Influência do comportamento semi-rígido de placas de base e de ligações viga-coluna na resposta dinâmica de pórticos de aço.

Tradicionalmente, na análise e dimensionamento de estruturas de aço, assume-se que as ligações viga-coluna são rígidas ou flexíveis (rotuladas). Por outro lado, é de conhecimento geral que a grande maioria das ligações viga-coluna apresenta um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Inúmeros trabalhos de pesquisa têm sido desenvolvidos nos últimos vinte e cinco anos, de forma a estudar o comportamento desse tipo de ligação. Um dos principais objetivos desta investigação é o de propor uma metodologia de análise que represente de forma apropriada a influência do comportamento semi-rígido de placas de base e de ligações viga-coluna, sobre a resposta dinâmica (linear e não-linear) de estruturas de aço. Outra contribuição desta dissertação diz respeito à investigação do comportamento dinâmico (linear e não-linear) de pórticos de aço, a partir da consideração de ligações viga-coluna simétricas e não-simétricas e especialmente das placas de base. A análise estrutural é desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS [27]. Nos modelos em elementos finitos foram considerados os efeitos de não-linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), o comportamento não-linear das placas de base e das ligações viga-coluna e, bem como, o efeito de histerese que ocorre quando a estrutura é submetida a cargas cíclicas. Os resultados alcançados indicaram que o fenômeno físico da ressonância não ocorre no que se refere à resposta dinâmica dos modelos semi-rígidos não-lineares. A ressonância não ocorre na resposta dos modelos devido ao fato de que, na análise dinâmica não-linear, o efeito de histerese presente nas ligações (placas de base e viga-coluna), essencialmente com comportamento não-linear, provoca um amortecimento na resposta dinâmica da estrutura.

Avaliação da influência do esforço normal no banzo no comportamento de ligações tubulares em aço.

A demanda pelo uso de perfis tubulares em estruturas na construção civil tem tido grande avanço no Brasil, apesar de ser, há muito tempo, amplamente empregado na Europa e países desenvolvidos. O lançamento de uma norma técnica brasileira específica para dimensionamento de perfis tubulares confirma esta tendência, havendo então a necessidade de uma maior divulgação e execução de estudos e trabalhos de pesquisa para uma melhor compreensão e desenvolvimento desta tecnologia. O presente trabalho apresenta uma análise da influência da aplicação de esforço normal no banzo no comportamento de ligações tubulares do tipo T. No desenvolvimento deste trabalho, foram realizados seis ensaios em laboratório com ligações do tipo T com perfis do tipo RHS para o banzo e SHS para o montante, sendo utilizados perfis conformados a frio para composição das ligações ensaiadas. Do total dos ensaios foram executados dois ensaios sem aplicação de esforço normal no banzo; dois com aplicação de esforço normal de compressão e dois com aplicação de esforço normal de tração. A resistência última das ligações nos ensaios foi obtida por meio do Critério de Deformação Limite proposto por diversos pesquisadores. Estes resultados foram comparados com os resultados obtidos em modelos numéricos em elementos finitos desenvolvidos no programa ANSYS 12.0, sendo considerado nestes modelos as não-linearidades geométricas e de material. Estes resultados também foram comparados com os resultados teóricos obtidos com base nas prescrições constantes nas normas Eurocode 3; norma brasileira NBR 16239 e do CIDECT. Conclui-se com este estudo que os resultados obtidos tanto nos ensaios experimentais quanto nos modelos numéricos ficaram a favor da segurança quando comparados com os valores teóricos obtidos pelas normas Eurocode 3 e NBR 16239:2013 e CIDECT com o banzo sem aplicação de esforço normal e com aplicação de esforço normal de compressão de até 60% e 80 % da carga de plastificação do banzo, respectivamente, para o Eurocode 3/NBR16239:2013 e para o CIDECT. As resistências obtidas para as ligações com a aplicação de esforço normal de tração no banzo foram superiores aos resultados teóricos no caso estudado.

Avaliação de ligações KK entre perfis tubulares em aço.

Em virtude do elevado grau de desenvolvimento da tecnologia em sua produção, a utilização de perfis tubulares é grandemente difundida em países como, por exemplo, Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda. A utilização de tais perfis no Brasil era bastante restrita, limitando-se a coberturas espaciais. Atualmente, a situação do mercado brasileiro começa a se alterar em decorrência do significativo aumento da oferta de perfis tubulares estruturais. Este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo KK com perfis tubulares circulares (CHS), com o intuito de estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2 edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, ABNT NBR 16239:2013, pelas equações propostas por Paul e Kurobane e critérios de deformação limite. A calibração de um modelo foi feita com dados numéricos e experimentais. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada com o uso do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Foi proposto um modelo de uma treliça espacial composta por perfis tubulares de seção circular para comparar os resultados de análises de uma ligação isolada e a resposta desta mesma ligação como parte de uma treliça em escala real.

Estudo do comportamento dinâmico de edifícios mistos (aço-concreto) submetidos à ação não determinística do vento.

Considerando-se um cenário econômico bastante favorável em conjunto com avanços tecnológicos da ciência dos materiais e processos construtivos, nos últimos trinta anos, as cidades brasileiras têm apresentado um crescimento substancial, no que diz respeito à construção de edifícios residenciais e comerciais de múltiplos andares. Nos dias de hoje, estes edifícios apresentam níveis de esbeltez elevados e têm sido construídos com estruturas cada vez mais arrojadas englobando a experiência e o conhecimento dos engenheiros civis. Deste modo, o principal objetivo dos projetistas está associado à concepção de estruturas mais leves, nas quais o projeto estrutural requer um conhecimento teórico substancial, objetivando tornar compatíveis os requisitos arquitetônicos com as condições necessárias para a estabilidade. Assim sendo, o objetivo deste trabalho de pesquisa é o de investigar o comportamento estrutural estático e dinâmico de um edifício misto (aço-concreto) de 20 pavimentos quando submetido às ações dinâmicas do vento não determinísticas. Deste modo, no desenvolvimento do modelo computacional são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Para tal, o estudo apresenta os resultados de uma análise não linear geométrica para ações de serviço. A resposta dinâmica não determinística do modelo estrutural investigado, em termos dos valores máximos médios dos deslocamentos e das acelerações, foi obtida e comparada com os valores limites propostos por normas e recomendações de projeto.

Avaliação de ligações entre vigas de perfil I ou H e colunas em perfis tubulares circulares.

Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações soldadas tipo T com perfis tubulares circulares (CHS) para a coluna e perfil I ou H para a viga com flexão no plano, efetuado com base nas normas EC3, CIDECT e a NBR 16239 comparando com o critério de deformação limite, proposto por Lu et al., através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys versão 12.0. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Com base nos resultados numéricos avaliados foram traçadas curvas momento-rotação para cada modelo com o objetivo de obter o momento resistente de cada ligação bem como a classificação da ligação quanto a capacidade de rotação, a influência dos parâmetros geométricos em cada modelo e o modo de falha que controlará o dimensionamento da ligação.

Low-order modelling of ducted flames with temporally varying equivalence ratio in realistic geometries

The interaction between unsteady heat release and acoustic pressure oscillations in gas turbines results in self-excited combustion oscillations which can potentially be strong enough to cause significant structural damage to the combustor. Correctly predicting the interaction of these processes, and anticipating the onset of these oscillations can be difficult. In recent years much research effort has focused on the response of premixed flames to velocity and equivalence ratio perturbations. In this paper, we develop a flame model based on the socalled G-Equation, which captures the kinematic evolution of the flame surfaces, under the assumptions of axisymmetry, and ignoring vorticity and compressibility. This builds on previous work by Dowling [1], Schuller et al. [2], Cho & Lieuwen [3], among many others, and extends the model to a realistic geometry, with two intersecting flame surfaces within a non-uniform velocity field. The inputs to the model are the free-stream velocity perturbations, and the associated equivalence ratio perturbations. The model also proposes a time-delay calculation wherein the time delay for the fuel convection varies both spatially and temporally. The flame response from this model was compared with experiments conducted by Balachandran [4, 5], and found to show promising agreement with experimental forced case. To address the primary industrial interest of predicting self-excited limit cycles, the model has then been linked with an acoustic network model to simulate the closed-loop interaction between the combustion and acoustic processes. This has been done both linearly and nonlinearly. The nonlinear analysis is achieved by applying a describing function analysis in the frequency domain to predict the limit cycle, and also through a time domain simulation. In the latter case, the acoustic field is assumed to remain linear, with the nonlinearity in the response of the combustion to flow and equivalence ratio perturbations. A transfer function from unsteady heat release to unsteady pressure is obtained from a linear acoustic network model, and the corresponding Green function is used to provide the input to the flame model as it evolves in the time domain. The predicted unstable frequency and limit cycle are in good agreement with experiment, demonstrating the potential of this approach to predict instabilities, and as a test bench for developing control strategies. Copyright © 2011 by ASME.

Obtaining bifurcation diagrams with a thermoacoustic network model

Linear techniques can predict whether the non-oscillating (steady) state of a thermoacoustic system is stable or unstable. With a sufficiently large impulse, however, a thermoacoustic system can reach a stable oscillating state even when the steady state is also stable. A nonlinear analysis is required to predict the existence of this oscillating state. Continuation methods are often used for this but they are computationally expensive. In this paper, an acoustic network code called LOTAN is used to obtain the steady and the oscillating solutions for a horizontal Rijke tube. The heat release is modelled as a nonlinear function of the mass flow rate. Several test cases from the literature are analysed in order to investigate the effect of various nonlinear terms in the flame model. The results agree well with the literature, showing that LOTAN can be used to map the steady and oscillating solutions as a function of the control parameters. Furthermore, the nature of the bifurcation between steady and oscillating states can be predicted directly from the nonlinear terms inside the flame model. Copyright © 2012 by ASME.

Chaotic behavior of pulsating heat pipes

Chaotic behavior of closed loop pulsating heat pipes (PHPs) was studied. The PHPs were fabricated by capillary tubes with outer and inner diameters of 2.0 and 1.20 mm. FC-72 and deionized water were used as the working fluids. Experiments cover the following data ranges: number of turns of 4, 6, and 9, inclination angles from 5 degrees (near horizontal) to 90, (vertical), charge ratios from 50% to 80%, heating powers from 7.5 to 60.0 W. The nonlinear analysis is based on the recorded time series of temperatures on the evaporation, adiabatic, and condensation sections. The present study confirms that PHPs are deterministic chaotic systems. Autocorrelation functions (ACF) are decreased versus time, indicating prediction ability of the system is finite. Three typical attractor patterns are identified. Hurst exponents are very high, i.e., from 0.85 to 0.95, indicating very strong persistent properties of PHPs. Curves of correlation integral versus radius of hypersphere indicate two linear sections for water PHPs, corresponding to both high frequency, low amplitude, and low frequency, large amplitude oscillations. At small inclination angles near horizontal, correlation dimensions are not uniform at different turns of PHPs. The non-uniformity of correlation dimensions is significantly improved with increases in inclination angles. Effect of inclination angles on the chaotic parameters is complex for FC-72 PHPs, but it is certain that correlation dimensions and Kolmogorov entropies are increased with increases in inclination angles. The optimal charge ratios are about 60-70%, at which correlation dimensions and Kolmogorov entropies are high. The higher the heating power, the larger the correlation dimensions and Kolmogorov entropies are. For most runs, large correlation dimensions and Kolmogorov entropies correspond to small thermal resistances, i.e., better thermal performance, except for FC-72 PHPs at small inclination angles of theta < 15 degrees.

Asymptotic periodicity of the Volterra equation with infinite delay

For some species, hereditary factors have great effects on their population evolution, which can be described by the well-known Volterra model. A model developed is investigated in this article, considering the seasonal variation of the environment, where the diffusive effect of the population is also considered. The main approaches employed here are the upper-lower solution method and the monotone iteration technique. The results show that whether the species dies out or not depends on the relations among the birth rate, the death rate, the competition rate, the diffusivity and the hereditary effects. The evolution of the population may show asymptotic periodicity, provided a certain condition is satisfied for the above factors. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Algorithmic derivation of isochronicity conditions

Hill, Joe M., Lloyd, Noel G., Pearson, Jane M., 'Algorithmic derivation of isochronicity conditions', Nonlinear Analysis (2007) 67, 52-69.

Collective atomic recoil lasing including friction and diffusion effects

We extend the collective atomic recoil lasing (CARL) model including the effects of friction and diffusion forces acting on the atoms due to the presence of optical molasses fields. The results from this model are consistent with those from a recent experiment by Kruse [ Phys. Rev. Lett. 91, 183601 (2003) ]. In particular, we obtain a threshold condition above which collective backscattering occurs. Using a nonlinear analysis we show that the backscattered field and the bunching evolve to a steady state, in contrast to the nonstationary behavior of the standard CARL model. For a proper choice of the parameters, this steady state can be superfluorescent.

Análise estática não linear de um edifício em betão armado

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Positive radial solutions of the Dirichlet problem for the Minkowski-Curvature equation in a ball

We study the existence and multiplicity of positive radial solutions of the Dirichlet problem for the Minkowski-curvature equation { -div(del upsilon/root 1-vertical bar del upsilon vertical bar(2)) in B-R, upsilon=0 on partial derivative B-R,B- where B-R is a ball in R-N (N >= 2). According to the behaviour off = f (r, s) near s = 0, we prove the existence of either one, two or three positive solutions. All results are obtained by reduction to an equivalent non-singular one-dimensional problem, to which variational methods can be applied in a standard way.