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Projeto de microsistemas eletrotermomecânicos (ETM) utilizando o método de otimização topológica (MOT) considerando a resposta térmica transiente.; Design of electrothermomechanical (ETM) MEMS using topology optimization method (TOM) considering the thermal transient response.

Salas Varela, Ruben Andres
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 23/01/2012 Português
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Microsistemas eletrotermomecânicos (ETM) são sistemas em escalas micrométricas que operam baseados na deformação por efeito termoelástico, induzida pelo aquecimento da sua estrutura devido a uma corrente elétrica. Já que é desejável que a sua resposta transiente seja rápida, amortecida e estável ao alcançar equilíbrio e, além disso, conhecendo o fato de que o fenômeno térmico é o mais lento entre os diferentes domínios físicos envolvidos nos microsistemas ETM, faz-se necessário minimizar o tempo de resposta nesse domínio com o fim de melhorar o desempenho do sistema. Isso pode ser obtido pela mudança da sua topologia estrutural. Assim, neste trabalho de mestrado, o Método de Otimização Topológica (MOT) é aplicado no projeto de microsistemas ETM levando em conta a resposta térmica transiente de forma a reduzir o seu tempo de resposta e maximizar o seu deslocamento de saída. O MOT combina técnicas de otimização com o Método de Elementos Finitos (MEF) para distribuir material em um domínio de projeto fixo com o objetivo de extremizar uma função de custo sujeita às restrições inerentes do problema. A modelagem dos microsistemas ETM é obtida resolvendo-se as equações de equilíbrio utilizando o MEF linear com base em elementos de quatro nós isoparamétricos sem considerar dependência das propriedades do material com a temperatura. O problema elétrico é resolvido com uma análise de correntes estacionárias...

Fabricação, análise computacional e experimental de juntas híbridas coladas monitoradas por compósitos inteligentes; Manufacturing, computational modeling and experimenting evaluation of hybrid bonded joints monitored through smart composites

Borges, Emanuel Nunes
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 05/07/2012 Português
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O presente trabalho correlacionou diversas funções de respostas em frequência (FRF) de juntas do tipo simples, coladas e fabricadas em titânio-compósito (resina epóxi reforçada por fibra de carbono). As FRFs produzidas foram investigadas (experimental e numericamente) tanto para juntas intactas como para juntas com falha, estas provenientes, por exemplo, do uso em serviço ou então, com resultado do processamento inadequado de um reparo. Com base nessas análises buscou-se, portanto, subsidiar o desenvolvimento de um sistema de monitoramento estrutural a partir da avaliação de seu comportamento dinâmico, medido pelo uso de pastilhas piezelétricas integradas à estrutura. Para que o respectivo objetivo fosse alcançado. Num primeiro momento, a fim de compreender os fenômenos envolvidos, conduziu-se a atividade de revisão bibliográfica, que baseada na consulta dos trabalhos mais recentes publicados sobre a análise de juntas coladas empregando abordagem numérica, analítica e/ou experimental. Em seguida, foram desenvolvidos modelos computacionais preliminares com solução via Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de se obter as diretrizes mínimas para uma proposta de fabricação das juntas híbridas (metal-compósito). Tal estratégia permitiu reduzir efeitos indesejados...

Otimização de acelerômetros MEMS eletroestáticos de alto desempenho.; Optimization of high performance eletrostaic MEMS accelerometers.

Teves, André da Costa
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 22/02/2013 Português
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Microssistemas eletromecânicos ou Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS), representam uma classe de dispositivos que combinam funções mecânicas e eletrônicas em escala micrométrica. Através do uso de técnicas de microfabricação, adaptadas da indústria de semicondutores, é realizada a integração entre estruturas móveis, sensores, atuadores e eletrônica, tornando possível a implementação de sistemas completos miniaturizados. Acelerômetros eletrostáticos estão entre os dispositivos MEMS mais comercializados hoje em dia, com venda anual em todo o mundo superior a 100 milhões de unidades e crescente a cada ano. Eles são geralmente fabricados utilizando-se três lâminas de silício espessas, coladas uma sobre a outra. A camada intermediária é obtida por processos de corrosão e consiste de uma grande massa de prova suspensa por uma ou mais vigas. Ela é separada das lâminas superior e inferior por um pequeno espaço vazio (gap), dando origem a dois conjuntos de capacitores de placas paralelas. A flexibilidade das vigas permite que a massa se mova proporcionalmente à aceleração externa e o seu deslocamento é estimado pela variação da capacitância do conjunto. O projeto destes sensores é uma tarefa complexa...

Projeto e análise da influência da alocação da área de mancal no rotor em um motor síncrono de ímãs permanentes com partida direta na rede; Design and analysis of the influence of the bearing area allocation inside the rotor in a line start permanent magnet synchronous motor

Lino, Marco Aurélio Batista
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 11/07/2013 Português
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Este trabalho propõe uma investigação sobre a influência da alocação da área de mancal em compressores herméticos para a refrigeração, considerando um motor Síncrono de Ímãs Permanentes com Partida Direta na Rede (LSPMSM) monofásico, e utilizando cálculos analíticos convencionais e o Método de Elementos Finitos (MEF). O recente aumento da preocupação com a eficiência energética tem levado muitos países a implantarem legislações que impõem necessidades de aumento de eficiência de motores elétricos. Neste contexto, o motor LSPMSM se apresenta como alternativa aos motores de indução convencionais visando à diminuição do consumo de energia elétrica, por exemplo, em refrigeradores. No entanto, a exigência de alocação de uma grande área para o mancal e por consequência a retirada de materiais ferromagnéticos do rotor pode diminuir o desempenho do motor LSPMSM inviabilizando assim sua aplicação. Para a realização deste estudo, foi adotada uma metodologia de projeto disponível na literatura para estabelecer as etapas do projeto a ser realizado. Tal referência de projeto, embora elaborada para ser utilizada em um motor LSPMSM trifásico, foi utilizada em um projeto de motor monofásico. Os resultados do ensaio foram comparados com os dados obtidos via simulações computacionais de tal forma a validar o método proposto e também avaliar o impacto da retirada de material do rotor no desempenho final do motor. Os resultados práticos ficaram próximos aos resultados obtidos em simulação validando a utilização da metodologia também em motores monofásicos. Desta forma foi possível visualizar o efeito da área de mancal no rotor que devido ao aumento da relutância do circuito magnético alterou os resultados do valor da tensão induzida dos ímãs.; This work proposes a study about the influence of the bearing area allocation in hermetic compressors for refrigeration...

On the Generalized Finite Element Method in nonlinear solid mechanics analyses; Sobre o método dos Elementos Finitos Generalizados em análises da mecânica dos sólidos não-linear

Piedade Neto, Dorival
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 29/11/2013 Português
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The Generalized Finite Element Method (GFEM) is a numerical method based on the Partition of Unity (PU) concept and inspired on both the Partition of Unity Method (PUM) and the hp-Cloud method. According to the GFEM, the PU is provided by first-degree Lagragian interpolation functions, defined over a mesh of elements similar to the Finite Element Method (FEM) meshes. In fact, the GFEM can be considered an extension of the FEM to which enrichment functions can be applied in specific regions of the problem domain to improve the solution. This technique has been successfully employed to solve problems presenting discontinuities and singularities, like those that arise in Fracture Mechanics. However, most publications on the method are related to linear analyses. The present thesis is a contribution to the few studies of nonlinear analyses of Solid Mechanics by means of the GFEM. One of its main topics is the derivation of a segment-to-segment generalized contact element based on the mortar method. Material and kinematic nonlinear phenomena are also considered in the numerical models. An Object-Oriented design was developed for the implementation of a GFEM nonlinear analyses framework written in Python programming language. The results validated the formulation and demonstrate the gains and possible drawbacks observed for the GFEM nonlinear approach.; O Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) é um método numérico baseado no conceito de partição da unidade (PU) e inspirado no Método da Partição da Unidade (MPU) e o método das Nuvens-hp. De acordo com o MEFG...

Um programa de elementos finitos em GPU e orientado a objetos para análise dinâmica não linear de estruturas.; An object-oriented finite element program in GPU for nonlinear dynamic structural analysis.

Yamassaki, Renato Toshio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 28/03/2014 Português
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É notório que o emprego de unidades de processamento gráfico (GPU) pode acelerar significativamente métodos numéricos de aplicações científicas. Para suportar essa nova tecnologia, é necessário que programas sejam readaptados, exigindo flexibilidade do código. Nesse trabalho, é apresentada a arquitetura de um programa de elementos finitos (MEF) para a análise de estruturas, com suporte ao processamento em GPU. A orientação a objetos é usada para guiar o desenvolvimento e modelar o código em uma estrutura flexível. A escalabilidade do programa é dada pela extensão de suas funcionalidades através de componentes carregados em tempo de execução. Para ilustrar a robustez do código, o software é aplicado para o estudo de dinâmica estrutural, considerando aspectos complexos de não linearidade de material (plasticidade) e geometria (grandes deslocamentos). A acurácia do código é verificada através da comparação com problemas conhecidos da literatura e com as soluções MEF comerciais (ABAQUS). As comparações mostraram uma boa concordância nos resultados. O speedup da GPU é analisado em relação aos tempos de CPU do próprio programa, sendo observado ganhos de desempenho de até 10 vezes.; It has been recognized that the adoption of graphics processing units (GPU) can significantly boost numerical methods in scientific applications. In order to support such technology...

Desenvolvimento de um transdutor ultrassônico de potência aplicado em perfuração de rochas e usinagem de metais.; Development of a power ultrasonic transducer applied in drilling machining of metals and rock perforation.

Tayra, Victor Thomas
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 25/06/2014 Português
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A sobreposição de frequências ultrassônicas a uma ferramenta em operações de perfuração, utilizando transdutores piezelétricos, resulta em melhorias na usinagem de metais, garantindo melhor acabamento (ausência de rebarba), redução do tamanho do cavaco e menor desgaste ferramental. A utilização desse tipo de técnica na perfuração de rochas reduz a carga axial e aumenta a velocidade do processo, possibilitando maior profundidade de perfuração, podendo vir a ser muito útil em pesquisas aplicadas à perfuração de reservas petrolíferas e exploração mineral. Este trabalho teve como objetivo simular e aplicar um transdutor piezelétrico ultrassônico de potência para perfuração de rochas e metais. Para as simulações numéricas duas técnicas foram utilizadas: o método dos elementos finitos (MEF) e o método das matrizes em cadeia (MMC). O MEF permitiu análises harmônicas e modais de forma rápida e precisa enquanto o MMC resultou em expressão analítica, possibilitando melhor compreensão dos parâmetros físicos e geométricos envolvidos na performance do transdutor. Ambos os métodos nortearam o projeto do protótipo a ser usado em ensaios de perfuração. Para a construção do protótipo, foi projetado um mandril para a fixação da broca...

Uma formulação em elementos finitos para a análise dinâmica e estática não linear de risers incluindo o contato com o leito do mar; A finite element formulation for the non-linear static and dynamics analysis of risers including seabed interaction

García Sánchez, Jesús Antonio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 23/08/2013 Português
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Aplica-se uma formulação Lagrangeana total do Método dos elementos Finitos (MEF) baseada em posições para obter a resposta dinâmica não linear de risers bidimensionais em contato com o leito do mar. Os elementos finitos adaptados e aplicados nas soluções são de barras curvas de pórtico com cinemática de Reissner. Os risers são estruturas cilíndricas e esbeltas utilizadas na indústria offshore para transportar desde o fundo do mar até a plataforma gases, óleos, minerais ou lodo, entre outros produtos. Na modelagem dessas estruturas, destacam-se três problemas de imediato, são eles: a determinação da catenária inicial da tubulação, o comportamento estrutural após a aplicação de deslocamentos severos no topo do riser quando ancorado à plataforma ou embarcação flutuante e o contato do riser com o leito do mar. Estes problemas resultam ou são agravados pela forte instabilidade presente nessas estruturas em razão da grande relação entre a extensão dos dutos e sua rigidez transversal. Para obter a configuração inicial, três técnicas de penalização foram desenvolvidas e comparadas. A primeira utiliza a redução progressiva da rigidez da seção transversal do riser, a segunda aplica a penalização direta nos deslocamentos nodais do riser e a terceira emprega uma solução dinâmica amortecida com redução progressiva da massa e do amortecimento. As técnicas são comparadas entre si e com resultados das bibliografias. A metodologia desenvolvida para a aplicação de deslocamentos severos no topo do riser é fundamentada na suavização da posição tentativa...

Avaliação da vida em fadiga de um novo modelo de terminal conector para dutos flexíveis

Xavier, Flávio Galdino
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Português
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Este trabalho foca a avaliação da vida em fadiga de um novo modelo de terminal conector para dutos flexíveis (risers) de camadas não aderentes (unbonded). Os ensaios foram feitos levando em consideração apenas a parte estrutural desses dutos, de forma a ensaiar uma nova configuração de ancoragem da armadura de tração encontrada nesse equipamento conhecido como terminal conector (end fitting). É dentro deste componente que os arames da armadura de tração são fixados por resina epóxi em conjunto com uma configuração específica permitindo dessa maneira a sustentação do duto flexível quando fixado a plataformas offshore. Para a escolha do novo modelo de ancoragem aqui proposto, além de se tomar como referência, fez-se também uma analogia aos modelos utilizados nas ancoragens das barras metálicas utilizadas em concreto protendido. Isto foi feito por entender que algumas características mecânicas da resina epóxi aproximam-se das do concreto. Para a definição do novo modelo de ancoragem, uma análise simplificada, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), foi feita em dois modelos de ancoragens recomendados na API RP 17B (2002) e utilizado por alguns fabricantes, no intuito de verificar as distribuições das tensões ao longo desses arames dentro do terminal conector quando envolto pela resina epóxi. Esta análise destacou as regiões ao longo dos arames onde havia concentrações das tensões. Utilizando-se dessas informações...

Otimização de placas e cascas de materiais compósitos, utilizando algoritmos genéticos, redes neurais e elementos finitos; Optimization of composites plates and shells using genetic algorithms, neural networks and finite elements

Cardozo López, Sergio Daniel
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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A otimização estrutural, utilizando ferramentas computacionais é um grande campo de pesquisa na atualidade. Os métodos utilizados, dependendo da complexidade do problema, demandam um grande custo computacional, e por isso vem sendo avaliandas várias técnicas para diminuí-lo. Uma delas é o emprego de técnicas de aproximação de análises, dentre as quais destacam-se as redes neurais, que combinadas aos métodos de otimização e de análises clássicos conseguem bons resultados e reduzem significativamente o tempo de processamento. O emprego dos compósitos laminados como material estrutural vem crescendo nos últimos tempos, incentivado pela suas excelentes propriedades mecânicas e baixo peso. Em consenso com todo o esforço científico dedicado a essa área, o presente trabalho visa a implementação de uma ferramenta computacional capaz de otimizar estruturas complexas fabricadas com tais materiais, a um baixo custo computacional. Com isto em mente, é desenvolvido um sistema de otimização, aproveitando módulos implementados previamente para a análise estática linear e não linear através do método dos elementos finitos (MEF), e o módulo de otimização por algoritmos genéticos. Serão desenvolvidos os módulos de análise modal...

Actinobacillus actinomycetemcomitans lipopolysaccharide induces interleukin-6 expression through multiple mitogen-activated protein kinase pathways in periodontal ligament fibroblasts

Patil, C.; Rossa, C.; Kirkwood, K. L.
Fonte: Blackwell Publishing Publicador: Blackwell Publishing
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 392-398
Português
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Actinobacillus actinomycetemcomitans plays a major role in the pathogenesis of aggressive periodontitis. Lipopolysaccharide (LPS) derived from A. actinomycetemcomitans is a key factor in inflammatory cytokine generation within periodontal tissues. In this study, we identify major mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways induced by A. actinomycetemcomitans LPS, Escherichia coli LPS and interleukin-1 beta (IL-1 beta) in a murine periodontal ligament (mPDL) fibroblast cell line. Immunoblot analysis was used to assess the phosphorylated forms of p38, extracellular-regulated kinase (ERK) and c-jun N-terminal kinase (JNK) MAPK following stimulation with A. actinomycetemcomitans LPS, E. coli LPS and IL-1 beta. IL-6 mRNA induction was detected via reverse transcription-polymerase chain reaction, while protein levels were quantified via enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). We utilized biochemical inhibitors of p38, ERK and JNK MAPK to identify the MAPK signaling pathways needed for IL-6 expression. Additional use of stable mPDL cell lines containing dominant negative mutant constructs of MAPK kinase-3 and -6 (MKK-3/6) and p38 null mutant mouse embryonic fibroblast (MEF) cells were used to substantiate the biochemical inhibitor data. Blocking p38 MAPK with SB203580 reduced the induction of IL-6 mRNA by A. actinomycetemcomitans LPS...

Análise estrutural dos efeitos da desadaptação em componentes de próteses odontológicas utilizando o método dos elementos finitos com elemento de contato e pré-carga

Silveira, Elton Carlos
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 83 f. : il.
Português
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Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB; Áreas da bioengenharia têm desempenhado um importante papel nos avanços dos estudos das próteses dentárias. Um desses estudos, o das próteses odontológicas sobre implante, utilizadas em diversos tipos de tratamento para reabilitação oral, está relacionado ao problema de contato mecânico. Por substituir elementos do organismo, a prótese constantemente é submetida a esforços produzidos pela carga mastigatória que afetam diretamente os componentes desta unidade e o contato entre eles. Em muitas ocasiões o contato pode gerar tensões elevadas nos componentes da próteses causando falhas, desgastes e fraturas, o que consequentemente favorece a proliferação de bactérias, prejudicando o sucesso do implante. O problemas de contato, por ser muito comum em vários sistemas mecânicos, vem sendo amplamente estudado. No caso da prótese dentária sobre implante, o problema surge na abertura entre coroa e implante, acarretado frequentemente por dois motivos: pela pré-carga inadequada (força de aperto) ou pelas imperfeições geométricas na base da coroa. Estas imperfeições ocorrem devido ao processo de fabricação, e estão representadas no trabalho como desadaptação angular unilateral (gap). Evitar falhas e fratura neste sistema é de extrema importância...

Prótese parcial removível de extremidade livre associada a um implante osseointegrado: influência do ligamento periodontal na distribuição interna das tensões

Archangelo, Carlos Marcelo
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 174 f. : il. + 1 CD-ROM
Português
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Pós-graduação em Odontologia - FOA; Em função da adoção de hipóteses simplificadoras nos estudos através do método dos elementos finitos (MEF), os dados sobre a menor solicitação das estruturas de suporte na associação da prótese parcial removível de extremidade livre (PPREL) com um implante osseointegrado são inconclusivos. Assim, foi objetivo do presente estudo avaliar, através do MEF bidimensional, a distribuição interna das tensões nas estruturas de suporte da PPREL associada a um implante osseointegrado, em função da reprodução homogênea e não-homogênea do ligamento periodontal (LP). Para isso, 6 modelos (M) foram criados no programa AutoCAD 2005 (Autodesk Inc.; USA), representando: MA - hemiarco contendo somente o dente 33 e o rebordo desdentado para distal; MB - semelhante ao A, com uma PPREL substituindo os dentes ausentes; MC - semelhante ao B, com um implante (Sistema Bränemark - 3,75 mm x 10,0 mm) na região retromolar suportando a base da prótese; MD, ME e MF semelhantes aos modelos A, B e C, respectivamente, com exceção do LP, que foi modelado de forma não-homogênea, com a representação de 4 conjuntos de fibras: fibras da crista, horizontais, oblíquas e apicais. Após isso, os modelos foram exportados para o programa de elementos finitos ANSYS 8.0...

Comportamento mecânico de sistemas prótese/implante em região dos elementos finitos e interferometria holográfica

Corrêa, Cássia Bellotto
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 93 f. : il. color.
Português
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Pós-graduação em Odontologia - FOAR; A proposta deste estudo foi analisar, por meio do método de elementos finitos (MEF), o comportamento mecânico das estruturas envolvidas em uma reabilitação implanto suportada de 4 elementos na região anterior de maxila, utilizando apenas 2 implantes, variando os posicionamentos dos implantes e o tipo de conexão protética (hexágono externo, hexágono interno e cone-Morse) e ainda validar metodologia de análise computacional por meio da interferometria holográfica, uma técnica experimental. Modelos tridimensionais baseados em um banco de tomografias computadorizadas foram criados para todas as situações estudadas (Implantes nos Incisivos Laterais - IL; Implantes nos Incisivos Centrais - IC e Implante no Incisivo Central e Incisivo Lateral - ILIC). Uma carga equivalente à 150N foi aplicada a 45° na região de cíngulo de cada elemento dentário. Para a validação da metodologia de elementos finitos por meio da interferometria holográfica, criou-se um modelo prototipado com as mesmas situações estudadas e comparou-se os deslocamentos direcionais resultantes da aplicação de 3 intensidades de força. Como resultado foi observado: o menor deslocamento da estrutura protética e maior deslocamento na estrutura óssea no grupo IC. No tecido ósseo...

Análise através do método dos elementos finitos das tensões desenvolvidas no reborbo alveolar sob as próteses totais com três diferentes conceitos oclusais

Ferreira, Luciano Pedrin Carvalho
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 120 f. : il. color.
Português
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Pós-graduação em Reabilitação Oral - FOAR; The strain distribution patterns in the alveolar residual ridge as a consequence of occlusal loads applied in complete dentures constructed with different occlusal schemes are not known. The aim of this study was to develop a comparative and qualitative analysis of the strains generated in the right first molar region of the supporting structures of a mandibular complete denture using the two-dimentional Finite Element Analysis (FEA-2D). Coronal section two-dimensional models were developed reflecting mandibular complete dentures constructed with three different schemes of occlusion, namely conventional (CO), Lingualized (LO) and monoplane (PO). The models also had variations in the contour of the supporting structures, representing four conditions of residual ridge resorption: (1) high, well rounded; (2) knife edge; (3) low, well rounded, and (4) depressed. Two materials of artificial teeth were considered: acrylic resin and porcelain. A vertical load of 50 N was applied onto the occlusal surface of the mandibular right first molar. The software GID (International Center for Numerical Methods in Engineering, Barcelona, Spain) generated images of Von Mises (stress) and vertical (compression or tensile) strains in the FEA-2D models. Within the limitations of this study the following conclusions were drawn: (1) Stress and compression were observed in the supporting structures with all of the studied occlusal schemes; (2) The distribution of stress and compression with CO dentures generated patterns of intensity with the appearance of horizontal layers and...

Análise da falha do suporte de mancal de um eixo cardan utilizado num veículo pesado

Souza, André Cristiano de
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 145 f. : il.
Português
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Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG; Este trabalho tem o objetivo principal de compreender a metodologia de especificação e análise de linha de transmissão de torque através de cardans / juntas universais e avaliar o quanto o resultado oriundo desta metodologia influenciou na falha do suporte do mancal do cardan em uma aplicação real. Foram realizadas três linhas de trabalhos distintas, primeiro foi compreendido toda a metodologia e realizado os cálculos analíticos de acelerações e cargas de mancais nos cardans / juntas universais, em segundo foi realizado cálculos estruturais via MEF – Método dos Elementos Finitos com vários tipos de carregamentos, incluindo os obtidos através dos cálculos analíticos, e como resposta foram gerados valores de tensões normais máximas e mínimas em função de cada carregamento. Os resultados de tensões via MEF foram comparados com as tensões resultantes da terceira linha de trabalho obtidas através da instrumentação de um suporte de mancal de cardan em campo durante a aplicação real do caminhão em análise. Os resultados geram a conclusão de que os carregamentos oriundos dos cálculos analíticos possuem muito pouca influência na falha do suporte do mancal do cardan e converge para as conclusões das linhas de pesquisas já iniciadas praticamente pela totalidade dos autores do estado da arte. Uma planilha de cálculo paramétrica foi desenvolvida no intuito de efetuar a análise com base na teoria / metodologia suportanto o projetista diminuindo o tempo de aprovação...

Desenvolvimento de ferramentas computacionais para analise estrutural em fadiga e geração de malhas de elementos finitos

Wallace Gusmão Ferreira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 28/02/2002 Português
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O presente trabalho tem por objetivo desenvolver a análise estrutural em problemas de fadiga mecânica, usando o Método dos Elementos Finitos (MEF) e recursos de Engenharia de Software. Inicialmente é feita uma revisão dos conceitos básicos de fadiga mecânica, descrevendo as frentes atuais de pesquisa e as metodologias convencionais de projeto. O modelo constitutivo de material para o tratamento de fadiga é definido com base na Mecânica do Dano e a solução numérica do problema de equilíbrio é feita através do MEF. Os resultados obtidos com a implementação do modelo de dano e da análise estrutural de componentes submetidos à fadiga são compatíveis com aqueles apresenta dos na literatura. Os programas computacionais são implementados usando conceitos de Engenharia de Software. Como exemplo da aplicação desses conceitos, é desenvolvido um ambiente gráfico para geração de malhas de elementos finitos, utilizando componentes de software disponíveis comercialmente; This work deals with the structural analisys of problems involving mechanical fatigue using the Finite Element Method and Software Engineering concepts. Initially, the basic concepts of mechanical fatigue, the conventional design techniques and the major research areas are reviewed. The material constitutive model to treat the fatigue process is developed based on Damage Mechanics and the numerical solution for the equilibrium equation is obtained by the Finite Element Method. The results obtained with the implementation of the constitutive mo deI and for structural analisys have good agreement with the literature references. All the computational programs are implemented using the concepts of Software Engineering. As example of the application of these concepts...

Detecção de falhas em estruturas complexas usando sintese modal dos componentes e vetores de Ritz; Damage detection in complex structures using Component Mode Synthesis and Ritz vectors

Fabio Guilherme Ferraz
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 07/12/2001 Português
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Este trabalho explora o uso de métodos de Síntese Modal dos Componentes (SMC), a Teoria da Perturbação por Mínimo Rank (MRPT) e o Algoritmo de Realização de vetores de Ritz (RRA) como uma ferramenta para a detecção de danos estruturais. A SMC consiste em modelar separadamente componentes individuais de uma estrutura e então acoplá-Ios num sistema único. Os métodos de SMC podem ser generalizados para se permitir o uso de outros vetores, tais como os vetores de Ritz em substituição aos modos normais. Os vetores de Ritz são obtidos a partir de relações de recorrência, e representam uma ótima base de vetores como alternativa aos modos naturais de vibrar dos componentes. O MRPT é um método de detecção de danos baseado em modelo, que usa o fato de que um dano discreto pode ser manifestado num modelo de elementos finitos (MEF) como uma pequena perturbação no rank das matrizes que compõe as propriedades da estrutura. O RRA converte as matrizes em tempo discreto identificadas pelo algoritmo ERA para o tempo contínuo, a partir das quais pode-se extrair os vetores de Ritz experimentais usados para se complementar a matriz de forças dinâmicas residuais na formulação do MRPT. Através do modelo sem danos sintetizado...

Estudo de cavidades acusticas usando o metodo de elementos finitos via Galerkin/minimos quadrados

Khaled Mohamed Ahmida
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 28/06/1996 Português
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A solução numérica da equação de Helmholtz, via o Método de Elementos Finitos ou Diferenças Finitas, possui uma característica dispersiva ao contrárío do que ocorre com a solução exata. Soluções discretas deste tipo são funções do número de onda discreto, que é dependente da freqüência. O Método de Elementos Finitos (MEF) via a formulação clássica de Galerkin pode ser aplicado na solução da equação de Helmholtz sem que exista um limite teórico para o número de onda a ser analisado. Todavia, quando utiliza-se o MEF via Galerkin para elevados números de onda, faz-se necessário o uso de malhas extremamente refinadas para se obter soluções com precisão satisfatória e dispersão mínima o que conduz ao custo computacional muitas vezes proibitivo. Como regra geral, procura-se resguardar uma resolução de malha da ordem de dez elementos por período o que conduz a um número de equações muito elevado a ser resolvido, na medida em que se deseja resolver problemas da equação de onda no domínio das médias e altas freqüências, como é o caso de interesse em acústica, tema deste trabalho. O método de Galerkin Mínimos Quadrados (GMQ), derivado a partir de uma modificação na forma integral do problema...

Efeitos da polarização não-uniforme de ceramicas piezoeletricas no campo de Transdutores de ultra-Som

Silveira Nantes Buttons
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 18/12/1998 Português
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O objetivo da apodização (polarização não-uniforme) foi obter discos de cerâmicas piezoelétricas que vibrassem mais intensamente na região central do que na região periférica, para produzir transdutores de ultra-som com campos em que a contribuição das ondas de borda fosse mínima, reduzindo os efeitos da difração. Um programa para implementar o Método de Elementos Finitos (MEF) foi usado para simular o campo elétrico de polarização de um disco de cerâmica, formatado por eletrodo esférico. Procurou-se determinar o melhor valor do raio do eletrodo para o processo de apodização, a distribuição dos vetores de campo elétrico no interior da cerâmica e descrever a intensidade do campo elétrico de apodização por uma equação polinomial. O MEF também foi usado para simular o comportamento vibracional dos discos de cerâmica apodizados. Os resultados deste trabalho demonstraram que é possível modificar a polarização da cerâmica usando um eletrodo esférico encostado na face superior do disco cerâmico, cujo eletrodo depositado original foi previamente removido. Discos de PZT5A foram apodizados e usados na montagem de transdutores de ultra-som. Também foram montados transdutores com cerâmicas polarizadas uniformemente...