Análise estática de vigas em materiais compósitos usando computação simbólica

Na presente dissertação estuda-se o comportamento mecânico em vigas construídas em materiais compósitos, abordando diferentes teorias de base. Foram desenvolvidos dois elementos Lagrangeanos de viga-barra, baseados na teoria ao corte de primeira ordem e na teoria ao corte de ordem superior, quadráticos e cúbicos, respectivamente. Os modelos foram implementados na aplicação de computação simbólica MAPLE e comparados com soluções alternativas. Foram realizados estudos em análise estática linear e nesse contexto foi estudada a influência da variação dos ângulos de orientação das fibras e do número de camadas de empilhamento do laminado. Foi iniciado um estudo sobre o comportamento de materiais FGM.

Formalismo de Hamilton-Jacobi generalizado: teorias de campos com derivadas de ordem superior

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Eletrodinâmica de ordem superior em (2+1)D

Pós-graduação em Física - IFT

Cordas cósmicas e gravitação planar de ordem superior

The possibility of generalizing gravity in 2+1 dimensions to include higher-derivative terms, thereby allowing for a dynamical theory, opens up a variety of new interesting questions. This is in great contrast with pure Einstein gravity which is a generally covariant theory that has no degrees of freedom - a peculiarity that, in a sense, renders it a little insipid and odorless. The research on gravity of particles moving in a plane, that is, living in flatland, within the context of higher-derivative gravity, leads to novel and interesting effects. For instance, the generation of gravity, antigravity, and gravitational shielding by the interaction of massive scalar bosons via a graviton exchange. In addition, the gravitational deffection angle of a photon, unlike that of Einstein gravity, is dependent of the impact parameter. On the other hand, the great drawback to using linearized general relativity for describing a gravitating string is that this description leads to some unphysical results such as: (i) lack of a gravity force in the nonrelativistic limit; (ii) gravitational deffection independent of the impact parameter. Interesting enough, the effective cure for these pathologies is the replacement of linearized gravity by linearized higher-derivative gravity. We address these issues here

Derivações de ordem superior em anéis primos e semiprimos

Nesta tese estudamos as derivações de ordem superior (DOS) em anéis não-comutativos. Inicialmente, mostramos que toda derivação tripla de Jordan de ordem superior em um anel semiprimo livre de 2-torção é uma DOS. Em particular, toda derivação de Jordan de ordem superior (DJOS) num anel deste tipo é uma DOS. Estendemos também o resultado a ideais de Lie U, provando que se R é um anel primo livre de 2-torção e D é uma DJOS de U em R onde U ct Z(R) é tal que U2E U para todo u E U, então D é uma DOS de U em R. Nestas condições, se U C Z(R), então o resultado não é válido. Estudamos ainda as DOS cujas componentes satisfazem relações de dependência linear sobre R ou Q (o anel de quocientes à direita de M artindale de R). Caracterizamos tais DOS, e mostramos que as relações de dependência linear são preservadas ao estendermos uma DOS de R a Q.

Alocação dinâmica ótima com momentos de ordem superior para a estratégia de carry trade

O objetivo do presente trabalho é verificar se, ao levar-se em consideração momentos de ordem superior (assimetria e curtose) na alocação de uma carteira de carry trade, há ganhos em relação à alocação tradicional que prioriza somente os dois primeiros momentos (média e variância). A hipótese da pesquisa é que moedas de carry trade apresentam retornos com distribuição não-Normal, e os momentos de ordem superior desta têm uma dinâmica, a qual pode ser modelada através de um modelo da família GARCH, neste caso IC-GARCHSK. Este modelo consiste em uma equação para cada momento condicional dos componentes independentes, explicitamente: o retorno, a variância, a assimetria, e a curtose. Outra hipótese é que um investidor com uma função utilidade do tipo CARA (constant absolute risk aversion), pode tê-la aproximada por uma expansão de Taylor de 4ª ordem. A estratégia do trabalho é modelar a dinâmica dos momentos da série dos logartimos neperianos dos retornos diários de algumas moedas de carry trade através do modelo IC-GARCHSK, e estimar a alocação ótima da carteira dinamicamente, de tal forma que se maximize a função utilidade do investidor. Os resultados mostram que há ganhos sim, ao levar-se em consideração os momentos de ordem superior, uma vez que o custo de oportunidade desta foi menor que o de uma carteira construída somente utilizando como critérios média e variância.

análise dos efeitos ionosféricos de ordem superior no ciclo solar 24 e influência no posicionamento GNSS absoluto

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

O Processo de Raciocínio na Teoria dos Constrangimentos Aplicado numa Instituição de Ensino Superior

A Teoria dos Constrangimentos (TOC) ou das Restrições tem-se mostrado uma valiosa ferramenta de gestão, auxiliando na identificação dos constrangimentos que limitem a capacidade das empresas na prossecução da sua meta. Assim, para as restrições não físicas, a TOC desenvolveu o Processo de Raciocínio que é composto por ferramentas de análise lógica que dão subsídios para o diagnóstico de problemas bem como a formulação de soluções e planos de acção para implementá-las. Neste contexto, este trabalho se propõe a determinar a adequação do Processo de Raciocínio da Teoria dos Constrangimentos numa Instituição de Ensino Superior (IES) como forma de diagnosticar os problemas e propor soluções capazes de permitir a empresa uma melhoria contínua do seu desempenho. Serão avaliadas as ferramentas que compõem o Processo de Raciocínio, que são: Árvore de Realidade Actual, Diagrama de Dispersão de nuvens, Árvore de Realidade Futura, Árvore de Pré-Requisitos e Árvore de Transição. O trabalho inicia-se com uma pesquisa bibliográfica seguida de uma pesquisa de campo e finalizando com uma aplicação do PR numa IES localizada na ilha de São Vicente. A colecta de informações para a análise processou-se mediante a aplicação de um questionário fechado aos discentes e funcionários, questionário aberto aos docentes e entrevista estruturada aos dirigentes, elaborados em coerência com os objectivos que este estudo pretende atingir. Os resultados da aplicação do método aqui apresentado permitiram chegar as conclusões apontadas no capítulo final deste trabalho The Theory of Constraints (TOC) or Restriction Theory has proved to be a valuable management tool, assisting in the identification of constraints that restrict the ability of companies in the pursuit of its goals. Therefore, for the nonphysical constraints, TOC developed the Thinking Process (TP) that consists of logical analysis tools that provide a basis for diagnosing problems and formulating solutions and action plans to implement them. This study aims, thus, to determine the suitability of the use of the Thinking Process of the Theory of Constraints in a Higher Education Institution (HEI) as a way to diagnose problems and propose solutions that enable the firm to continually improve their performance. We will evaluate the tools that make up the TP, which are: Current Reality Tree, Evaporating Cloud Diagram, Future Reality Tree, Prerequisites Tree and Transition Tree. The work starts with a literature review, followed by a field search, and finishes with an application of the reasoning process in a higher education institution, located in São Vicente. The collection of the data for the analysis was processed through the application of a closed questionnaire to students and staff, opened questionnaire to teachers and interviews to management, drafted in line with the objectives that this study aims to reach. The results of the application of the method presented here, allowed us to reach the conclusions drawn in the final chapter of this work.

Estudo das tensões interlaminares e rotura de elementos curvos em materiais compósitos

Este trabalho aborda o comportamento mecânico de elementos curvos em materiais compósitos aquando sujeitos a forças e momentos nas extremidades. Os modos de falha mais comuns são estudados em detalhe: falha transversal na matriz devido a tensões de flexão (tensões circunferenciais), ou falha por delaminagem devido as tensões interlaminares de tracção verificadas ao longo da espessura na região curva (tensões radiais). Inicialmente, faz-se uma abordagem sobre a influência de Z-Pins na resistência interlaminar, uma abordagem sobre os efeitos de bordo, e sobre tensões interlaminares com base em teorias Layerwise de ordem superior. Salienta-se, ainda, a importância do estudo feito com o World-Wide Failure Exercise (WWFE) (Hinton et al. 2004) na comunidade científica relacionada com o tema dos materiais compósitos. O presente trabalho, é essencialmente dividido em duas partes: modelos analíticos e modelos numéricos. São estudados provetes curvos, em forma de C (semicircular), geometria analisada por Ko e Jackson (1989); e em forma de L (cantoneira de abas iguais), analisados por Sun e Kelly (1988). Começa-se por fazer uma análise teórica, através da Teoria Multicamada, ao trabalho Ko e Jackson, autores da mesma. Analisou-se também, através desta teoria, a parte em quarto de círculo da viga estudada por Sun e Kelly. Após ter a solução analítica bem compreendida, essa teoria é aplicada ao principal estudo deste trabalho, um provete semicircular, usando os empilhamentos de Sun e Kelly. É ainda estudado, e aplicado a este último, o critério de falha em três dimensões (3D) proposto por Hashin (1980). Na segunda parte, é feita uma validação numérica dos três casos anteriores, com recurso ao software comercial de elementos finitos (EF), ANSYS. Estes estudos de EF têm a diferença, relativamente aos originais, de serem em 3D, podendo assim ser retiradas todas as tensões necessárias para se aplicar o critério de falha. No final, é feita uma comparação geral entre os resultados analíticos e numéricos.

Prensa electromagnética com recuperação de energia para corte e moldagem de chapas e tubos de AL

Foi desenvolvido um conversor de potência e atuador mecânico para a moldagem e corte, por ação de pressão magnética, de chapas e tubos de Al, com uma energia máxima de descarga de 10kJ. O conversor é composto por duas malhas de descarga em paralelo e duas malhas de recuperação de energia. O circuito é capaz de gerar uma corrente de pico de 50kA com uma taxa de variação máxima de 2kA/s através de um atuador, recuperar até 32% da sua energia inicial e diminuir o tempo de carga dos bancos de condensadores no mesmo valor, reduzindo assim a potência da fonte de alimentação primária Foram construídos vários atuadores de forma a otimizar o processo, considerando as várias funções pretendidas, como a deformação ou corte de chapas e compressão de tubos. O circuito elétrico aproximado desenvolvido em Matlab/Simulink foi validado, considerando apenas o funcionamento da malha primária sem o atuador e a dinâmica associada, sendo capaz de simular as respostas do sistema para várias situações específicas, tornando-se numa ferramenta para otimização do mesmo. Experimentalmente, os resultados obtidos provam ser possível cortar chapas Al de 0,5 e 0,8mm, com apenas 13% da energia total do circuito, e comprimir tubos de Al com 2mm de espessura e 50mm de diâmetro com apenas 2,4kJ. A topologia do circuito e a construção da máquina tiveram em conta vários aspetos que melhoram a proteção de pessoas e equipamentos e devida à sua configuração este é capaz de suportar variações de capacidade nos bancos de condensadores e variações de indutância nas bobinas de recuperação de energia sem se danificar.

Comparação dos métodos ENF e 4-ENF para determinação da tenacidade ao corte de juntas adesivas

Ao longo destes últimos anos as ligações adesivas têm vindo a verificar um aumento progressivo em aplicações estruturais em detrimento das ligações mecânicas convencionais. Esta alteração de paradigma deve-se às vantagens que as juntas adesivas possuem relativamente aos outros métodos de ligação. A mecânica da fratura e os Modelos de Dano Coesivo (MDC) são critérios comuns para prever a resistência em juntas adesivas e usam como parâmetros fundamentais as taxas de libertação de energia. Pelo facto do ensaio 4-Point End Notched Flexure (4-ENF), aplicado em juntas adesivas, ainda estar pouco estudado é de grande relevância um estudo acerca da sua viabilidade para a determinação da taxa crítica de libertação de energia de deformação ao corte (GIIc). Esta dissertação tem como objetivo principal efetuar uma comparação entre os métodos End- Notched Flexure (ENF) e 4-ENF na determinação de GIIc em juntas adesivas. Para tal foram utilizados 3 adesivos: Araldite® AV138, Araldite® 2015 e SikaForce® 7752. O trabalho experimental passou pela conceção e fabrico de uma ferramenta para realização do ensaio 4-ENF, seguindo-se o fabrico e a preparação dos provetes para os ensaios. Pelo facto do ensaio 4-ENF ainda se encontrar pouco divulgado em juntas adesivas, e não se encontrar normalizado, uma parte importante do trabalho passou pela pesquisa e análise em trabalhos de investigação e artigos científicos. A análise dos resultados foi realizada por comparação direta dos valores de GIIc com os resultados obtidos no ensaio ENF, sendo realizada por série de adesivo, através da comparação das curvas P-δ e curvas-R. Como resultado verificou-se que o ensaio 4-ENF em ligações adesivas não é o mais versátil para a determinação do valor de GIIc, e que apenas um método de obtenção de GIIc é viável. Este método é baseado na medição do comprimento de fenda (a). Ficou evidenciado que o ensaio ENF, devido a ser um ensaio normalizado, por apresentar um setup mais simples e por apresentar uma maior disponibilidade de métodos para a determinação do valor de GIIc, é o mais recomendado. Conclui-se assim que o ensaio 4-ENF, embora sendo uma alternativa ao ensaio ENF, tem aplicação mais limitada.

Uma implementação geral de elementos de contorno e sua aplicação a problemas de flexão de placas

o presente trabalho aborda a aplicação do método dos elementos de contorno (MEC) para solução de problemas de flexão linear e geometricamente não-linear de placas semiespessas. Os modelos de placa empregados consideraram a influência do cisalhamento através de teorias de primeira ordem, especificamente as de Mindlin e Reissner. Uma formulação integral unificada dos modelos de placa utilizados é desenvolvida para o operador de Navier do problema, onde foram mantidos alguns termos de ordem superior no tensor deformação de Green. A formulação integral do problema de membrana acoplado ao de flexão é igualment desenvolvida, levando a um sistema de equações integrais não-lineares que descreve completamente problemas de placas que envolvem grandes deslocamentos. Estas equações podem ser particularizadas para problemas de flexão linear e estabilidade elástica. Tendo em vista a necessidade de se considerar derivadas dos deslocamentos translacionais, as equações integrais correspondentes ao gradiente dos deslocamentos também foram deduzidas, caracterizando uma formulação hipersingular. o método empregado para solução numérica do sistema de equações integrais foi o método direto dos elementos de contorno. Um tratamento das integrais fortemente singulares presentes nas equações foi realizado, baseado em expansões assint6ticas dos núcleos. Deste procedimento resulta uma abordagem regularizada que emprega apenas quadraturas padrão de Gauss-Legendre.

Uma metodologia unificada no domínio tempo para sistemas concentrados, discretos e distribuídos

A resposta impulso é utilizada como ferramenta padrão no estudo direto de sistemas concentrados, discretos e distribuídos de ordem arbitrária. Esta abordagem leva ao desenvolvimento de uma plataforma unificada para a obtenção de respostas dinâmicas. Em particular, as respostas forçadas dos sistemas são decompostas na soma de uma resposta permanente e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta permanente. A teoria desenvolve-se de maneira geral e direta para sistemas de n-ésima ordem, introduzindo-se a base dinâmica gerada pela resposta impulso na forma padrão e normalizada, sem utilizar-se a formulação de estado, através da qual reduz-se um sistema de ordem superior para um sistema de primeira ordem. Considerou-se sistemas de primeira ordem a fim de acompanhar-se os muitos resultados apresentados na literatura através da formulação de espaço de estado. Os métodos para o cálculo da resposta impulso foram classificados em espectrais, não espectrais e numéricos. A ênfase é dada aos métodos não espectrais, pois a resposta impulso admite uma fórmula fechada que requer o uso de três equações características do tipo algébrica, diferencial e em diferenças Realizou-se simulações numéricas onde foram apresentados modelos vibratórios clássicos e não clássicos. Os sistemas considerados foram sistemas do tipo concentrado, discreto e distribuído. Os resultados da decomposição da resposta dinâmica de sistemas concentrados diante de cargas harmônicas e não harmônicas foram apresentados em detalhe. A decomposição para o caso discreto foi desenvolvida utilizando-se os esquemas de integração numérica de Adams-Basforth, Strömer e Numerov. Para sistemas distribuídos, foi considerado o modelo de Euler-Bernoulli com força axial, sujeito a entradas oscilatórias com amplitude triangular, pulso e harmônica. As soluções permanentes foram calculadas com o uso da função de Green espacial. A resposta impulso foi aproximada com o uso do método espectral.