pelo Exrcito Portugus para apoio logstico s operaes militares e, quando disponvel, populao. Neste sentido, foi desenvolvido um modelo numrico de elementos finitos, em que foram aplicadas as aes permanentes e variveis correspondentes a uma utilizao civil e militar. A calibrao do modelo foi feita comparando os resultados obtidos com as medies in-situ de um ensaio de carga realizado, e as informaes fornecidas no catlogo do fabricante. A avaliao da segurana estrutural ltima e em condies de servio foi realizada nos termos regulamentares, permitindo evidenciar os aspetos importantes do comportamento estrutural deste tipo de estruturas. Uma vez que a ao militar no contemplada de uma forma direta na atual regulamentao, efetuou-se um estudo do comportamento dinmico de interao veculo-estrutura, simulando a circulao de veculos militares reais a diversas velocidades, e avaliando as deformaes, as aceleraes e os esforos dinmicos nos elementos estruturais principais. A anlise realizada demonstra o bom comportamento estrutural da ponte logstica tipo Mabey mesmo tendo em considerao as aes regulamentares da Parte 2 do Eurocdigo 1. O comportamento dinmico da estrutura para veculos militares reais no conduziu a solicitaes superiores s obtidas por considerao das aes regulamentares, embora se considere necessrio realizar um estudo deste tipo no caso de veculos militares com configuraes ou condies de circulao diferentes das que aqui se apresenta.
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O desenvolvimento tcnico e cientfico em torno das blindagens tem procurado contrariar o constante aperfeioamento dos projteis e do seu poder de penetrao. Para cumprir este objetivo, necessrio recorrer a solues inovadoras tanto em termos dos materiais utilizados no fabrico, como ao nvel do formato da prpria blindagem. Com este trabalho pretende-se dar os primeiros passos na produo e teste de materiais em situao de tiro real, bem como na modelao e simulao dos mesmos com o objetivo de adquirir capacidades, tcnicas e procedimentos para trabalhos futuros. O trabalho teve incio com a realizao da pesquisa bibliogrfica sobre vrios aspetos desde o fabrico at avaliao do desempenho de blindagens balsticas. O trabalho terico desta tese incidiu na modelao por elementos finitos dos elementos balsticos (protees e projtil) tendo como objetivo a simulao numrica da sua interao em condies de impacto. O trabalho experimental foi realizado no campo de tiro da Escola das Armas onde foram testados os alvos com os materiais compsitos produzidos e com placas de alumnio, com diferentes combinaes. A anlise de resultados permitiu comparar e avaliar as diferenas entre as estimativas tericas e as suas limitaes com as observaes experimentais do tiro real.
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A utilizao de tecnologias de prototipagem em objetos e estruturas do dia-a-dia cada vez maior. Porm, os componentes que possvel fabricar esto em geral associados a prottipos demonstrativos no funcionais. Para ultrapassar estas limitaes tm vindo a ser desenvolvidos novos materiais, procurando a melhoria das suas caractersticas mecnicas. A presente dissertao insere-se no projeto Firend, que se tem vindo a desenvolver numa parceria entre a Academia Militar e outras instituies como o Instituto Superior Tcnico e procura avaliar a viabilidade da utilizao da tcnica de deposio de resina fotopolimerizvel por ultra-violeta no fabrico de projteis para o transporte especial de agentes extintores, procurando caracterizar o desempenho deste material em condies operativas simulativas do disparo real. A pesquisa bibliogrfica da presente dissertao baseou-se numa breve introduo aos materiais polimricos. O trabalho terico consistiu na modelao numrica atravs do mtodo dos elementos finitos do ensaio de compresso utilizando o programa Deform e na respetiva validao do modelo atravs de comparao dos resultados das simulaes com dados experimentais existentes na literatura da especialidade. O trabalho experimental fundamentou-se no fabrico e preparao de provetes atravs da tecnologia de impresso 3D, na descrio das ferramentas utilizadas e do plano experimental. No final verificou-se a fratura de todos os provetes ensaiados e uma grande disperso dos resultados, conseguindo-se apenas retirar uma tenso de segurana que no deve ser ultrapassada. De acordo com o estudo realizado o material ensaiado demonstrou-se no ser apropriado para a aplicao pretendida e recomenda-se a avaliao de outros materiais igualmente utilizados pelas tcnicas de prototipagem rpida, tais como uma mistura de uma resina polimrica com um outro material com caractersticas mecnicas mais adequadas.
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O recurso a sistemas de fachadas prefabricadas no ramo da Construo Civil tem-se revelado uma opo eficaz, apresentando-se como uma soluo de vanguarda no sentido de garantir vantagens ao nvel da qualidade e da produtividade. A introduo de painis de GRC (Glassfibre Reinforced Concrete) no mercado da construo trouxe vantagens ao sector uma vez que compatibiliza as vantagens da prefabricao leve, elevados nveis de desempenho e uma grande latitude em termos de formas e acabamentos. Este compsito formado por uma matriz de argamassa reforada com fibra de vidro. A incorporao das fibras permite melhorar as propriedades mecnicas da argamassa, principalmente ao nvel da resistncia de trao e flexo, fazendo com que os elementos possam ter menores espessuras e consequentemente menor peso, comparativamente com peas de beto armado. No mercado so comercializados trs tipos de painis de GRC, os do tipo nervurado, os do tipo stud frame e os do tipo sanduiche. Estes vrios tipos de painis tem as suas particularidades e a seleo depende das exigncias e das caractersticas da obra. O estudo teve como alvo diferentes formas e dimenses de painis de fachada em GRC do tipo nervurado. No presente trabalho faz-se um estudo comparativo da aplicao de dois mtodos de dimensionamento. Comparam-se os resultados obtidos pela teoria clssica da flexo (TCF) e pelo mtodo dos elementos finitos (MEF) e confrontam-se estes valores com os resultados obtidos em ensaios. Com o estudo efetuado conclui-se pela validade e utilidade da anlise atravs da TCF, cujos resultados se aproximam bastante da anlise pelo MEF. Sugerem-se coeficientes de ajustamento no sentido de adaptar a pratica de projeto em conformidade com os resultados verificados.
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Neste trabalho pretende-se estudar a influncia das caractersticas geotcnicas e geomtricas no dimensionamento de cortinas de conteno ancoradas. Para a concretizao destes objetivos escolheu-se uma parede tipo Berlim definitivo ancorada, tendo-se abordado o seu processo construtivo e constatado a necessidade de o seguir com rigor. Concludo isto, fez-se uma introduo ao programa de elementos finitos, Phase2, da Rocsciense. A parte mais importante da presente dissertao visa perceber o funcionamento deste tipo de construo e o que mais influencia o seu comportamento. Aps se ter admitido um modelo, as caractersticas do solo a utilizar, e compreendido de que forma poderia ser utilizado o software mencionado e como proceder modelao que mais se aproxima de uma situao real, simulou-se o caso de estudo considerado e efetuou-se a sua anlise do ponto de vista de deslocamentos horizontais na cortina. Esta primeira anlise resultou em deslocamentos que, comparados com os dos casos de estudo referidos na bibliografia, se consideram aceitveis. Aps anlise do estudo base, que ser designado ao longo do trabalho por estudo base 1 (E1), procedeu-se a uma anlise paramtrica, ou seja, realizaram-se vrios estudos, onde para cada um deles se fez variar um parmetro de cada vez. Esses parmetros so propriedades geotcnicas do solo, caractersticas geomtricas da parede e caractersticas dos elementos de ancoragem. No estudo 2, tambm designado por E2, utiliza-se uma parede moldada em substituio do muro de Berlim definitivo utilizado no E1. Estes estudos paramtricos vo desde o Estudo 2 (E2) ao Estudo 15 (E15) e todos eles so apresentados em comparao com o estudo base. Por fim, conclui-se que o comportamento entre o muro de Berlim definitivo e a parede moldada so diferentes, sobretudo na distribuio de deslocamentos ao longo da cortina, sendo esta diferena provocada essencialmente pelas diferenas no processo construtivo. Quanto alterao dos parmetros em estudo os que mais afetam o comportamento do muro so a variao do mdulo de deformabilidade do solo, a presena de um estrato rijo ao nvel do fundo da escavao, a variao da inclinao das ancoragens e a fora de pr-esforo aplicada.
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The natural and anthropogenic changes that are occurring at the coastal zone around the world represent the greatest problem to society in this century. This problem becomes more evident due to high density of coastal cities, to growing tourist-estate speculation of those areas and to climate change that tend to trigger and accelerate the erosive processes that operating in the littoral. In this context, its possible perceive ever more a significant increase of problems associated to the coastal erosion and retreat of cliffs in the state of Rio Grande do Norte, where this study area of this search is located. The area is located in the coastal zone of the city of Baa Formosa/RN, in south-eastern coast of Rio Grande do Norte, and has a extension of about 1200 meters along the Porto beach. The main objective of this study is to analyze the stability of these cliffs in this region. Through field investigations, testings and computational analysis using the Finite Element Method and Equilibrium Limit Methods. The area was divided into four sections, and were applied checklists, and also realized characterization tests and direct shear tests with materials obtained along these sections. In this manner, it was found that the segments of cliff in this coastal zone have heights around 4 meters to 14 meters and inclinations of approximately 40 to 90.However the constituents soils of the cliffs were classified, in general terms in accordance to Unified Soil Classification System (USCS), as clayey sands or silty sands, clays of low plasticity, clayey gravels and poorly graduaded sands. The most variegated and clayey soils belong to base of the cliff. The stability analysis showed that the safety factors ranged in section 01, from 1.92 to 4.93, in the section 02, from 1.00 to 1.43, in the section 03, from 1.36 to 1.75 , and section 04, from 1.00 to 3.64. Thus, the sections 02 and 03 were considered more unstable. However, the section 03 can be considered as the most critical section due to the absence of coastal protection structures and the narrow strip of beach.
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Retaining walls design involves factors such as plastification, loading and unloading, pre-stressing, excessive displacements and earth and water thrust. Furthermore, the interaction between the retained soil and the structure is rather complex and hard to predict. Despite the advances in numerical simulation techniques and monitoring of forces and displacements with field instrumentation, design projects are still based on classical methods, whose simplifying assumptions may overestimate structural elements of the retaining wall. This dissertation involves a three-dimensional numerical study on the behavior of a retaining wall using the finite element method (FEM). The retaining wall structure is a contiguous bored pile wall with tie-back anchors. The numerical results were compared to data obtained from field instrumentation. The influence of the position of one or two layers of anchors and the effects of the construction of a slab bounded at the top of the retaining wall was evaluated. Furthermore, this study aimed at investigating the phenomenon of arching in the soil behind the wall. Arching was evaluated by analyzing the effects of pile spacing on horizontal stresses and displacements. Parametric analysis with one layers of anchors showed that the smallest horizontal displacements of the structure were achieved for between 0.3 and 0.5 times the excavation depth. Parametric analyses with two anchor layers showed that the smallest horizontal displacements were achieve for anchors positioned in depths of 0.4H and 0.7H. The construction of a slab at the top of the retaining wall decreased the horizontal displacements by 0.14% times the excavation depth as compared to analyses without the slab. With regard to the arching , analyzes showed an optimal range of spacing between the faces of the piles between 0.4 and 0.6 times the diameter of the pile
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This work consists of the conception, developing and implementation of a Computational Routine CAE which has algorithms suitable for the tension and deformation analysis. The system was integrated to an academic software named as OrtoCAD. The expansion algorithms for the interface CAE genereated by this work were developed in FORTRAN with the objective of increase the applications of two former works of PPGEM-UFRN: project and fabrication of a Electromechanincal reader and Software OrtoCAD. The software OrtoCAD is an interface that, orinally, includes the visualization of prothetic cartridges from the data obtained from a electromechanical reader (LEM). The LEM is basically a tridimensional scanner based on reverse engineering. First, the geometry of a residual limb (i.e., the remaining part of an amputee leg wherein the prothesis is fixed) is obtained from the data generated by LEM by the use of Reverse Engineering concepts. The proposed core FEA uses the Shell's Theory where a 2D surface is generated from a 3D piece form OrtoCAD. The shell's analysis program uses the well-known Finite Elements Method to describe the geometry and the behavior of the material. The program is based square-based Lagragean elements of nine nodes and displacement field of higher order to a better description of the tension field in the thickness. As a result, the new FEA routine provide excellent advantages by providing new features to OrtoCAD: independency of high cost commercial softwares; new routines were added to the OrtoCAD library for more realistic problems by using criteria of fault engineering of composites materials; enhanced the performance of the FEA analysis by using a specific grid element for a higher number of nodes; and finally, it has the advantage of open-source project and offering customized intrinsic versatility and wide possibilities of editing and/or optimization that may be necessary in the future
