PPGMEC PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC Telefone/Ramal: Não informado http://propg.ufabc.edu.br/ppgmec
Dissertações/Teses

Clique aqui para acessar os arquivos diretamente da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações Sucupira/CAPES. Preencha os campos desejados para fazer a busca.

2022
Dissertações
1
  • MATEUS RIBEIRO DA SILVA
  • Navegação em Ambientes Fechados de um Veículo Quadrirrotor Utilizando Visão Computacional

  • Orientador : DIEGO PAOLO FERRUZZO CORREA
  • Data: 21/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • A navegação de quadrirrotores em ambientes fechados tem se tornado uma área de interesse,
    isto porquê nesses ambientes oGlobal Positioning System(GPS) possui seu funcionamento
    comprometido, por vezes impossibilitando sua utilização. Visto que para navegar o veículo
    requer o conhecimento de sua localização, a ausência do GPS impossibilita o voo autônomo
    do veículo.
    Este trabalho propõe um sistema de estimação de posição e atitude de um veículo
    quadrirrotor utilizando visão computacional, o qual é utilizado para possibilitar a navegação
    do veículo em ambientes fechados com ausência de GPS.
    O modelo dinâmico do quadrirrotor é obtido através do formalismo Newton-Euler, o
    qual fornece a base para o projeto de um controle Proporcional Derivativo (PD) que
    possibilita a navegação do veículo por meio de uma trajetória planejada utilizando a
    abordagem de minimização dosnap. Através da utilização de técnicas de processamento
    digital de imagens, o sistema de visão é capaz de determinar a postura do quadrirrotor.
    As informações obtidas pelo sensoriamento visual são combinadas com sensores inerciais
    através do Filtro de Kalman dos Erros de Estado (FKEE), a fim de se obter estimações
    mais precisas acerca da posição e orientação do veículo. O sistema é validado através de
    um ambiente de simulação 3D.
    Os resultados obtidos mostram que o sistema de estimação de posição e atitude proposto
    é capaz de fornecer os estados com erros satisfatórios para a aplicação desejada. Com os
    estados estimados, o quadrirrotor é capaz de rastrear as trajetórias desejadas com sucesso,
    validando a proposta do sistema desenvolvido. 

  • Mostrar Abstract
  • A navegação de quadrirrotores em ambientes fechados tem se tornado uma área de interesse,
    isto porquê nesses ambientes oGlobal Positioning System(GPS) possui seu funcionamento
    comprometido, por vezes impossibilitando sua utilização. Visto que para navegar o veículo
    requer o conhecimento de sua localização, a ausência do GPS impossibilita o voo autônomo
    do veículo.
    Este trabalho propõe um sistema de estimação de posição e atitude de um veículo
    quadrirrotor utilizando visão computacional, o qual é utilizado para possibilitar a navegação
    do veículo em ambientes fechados com ausência de GPS.
    O modelo dinâmico do quadrirrotor é obtido através do formalismo Newton-Euler, o
    qual fornece a base para o projeto de um controle Proporcional Derivativo (PD) que
    possibilita a navegação do veículo por meio de uma trajetória planejada utilizando a
    abordagem de minimização dosnap. Através da utilização de técnicas de processamento
    digital de imagens, o sistema de visão é capaz de determinar a postura do quadrirrotor.
    As informações obtidas pelo sensoriamento visual são combinadas com sensores inerciais
    através do Filtro de Kalman dos Erros de Estado (FKEE), a fim de se obter estimações
    mais precisas acerca da posição e orientação do veículo. O sistema é validado através de
    um ambiente de simulação 3D.
    Os resultados obtidos mostram que o sistema de estimação de posição e atitude proposto
    é capaz de fornecer os estados com erros satisfatórios para a aplicação desejada. Com os
    estados estimados, o quadrirrotor é capaz de rastrear as trajetórias desejadas com sucesso,
    validando a proposta do sistema desenvolvido. 
2
  • OSVALDO DE MOURA JUNIOR
  • MUDANÇA DE ÂNGULOS DO PLANO ORBITAL COM OTIMIZAÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL USANDO ASSISTÊNCIA GRAVITACIONAL EM MANOBRAS DE SWING-BY

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 28/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • A otimização em função do consumo de combustível é sempre algo de extrema importância para qualquer conceito e projeto de engenharia. Na área de astrodinâmica, em uma missão espacial, transferências orbitais que possam ser otimizadas sempre demonstram sua relevância. Assim, manobras orbitais que usam campos gravitacionais, chamadas de manobras Swing-By oferecem uma alternativa vantajosa em alguns contextos para diminuição do consumo de combustível para uma transferência orbital. Dessa forma, neste trabalho, foi estudada a parametrização de Swing-By ótima, considerando determinadas órbitas iniciais de um satélite artificial terrestre, para que, usando a gravidade da Lua, realize-se uma manobra proposta, utilizando o método Patched Conics, para mudança dos dois ângulos de seu plano orbital (Inclinação da órbita e ascensão reta do Nodo Ascendente - ARNA). Em seguida, compara-se a eficiência energética de tal manobra, com a eficiência energética dos métodos mais usuais para realizar a mesma transferência, aqui denominado “Método Clássico” ou “Manobra Clássica”. Os resultados mostraram que a metodologia proposta é vantajosa em relação à manobra clássica em termos de consumo de combustível para diversas condições de valores iniciais.


  • Mostrar Abstract
  • A otimização em função do consumo de combustível é sempre algo de extrema importância para qualquer conceito e projeto de engenharia. Na área de astrodinâmica, em uma missão espacial, transferências orbitais que possam ser otimizadas sempre demonstram sua relevância. Assim, manobras orbitais que usam campos gravitacionais, chamadas de manobras Swing-By oferecem uma alternativa vantajosa em alguns contextos para diminuição do consumo de combustível para uma transferência orbital. Dessa forma, neste trabalho, foi estudada a parametrização de Swing-By ótima, considerando determinadas órbitas iniciais de um satélite artificial terrestre, para que, usando a gravidade da Lua, realize-se uma manobra proposta, utilizando o método Patched Conics, para mudança dos dois ângulos de seu plano orbital (Inclinação da órbita e ascensão reta do Nodo Ascendente - ARNA). Em seguida, compara-se a eficiência energética de tal manobra, com a eficiência energética dos métodos mais usuais para realizar a mesma transferência, aqui denominado “Método Clássico” ou “Manobra Clássica”. Os resultados mostraram que a metodologia proposta é vantajosa em relação à manobra clássica em termos de consumo de combustível para diversas condições de valores iniciais.

3
  • DOUGLAS LUAN CARDOSO ARENA
  • DESENVOLVIMENTO DE MODELAGEM DINÂMICA E TÉCNICAS DE CONTROLE PARA UM VEICULO AÉREO NÃO TRIPULADO (VANT) DO TIPO QUADRIRROTOR

  • Orientador : MAGNO ENRIQUE MENDOZA MEZA
  • Data: 29/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Esta dissertação visa a modelagem, controle e simulação de um Veiculo aéreo não tripulado (VANT) do tipo quadrirrotor, utilizando-se de uma modelagem dinâmica linearizada baseada no formalismo Newtoniano, fazendo uso da hipótese de pequenos ângulos, resultando em um sistema translacional e rotacional. Tendo em vista que o VANT atuará de forma autônoma, serão utilizadas técnicas que possibilitaram tal controle, elas serão: SDRE (State-Dependent Riccati Equation), Backstepping e Feedback-linearization, tendo que em ambas as técnicas os ângulos de arfagem e rolagem são controlados de forma  indireta de modo que as posições possam ser controladas. O VANT deverá seguir trajetórias pré determinadas, pois o mesmo não terá interferência humana no momento de Voo. É realizada uma análise de desempenho das técnicas de controles aplicadas ao VANT, buscando avaliar qual possui melhor desempenho nas tarefas designadas ao veiculo aéreo.


  • Mostrar Abstract
  • Esta dissertação visa a modelagem, controle e simulação de um Veiculo aéreo não tripulado (VANT) do tipo quadrirrotor, utilizando-se de uma modelagem dinâmica linearizada baseada no formalismo Newtoniano, fazendo uso da hipótese de pequenos ângulos, resultando em um sistema translacional e rotacional. Tendo em vista que o VANT atuará de forma autônoma, serão utilizadas técnicas que possibilitaram tal controle, elas serão: SDRE (State-Dependent Riccati Equation), Backstepping e Feedback-linearization, tendo que em ambas as técnicas os ângulos de arfagem e rolagem são controlados de forma  indireta de modo que as posições possam ser controladas. O VANT deverá seguir trajetórias pré determinadas, pois o mesmo não terá interferência humana no momento de Voo. É realizada uma análise de desempenho das técnicas de controles aplicadas ao VANT, buscando avaliar qual possui melhor desempenho nas tarefas designadas ao veiculo aéreo.

4
  • RAPHAEL PAULINO GONÇALVES
  • Simplificação de Carregamentos Complexos no Domínio do Tempo para o Domínio da Frequência em Análise de Estruturas sob Fadiga

  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 18/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • O domínio do tempo é a alternativa mais amplamente escolhida em testes de fadiga mecânica para representar completamente eventos aleatórios em vários canais simultâneos, como uma interação entre a suspensão do veículo e o solo. A razão para isso é a possibilidade de uma reprodução completa desses eventos físicos em uma bancada de teste, sem nenhuma matemática adicional, simplificação e/ou pós-processamento. Ou seja, o conjunto de entrada de cargas/deslocamentos obtido em ensaio de campo é o mesmo executado em equipamento de teste de laboratório. A principal desvantagem dessa abordagem é a longa duração de teste e o alto custo do equipamento. Os hardwares necessários para esses testes são complexos, compostos por servo atuadores, a fim de incitar uma determinada quantidade de carga em uma janela de tempo. O tempo necessário para completar o teste também é longo, pois consiste na mesma duração da prova multiplicada pelo número de repetições para atingir o desempenho de fadiga. Os testes de bancada de fadiga no domínio da frequência, por outro lado, são alternativas potenciais para superar essas desvantagens. Ou seja, requerem equipamentos menos sofisticados, uma vez que exigem apenas atuadores simples em vez de servos atuadores e a duração do teste é reduzida, pois o comprimento total do evento é substituído por repetições constantes e dano constante. Este trabalho propõe e explora um novo método que utiliza o resultado estimado da fadiga estrutural como ponto de partida e, através da solução de um problema de otimização, determina quais cargas/deslocamentos as causaram no domínio da frequência. O objetivo é auxiliar futuros desenvolvimentos em testes de fadiga, suplantando os testes no domínio do tempo sem perder a correlação com eventos físicos.


  • Mostrar Abstract
  • O domínio do tempo é a alternativa mais amplamente escolhida em testes de fadiga mecânica para representar completamente eventos aleatórios em vários canais simultâneos, como uma interação entre a suspensão do veículo e o solo. A razão para isso é a possibilidade de uma reprodução completa desses eventos físicos em uma bancada de teste, sem nenhuma matemática adicional, simplificação e/ou pós-processamento. Ou seja, o conjunto de entrada de cargas/deslocamentos obtido em ensaio de campo é o mesmo executado em equipamento de teste de laboratório. A principal desvantagem dessa abordagem é a longa duração de teste e o alto custo do equipamento. Os hardwares necessários para esses testes são complexos, compostos por servo atuadores, a fim de incitar uma determinada quantidade de carga em uma janela de tempo. O tempo necessário para completar o teste também é longo, pois consiste na mesma duração da prova multiplicada pelo número de repetições para atingir o desempenho de fadiga. Os testes de bancada de fadiga no domínio da frequência, por outro lado, são alternativas potenciais para superar essas desvantagens. Ou seja, requerem equipamentos menos sofisticados, uma vez que exigem apenas atuadores simples em vez de servos atuadores e a duração do teste é reduzida, pois o comprimento total do evento é substituído por repetições constantes e dano constante. Este trabalho propõe e explora um novo método que utiliza o resultado estimado da fadiga estrutural como ponto de partida e, através da solução de um problema de otimização, determina quais cargas/deslocamentos as causaram no domínio da frequência. O objetivo é auxiliar futuros desenvolvimentos em testes de fadiga, suplantando os testes no domínio do tempo sem perder a correlação com eventos físicos.

5
  • RAFAEL PINHO FURTADO
  • Análise Termodinâmica de ciclos de potência a gás utilizando oxi-combustão para captura de CO2

  • Orientador : ANTONIO GARRIDO GALLEGO
  • Data: 08/06/2022

  • Mostrar Resumo
  • Com a necessidade de diminuir a emissão de gases de efeito estufa várias tecnologias vem sendo desenvolvidas visando o aumento da eficiência e também a redução da emissão de dióxido de carbono (CO2) em sistemas térmicos de potência. Uma das propostas para mitigação da emissão de CO2 e captura de carbono é a tecnologia de oxi-combustão. Nesta tecnologia, a combustão ocorre na presença de uma corrente de oxigênio com alto grau de pureza, de tal forma que os produtos da combustão são uma corrente composta principalmente por água e CO2 e outras impurezas presentes na corrente de oxigênio e no combustível. A maior vantagem da oxi-combustão está na facilidade do processo de remoção da água dos produtos de combustão, que pode ser removida por condensação. Por outro lado, para a obtenção do oxigênio é necessária uma unidade de produção de oxigênio, esta unidade possui alto consumo energético e penaliza a eficiência dos sistemas de potência com oxi-combustão, nestes sistemas é esperado um decréscimo de eficiência na faixa de 10%. Neste trabalho, foram escolhidos 3 ciclos a gás com oxi-combustão dentre os presentes na literatura para análise comparativa:  SCOC-CC, CES e E-Matiant. Estes ciclos termodinâmicos foram modelados no EES, e como a eficiência dos sistemas de potência também é um fator importante para a mitigação da emissão de CO2, foi proposta a maximização da eficiência energética destes ciclos através de algoritmo de otimização por enxame de partículas.  A análise comparativa tem como objetivo principal encontrar as vantagens e desvantagens dos ciclos estudados, levando em conta análise de primeira e segunda da termodinâmica. Resultados mostram que a eficiência ótima encontrada pelo algoritmo de otimização para o ciclo SCOC-CC é 8,39% pontos percentuais menor do que para uma planta de referência (ciclo combinado convencional), a eficiência ótima encontrada para o ciclo E-Matiant é 9,35% pontos percentuais menor do que da planta de referência e a eficiência ótima encontrada para o ciclo CES é 10,89% pontos percentuais menor do que da planta de referência.


  • Mostrar Abstract
  • Com a necessidade de diminuir a emissão de gases de efeito estufa várias tecnologias vem sendo desenvolvidas visando o aumento da eficiência e também a redução da emissão de dióxido de carbono (CO2) em sistemas térmicos de potência. Uma das propostas para mitigação da emissão de CO2 e captura de carbono é a tecnologia de oxi-combustão. Nesta tecnologia, a combustão ocorre na presença de uma corrente de oxigênio com alto grau de pureza, de tal forma que os produtos da combustão são uma corrente composta principalmente por água e CO2 e outras impurezas presentes na corrente de oxigênio e no combustível. A maior vantagem da oxi-combustão está na facilidade do processo de remoção da água dos produtos de combustão, que pode ser removida por condensação. Por outro lado, para a obtenção do oxigênio é necessária uma unidade de produção de oxigênio, esta unidade possui alto consumo energético e penaliza a eficiência dos sistemas de potência com oxi-combustão, nestes sistemas é esperado um decréscimo de eficiência na faixa de 10%. Neste trabalho, foram escolhidos 3 ciclos a gás com oxi-combustão dentre os presentes na literatura para análise comparativa:  SCOC-CC, CES e E-Matiant. Estes ciclos termodinâmicos foram modelados no EES, e como a eficiência dos sistemas de potência também é um fator importante para a mitigação da emissão de CO2, foi proposta a maximização da eficiência energética destes ciclos através de algoritmo de otimização por enxame de partículas.  A análise comparativa tem como objetivo principal encontrar as vantagens e desvantagens dos ciclos estudados, levando em conta análise de primeira e segunda da termodinâmica. Resultados mostram que a eficiência ótima encontrada pelo algoritmo de otimização para o ciclo SCOC-CC é 8,39% pontos percentuais menor do que para uma planta de referência (ciclo combinado convencional), a eficiência ótima encontrada para o ciclo E-Matiant é 9,35% pontos percentuais menor do que da planta de referência e a eficiência ótima encontrada para o ciclo CES é 10,89% pontos percentuais menor do que da planta de referência.

6
  • HENRIQUE COSTA MARGON
  • O FENÔMENO DA LOCALIZAÇÃO DE MODOS DE VIBRAÇÃO EM PÁS DE TURBINAS AERONÁUTICAS

  • Orientador : REYOLANDO MANOEL LOPES REBELLO DA FONSECA BRASIL
  • Data: 29/07/2022

  • Mostrar Resumo
  • O presente trabalho refere-se à identificação e análise das questões estruturais em pás de motores aeronáuticos, referentes à possível ocorrência do chamado Fenômeno da Localização de Modos de Vibração em Pás em Turbinas Aeronáuticas. Este envolve a distribuição da energia vibracional em modelos de turbinas em que um grande número de subsistemas nominalmente idênticos (as Pás) se acoplam pelo rotor em que estão fixados. Desta forma, foi adotada uma análise considerando, primeiramente, um modelo ideal, onde temos características, como comprimento, rigidez, angulação das pás, etc., dadas como idênticas para todos os subsistemas. Nesse caso, os modos de vibração se estendem a todo o conjunto de pás. A seguir, considera-se o modelo por uma visão mais real, variando certos elementos deste (neste trabalho, o foco se concentrou em variar em uma primeira análise, o comprimento das pás, em segunda análise, sua rigidez e, por fim, a angulação das mesmas). Demonstra-se que, neste tipo de modelo mais real, o Fenômeno da Localização de Modos de Vibração em Pás em Turbinas Aeronáuticas aparece e deve ser considerado, desprezado que foi no modelo ideal. Nesse fenômeno, a energia de vibração acaba se localizando em apenas parte do sistema, às vezes numa só pá. Para essas análises, foi utilizada a linguagem Matlab num programa baseado no Método os Elementos Finitos para identificação dos modos de vibração de um sistema cíclico como são pás de turbinas, gerando gráficos para possibilitar uma melhor visualização da presença deste fenômeno e da comparação entre os modelos real e ideal.


  • Mostrar Abstract
  • O presente trabalho refere-se à identificação e análise das questões estruturais em pás de motores aeronáuticos, referentes à possível ocorrência do chamado Fenômeno da Localização de Modos de Vibração em Pás em Turbinas Aeronáuticas. Este envolve a distribuição da energia vibracional em modelos de turbinas em que um grande número de subsistemas nominalmente idênticos (as Pás) se acoplam pelo rotor em que estão fixados. Desta forma, foi adotada uma análise considerando, primeiramente, um modelo ideal, onde temos características, como comprimento, rigidez, angulação das pás, etc., dadas como idênticas para todos os subsistemas. Nesse caso, os modos de vibração se estendem a todo o conjunto de pás. A seguir, considera-se o modelo por uma visão mais real, variando certos elementos deste (neste trabalho, o foco se concentrou em variar em uma primeira análise, o comprimento das pás, em segunda análise, sua rigidez e, por fim, a angulação das mesmas). Demonstra-se que, neste tipo de modelo mais real, o Fenômeno da Localização de Modos de Vibração em Pás em Turbinas Aeronáuticas aparece e deve ser considerado, desprezado que foi no modelo ideal. Nesse fenômeno, a energia de vibração acaba se localizando em apenas parte do sistema, às vezes numa só pá. Para essas análises, foi utilizada a linguagem Matlab num programa baseado no Método os Elementos Finitos para identificação dos modos de vibração de um sistema cíclico como são pás de turbinas, gerando gráficos para possibilitar uma melhor visualização da presença deste fenômeno e da comparação entre os modelos real e ideal.

7
  • OZÉIAS DIAS MENEZES
  • SKIP HIPERSÔNICO TRIDIMENSIONAL: SOLUÇÕES ANALÍTICAS E POSSIBILIDADE DE USO DE DICOTOMIAS EXPONENCIAIS UNIFORMES NA SELEÇÃO DE FAIXAS DE PARÂMETROS DE CONTROLE AERODINÂMICO PARA INDUÇÃO DA MANOBRA

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 11/08/2022

  • Mostrar Resumo
  • Estrutura-se este trabalho como uma tentativa de construir ponte entre campos profissionais metodologicamente muito distantes um do outro. A partir de resultados exploratórios obtidos há pouco mais de duas décadas, busca-se, na presente pesquisa, avaliar a possibilidade prática de sistematizar a seleção dos parâmetros aerodinâmicos de controle utilizados na determinação analítica ⎯ e subsequente injeção ⎯ de particular classe de manobras transatmosféricas hipersônicas. Trata-se das manobras ditas de skip tridimensional. Por oposição aos resultados anteriores aludidos acima, a sistematização pretendida visa, sobretudo, eliminar a necessidade de se conhecer, de antemão, o ângulo de apontamento do veículo na saída da manobra, assim conferindo ao analista mui maior flexibilidade na propagação da trajetória de referência a ser seguida. Logo de partida, apresenta-se extensa discussão de equívocos encontrados na literatura pregressa. Dado que as manobras em apreço se mostram, num
    conceito mais amplo, generalizado, não-autônomas (ou seja, nalgum sentido, variantes no ‘tempo’), com os coeficientes das equações de movimento dependendo, eles mesmos, da variável livre do problema, o ferramental
    matemático escolhido para efetiva seleção dos parâmetros citados é o de dicotomias exponenciais uniformes. Trabalhando em termos estritamente determinísticos, a construção destas em termos do vetor das variáveis citadas constitui um dos pontos notáveis e, nalguma medida, inovadores desta dissertação. Na realidade, a própria abordagem do problema via dicotomias exponenciais, tanto quanto se saiba, constitui, ela mesma, uma novidade deste trabalho, sua materialização tendo demandado, na prática, expressiva sucessão de mudanças de coordenadas. Além disso, como subproduto desta pesquisa, partindo de nossas dicotomias exponenciais, construímos, também, uma definição parcialmente generalizada de expoentes de Lyapunov e estabelecemos sua relação com estabilidade exponencial. A fim de não desviar o foco de nosso objetivo principal, isto é feito num apêndice. Ademais, registramos a observação de que, ao menos em princípio, dicotomias exponenciais podem ser aplicadas com sucesso inclusive a sistemas dinâmicos linearizados apenas em parte, capacidade crucial para nossos desenvolvimentos. Da maneira como nossas dicotomias foram construídas, porém, resultaram muito dependentes de soluções analíticas, foco desta dissertação.


  • Mostrar Abstract
  • Estrutura-se este trabalho como uma tentativa de construir ponte entre campos profissionais metodologicamente muito distantes um do outro. A partir de resultados exploratórios obtidos há pouco mais de duas décadas, busca-se, na presente pesquisa, avaliar a possibilidade prática de sistematizar a seleção dos parâmetros aerodinâmicos de controle utilizados na determinação analítica ⎯ e subsequente injeção ⎯ de particular classe de manobras transatmosféricas hipersônicas. Trata-se das manobras ditas de skip tridimensional. Por oposição aos resultados anteriores aludidos acima, a sistematização pretendida visa, sobretudo, eliminar a necessidade de se conhecer, de antemão, o ângulo de apontamento do veículo na saída da manobra, assim conferindo ao analista mui maior flexibilidade na propagação da trajetória de referência a ser seguida. Logo de partida, apresenta-se extensa discussão de equívocos encontrados na literatura pregressa. Dado que as manobras em apreço se mostram, num
    conceito mais amplo, generalizado, não-autônomas (ou seja, nalgum sentido, variantes no ‘tempo’), com os coeficientes das equações de movimento dependendo, eles mesmos, da variável livre do problema, o ferramental
    matemático escolhido para efetiva seleção dos parâmetros citados é o de dicotomias exponenciais uniformes. Trabalhando em termos estritamente determinísticos, a construção destas em termos do vetor das variáveis citadas constitui um dos pontos notáveis e, nalguma medida, inovadores desta dissertação. Na realidade, a própria abordagem do problema via dicotomias exponenciais, tanto quanto se saiba, constitui, ela mesma, uma novidade deste trabalho, sua materialização tendo demandado, na prática, expressiva sucessão de mudanças de coordenadas. Além disso, como subproduto desta pesquisa, partindo de nossas dicotomias exponenciais, construímos, também, uma definição parcialmente generalizada de expoentes de Lyapunov e estabelecemos sua relação com estabilidade exponencial. A fim de não desviar o foco de nosso objetivo principal, isto é feito num apêndice. Ademais, registramos a observação de que, ao menos em princípio, dicotomias exponenciais podem ser aplicadas com sucesso inclusive a sistemas dinâmicos linearizados apenas em parte, capacidade crucial para nossos desenvolvimentos. Da maneira como nossas dicotomias foram construídas, porém, resultaram muito dependentes de soluções analíticas, foco desta dissertação.

8
  • DIEGO ZILLI LIMA
  • Análise Modal e Otimização de Rotores de Pás Integradas com Aplicação em Compressores Centrífugos para Co2 Supercrítico

  • Orientador : WALLACE GUSMAO FERREIRA
  • Data: 19/08/2022

  • Mostrar Resumo
  • A emissão do gás carbônico (CO2) é a principal causa do efeito estufa. Assim, além da direta redução das emissões, é necessário o avanço na direção do emprego de tecnologias de Captura, Aprisionamento e Utilização do Carbono (CCSU). Tanto nos processos de transporte, como em ciclos de potência, a utilização do CO2 em estado supercrítico proporciona equipamentos mais eficientes e compactos. No entanto, as propriedades próximas ao ponto crítico são altamente não lineares, tornando o projeto uma tarefa desafiadora. Com relação ao comportamento estrutural, a maioria das falhas de turmomáquinas estão relacionadas à fadiga, que possui como principal causa instabilidades dinâmicas geradas por vibrações. Então, com o objetivo de reduzir o risco de falha, uma metodologia de projeto para identificar possíveis condições de ressonância foi desenvolvida. Considerou-se análises modais pré-estressadas levando em conta os efeitos de enrijecimento estrutural, flexibilização e o efeito giroscópico, além de ferramentas de identificação de ressonância, como Diagrama de Campbell, equações de Kushner e diagrama SAFE. Assim, com todo o procedimento de análise estabelecido, um processo de otimização estrutural baseada em metamodelagem foi realizado. A técnica de Kriging para geração de superfícies de resposta foi utilizada para obter os metamodelos. Estratégias de otimização mono e multidisciplinar foram empregadas. Em ambas, a condição livre de ressonância foi escolhida como objetivo e, na abordagem com múltiplas disciplinas, restrições de projeto estrutural foram utilizadas. Comparações entre diferentes funções objetivo também foram feitas. Os resultados mostraram que é possível realizar análises modais pré-estressadas, considerando todos os efeitos de rotação, além do uso de ferramentas de identificação de ressonância como parte de um processo de otimização. Os casos de validação demostraram também que as ferramentas computacionais foram capazes de representar os principais efeitos que agem em discos rotativos com pás. A otimização multidisciplinar tornou o processo de projeto mais robusto, obtendo geometrias que atingiram tanto o objetivo de mitigar o risco de ressonância, como reduziu a massa e os níveis de tensão. Por tanto, consolidando a metodologia para ser empregada em trabalhos futuros, como em compressores centrífugos reais que operam com CO2 em estado supercrítico.

     


  • Mostrar Abstract
  • A emissão do gás carbônico (CO2) é a principal causa do efeito estufa. Assim, além da direta redução das emissões, é necessário o avanço na direção do emprego de tecnologias de Captura, Aprisionamento e Utilização do Carbono (CCSU). Tanto nos processos de transporte, como em ciclos de potência, a utilização do CO2 em estado supercrítico proporciona equipamentos mais eficientes e compactos. No entanto, as propriedades próximas ao ponto crítico são altamente não lineares, tornando o projeto uma tarefa desafiadora. Com relação ao comportamento estrutural, a maioria das falhas de turmomáquinas estão relacionadas à fadiga, que possui como principal causa instabilidades dinâmicas geradas por vibrações. Então, com o objetivo de reduzir o risco de falha, uma metodologia de projeto para identificar possíveis condições de ressonância foi desenvolvida. Considerou-se análises modais pré-estressadas levando em conta os efeitos de enrijecimento estrutural, flexibilização e o efeito giroscópico, além de ferramentas de identificação de ressonância, como Diagrama de Campbell, equações de Kushner e diagrama SAFE. Assim, com todo o procedimento de análise estabelecido, um processo de otimização estrutural baseada em metamodelagem foi realizado. A técnica de Kriging para geração de superfícies de resposta foi utilizada para obter os metamodelos. Estratégias de otimização mono e multidisciplinar foram empregadas. Em ambas, a condição livre de ressonância foi escolhida como objetivo e, na abordagem com múltiplas disciplinas, restrições de projeto estrutural foram utilizadas. Comparações entre diferentes funções objetivo também foram feitas. Os resultados mostraram que é possível realizar análises modais pré-estressadas, considerando todos os efeitos de rotação, além do uso de ferramentas de identificação de ressonância como parte de um processo de otimização. Os casos de validação demostraram também que as ferramentas computacionais foram capazes de representar os principais efeitos que agem em discos rotativos com pás. A otimização multidisciplinar tornou o processo de projeto mais robusto, obtendo geometrias que atingiram tanto o objetivo de mitigar o risco de ressonância, como reduziu a massa e os níveis de tensão. Por tanto, consolidando a metodologia para ser empregada em trabalhos futuros, como em compressores centrífugos reais que operam com CO2 em estado supercrítico.

     

9
  • ELIZABETE OLIVEIRA SILVA
  • LOCALIZAÇÃO DE MODOS DE VIBRAÇÃO EM PÁS DE TURBINAS AERONÁUTICAS

  • Orientador : REYOLANDO MANOEL LOPES REBELLO DA FONSECA BRASIL
  • Data: 30/09/2022

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, estuda-se o fenômeno de localização de modos de vibração em estruturas quase periódicas de comportamento linear. Em particular, aplica-se na área da Engenharia Aeronáutica, nas pás de turbinas a gás aeronáuticas, as quais possuem características periódicas, fracamente acopladas entre si através do disco rotor, levando em conta possíveis pequenas imperfeições. Os sistemas lineares diante da desordem acarretada pelas pequenas imperfeições, pode levar ao confinamento da energia vibracional em determinadas regiões da estrutura, fenômeno conhecido como Localização de Modos. Esse fenômeno pode ocasionar falha catastrófica por elevada amplitude de vibração e fadiga. A identificação e o estudo do efeito de localização sob perspectiva modal, bem como a resposta da estrutura e de seus componentes a solicitações dinâmicas é de fundamental importância, pois é ferramenta de diagnósticos para possíveis ações preventivas de mitigação ou até mesmo utilização desse fenômeno no amortecimento do sistema. Através da implementação de simulação computacional por meio do software MATLAB® ® , baseada no Método dos Elementos Finitos, verifica-se a distribuição, a interferência e a consequência da energia vibracional sobre o modelo adotado com referência às características dinâmicas periódicas e ordenadas ou aperiódicas e desordenadas. O caso real considera as pequenas variações das características (comprimento, rigidez, angulação), resultantes de tolerâncias na manufatura ou impacto de FOD (Detritos de objetos estranhos - Foreign Object Debris). A implementação proposta apresenta graficamente a amplitude de energia vibracional normalizada decorrente do surgimento do fenômeno de localização de modos de vibração nas subestruturas que pode se restringir a uma ou poucas pás da estrutura


  • Mostrar Abstract
  • Neste trabalho, estuda-se o fenômeno de localização de modos de vibração em estruturas quase periódicas de comportamento linear. Em particular, aplica-se na área da Engenharia Aeronáutica, nas pás de turbinas a gás aeronáuticas, as quais possuem características periódicas, fracamente acopladas entre si através do disco rotor, levando em conta possíveis pequenas imperfeições. Os sistemas lineares diante da desordem acarretada pelas pequenas imperfeições, pode levar ao confinamento da energia vibracional em determinadas regiões da estrutura, fenômeno conhecido como Localização de Modos. Esse fenômeno pode ocasionar falha catastrófica por elevada amplitude de vibração e fadiga. A identificação e o estudo do efeito de localização sob perspectiva modal, bem como a resposta da estrutura e de seus componentes a solicitações dinâmicas é de fundamental importância, pois é ferramenta de diagnósticos para possíveis ações preventivas de mitigação ou até mesmo utilização desse fenômeno no amortecimento do sistema. Através da implementação de simulação computacional por meio do software MATLAB® ® , baseada no Método dos Elementos Finitos, verifica-se a distribuição, a interferência e a consequência da energia vibracional sobre o modelo adotado com referência às características dinâmicas periódicas e ordenadas ou aperiódicas e desordenadas. O caso real considera as pequenas variações das características (comprimento, rigidez, angulação), resultantes de tolerâncias na manufatura ou impacto de FOD (Detritos de objetos estranhos - Foreign Object Debris). A implementação proposta apresenta graficamente a amplitude de energia vibracional normalizada decorrente do surgimento do fenômeno de localização de modos de vibração nas subestruturas que pode se restringir a uma ou poucas pás da estrutura

2021
Dissertações
1
  • MOISÉS BITENCOURT DE MIRANDA
  • Estudo numérico do escoamento monofásico como etapa do desenvolvimento de separador de fases de entrada axial

  • Orientador : ANDRE DAMIANI ROCHA
  • Data: 11/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • O escoamento com giro está presente em muitas aplicações de engenharia e alguns
    exemplos são em turbomáquinas, câmaras de combustão e separadores ciclônicos.
    O foco da presente dissertação está relacionado com a área de aplicação separadores
    ciclônicos. O desenvolvimento de separadores compactos, visando atender algumas
    demandas da área de produção de óleo e gás é
    tema dessa dissertação de mestrado
    tendo por objetivo a construção de um modelo tridimensional de um separador
    ciclônico compacto de entrada axial. O separador consiste em um tubo de entrada,
    um dispositivo gerador de giro e um tubo de saída. Os tubos possuem diâmetros iguais
    e constantes, e o gerador de giro é estático onde a deflexão do escoamento ocorre
    pela fixação de palhetas (palhetas fixas). A partir do modelo geométrico 3D, o
    escoamento monofásico e isotérmico é investigado e as principais características são
    destacadas, tais como: campo de velocidades (componentes axial e tangencial),
    intensidade e decaimento do giro, distribuição de vorticidade e pressão, etc. As
    avaliações dos resultados parciais mostram que o modelo construído é capaz de
    reproduzir os fenômenos físicos envolvidos no escoamento com giro em regime
    laminar e permanente. A consideração do domínio computacional como fatia e
    condição de periodicidade reproduz precisamente os resultados do domínio completo
    e permite uma redução significativa no tempo de simulação e pós processamento.


  • Mostrar Abstract
  • O escoamento com giro está presente em muitas aplicações de engenharia e alguns
    exemplos são em turbomáquinas, câmaras de combustão e separadores ciclônicos.
    O foco da presente dissertação está relacionado com a área de aplicação separadores
    ciclônicos. O desenvolvimento de separadores compactos, visando atender algumas
    demandas da área de produção de óleo e gás é
    tema dessa dissertação de mestrado
    tendo por objetivo a construção de um modelo tridimensional de um separador
    ciclônico compacto de entrada axial. O separador consiste em um tubo de entrada,
    um dispositivo gerador de giro e um tubo de saída. Os tubos possuem diâmetros iguais
    e constantes, e o gerador de giro é estático onde a deflexão do escoamento ocorre
    pela fixação de palhetas (palhetas fixas). A partir do modelo geométrico 3D, o
    escoamento monofásico e isotérmico é investigado e as principais características são
    destacadas, tais como: campo de velocidades (componentes axial e tangencial),
    intensidade e decaimento do giro, distribuição de vorticidade e pressão, etc. As
    avaliações dos resultados parciais mostram que o modelo construído é capaz de
    reproduzir os fenômenos físicos envolvidos no escoamento com giro em regime
    laminar e permanente. A consideração do domínio computacional como fatia e
    condição de periodicidade reproduz precisamente os resultados do domínio completo
    e permite uma redução significativa no tempo de simulação e pós processamento.

2
  • VICTORIA DE SOUZA RODRIGUES
  • Modelagem Matemática e Controle de Atitude de Satélite Estabilizado em 3-Eixos Considerando o Efeito "Slosh" no Tanque de Propelente Líquido

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 18/05/2021

  • Mostrar Resumo
  • A dinâmica de sistemas mecânicos que possuem um ou mais tanques de propelente líquido é estudada desde meados do século passado até os dias de hoje devido, principalmente, ao efeito slosh presente na dinâmica do fluido. Esse efeito é caracterizado pelo movimento do líquido confinado em um tanque e pode influenciar adversamente a dinâmica e o controle de atitude do veículo. Diversos autores estudaram a dinâmica desses sistemas acoplados, mas nem todos consideraram na modelagem matemática aspectos da dinâmica do sistema que o aproximam de uma aplicação real, tais como o caráter subatuado deste e as não linearidades das equações governantes do movimento. O objetivo deste trabalho é modelar matematicamente um satélite estabilizado em 3-eixos e implementar uma lei de controle não linear para o controle de atitude do veículo, considerando o efeito slosh no propelente líquido na obtenção das equações governantes de movimento. Para tal, são apresentadas as modelagens matemáticas do sistema veículo-fluido para dois movimentos distintos: planar e tridimensional. No primeiro, o regulador linear quadrático (LQR) é utilizado para o controle de atitude, enquanto no segundo, a lei de controle não linear denominada linearização por realimentação parcial complementada por uma lei de controle linear do tipo proporcional-derivativo (PD) é considerada. As simulações numéricas para os dois movimentos investigam a influência da variação de três parâmetros: volume de propelente líquido, coeficiente de amortecimento do fluido e valor da constante de gravidade. Conclui-se, a partir dos resultados, que as leis de controle utilizadas são capazes de controlar a atitude do veículo para todas as variações de parâmetros, tanto para o movimento planar como para o movimento tridimensional. As simulações em malha aberta indicam que uma investigação mais detalhada de uma singularidade presente no modelo matemático no movimento tridimensional é necessária, uma vez que essa singularidade afeta o tempo de simulação das equações governantes. Os resultados obtidos são importantes para a compreensão do acoplamento satélite-fluido e podem ser utilizados em discussões acerca das modelagens matemáticas e dos projetos de controladores de satélites que consideram as não linearidades nas equações governantes do movimento.


  • Mostrar Abstract
  • A dinâmica de sistemas mecânicos que possuem um ou mais tanques de propelente líquido é estudada desde meados do século passado até os dias de hoje devido, principalmente, ao efeito slosh presente na dinâmica do fluido. Esse efeito é caracterizado pelo movimento do líquido confinado em um tanque e pode influenciar adversamente a dinâmica e o controle de atitude do veículo. Diversos autores estudaram a dinâmica desses sistemas acoplados, mas nem todos consideraram na modelagem matemática aspectos da dinâmica do sistema que o aproximam de uma aplicação real, tais como o caráter subatuado deste e as não linearidades das equações governantes do movimento. O objetivo deste trabalho é modelar matematicamente um satélite estabilizado em 3-eixos e implementar uma lei de controle não linear para o controle de atitude do veículo, considerando o efeito slosh no propelente líquido na obtenção das equações governantes de movimento. Para tal, são apresentadas as modelagens matemáticas do sistema veículo-fluido para dois movimentos distintos: planar e tridimensional. No primeiro, o regulador linear quadrático (LQR) é utilizado para o controle de atitude, enquanto no segundo, a lei de controle não linear denominada linearização por realimentação parcial complementada por uma lei de controle linear do tipo proporcional-derivativo (PD) é considerada. As simulações numéricas para os dois movimentos investigam a influência da variação de três parâmetros: volume de propelente líquido, coeficiente de amortecimento do fluido e valor da constante de gravidade. Conclui-se, a partir dos resultados, que as leis de controle utilizadas são capazes de controlar a atitude do veículo para todas as variações de parâmetros, tanto para o movimento planar como para o movimento tridimensional. As simulações em malha aberta indicam que uma investigação mais detalhada de uma singularidade presente no modelo matemático no movimento tridimensional é necessária, uma vez que essa singularidade afeta o tempo de simulação das equações governantes. Os resultados obtidos são importantes para a compreensão do acoplamento satélite-fluido e podem ser utilizados em discussões acerca das modelagens matemáticas e dos projetos de controladores de satélites que consideram as não linearidades nas equações governantes do movimento.

3
  • ALLAN MOREIRA DE CARVALHO
  • Flow Path Design of a Centrifugal Impeller Operating With Supercritical CO2

  • Orientador : DANIEL JONAS DEZAN
  • Data: 19/05/2021

  • Mostrar Resumo
  • Centrifugal compressors are the main type of compressor used in the oil and gas industry. Modern GHG (Greenhouse Gases) mitigating technologies such as the CCS (Carbon Capture and Storage) usually require the compressor to operate with CO2 at the supercritical condition. This work presents a methodology to design the flow path of a centrifugal compressor impeller for future CCS operation on deep Brazilian pre-salt reservoirs. The design process is based on the analysis of the 2D throughflow solution by using a streamline curvature method. The method was modified to use the SW (Span-Wagner) state-of-art EoS (Equation of State) for CO2. A computational code, with a graphical user interface, was developed to facilitate the design process. Automated features expedite the process of data preparation and CAD (Computer Aided Design) model exportation. To avoid the possibility of condensation, three different suction total temperatures were purposed. The impeller’s preliminary 1D sizing was evaluated and some improvements were addressed before starting the flow path design. The software proved its capability to deliver a detailed impeller design required for complex 3D FEM (Finite Element Method) and high fidelity CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis. The increment of the suction total temperature showed small impacts on the isentropic efficiencies. At low suction temperatures, however, the phase change can become an issue and further analysis must be conducted to assure a condensation-free operation.


  • Mostrar Abstract
  • Centrifugal compressors are the main type of compressor used in the oil and gas industry. Modern GHG (Greenhouse Gases) mitigating technologies such as the CCS (Carbon Capture and Storage) usually require the compressor to operate with CO2 at the supercritical condition. This work presents a methodology to design the flow path of a centrifugal compressor impeller for future CCS operation on deep Brazilian pre-salt reservoirs. The design process is based on the analysis of the 2D throughflow solution by using a streamline curvature method. The method was modified to use the SW (Span-Wagner) state-of-art EoS (Equation of State) for CO2. A computational code, with a graphical user interface, was developed to facilitate the design process. Automated features expedite the process of data preparation and CAD (Computer Aided Design) model exportation. To avoid the possibility of condensation, three different suction total temperatures were purposed. The impeller’s preliminary 1D sizing was evaluated and some improvements were addressed before starting the flow path design. The software proved its capability to deliver a detailed impeller design required for complex 3D FEM (Finite Element Method) and high fidelity CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis. The increment of the suction total temperature showed small impacts on the isentropic efficiencies. At low suction temperatures, however, the phase change can become an issue and further analysis must be conducted to assure a condensation-free operation.

4
  • JOSE VIEIRA DE MELO NETO
  • Aplicação do Método dos Elementos Finitos Generalizados Estável na Formulação Hibrido-Mista de Tensão em Problemas Planos da Elasticidade Linear

  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 16/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho aborda o desenvolvimento de variante não convencional do Método dos Elementos Finitos para problemas planos lineares, baseado na combinação do Método dos Elementos Finitos Generalizados Estável (MEFGE) com a Formulação Híbrido Misto de Tensão (FHMT). Para a FHMT, três campos de aproximação estão envolvidos: tensões e deslocamento no domínio e deslocamento no contorno do problema. Na abordagem combinada FHMT-MEFGE o enriquecimento do campo do domínio da tensão é fornecido pelo produto das funções enriquecedoras polinomiais e a Partição da Unidade (PU). Vale ressaltar que a estrutura de enriquecimento nodal no MEFGE é diferente da aplicada no Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG). Além disso, o recurso do chamado enriquecimento nodal disponível pelo MEFGE e pelo MEFG amplia conceitualmente a base de aproximação do campo de tensão da FHMT, sem a necessidade de introduzir novos pontos nodais no domínio. As simulações numéricas da FHMT-MEFGE foram implementadas usando rotinas no FORTRAN® e MATLAB® e, principalmente, no Python. O desempenho desta nova abordagem (FHMT-MEFGE) é ilustrado e comparado com resultados da versão clássica do Método dos Elementos Finitos (MEF). Por fim, serão apresentadas também as implementações desenvolvidas em Python para problemas planos dentro da plataforma SCIEnCE. Destaca-se também que o desenvolvimento da FHMT no SCIEnCE foi a maior contribuição deste trabalho, pois sua versatilidade permite o estudo de diversos problemas e a fácil aplicação dos dois tipos de enriquecimentos, MEFG e MEFGE, com diferentes funções polinomiais nos nós desejados.


  • Mostrar Abstract
  • Este trabalho aborda o desenvolvimento de variante não convencional do Método dos Elementos Finitos para problemas planos lineares, baseado na combinação do Método dos Elementos Finitos Generalizados Estável (MEFGE) com a Formulação Híbrido Misto de Tensão (FHMT). Para a FHMT, três campos de aproximação estão envolvidos: tensões e deslocamento no domínio e deslocamento no contorno do problema. Na abordagem combinada FHMT-MEFGE o enriquecimento do campo do domínio da tensão é fornecido pelo produto das funções enriquecedoras polinomiais e a Partição da Unidade (PU). Vale ressaltar que a estrutura de enriquecimento nodal no MEFGE é diferente da aplicada no Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG). Além disso, o recurso do chamado enriquecimento nodal disponível pelo MEFGE e pelo MEFG amplia conceitualmente a base de aproximação do campo de tensão da FHMT, sem a necessidade de introduzir novos pontos nodais no domínio. As simulações numéricas da FHMT-MEFGE foram implementadas usando rotinas no FORTRAN® e MATLAB® e, principalmente, no Python. O desempenho desta nova abordagem (FHMT-MEFGE) é ilustrado e comparado com resultados da versão clássica do Método dos Elementos Finitos (MEF). Por fim, serão apresentadas também as implementações desenvolvidas em Python para problemas planos dentro da plataforma SCIEnCE. Destaca-se também que o desenvolvimento da FHMT no SCIEnCE foi a maior contribuição deste trabalho, pois sua versatilidade permite o estudo de diversos problemas e a fácil aplicação dos dois tipos de enriquecimentos, MEFG e MEFGE, com diferentes funções polinomiais nos nós desejados.

5
  • RAFAEL COSTA FERNANDES
  • POUSO AUTÔNOMO E CONTROLE DE QUADRIRROTORES EM AMBIENTES GPS-NULO UTILIZANDO APRENDIZADO DE MÁQUINA

  • Orientador : DIEGO PAOLO FERRUZZO CORREA
  • Data: 21/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • A navegação e controle de quadrirrotores em ambientes GPS negado é uma questão de importante discussão, já que o sistema GPS é inerente a maioria dos métodos de navegação e controle de quadrirrotores, tornando muito difícil a execução de missões em ambientes GPS-nulo com métodos convencionais de navegação. Neste trabalho serão discutidos um sistema controle de velocidade e um sistema de pouso autônomo, ambos baseados em aprendizado de máquina. Estes sistemas possibilitam à um quadrirrotor navegar e aterrissar em um alvo específico, sem informações sobre sua posição atual ou sobre a posição do alvo, utilizando apenas dados de sensores e uma câmera fotográfica a bordo. Os resultados obtidos são promissores, onde foi obtido um controle robusto e comparável a controladores clássicos, como controles proporcional derivativo e reguladores lineares quadráticos, enquanto o sistema de pouso autônomo é capaz de converter 93% dos episódios de estado inicial aleatório em pousos bem sucedidos.


  • Mostrar Abstract
  • A navegação e controle de quadrirrotores em ambientes GPS negado é uma questão de importante discussão, já que o sistema GPS é inerente a maioria dos métodos de navegação e controle de quadrirrotores, tornando muito difícil a execução de missões em ambientes GPS-nulo com métodos convencionais de navegação. Neste trabalho serão discutidos um sistema controle de velocidade e um sistema de pouso autônomo, ambos baseados em aprendizado de máquina. Estes sistemas possibilitam à um quadrirrotor navegar e aterrissar em um alvo específico, sem informações sobre sua posição atual ou sobre a posição do alvo, utilizando apenas dados de sensores e uma câmera fotográfica a bordo. Os resultados obtidos são promissores, onde foi obtido um controle robusto e comparável a controladores clássicos, como controles proporcional derivativo e reguladores lineares quadráticos, enquanto o sistema de pouso autônomo é capaz de converter 93% dos episódios de estado inicial aleatório em pousos bem sucedidos.

6
  • SARA PRATES LIMA
  • MODELO TEÓRICO DE SISTEMAS NÃO IDEAIS DE FUNDAÇÃO DE MÁQUINA ROTATIVA COM FONTE DE POTÊNCIA LIMITADA

  • Orientador : REYOLANDO MANOEL LOPES REBELLO DA FONSECA BRASIL
  • Data: 20/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, estudam-se modelos que representam fundações do tipo rasas apoiadas diretamente sobre o solo que suportam sistemas mecânicos geradores de carregamento periódicos, ou mais especificamente, máquinas do tipo rotativas desbalanceadas.

    Os objetivos gerais do trabalho são: propor melhores modelos para análise da interação máquina-fundação e melhores modelos para análise da interação solo-fundação. Para esses propósitos serão consideradas a análise de modelos não-ideais e a teoria elástica de semi-espaço.

    Pretende-se desenvolver a análise de modelos físicos das interações máquina-fundação e solo-fundação. A seguir, serão formulados os modelos matemáticos referentes aos modelos físicos propostos, via Equações de Lagrange, para então resolvê-los numericamente.

    Por fim, o principal objetivo específico será a avaliação da conveniência ou não do emprego desses novos modelos em vez dos usualmente empregados na prática da engenharia.


  • Mostrar Abstract
  • Neste trabalho, estudam-se modelos que representam fundações do tipo rasas apoiadas diretamente sobre o solo que suportam sistemas mecânicos geradores de carregamento periódicos, ou mais especificamente, máquinas do tipo rotativas desbalanceadas.

    Os objetivos gerais do trabalho são: propor melhores modelos para análise da interação máquina-fundação e melhores modelos para análise da interação solo-fundação. Para esses propósitos serão consideradas a análise de modelos não-ideais e a teoria elástica de semi-espaço.

    Pretende-se desenvolver a análise de modelos físicos das interações máquina-fundação e solo-fundação. A seguir, serão formulados os modelos matemáticos referentes aos modelos físicos propostos, via Equações de Lagrange, para então resolvê-los numericamente.

    Por fim, o principal objetivo específico será a avaliação da conveniência ou não do emprego desses novos modelos em vez dos usualmente empregados na prática da engenharia.

7
  • RONEY DUARTE DA SILVA
  • Modelagem e controle de um VANT do tipo Quadrirrotor com a técnica não linear SDRE utilizando quatérnios

  • Orientador : DIEGO PAOLO FERRUZZO CORREA
  • Data: 30/11/2021

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho o modelo matemático de um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrirrotor, é obtido com o rigor da dinâmica analítica e o emprego de quatérnios para representar a atitude.
    A teoria de controle ótimo de sistema lineares é expandida para uma perspectiva que leva o nome de equação de Riccati dependente dos estados (State-Dependent Riccati Equation – SDRE). Aqui esta teoria é empregada no intuito de controlar a natureza subatuada e altamente não linear de um quadrirrotor.
    As simulações apresentam resultados satisfatórios atingindo ângulos distantes dos valores típicos de sistemas lineares, mantendo o veículo estável e sem erro de estado estacionário.


  • Mostrar Abstract
  • Neste trabalho o modelo matemático de um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrirrotor, é obtido com o rigor da dinâmica analítica e o emprego de quatérnios para representar a atitude.
    A teoria de controle ótimo de sistema lineares é expandida para uma perspectiva que leva o nome de equação de Riccati dependente dos estados (State-Dependent Riccati Equation – SDRE). Aqui esta teoria é empregada no intuito de controlar a natureza subatuada e altamente não linear de um quadrirrotor.
    As simulações apresentam resultados satisfatórios atingindo ângulos distantes dos valores típicos de sistemas lineares, mantendo o veículo estável e sem erro de estado estacionário.

8
  • AMANDA ROSSI DE OLIVEIRA
  • Investigação da rugosidade e tensão residual superficial com o envelhecimento e fresamento do aço maraging manufaturado por fusão em leito de pó em diferentes orientações


  • Orientador : ERIK GUSTAVO DEL CONTE
  • Data: 03/12/2021

  • Mostrar Resumo
  • A manufatura aditiva de peças metálicas é uma tecnologia que possibilita a fabricação dos produtos camada a camada, com base no conceito de adição de material. A principal vantagem desta técnica consiste na ampliação da viabilidade de desenvolvimento de geometrias com alta complexidade associada à baixa geração de resíduos. No entanto, a tecnologia de fusão em leito de pó a laser (FLPL) ainda enfrenta um entrave técnico para se tornar referência no cenário industrial, relativo ao inadequado acabamento superficial dos produtos. Assim, adotam-se etapas de pós-processamento para o cumprimento de exigências de melhores rugosidades e tensões residuais como, por exemplo, o fresamento. A capacidade deste processo em aprimorar a qualidade superficial de materiais fabricados por métodos convencionais é conhecida, bem como a necessidade da adequada seleção dos parâmetros de corte para que o resultado almejado seja efetivamente obtido. No entanto, devido aos defeitos intrínsecos ao processo FLPL, como a presença de poros ou partículas não fundidas no produto, combinados à possível anisotropia mecânica do material construído em diferentes orientações e às alterações de desempenho induzidas por tratamentos térmicos, o efeito do fresamento sobre peças produzidas por fusão em leito de pó ainda requer investigações complementares. O aço maraging possui uma matriz martensítica rica em níquel e apresenta um alto desempenho mecânico, principalmente, após o tratamento de envelhecimento. Em virtude destas propriedades, esse material está presente em componentes estruturais da área aeroespacial, ferramental e automotiva e, portanto, requer o atendimento a exigências rígidas de aplicação. Neste contexto, o presente trabalho investigou os efeitos das orientações de construção horizontal (HOR), rotacionada em 45º (R45) e vertical (VER) na manufatura por fusão em leito de pó, em conjunto com o tratamento térmico de envelhecimento (480 ºC por 3h) e a alteração da velocidade de corte e do avanço por dente no fresamento sobre a rugosidade média (Ra) e tensões residuais superficiais do aço maraging. Com base na caracterização da densidade, microdureza, fases e microestrutura, além de ensaios de tração e operações de fresamento, os principais efeitos das orientações de construção e do tratamento térmico, capazes de influenciar o desempenho mecânico do material e o mecanismo de formação de cavaco durante o fresamento, foram identificados. A Ra pôde ser reduzida entre 17 e 95%, dependendo dos parâmetros de processo, considerando a obtenção de resultados médios entre 0,37 μm e 2,82 μm. Mudanças no comportamento das tensões residuais superficiais também foram observadas nas amostras R45 e VER, obtendo-se tensões compressivas de até - 717 MPa para amostra VER após o envelhecimento e fresamento com fz = 0,02 mm/dente e vc = 150 m/min. Com isso, foi confirmada a efetividade do fresamento para o acabamento do aço maraging manufaturado por FLPL, além da relevância do planejamento dos parâmetros de corte para que a qualidade superficial dos produtos atenda as especificações com este pós-processamento


  • Mostrar Abstract
  • A manufatura aditiva de peças metálicas é uma tecnologia que possibilita a fabricação dos produtos camada a camada, com base no conceito de adição de material. A principal vantagem desta técnica consiste na ampliação da viabilidade de desenvolvimento de geometrias com alta complexidade associada à baixa geração de resíduos. No entanto, a tecnologia de fusão em leito de pó a laser (FLPL) ainda enfrenta um entrave técnico para se tornar referência no cenário industrial, relativo ao inadequado acabamento superficial dos produtos. Assim, adotam-se etapas de pós-processamento para o cumprimento de exigências de melhores rugosidades e tensões residuais como, por exemplo, o fresamento. A capacidade deste processo em aprimorar a qualidade superficial de materiais fabricados por métodos convencionais é conhecida, bem como a necessidade da adequada seleção dos parâmetros de corte para que o resultado almejado seja efetivamente obtido. No entanto, devido aos defeitos intrínsecos ao processo FLPL, como a presença de poros ou partículas não fundidas no produto, combinados à possível anisotropia mecânica do material construído em diferentes orientações e às alterações de desempenho induzidas por tratamentos térmicos, o efeito do fresamento sobre peças produzidas por fusão em leito de pó ainda requer investigações complementares. O aço maraging possui uma matriz martensítica rica em níquel e apresenta um alto desempenho mecânico, principalmente, após o tratamento de envelhecimento. Em virtude destas propriedades, esse material está presente em componentes estruturais da área aeroespacial, ferramental e automotiva e, portanto, requer o atendimento a exigências rígidas de aplicação. Neste contexto, o presente trabalho investigou os efeitos das orientações de construção horizontal (HOR), rotacionada em 45º (R45) e vertical (VER) na manufatura por fusão em leito de pó, em conjunto com o tratamento térmico de envelhecimento (480 ºC por 3h) e a alteração da velocidade de corte e do avanço por dente no fresamento sobre a rugosidade média (Ra) e tensões residuais superficiais do aço maraging. Com base na caracterização da densidade, microdureza, fases e microestrutura, além de ensaios de tração e operações de fresamento, os principais efeitos das orientações de construção e do tratamento térmico, capazes de influenciar o desempenho mecânico do material e o mecanismo de formação de cavaco durante o fresamento, foram identificados. A Ra pôde ser reduzida entre 17 e 95%, dependendo dos parâmetros de processo, considerando a obtenção de resultados médios entre 0,37 μm e 2,82 μm. Mudanças no comportamento das tensões residuais superficiais também foram observadas nas amostras R45 e VER, obtendo-se tensões compressivas de até - 717 MPa para amostra VER após o envelhecimento e fresamento com fz = 0,02 mm/dente e vc = 150 m/min. Com isso, foi confirmada a efetividade do fresamento para o acabamento do aço maraging manufaturado por FLPL, além da relevância do planejamento dos parâmetros de corte para que a qualidade superficial dos produtos atenda as especificações com este pós-processamento

9
  • RODRIGO VIDAL CABRAL
  • Estudo numérico do escoamento axissimétrico turbulento com giro induzido axialmente visando a separação gás-líquido

  • Orientador : ANDRE DAMIANI ROCHA
  • Data: 22/12/2021

  • Mostrar Resumo
  • O escoamento com giro está presente na natureza em diferentes aplicações de engenharia como, por exemplo, câmaras de combustão, separadores ciclônicos, intensificadores para troca de calor e turbomáquinas. Os separadores ciclônicos são essenciais na indústria de óleo e gás, sendo utilizados tanto nas linhas principais de produção quanto no tratamento da água residual do processo para descarte. Recentemente, os ciclones de entrada axial têm tido preferência diante do ciclone de entrada tangencial por ser mais compacto. Os fenômenos presentes no escoamento com giro de um hidrociclone de entrada axial é objeto de investigação desta dissertação de mestrado. A partir de um modelo numérico transiente, tridimensional e axissimétrico, o escoamento monofásico turbulento com giro é investigado utilizando o software comercial Ansys® Fluent. O domínio de estudo envolve a cauda e o tubo cilíndrico. Os campos de velocidade axial, radial e tangencial, o decaimento do número de giro, o campo de pressão, bem como as grandezas turbulentas, são examinadas para
    diferentes ângulos de deflexão (45°, 63° e 72°) a fim de melhor compreender os fenômenos físicos. Para estimar o comprimento da região de separação, a trajetória de uma única partícula de gás foi obtida através do modelo Euler-Lagrange, variando a massa específica do gás (
    CH4, H2S e CO2) e o diâmetro da partícula (100µm e 1000µm). O estudo mostrou regiões de recirculação à jusante da cauda, onde as velocidades são negativas próximo ao eixo central do tubo. A velocidade radial é significativa somente na região da cauda e praticamente desprezível nas demais regiões. A velocidade tangencial é alta na entrada do tubo e amortecida ao longo do escoamento devido ao efeito viscoso. Esse comportamento é muito bem quantificado pela determinação do número de giro e o estudo mostra que o decaimento é aproximadamente exponencial. O estudo da partícula mostra que partículas maiores são mais fáceis de segregar e um comprimento de separação é estimado em 0,2m.


  • Mostrar Abstract
  • O escoamento com giro está presente na natureza em diferentes aplicações de engenharia como, por exemplo, câmaras de combustão, separadores ciclônicos, intensificadores para troca de calor e turbomáquinas. Os separadores ciclônicos são essenciais na indústria de óleo e gás, sendo utilizados tanto nas linhas principais de produção quanto no tratamento da água residual do processo para descarte. Recentemente, os ciclones de entrada axial têm tido preferência diante do ciclone de entrada tangencial por ser mais compacto. Os fenômenos presentes no escoamento com giro de um hidrociclone de entrada axial é objeto de investigação desta dissertação de mestrado. A partir de um modelo numérico transiente, tridimensional e axissimétrico, o escoamento monofásico turbulento com giro é investigado utilizando o software comercial Ansys® Fluent. O domínio de estudo envolve a cauda e o tubo cilíndrico. Os campos de velocidade axial, radial e tangencial, o decaimento do número de giro, o campo de pressão, bem como as grandezas turbulentas, são examinadas para
    diferentes ângulos de deflexão (45°, 63° e 72°) a fim de melhor compreender os fenômenos físicos. Para estimar o comprimento da região de separação, a trajetória de uma única partícula de gás foi obtida através do modelo Euler-Lagrange, variando a massa específica do gás (
    CH4, H2S e CO2) e o diâmetro da partícula (100µm e 1000µm). O estudo mostrou regiões de recirculação à jusante da cauda, onde as velocidades são negativas próximo ao eixo central do tubo. A velocidade radial é significativa somente na região da cauda e praticamente desprezível nas demais regiões. A velocidade tangencial é alta na entrada do tubo e amortecida ao longo do escoamento devido ao efeito viscoso. Esse comportamento é muito bem quantificado pela determinação do número de giro e o estudo mostra que o decaimento é aproximadamente exponencial. O estudo da partícula mostra que partículas maiores são mais fáceis de segregar e um comprimento de separação é estimado em 0,2m.

2020
Dissertações
1
  • BRUNO JOSÉ NAGY ANTONIO
  • OTIMIZAÇÃO DO PROJETO  DE ROTORES  DE COMPRESSORES CENTRÍFUGOS OPERANDO COM DIÓXIDO DE CARBONO EM ESTADO SUPERCRÍTICO

    .

  • Orientador : DANIEL JONAS DEZAN
  • Data: 01/04/2020

  • Mostrar Resumo
  • O presente trabalho visa a implementação de um código computacional em MATLAB® usando o método meanline para prever o desempenho de rotores de compressores centrífugos e propor diferentes geometrias para cada um dos quatro estágios de um trem de compressão típico em uma plataforma de petróleo, cada estágio com relação de pressões igual a 2.85. Gás carbônico em estado supercrítico, S-CO2, é considerado como fluido de trabalho e as equações de estado de Span e Wagner são utilizadas para determinar as propriedades termodinâmicas do fluido. O código meanline prevê parâmetros do rotor tais como ângulos da pá, parâmetros de desempenho que incluem temperatura total, pressão total e eficiência isentrópica, a partir das informações da entrada como pressão total, temperatura total e velocidade de rotação da máquina. O código foi validado utilizando ar e S-CO2 como fluidos de trabalho apresentando erro máximo de 2.39% para o compressor com ar e 3.65% para o compressor com S-CO2. A otimização é aplicada ao código usando o algoritmo genético NSGA-II, cuja função objetivo é a maximização da eficiência isentrópica, obtida através da variação de onze dados de entrada. O conjunto código-otimizador foi capaz de propor as referidas geometrias do trem de compressão, apresentando eficiência isentrópica dos rotores iguais a 94.29%, 94.07%, 92.59 e 90.4% para o primeiro, segundo, terceiro e quarto estágios respectivamente.


  • Mostrar Abstract
  • O presente trabalho visa a implementação de um código computacional em MATLAB® usando o método meanline para prever o desempenho de rotores de compressores centrífugos e propor diferentes geometrias para cada um dos quatro estágios de um trem de compressão típico em uma plataforma de petróleo, cada estágio com relação de pressões igual a 2.85. Gás carbônico em estado supercrítico, S-CO2, é considerado como fluido de trabalho e as equações de estado de Span e Wagner são utilizadas para determinar as propriedades termodinâmicas do fluido. O código meanline prevê parâmetros do rotor tais como ângulos da pá, parâmetros de desempenho que incluem temperatura total, pressão total e eficiência isentrópica, a partir das informações da entrada como pressão total, temperatura total e velocidade de rotação da máquina. O código foi validado utilizando ar e S-CO2 como fluidos de trabalho apresentando erro máximo de 2.39% para o compressor com ar e 3.65% para o compressor com S-CO2. A otimização é aplicada ao código usando o algoritmo genético NSGA-II, cuja função objetivo é a maximização da eficiência isentrópica, obtida através da variação de onze dados de entrada. O conjunto código-otimizador foi capaz de propor as referidas geometrias do trem de compressão, apresentando eficiência isentrópica dos rotores iguais a 94.29%, 94.07%, 92.59 e 90.4% para o primeiro, segundo, terceiro e quarto estágios respectivamente.

2
  • VICTOR CASULLI DE OLIVEIRA
  • Análise dinâmica de passarelas excitadas por pedestres

  • Orientador : REYOLANDO MANOEL LOPES REBELLO DA FONSECA BRASIL
  • Data: 03/06/2020

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, será discutida a análise dinâmica de duas passarelas a serem instaladas junto à estação Santo Amaro do metrô de São Paulo, as Passarela Norte e Passarela Sul, ambas com 111 metros de vão. Em especial, será estudado o Estado Limite de Serviço (E.L.S.) de vibrações excessivas excitadas pelo movimento de pedestres nas direções vertical e lateral.

    Na primeira parte deste trabalho serão apresentados os conceitos necessários para o desenvolvimento do mesmo. Posteriormente será apresentado o modelo utilizado assim como seus resultados, soluções e conclusão.

    A estrutura foi modelada utilizando o software de análise estrutural STRAP. Os perfis utilizados foram fornecidos pelos autores dos projetos arquitetônico e estrutural, sendo típicos dessas estruturas. A literatura sobre passarelas fornece um modelo determinístico para o carregamento dinâmico devido ao caminhar das pessoas.

    Quando a frequência natural da estrutura é próxima do caminhar das pessoas pode gerar um desconforto muito elevado e até mesmo a sensação de falta de segurança. Além disso, pode diminuir a vida útil da estrutura devido a fadiga do material, sendo necessário uma maior manutenção.

    O processamento sugere a presença de acelerações acima do desejado ou previsto por diversas normas internacionais sobre o tema. Para mitigação das mesmas, é proposto controle passivo por Absorvedores de Vibrações (TMD’s), para vibrações verticais e laterais.


  • Mostrar Abstract
  • Neste trabalho, será discutida a análise dinâmica de duas passarelas a serem instaladas junto à estação Santo Amaro do metrô de São Paulo, as Passarela Norte e Passarela Sul, ambas com 111 metros de vão. Em especial, será estudado o Estado Limite de Serviço (E.L.S.) de vibrações excessivas excitadas pelo movimento de pedestres nas direções vertical e lateral.

    Na primeira parte deste trabalho serão apresentados os conceitos necessários para o desenvolvimento do mesmo. Posteriormente será apresentado o modelo utilizado assim como seus resultados, soluções e conclusão.

    A estrutura foi modelada utilizando o software de análise estrutural STRAP. Os perfis utilizados foram fornecidos pelos autores dos projetos arquitetônico e estrutural, sendo típicos dessas estruturas. A literatura sobre passarelas fornece um modelo determinístico para o carregamento dinâmico devido ao caminhar das pessoas.

    Quando a frequência natural da estrutura é próxima do caminhar das pessoas pode gerar um desconforto muito elevado e até mesmo a sensação de falta de segurança. Além disso, pode diminuir a vida útil da estrutura devido a fadiga do material, sendo necessário uma maior manutenção.

    O processamento sugere a presença de acelerações acima do desejado ou previsto por diversas normas internacionais sobre o tema. Para mitigação das mesmas, é proposto controle passivo por Absorvedores de Vibrações (TMD’s), para vibrações verticais e laterais.

3
  • JOSÉ HENRIQUE CRISMANIS TELES
  • Projeto de Mecanismos Flexíveis com Grandes Deslocamentos Por Meio de Otimização Topológica em Domínios Discretos

  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 20/07/2020

  • Mostrar Resumo
  • Mecanismos flexíveis realizam determinadas funções a partir da deformação elástica de seu corpo, evitando assim o uso de juntas, pinos e rolamentos. Isso evita montagem e problemas como o atrito entre componentes. Mecanismos flexíveis possuem grande aplicação em aparelhos que envolvem mecânica de precisão devido à sua alta precisão dada pelo menor desgaste e pelas folgas reduzidas. Na engenharia biomédica, mecanismos flexíveis têm grande aplicação no projeto de instrumentos cirúrgicos, facilitando a esterilização devido ao número reduzido de componentes. Dada a sua aplicação em microescala, mecanismos flexíveis podem ser usados na fabricação de MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Outra possível aplicação é na fabricação de LEMS (Lamina Emergent Mechanisms), que são mecanismos fabricados de materiais planos com movimento que emerge de seu plano. Nesse trabalho, o projeto de mecanismos flexíveis também é utilizado para desenvolver um metamaterial, que é uma estrutura projetada para ter propriedades extremas não encontradas na forma natural dos materiais. Neste caso a propriedade desejada é o coeficiente de Poisson negativo, que define uma estrutura auxética. O método da otimização topológica (OT) tem se mostrado o mais genérico e sistemático para o projeto de mecanismos flexíveis. Consiste em um método que distribui material dentro de um domínio de modo a extremizar a função objetivo especificada. Nesse trabalho a OT é realizada em domínios discretizados em elementos de barras (ground structure), onde as áreas das seções transversais dos elementos são as variáveis de projeto. São considerados grandes deslocamentos, o que estabelece uma relação não linear entre deformação e deslocamento e requer o uso do MEF não linear. O objetivo desse trabalho é implementar uma metodologia para projeto de mecanismos flexíveis com grandes deslocamentos usando domínios discretos. O problema de otimização está sujeito a restrição de volume, onde a função objetivo busca maximizar o deslocamento em uma dada região do domínio da estrutura quando submetida a um dado carregamento em outra região. Os resultados demonstram que é possível projetar mecanismos flexíveis com grandes deslocamentos através dessa metodologia.


  • Mostrar Abstract
  • Mecanismos flexíveis realizam determinadas funções a partir da deformação elástica de seu corpo, evitando assim o uso de juntas, pinos e rolamentos. Isso evita montagem e problemas como o atrito entre componentes. Mecanismos flexíveis possuem grande aplicação em aparelhos que envolvem mecânica de precisão devido à sua alta precisão dada pelo menor desgaste e pelas folgas reduzidas. Na engenharia biomédica, mecanismos flexíveis têm grande aplicação no projeto de instrumentos cirúrgicos, facilitando a esterilização devido ao número reduzido de componentes. Dada a sua aplicação em microescala, mecanismos flexíveis podem ser usados na fabricação de MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Outra possível aplicação é na fabricação de LEMS (Lamina Emergent Mechanisms), que são mecanismos fabricados de materiais planos com movimento que emerge de seu plano. Nesse trabalho, o projeto de mecanismos flexíveis também é utilizado para desenvolver um metamaterial, que é uma estrutura projetada para ter propriedades extremas não encontradas na forma natural dos materiais. Neste caso a propriedade desejada é o coeficiente de Poisson negativo, que define uma estrutura auxética. O método da otimização topológica (OT) tem se mostrado o mais genérico e sistemático para o projeto de mecanismos flexíveis. Consiste em um método que distribui material dentro de um domínio de modo a extremizar a função objetivo especificada. Nesse trabalho a OT é realizada em domínios discretizados em elementos de barras (ground structure), onde as áreas das seções transversais dos elementos são as variáveis de projeto. São considerados grandes deslocamentos, o que estabelece uma relação não linear entre deformação e deslocamento e requer o uso do MEF não linear. O objetivo desse trabalho é implementar uma metodologia para projeto de mecanismos flexíveis com grandes deslocamentos usando domínios discretos. O problema de otimização está sujeito a restrição de volume, onde a função objetivo busca maximizar o deslocamento em uma dada região do domínio da estrutura quando submetida a um dado carregamento em outra região. Os resultados demonstram que é possível projetar mecanismos flexíveis com grandes deslocamentos através dessa metodologia.

4
  • LUCAS SARPE DA SILVA
  • Desenvolvimento de um Algoritmo de Otimização Topológica com Restrições de Manufatura Aditiva

  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 14/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • A Otimização Topológica (OT) é um método sistemático com vasta aplicação na otimização estrutural. A OT combina algoritmos de otimização com o Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de se obter uma distribuição ótima de material dentro de um domínio de projeto, visando atender uma função objetivo especificada e satisfazendo as restrições características do problema de otimização. Manufatura Aditiva (MA) é um termo generalizado, utilizado para designar as técnicas de manufatura que utilizam o princípio de fabricação por adição de material camada por camada para obter a geometria final de um produto. Este princípio é eficaz para fabricar geometrias de maior complexidade quando comparado às técnicas de manufatura tradicionais como usinagem, forjamento e outras. A OT é uma ferramenta de projeto totalmente desenvolvida e já é utilizada na indústria mecânica, automotiva e aeroespacial. Com o presente estado de desenvolvimento das técnicas de MA e a sua capacidade de criar geometrias complexas, a MA complementa a OT, no sentido de que é o processo de fabricação mais capaz de produzir as geometrias complexas obtidas pela OT. Embora as técnicas de MA possuam ampla capacidade de produzir as geometrias da OT, sem comprometer muito sua optimalidade, essas técnicas ainda possuem inerentes restrições de manufatura. As geometrias exequíveis pelas técnicas de MA têm requisitos associados, como tamanho mínimo de membros, ângulo máximo de inclinação de saliências e espaçamentos mínimos admissíveis, por exemplo. O objetivo deste trabalho é desenvolver um algoritmo de otimização estrutural, incluindo na formulação do problema de OT um filtro de projeção que, implicitamente, aplica uma restrição de manufatura imposta pelo processo de fabricação por MA conhecido como FFF (Fabricação por Filamento Fundido), cuja técnica possui um ângulo de inclinação de saliências no qual a estrutura não se autossuporta. Neste caso, uma função de projeção e mapeamentos de variáveis são definidos para impor a restrição de inclinação máxima de saliências (overhang angle). Especificamente, objetiva-se evitar ou eliminar o material de suporte utilizado no processo de FFF e, consequentemente, reduzir os custos de fabricação do processo. Alguns resultados são apresentados para demonstrar o potencial do algoritmo de OT proposto.


  • Mostrar Abstract
  • A Otimização Topológica (OT) é um método sistemático com vasta aplicação na otimização estrutural. A OT combina algoritmos de otimização com o Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de se obter uma distribuição ótima de material dentro de um domínio de projeto, visando atender uma função objetivo especificada e satisfazendo as restrições características do problema de otimização. Manufatura Aditiva (MA) é um termo generalizado, utilizado para designar as técnicas de manufatura que utilizam o princípio de fabricação por adição de material camada por camada para obter a geometria final de um produto. Este princípio é eficaz para fabricar geometrias de maior complexidade quando comparado às técnicas de manufatura tradicionais como usinagem, forjamento e outras. A OT é uma ferramenta de projeto totalmente desenvolvida e já é utilizada na indústria mecânica, automotiva e aeroespacial. Com o presente estado de desenvolvimento das técnicas de MA e a sua capacidade de criar geometrias complexas, a MA complementa a OT, no sentido de que é o processo de fabricação mais capaz de produzir as geometrias complexas obtidas pela OT. Embora as técnicas de MA possuam ampla capacidade de produzir as geometrias da OT, sem comprometer muito sua optimalidade, essas técnicas ainda possuem inerentes restrições de manufatura. As geometrias exequíveis pelas técnicas de MA têm requisitos associados, como tamanho mínimo de membros, ângulo máximo de inclinação de saliências e espaçamentos mínimos admissíveis, por exemplo. O objetivo deste trabalho é desenvolver um algoritmo de otimização estrutural, incluindo na formulação do problema de OT um filtro de projeção que, implicitamente, aplica uma restrição de manufatura imposta pelo processo de fabricação por MA conhecido como FFF (Fabricação por Filamento Fundido), cuja técnica possui um ângulo de inclinação de saliências no qual a estrutura não se autossuporta. Neste caso, uma função de projeção e mapeamentos de variáveis são definidos para impor a restrição de inclinação máxima de saliências (overhang angle). Especificamente, objetiva-se evitar ou eliminar o material de suporte utilizado no processo de FFF e, consequentemente, reduzir os custos de fabricação do processo. Alguns resultados são apresentados para demonstrar o potencial do algoritmo de OT proposto.

5
  • GUSTAVO RODRIGUES RIBEIRO DA SILVA
  • Modelagem e controle do sistema de locomoção articulado quadrúpede

  • Orientador : MAGNO ENRIQUE MENDOZA MEZA
  • Data: 28/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • O HROV (Hybrid Remote Operated Vehicle) é um veículo autônomo que tem como propósito realizar atividades em ambiente subaquático tais como verificação de estruturas, inspeção submarina e monitoramento ambiental. A movimentação do HROV é feita através de dois dispositivos complementares, duas esteiras para deslocamentos em superfícies planas e sem obstruções e um conjunto de quatro pernas articuladas que fazem um movimento conjunto emulando um animal artrópode, servindo para deslocamentos em superfícies irregulares.

    É importante prever as situações que o veículo vai estar submetido durante sua operação, principalmente no caso de sua locomoção sobre uma superfície irregular, portanto se faz necessária a modelagem das pernas anexas, aqui denominadas como “patas”.  

    Através do modelamento se torna possível realizar ações de controle na dinâmica do veículo, tal como o SDRE. A modelagem do sistema de locomoção é feita através da utilização das equações de Lagrange obtendo as equações diferenciais ordinárias não lineares governantes do movimento do sistema analisando o regime de trabalho e os movimentos ideais do veículo nas condições de trabalho.


  • Mostrar Abstract
  • O HROV (Hybrid Remote Operated Vehicle) é um veículo autônomo que tem como propósito realizar atividades em ambiente subaquático tais como verificação de estruturas, inspeção submarina e monitoramento ambiental. A movimentação do HROV é feita através de dois dispositivos complementares, duas esteiras para deslocamentos em superfícies planas e sem obstruções e um conjunto de quatro pernas articuladas que fazem um movimento conjunto emulando um animal artrópode, servindo para deslocamentos em superfícies irregulares.

    É importante prever as situações que o veículo vai estar submetido durante sua operação, principalmente no caso de sua locomoção sobre uma superfície irregular, portanto se faz necessária a modelagem das pernas anexas, aqui denominadas como “patas”.  

    Através do modelamento se torna possível realizar ações de controle na dinâmica do veículo, tal como o SDRE. A modelagem do sistema de locomoção é feita através da utilização das equações de Lagrange obtendo as equações diferenciais ordinárias não lineares governantes do movimento do sistema analisando o regime de trabalho e os movimentos ideais do veículo nas condições de trabalho.

6
  • EMERSON GUIMARÃES COSTA
  • Investigação da formação de rebarbas no microfresamento do aço ferramenta H13

  • Orientador : ERIK GUSTAVO DEL CONTE
  • Data: 29/09/2020

  • Mostrar Resumo
  • O desenvolvimento tecnológico demanda a produção de componentes com dimensões em escala reduzida. Nesse cenário, a microusinagem mecânica se apresenta como uma alternativa viável para a fabricação de componentes de geometrias complexas, grande precisão com diferentes tipos de materiais. No entanto, devido aos fenômenos inerentes ao processo de usinagem, o surgimento de rebarbas pode comprometer a funcionalidade, os requisitos de forma e acabamento dos componentes. Este trabalho investiga a formação das rebarbas em canais produzidas durante a operação de microfresamento de um aço ferramenta H13. Foram realizados experimentos de usinagem com o objetivo de determinar a influência dos parâmetros de corte: avanço por dente e profundidade de corte na formação das rebarbas. Foram consideradas a altura e a espessura da rebarba concordante e discordante. Baseado na metodologia DOE, o avanço por dente foi avaliado em três níveis (2, 4 e 5 μm/dente) e a profundidade de corte em dois níveis (30 e 45 μm) ao longo de um comprimento de corte de 5 mm. Verificou-se que a magnitude da formação das rebarbas concordantes é comparativamente maior em relação à formação das rebarbas discordantes, além disso, identificou-se a correlação entre o raio de aresta da ferramenta de corte , os parâmetros de corte e a formação das rebarbas. Ainda, de acordo com a ANOVA, os fatores de maior influência na formação das rebarbas foram: a profundidade de corte , seguida pelo avanço por dente e, por último, pela interação entre a profundidade de corte e o avanço por dente . Quanto aos níveis dos parâmetros de corte, o avanço por dente de 4 de μm/dente e profundidade de corte de 30 μm se apresentaram como sendo a melhor estratégia de usinagem visando a menor da formação das rebarbas.


  • Mostrar Abstract
  • O desenvolvimento tecnológico demanda a produção de componentes com dimensões em escala reduzida. Nesse cenário, a microusinagem mecânica se apresenta como uma alternativa viável para a fabricação de componentes de geometrias complexas, grande precisão com diferentes tipos de materiais. No entanto, devido aos fenômenos inerentes ao processo de usinagem, o surgimento de rebarbas pode comprometer a funcionalidade, os requisitos de forma e acabamento dos componentes. Este trabalho investiga a formação das rebarbas em canais produzidas durante a operação de microfresamento de um aço ferramenta H13. Foram realizados experimentos de usinagem com o objetivo de determinar a influência dos parâmetros de corte: avanço por dente e profundidade de corte na formação das rebarbas. Foram consideradas a altura e a espessura da rebarba concordante e discordante. Baseado na metodologia DOE, o avanço por dente foi avaliado em três níveis (2, 4 e 5 μm/dente) e a profundidade de corte em dois níveis (30 e 45 μm) ao longo de um comprimento de corte de 5 mm. Verificou-se que a magnitude da formação das rebarbas concordantes é comparativamente maior em relação à formação das rebarbas discordantes, além disso, identificou-se a correlação entre o raio de aresta da ferramenta de corte , os parâmetros de corte e a formação das rebarbas. Ainda, de acordo com a ANOVA, os fatores de maior influência na formação das rebarbas foram: a profundidade de corte , seguida pelo avanço por dente e, por último, pela interação entre a profundidade de corte e o avanço por dente . Quanto aos níveis dos parâmetros de corte, o avanço por dente de 4 de μm/dente e profundidade de corte de 30 μm se apresentaram como sendo a melhor estratégia de usinagem visando a menor da formação das rebarbas.

7
  • HENRIQUE LOPES DE CASTRO
  • NUMERICAL STUDY OF CONJUGATE NATURAL CONVECTION OVER VERTICAL AND INCLINED PLATE WITH PROTRUDING HEAT SOURCES

  • Orientador : ANDRE DAMIANI ROCHA
  • Data: 02/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • This work presents a numerical simulation of conjugate natural-convection heat transfer in a plate for vertical and inclined positions containing protruding heat sources. This problem arises as a typical concern while designing systems that involves buoyance-driven flows, such as in electronic circuit boards. The plate contains seven
    elements uniformly distributed over the upper surface and an insulation layer at bottom that guarantees convection mechanism to occurs only in the upper surface. This research spent efforts in applying a numerical method and validating it with experimental data available. Using a bi-dimensional, finite-volume method, time
    averaged Navier-Stokes equations were solved including the k-ω turbulence model. Fluid was assumed incompressible and all physical properties constant, except for buoyance terms obtained from Boussinesq approximation. Almost every simulation is at steady state operation, despite one transient case executed. By means of temperature distributions, streamlines and Nusselt number results were compared and discussed. This investigation addressed effects such as the conduction in substrate, the sources emissivity, the power input and plate inclination angle. When compared to experiments, results showed a good agreement, even with some locations pointing 9.8% error in temperature difference. No transient effect was found in the case during
    and after the three hours of operation needed to reach steady state. Conduction in substrate represented a significant amount of the dissipated power. Varying the sources’ emissivity, from 0.1 to 0.83, maximum temperature of elements varied up to 25%. While increasing power dissipation, convective performance improved together with Grashof number, but also raised sources temperature. Inclined positions pointing downwards only reduced convective coefficient while upwards inclinations results improved only when plate reaches 60° of inclination.



  • Mostrar Abstract
  • This work presents a numerical simulation of conjugate natural-convection heat transfer in a plate for vertical and inclined positions containing protruding heat sources. This problem arises as a typical concern while designing systems that involves buoyance-driven flows, such as in electronic circuit boards. The plate contains seven
    elements uniformly distributed over the upper surface and an insulation layer at bottom that guarantees convection mechanism to occurs only in the upper surface. This research spent efforts in applying a numerical method and validating it with experimental data available. Using a bi-dimensional, finite-volume method, time
    averaged Navier-Stokes equations were solved including the k-ω turbulence model. Fluid was assumed incompressible and all physical properties constant, except for buoyance terms obtained from Boussinesq approximation. Almost every simulation is at steady state operation, despite one transient case executed. By means of temperature distributions, streamlines and Nusselt number results were compared and discussed. This investigation addressed effects such as the conduction in substrate, the sources emissivity, the power input and plate inclination angle. When compared to experiments, results showed a good agreement, even with some locations pointing 9.8% error in temperature difference. No transient effect was found in the case during
    and after the three hours of operation needed to reach steady state. Conduction in substrate represented a significant amount of the dissipated power. Varying the sources’ emissivity, from 0.1 to 0.83, maximum temperature of elements varied up to 25%. While increasing power dissipation, convective performance improved together with Grashof number, but also raised sources temperature. Inclined positions pointing downwards only reduced convective coefficient while upwards inclinations results improved only when plate reaches 60° of inclination.


8
  • FERNANDO LUZ DOS SANTOS
  • ANÁLISE TERMODINÂMICA DE TECNOLOGIAS DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA EM SISTEMA DE COGERAÇÃO VISANDO A REDUÇÃO DE EMISSÕES DE CO2 EM PLATAFORMA OFFSHORE DO TIPO FPSO

  • Orientador : ANTONIO GARRIDO GALLEGO
  • Data: 08/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Plataformas marítimas do tipo FPSO são navios flutuantes projetados para extração e processamento de gás natural e óleo extraído de regiões de águas profundas e ultraprofundas. A autossuficiência desta unidade produtora é provida pela planta de cogeração, que é o maior emissor de 𝐶𝑂2 da instalação e o foco deste trabalho, visando a redução de emissões e melhoria de desempenho. A planta de cogeração estudada é equipada com 3 turbogeradores principais e um reserva modelo GE LM2500+, responsáveis tanto pelo suprimento elétrico quanto térmico da instalação. Adicionalmente à planta principal, há 2 turbinas a gás GE LM2000 responsáveis pelo acionamento da planta de compressão de 𝐶𝑂2 para reinjeção no poço de petróleo. Ao longo da vida útil de um campo de petróleo as demandas térmica e elétrica variam em função da composição percentual de óleo, gás e água no óleo extraído. Por sua vez, as condições operacionais dos turbogeradores são alteradas em função das oscilações de demanda e de fatores como as condições atmosféricas do local de operação da plataforma. A proposta deste trabalho é, de posse das curvas de produção e de demandas térmica e elétrica previstas, conduzir análise termodinâmica da mencionada planta de cogeração e de configurações alternativas de recuperação de energia sob condições reais de funcionamento, baseadas no estudo de tecnologias presentes no estado da arte. É estudado o funcionamento do sistema com resfriamento do ar de admissão dos turbogeradores com sistema de refrigeração por compressão (SRC) e sistema de refrigeração por absorção (SRA), e com sistemas ORC (Ciclo Rankine Orgânico) para recuperação de calor dos gases de exaustão dos turbogeradores. Os resultados das simulações demonstram viés positivo, já que todas as configurações propostas apontaram redução de emissões de 𝐶𝑂2 de até 19% e aumento da eficiência exergética de até 12%. Por outro lado, análises de área ocupada e peso total da planta de cogeração para algumas configurações mostram que dimensões indesejadas podem ser alcançadas.


  • Mostrar Abstract
  • Plataformas marítimas do tipo FPSO são navios flutuantes projetados para extração e processamento de gás natural e óleo extraído de regiões de águas profundas e ultraprofundas. A autossuficiência desta unidade produtora é provida pela planta de cogeração, que é o maior emissor de 𝐶𝑂2 da instalação e o foco deste trabalho, visando a redução de emissões e melhoria de desempenho. A planta de cogeração estudada é equipada com 3 turbogeradores principais e um reserva modelo GE LM2500+, responsáveis tanto pelo suprimento elétrico quanto térmico da instalação. Adicionalmente à planta principal, há 2 turbinas a gás GE LM2000 responsáveis pelo acionamento da planta de compressão de 𝐶𝑂2 para reinjeção no poço de petróleo. Ao longo da vida útil de um campo de petróleo as demandas térmica e elétrica variam em função da composição percentual de óleo, gás e água no óleo extraído. Por sua vez, as condições operacionais dos turbogeradores são alteradas em função das oscilações de demanda e de fatores como as condições atmosféricas do local de operação da plataforma. A proposta deste trabalho é, de posse das curvas de produção e de demandas térmica e elétrica previstas, conduzir análise termodinâmica da mencionada planta de cogeração e de configurações alternativas de recuperação de energia sob condições reais de funcionamento, baseadas no estudo de tecnologias presentes no estado da arte. É estudado o funcionamento do sistema com resfriamento do ar de admissão dos turbogeradores com sistema de refrigeração por compressão (SRC) e sistema de refrigeração por absorção (SRA), e com sistemas ORC (Ciclo Rankine Orgânico) para recuperação de calor dos gases de exaustão dos turbogeradores. Os resultados das simulações demonstram viés positivo, já que todas as configurações propostas apontaram redução de emissões de 𝐶𝑂2 de até 19% e aumento da eficiência exergética de até 12%. Por outro lado, análises de área ocupada e peso total da planta de cogeração para algumas configurações mostram que dimensões indesejadas podem ser alcançadas.

2019
Dissertações
1
  • GUILHERME ALONSO SOLANO
  • SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE ESCOAMENTO MONOFÁSICO NA CÁPSULA DE UMA BOMBA CENTRÍFUGA SUBMERSA SUBMARINA EM SKID

  • Orientador : ANDRE DAMIANI ROCHA
  • Data: 05/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

2
  • RODRIGO VINICIUS LUNARDI
  • Desenvolvimento de um código para simular o escoamento bidimensional em torno de um corpo retangular com malha adaptável

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 13/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

3
  • ALLAN CARLOS FERREIRA DE OLIVEIRA
  • MODELAGEM DINÂMICA E CONTROLE DE UM VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO DO TIPO QUADRIRROTOR

  • Orientador : DIEGO PAOLO FERRUZZO CORREA
  • Data: 14/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

4
  • CÍNTHIA SOARES MANSO
  • INVESTIGAÇÃO DO DESGASTE DE FERRAMENTAS DE CORTE NO MICROFRESAMENTO DE UM AÇO FERRAMENTA H13

  • Orientador : ERIK GUSTAVO DEL CONTE
  • Data: 14/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

5
  • LUCAS BACCARAT CARNEIRO DA CUNHA BERNARDINO DA SILVA
  • AVALIAÇÃO E ESTIMATIVA DE DIMENSÕES EFETIVAS DE UM CONJUNTO TAMPA TRASEIRA AUTOMOTIVO COM USO DE APRENDIZADO DE MÁQUINA

  • Orientador : GUILHERME CANUTO DA SILVA
  • Data: 27/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

6
  • GUILHERME MOREIRA RAIMUNDO
  • PROPOSTA DE UM SISTEMA DE ANÁLISE DE IMAGENS PARA DETECÇÃO DE CORING EM PERFIL DE ALUMÍNIO EXTRUDADO

  • Orientador : GUILHERME CANUTO DA SILVA
  • Data: 28/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • não informado


  • Mostrar Abstract
  • não informado

7
  • SOLANGE DAMACENO
  • PROTÓTIPO DE BRAÇO MECÂNICO ARTICULADO PARA IMPLEMENTAÇÃO EM VEÍCULO SUBAQUÁTICO

  • Orientador : MAGNO ENRIQUE MENDOZA MEZA
  • Data: 15/03/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

8
  • ADILSON CUNHA RUSTEIKO
  • INVESTIGAÇÃO SOBRE O PROCESSO DE MANUFATURA ADITIVA POR ARCO ELÉTRICO

  • Orientador : ERIK GUSTAVO DEL CONTE
  • Data: 04/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

9
  • JEYSON FERREIRA ALVES
  • Vibração Induzida por Vórtices com 2 Graus de Liberdade de Cilindros em Tandem Próximos a uma Superfície Plana

  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 04/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

10
  • FERNANDA RIZZI GAMA DA SILVA
  • COMPRESSÃO DINÂMICA DE RISERS FLEXÍVEIS EM CONTATO COM O SOLO MARINHO

  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 05/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

11
  • VITOR CABRERA FERNANDES
  • DIMENSIONAMENTO E ANÁLISE DA TENSÃO DE CONTATO ENTRE CAME E SEGUIDOR DE UM SISTEMA DE ACIONAMENTO DE VÁLVULAS DE UM MOTOR CICLO OTTO MONOCILÍNDRICO

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 15/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado.


  • Mostrar Abstract
  • Não informado.

12
  • IVAN PELEGRIN NETTO
  • Estimação de estado e validação experimental para navegação de um glider subaquático

  • Orientador : ELVIRA RAFIKOVA
  • Data: 03/05/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

13
  • TIAGO PÔRTO BRITO
  • ESTUDO DA EVOLUÇÃO DE DETRITOS ESPACIAIS SUJEITOS ÀS PERTURBAÇÕES DO POTENCIAL TERRESTRE, J2 E J22, LUNI-SOLAR, PRESSÃO DE RADIAÇÃO SOLAR E DO ARRASTO ATMOSFÉRICO

  • Orientador : LUIZ DE SIQUEIRA MARTINS FILHO
  • Data: 10/05/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

14
  • JOÃO HENRIQUE DA SILVA GAMA
  • CONTROLE NÃO LINEAR DE ESTRUTURAS INTELIGENTES DO TIPO VIGA FLEXÍVEL EM ROTAÇÃO

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 05/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • Uma estrutura do tipo viga flexível em rotação é equipada com atuadores e sensores piezoelétricos distribuídos ao longo de sua extensão. Utilizando o efeito piezoelétrico, a excitação elétrica quando a estrutura está sujeita a uma tensão mecânica, atuando como sensor, e, inversamente, a geração de uma deformação mecânica quando sujeita a uma tensão elétrica funcionando como atuador, esta estrutura é considerada um sistema inteligente. Assim sendo, a estrutura possui a capacidade de detectar e corrigir deflexões ao longo de seu comprimento, uma vez que alterações controladas na rigidez do elemento piezoelétrico produz momentos localizados que podem ser utilizados para atuação. As equações de Lagrange são utilizadas para a obtenção das equações governantes do movimento para a viga em rotação. Apenas o primeiro modo de vibração da viga é considerado neste trabalho. O momento e a rigidez da cerâmica piezoelétrica são a posteriori adicionados à equação governante do movimento da da viga. A posição do atuador piezoelétrico varia a partir da extremidade engastada até a extremidade livre da viga. Foram realizadas várias possibilidades de localização desses atuadores. O melhor local para a fixação do elemento piezoelétrico é investigado. Este local encontra-se próximo à estremidade engastada da viga. Foi utilizada a técnica de controle não-linear SDRE com o objetivo de eliminar a vibração mecânica na estrutura flexível e, ao mesmo tempo, posicionar a viga em rotação em um determinado ângulo. Para os objetivos e limitações investigados neste trabalho, este sistema é considerado fracamente não linear.


  • Mostrar Abstract
  • Uma estrutura do tipo viga flexível em rotação é equipada com atuadores e sensores piezoelétricos distribuídos ao longo de sua extensão. Utilizando o efeito piezoelétrico, a excitação elétrica quando a estrutura está sujeita a uma tensão mecânica, atuando como sensor, e, inversamente, a geração de uma deformação mecânica quando sujeita a uma tensão elétrica funcionando como atuador, esta estrutura é considerada um sistema inteligente. Assim sendo, a estrutura possui a capacidade de detectar e corrigir deflexões ao longo de seu comprimento, uma vez que alterações controladas na rigidez do elemento piezoelétrico produz momentos localizados que podem ser utilizados para atuação. As equações de Lagrange são utilizadas para a obtenção das equações governantes do movimento para a viga em rotação. Apenas o primeiro modo de vibração da viga é considerado neste trabalho. O momento e a rigidez da cerâmica piezoelétrica são a posteriori adicionados à equação governante do movimento da da viga. A posição do atuador piezoelétrico varia a partir da extremidade engastada até a extremidade livre da viga. Foram realizadas várias possibilidades de localização desses atuadores. O melhor local para a fixação do elemento piezoelétrico é investigado. Este local encontra-se próximo à estremidade engastada da viga. Foi utilizada a técnica de controle não-linear SDRE com o objetivo de eliminar a vibração mecânica na estrutura flexível e, ao mesmo tempo, posicionar a viga em rotação em um determinado ângulo. Para os objetivos e limitações investigados neste trabalho, este sistema é considerado fracamente não linear.

15
  • GIOVANA FIGUEROA TOSCAN
  • PROPOSTA DE GÊMEO DIGITAL (DIGITAL TWIN) PARA UM SISTEMA FLEXÍVEL DE MANUFATURA

  • Orientador : ERIK GUSTAVO DEL CONTE
  • Data: 27/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

16
  • PAULA FREGNANI
  • Projeto e Desenvolvimento de Microestruturas Auxéticas Usando Técnicas de Otimização Estrutural

  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 27/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo deste trabalho é o projeto e desenvolvimento de uma estrutura auxética, através da modelagem em elementos finitos e otimização estrutural, bem como simulação computacional do comportamento da estrutura. O material que possui coeficiente de Poisson negativo é conhecido como auxético e tem comportamento diferente do convencional, pois expandem lateralmente quando tracionados e contraem todos os lados quando em compressão. Para isso foram utilizadas ferramentas de projeto disponíveis no mercado, como software de CAD para modelagem da geometria e software de elementos finitos para etapa de análise estrutural. Através de simulação computacional, foram feitas análises de sensibilidade em três geometrias, avaliando quais variáveis (parâmetros dimensionais) tem maior influência quanto ao comportamento auxético. Na segunda etapa do trabalho, foi realizado um estudo com otimização paramétrica, usando o software OPTISTRUCT, através do qual foi possível obter a combinação ótima de parâmetros dimensionais da geometria, para que a estrutura tenha a melhor resposta quanto ao comportamento auxético. Nos resultados obtidos, são apresentadas diferentes combinações de parâmetros, que auxiliam a entender o comportamento da estrutura.


  • Mostrar Abstract
  • O objetivo deste trabalho é o projeto e desenvolvimento de uma estrutura auxética, através da modelagem em elementos finitos e otimização estrutural, bem como simulação computacional do comportamento da estrutura. O material que possui coeficiente de Poisson negativo é conhecido como auxético e tem comportamento diferente do convencional, pois expandem lateralmente quando tracionados e contraem todos os lados quando em compressão. Para isso foram utilizadas ferramentas de projeto disponíveis no mercado, como software de CAD para modelagem da geometria e software de elementos finitos para etapa de análise estrutural. Através de simulação computacional, foram feitas análises de sensibilidade em três geometrias, avaliando quais variáveis (parâmetros dimensionais) tem maior influência quanto ao comportamento auxético. Na segunda etapa do trabalho, foi realizado um estudo com otimização paramétrica, usando o software OPTISTRUCT, através do qual foi possível obter a combinação ótima de parâmetros dimensionais da geometria, para que a estrutura tenha a melhor resposta quanto ao comportamento auxético. Nos resultados obtidos, são apresentadas diferentes combinações de parâmetros, que auxiliam a entender o comportamento da estrutura.

17
  • RENATO STEGANHO PINTO
  • DINÂMICA DE RISERS RÍGIDOS EM CATENÁRIA EM CONTATO COM SOLO MARINHO  E SUBMETIDO A MOVIMENTOS OSCILATÓRIOS NO TOPO

  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 28/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • O equipamento utilizado para transferir petróleo e gás do fundo do mar para uma plataforma flutuante é chamado de riser. O entendimento de todos os fenômenos que permeiam sua operação é de extrema importância para seu projeto, uma vez que este equipamento é responsável por parte essencial do processo de produção de petróleo e sua falha pode ser catastrófica tanto no âmbito econômico quanto ambiental.

    Este trabalho de mestrado tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta computacional de análise estática e dinâmica não linear de risers de aço em catenária submetidos a grandes deslocamentos levando em consideração a atuação com um solo marinho não linear. A ferramenta foi desenvolvida utilizando o software MATLAB e programado com linguagem orientada a objetos.

    A abordagem co-rotacional é utilizada para formular os elementos finitos de viga planar. A solução das equações não lineares do problema é obtida incrementalmente através do método de Newton-Raphson.

    A resposta dinâmica é calculada usando o método de integração direta implícita HHT.

    O modelo de solo marinho utilizado neste trabalho é o P-Y. Se trata de um modelo não linear e possui respostas distintas durante a penetração e descarregamento cíclico da estrutura.

    Os resultados obtidos usando a ferramenta computacional desenvolvida foram comparados satisfatoriamente com resultados da literatura, mostrando-se que a mesma consegue simular a interação estrutura-solo onde tanto a estrutura quanto o solo têm um comportamento não linear.


  • Mostrar Abstract
  • O equipamento utilizado para transferir petróleo e gás do fundo do mar para uma plataforma flutuante é chamado de riser. O entendimento de todos os fenômenos que permeiam sua operação é de extrema importância para seu projeto, uma vez que este equipamento é responsável por parte essencial do processo de produção de petróleo e sua falha pode ser catastrófica tanto no âmbito econômico quanto ambiental.

    Este trabalho de mestrado tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta computacional de análise estática e dinâmica não linear de risers de aço em catenária submetidos a grandes deslocamentos levando em consideração a atuação com um solo marinho não linear. A ferramenta foi desenvolvida utilizando o software MATLAB e programado com linguagem orientada a objetos.

    A abordagem co-rotacional é utilizada para formular os elementos finitos de viga planar. A solução das equações não lineares do problema é obtida incrementalmente através do método de Newton-Raphson.

    A resposta dinâmica é calculada usando o método de integração direta implícita HHT.

    O modelo de solo marinho utilizado neste trabalho é o P-Y. Se trata de um modelo não linear e possui respostas distintas durante a penetração e descarregamento cíclico da estrutura.

    Os resultados obtidos usando a ferramenta computacional desenvolvida foram comparados satisfatoriamente com resultados da literatura, mostrando-se que a mesma consegue simular a interação estrutura-solo onde tanto a estrutura quanto o solo têm um comportamento não linear.

18
  • VITOR VALENTIM CIOCA
  • Manufatura aditiva: rugosidade superficial de peças em aço maraging 300 pós-processadas por fresamento

  • Orientador : ERIK GUSTAVO DEL CONTE
  • Data: 03/10/2019

  • Mostrar Resumo
  • O processo de Manufatura Aditiva (MA) de peças metálicas proporciona maior liberdade para o design de produtos com geometria complexa; exemplos de aplicação incluem próteses médicas, pás de turbinas, moldes e matrizes etc. Na fusão seletiva a laser, a direção de construção tem um impacto importante nas propriedades da peça final. Entre as propriedades influenciadas estão a rugosidade superficial, microdureza, microestrutura, etc. Tais fatores são limitantes na MA de peças metálicas, como por exemplo na aplicação de peças que exigem qualidade superficial (Ra<4 µm). Este trabalho busca investigar o efeito da direção de construção na rugosidade superficial de amostras produzidas em Maraging steel 300 por fusão seletiva a laser e pós-processadas por fresamento. Foi realizado um planejamento experimental (DoE) com direções de construção das amostras em 0º, 45º e 90º e velocidades de corte no fresamento de 100 e 200 m/min. Medições de rugosidade, microdureza e densidade foram realizadas e evidenciaram diferenças.  A análise da microestrutura evidenciou alterações nas amostras. O resultado da análise de energia dispersiva mostrou a formação de martensita. A rugosidade mensurada em cada amostra se mostrou distinta para direções de construção diferentes.


  • Mostrar Abstract
  • O processo de Manufatura Aditiva (MA) de peças metálicas proporciona maior liberdade para o design de produtos com geometria complexa; exemplos de aplicação incluem próteses médicas, pás de turbinas, moldes e matrizes etc. Na fusão seletiva a laser, a direção de construção tem um impacto importante nas propriedades da peça final. Entre as propriedades influenciadas estão a rugosidade superficial, microdureza, microestrutura, etc. Tais fatores são limitantes na MA de peças metálicas, como por exemplo na aplicação de peças que exigem qualidade superficial (Ra<4 µm). Este trabalho busca investigar o efeito da direção de construção na rugosidade superficial de amostras produzidas em Maraging steel 300 por fusão seletiva a laser e pós-processadas por fresamento. Foi realizado um planejamento experimental (DoE) com direções de construção das amostras em 0º, 45º e 90º e velocidades de corte no fresamento de 100 e 200 m/min. Medições de rugosidade, microdureza e densidade foram realizadas e evidenciaram diferenças.  A análise da microestrutura evidenciou alterações nas amostras. O resultado da análise de energia dispersiva mostrou a formação de martensita. A rugosidade mensurada em cada amostra se mostrou distinta para direções de construção diferentes.

19
  • EDSON DA COSTA EDUARDO
  • Stable Generalized Finite Element Method Applied to Bidimensional Problems of Linear Elasticity

  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 22/10/2019

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho visa apresentar o tema sobre o Método dos Elementos Finitos Generalizados Estável (MEFGE) quanto a sua eficiência em gerar respostas aproximadas para problemas planos da elasticidade linear. A origem do MEFGE inicia-se, primeiramente, com o surgimento do Método dos Elementos Finitos (MEF) e do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG). O MEF após várias décadas sendo aplicado, nos mais diversos tipos de análises, no campo da mecânica estrutural, tem algumas desvantagens e limitações em certas aplicações. Para superar estas limitações, surgiu o MEFG. O MEFG, de forma resumida, é a junção do MEF com a técnica de enriquecimento nodal. Já o enriquecimento nodal é a ampliação das aproximações originais do MEF sem acréscimo de número de nós aos elementos finitos originais. Destaca-se também que o próprio MEFG possui problemas relacionados com estabilidade numérica, fazendo com que algumas mudanças em sua formulação fossem desenvolvidas e que originou um novo método, o MEFGE. Dessa forma, neste trabalho, objetiva-se aprofundar o conhecimento sobre o MEFGE, assim como, analisar e testar o MEFGE para simulação de problemas planos da elasticidade linear. Especificamente, o MEFGE trata-se de uma modificação do MEFG objetivando solucionar o problema do condicionamento da matriz de rigidez e dos elementos localizados na região de transição entre a área enriquecida e a não enriquecida. Neste trabalho são utilizadas rotinas computacionais já existentes em Fortran, Python e Matlab para análise dos tópicos envolvendo o MEFGE e que são relevantes mencionar como: enriquecimento hierárquico, análise de erro (utilizando a norma da energia) e integração numérica . Os resultados até aqui obtidos mostraram a influência do interpolante (elemento da estrutura do enriquecimento nodal do MEFGE) presente na formulação do MEFGE no que diz respeito à eliminação dos monômios de grau 1 e que serviu de orientação para se verificar a importância do enriquecimento ser hierárquico. Também observou-se a melhora na resposta do campo de tensões e a possibilidade de utilizar um menor grau de discretização quando o enriquecimento é empregado. O MEFGE para problemas de trinca assim como a importância dos conceitos da mecânica da fratura são abordados visando orientar o leitor a entender as peculiaridades do método e demonstrar através de estudos e comparações a analogia dos modelos de referência com situações reais da mecânica estrutural.


  • Mostrar Abstract
  • Este trabalho visa apresentar o tema sobre o Método dos Elementos Finitos Generalizados Estável (MEFGE) quanto a sua eficiência em gerar respostas aproximadas para problemas planos da elasticidade linear. A origem do MEFGE inicia-se, primeiramente, com o surgimento do Método dos Elementos Finitos (MEF) e do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG). O MEF após várias décadas sendo aplicado, nos mais diversos tipos de análises, no campo da mecânica estrutural, tem algumas desvantagens e limitações em certas aplicações. Para superar estas limitações, surgiu o MEFG. O MEFG, de forma resumida, é a junção do MEF com a técnica de enriquecimento nodal. Já o enriquecimento nodal é a ampliação das aproximações originais do MEF sem acréscimo de número de nós aos elementos finitos originais. Destaca-se também que o próprio MEFG possui problemas relacionados com estabilidade numérica, fazendo com que algumas mudanças em sua formulação fossem desenvolvidas e que originou um novo método, o MEFGE. Dessa forma, neste trabalho, objetiva-se aprofundar o conhecimento sobre o MEFGE, assim como, analisar e testar o MEFGE para simulação de problemas planos da elasticidade linear. Especificamente, o MEFGE trata-se de uma modificação do MEFG objetivando solucionar o problema do condicionamento da matriz de rigidez e dos elementos localizados na região de transição entre a área enriquecida e a não enriquecida. Neste trabalho são utilizadas rotinas computacionais já existentes em Fortran, Python e Matlab para análise dos tópicos envolvendo o MEFGE e que são relevantes mencionar como: enriquecimento hierárquico, análise de erro (utilizando a norma da energia) e integração numérica . Os resultados até aqui obtidos mostraram a influência do interpolante (elemento da estrutura do enriquecimento nodal do MEFGE) presente na formulação do MEFGE no que diz respeito à eliminação dos monômios de grau 1 e que serviu de orientação para se verificar a importância do enriquecimento ser hierárquico. Também observou-se a melhora na resposta do campo de tensões e a possibilidade de utilizar um menor grau de discretização quando o enriquecimento é empregado. O MEFGE para problemas de trinca assim como a importância dos conceitos da mecânica da fratura são abordados visando orientar o leitor a entender as peculiaridades do método e demonstrar através de estudos e comparações a analogia dos modelos de referência com situações reais da mecânica estrutural.

20
  • FERNANDA REGINA DA CONCEIÇÃO BARRETO
  • ANÁLISE EXPERIMENTAL DE VIBRAÇÃO LIVRE UTILIZANDO UM SENSOR DE CORDAS VIBRANTES

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 28/11/2019

  • Mostrar Resumo
  • No presente trabalho verificou-se a empregabilidade da Teoria de Kirchhoff-Love e
    Sophie-Germain – Lagrange para a demonstração da teoria da elasticidade linear, bem como as
    condições de contorno necessárias para a descrição de uma placa engastada.
    A partir da modelagem da placa plana definiu-se os carregamentos influentes utilizando
    acelerômetros e sensores de cordas vibrantes por toda a malha em um fase denominada
    experimental, com isso em um dado espaço tempo conseguiu-se analisar o comportamento e
    compara-lo ao Método de Diferenças Finitas fase esta definida como numérica.
    Assim conforme as diferenças de captação de dados e velocidades dos sensores, sendo o sensor de
    cordas vibrantes com poder de captura de até 333Hz e acelerômetros com velocidade de 12Hz,
    pode-se verificar a possibilidade de comparação entre o método de análise numérica e o método de
    análise experimental.


  • Mostrar Abstract
  • No presente trabalho verificou-se a empregabilidade da Teoria de Kirchhoff-Love e
    Sophie-Germain – Lagrange para a demonstração da teoria da elasticidade linear, bem como as
    condições de contorno necessárias para a descrição de uma placa engastada.
    A partir da modelagem da placa plana definiu-se os carregamentos influentes utilizando
    acelerômetros e sensores de cordas vibrantes por toda a malha em um fase denominada
    experimental, com isso em um dado espaço tempo conseguiu-se analisar o comportamento e
    compara-lo ao Método de Diferenças Finitas fase esta definida como numérica.
    Assim conforme as diferenças de captação de dados e velocidades dos sensores, sendo o sensor de
    cordas vibrantes com poder de captura de até 333Hz e acelerômetros com velocidade de 12Hz,
    pode-se verificar a possibilidade de comparação entre o método de análise numérica e o método de
    análise experimental.

21
  • REGIS DE OLIVEIRA DANTAS
  • ASAS DE GEOMETRIA ADAPTATIVA: MODELAGEM MATEMÁTICA DE ASAS FLEXÍVEIS COM ATUADORES PIEZOELÉTRICOS

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 28/11/2019

  • Mostrar Resumo
  • Asas de geometria adaptativas não são uma novidade. Desde a antiguidade o homem observa o
    voo dos pássaros e busca reproduzir os mesmos conceitos em suas maquinas voadoras. A
    mudança da configuração das asas das aves permite uma ampla gama de possibilidades de
    manobras. Adaptações de mudança de forma de asas de aeronaves permite a reconfiguração
    para as diferentes fases do voo como decolagem, voo e pouso, com ganhos em performance e
    ampliação das missões possíveis para uma aeronave.
    A modelagem do presente trabalho parte do modelo de placa retangular em vibração livre,
    discretizando as equações de deslocamento utilizando o método das diferenças finitas e então
    um integrador numérico Runge-Kutta de quarta ordem para resolver o sistema de equações
    diferenciais ordinárias resultantes no tempo. Após obtenção do modelo em vibração livre, será
    acoplado ao sistema as equações referentes ao material piezoeléctrico afim de manter uma
    determinada posição pela placa.



  • Mostrar Abstract
  • Asas de geometria adaptativas não são uma novidade. Desde a antiguidade o homem observa o
    voo dos pássaros e busca reproduzir os mesmos conceitos em suas maquinas voadoras. A
    mudança da configuração das asas das aves permite uma ampla gama de possibilidades de
    manobras. Adaptações de mudança de forma de asas de aeronaves permite a reconfiguração
    para as diferentes fases do voo como decolagem, voo e pouso, com ganhos em performance e
    ampliação das missões possíveis para uma aeronave.
    A modelagem do presente trabalho parte do modelo de placa retangular em vibração livre,
    discretizando as equações de deslocamento utilizando o método das diferenças finitas e então
    um integrador numérico Runge-Kutta de quarta ordem para resolver o sistema de equações
    diferenciais ordinárias resultantes no tempo. Após obtenção do modelo em vibração livre, será
    acoplado ao sistema as equações referentes ao material piezoeléctrico afim de manter uma
    determinada posição pela placa.


22
  • HENRIQUE RAMOS DE CARVALHO PEREIRA
  • DESEMPENHO AO IMPACTO DA ESTRUTURA GIROIDE FABRICADA POR MANUFATURA ADITIVA

  • Orientador : RAFAEL CELEGHINI SANTIAGO
  • Data: 04/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • O presente trabalho visa o estudo do comportamento de uma estrutura celular giroide, a partir de uma abordagem numérica e experimental. As estruturas utilizadas juntamente com os espécimes para caracterização foram fabricadas a partir de um processo de Fusão Seletiva a Laser, utilizando um pó de liga de alumínio AlSi10Mg-0403. A caracterização do material foi feita por meio de ensaios de tração para prover dados do comportamento elasto-plástico da liga de alumínio, sendo avaliados diferentes tipos de estratégias de manufatura e direções de impressão. Os parâmetros constitutivos de Johnson-Cook foram obtidos, sendo avaliados através do software comercial de elementos finitos Abaqus/CAE. Eventos de impacto foram realizados nas estruturas celulares giroide utilizando um martelo de impacto, buscando compreender o comportamento mecânico da estrutura celular em condições dinâmicas. As amostras demonstraram um elevado potencial para absorção de energia, com baixo peso estrutural e sem ruptura do material. Um modelo numérico da estrutura giroide em regime de impacto foi desenvolvido em ambiente numérico, sendo observada uma substancial concordância com os resultados obtidos experimentalmente. O estudo da resposta mecânica da estrutura celular foi realizada em ambiente computacional, buscando-se identificar configurações promissoras em aplicações de absorção de energia de impacto. Aspectos como espessura de parede, número de células e a modificações na estrutura foram explorados, sendo possível identificar alterações no comportamento geral da estrutura. Foi observado que a partir da mudança do formado do giroide, alterações em níveis de aceleração e deslocamento máximo durante o impacto são obtidos, possibilitando a utilização deste aspecto para o desenho de elementos absorvedores de energia, como capacetes de motocicletas.


  • Mostrar Abstract
  • O presente trabalho visa o estudo do comportamento de uma estrutura celular giroide, a partir de uma abordagem numérica e experimental. As estruturas utilizadas juntamente com os espécimes para caracterização foram fabricadas a partir de um processo de Fusão Seletiva a Laser, utilizando um pó de liga de alumínio AlSi10Mg-0403. A caracterização do material foi feita por meio de ensaios de tração para prover dados do comportamento elasto-plástico da liga de alumínio, sendo avaliados diferentes tipos de estratégias de manufatura e direções de impressão. Os parâmetros constitutivos de Johnson-Cook foram obtidos, sendo avaliados através do software comercial de elementos finitos Abaqus/CAE. Eventos de impacto foram realizados nas estruturas celulares giroide utilizando um martelo de impacto, buscando compreender o comportamento mecânico da estrutura celular em condições dinâmicas. As amostras demonstraram um elevado potencial para absorção de energia, com baixo peso estrutural e sem ruptura do material. Um modelo numérico da estrutura giroide em regime de impacto foi desenvolvido em ambiente numérico, sendo observada uma substancial concordância com os resultados obtidos experimentalmente. O estudo da resposta mecânica da estrutura celular foi realizada em ambiente computacional, buscando-se identificar configurações promissoras em aplicações de absorção de energia de impacto. Aspectos como espessura de parede, número de células e a modificações na estrutura foram explorados, sendo possível identificar alterações no comportamento geral da estrutura. Foi observado que a partir da mudança do formado do giroide, alterações em níveis de aceleração e deslocamento máximo durante o impacto são obtidos, possibilitando a utilização deste aspecto para o desenho de elementos absorvedores de energia, como capacetes de motocicletas.

23
  • TIAGO SARTOR
  • INFLUÊNCIA DO ESTADO TRIAXIAL DE TENSÕES NA FRATURA DA LIGA TI6AL4V MANUFATURADA VIA FUSÃO POR FEIXE DE ELÉTRONS

  • Orientador : RAFAEL CELEGHINI SANTIAGO
  • Data: 10/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • O desenvolvimento de processos de manufatura aditiva, como impressão por feixe de elétrons (EBM), está alinhado com a atual necessidade de otimização, redução de custos e tempo de desenvolvimento da indústria, permitindo a construção de protótipos com características mecânicas equivalentes e de produtos finais personalizados, como próteses, para as quais a liga Ti6Al4V tem ampla aplicação devido à biocompatibilidade e resistência. A necessidade de materiais com maior limite de resistência está se tornando cada vez maior, enquanto falhas precisam ser evitadas e para tal torna-se necessário conhecer as características estruturais do material resultante. A caracterização das amostras impressas via EBM realizada através de microscópio Zeiss Axio Z1m indica um nível de porosidade em torno de 2,7% e uma microestrutura lamelar composta pelas fases α primária e secundária na matriz de fase β. Adicionalmente, as amostras apresentaram alta rugosidade Ra = 15,6 μm, avaliada utilizando equipamento Taylor Hobson Surtronic 3. As propriedades padrão da liga Ti6Al4V impressa, obtidas através de testes de tração em amostra ASTM A370 (2008) reduzida (UTM INSTRON3369), indicam uma tensão de escoamento média em torno de 789 Mpa e tensão máxima de 864 Mpa, com um alongamento a fratura de 11%. Os dados obtidos do teste uniaxial de tração podem ser suficientes para suportar simulações numéricas, aplicando critérios de falha convencionais, como Effective Plastic Strain. Entretanto, a aplicação desse tipo de critério resulta em previsões incorretas de falhas em altos e baixos níveis de triaxialidades. A fim de prever fraturas em diferentes condições de triaxialidade e permitir a calibração de modelos constitutivos de dano, sete geometrias diferentes foram impressas em uma faixa de triaxialidade de -0,26 a 0,96, sendo a deformação a fratura avaliada através de experimentos (equipamento UTM) e a triaxialidade a fratura coletada através de simulações numéricas, resultando na curva de triaxialidade do material. A partir da curva de triaxialidade, é possível utilizar critérios de falha mais completos e representativos, como o critério de falha de Johnson Cook, que é mais representativo em comparação com critérios de falha comuns. O levantamento das propriedades mecânicas usuais dos componentes obtidos via EBM, bem como avaliação dos resultados das fraturas (deformação e triaxialidade) físicas e numéricas sob diferentes fatores de triaxialidade do material, possibilitam a obtenção da curva de triaxialidade e calibração dos modelos constitutivos de dano, estabelecendo uma metodologia que permite previsão de falhas, contribuindo para o desenvolvimento de projetos robustos de manufatura aditiva.


  • Mostrar Abstract
  • O desenvolvimento de processos de manufatura aditiva, como impressão por feixe de elétrons (EBM), está alinhado com a atual necessidade de otimização, redução de custos e tempo de desenvolvimento da indústria, permitindo a construção de protótipos com características mecânicas equivalentes e de produtos finais personalizados, como próteses, para as quais a liga Ti6Al4V tem ampla aplicação devido à biocompatibilidade e resistência. A necessidade de materiais com maior limite de resistência está se tornando cada vez maior, enquanto falhas precisam ser evitadas e para tal torna-se necessário conhecer as características estruturais do material resultante. A caracterização das amostras impressas via EBM realizada através de microscópio Zeiss Axio Z1m indica um nível de porosidade em torno de 2,7% e uma microestrutura lamelar composta pelas fases α primária e secundária na matriz de fase β. Adicionalmente, as amostras apresentaram alta rugosidade Ra = 15,6 μm, avaliada utilizando equipamento Taylor Hobson Surtronic 3. As propriedades padrão da liga Ti6Al4V impressa, obtidas através de testes de tração em amostra ASTM A370 (2008) reduzida (UTM INSTRON3369), indicam uma tensão de escoamento média em torno de 789 Mpa e tensão máxima de 864 Mpa, com um alongamento a fratura de 11%. Os dados obtidos do teste uniaxial de tração podem ser suficientes para suportar simulações numéricas, aplicando critérios de falha convencionais, como Effective Plastic Strain. Entretanto, a aplicação desse tipo de critério resulta em previsões incorretas de falhas em altos e baixos níveis de triaxialidades. A fim de prever fraturas em diferentes condições de triaxialidade e permitir a calibração de modelos constitutivos de dano, sete geometrias diferentes foram impressas em uma faixa de triaxialidade de -0,26 a 0,96, sendo a deformação a fratura avaliada através de experimentos (equipamento UTM) e a triaxialidade a fratura coletada através de simulações numéricas, resultando na curva de triaxialidade do material. A partir da curva de triaxialidade, é possível utilizar critérios de falha mais completos e representativos, como o critério de falha de Johnson Cook, que é mais representativo em comparação com critérios de falha comuns. O levantamento das propriedades mecânicas usuais dos componentes obtidos via EBM, bem como avaliação dos resultados das fraturas (deformação e triaxialidade) físicas e numéricas sob diferentes fatores de triaxialidade do material, possibilitam a obtenção da curva de triaxialidade e calibração dos modelos constitutivos de dano, estabelecendo uma metodologia que permite previsão de falhas, contribuindo para o desenvolvimento de projetos robustos de manufatura aditiva.

24
  • FLAVIO KOITI MARUYAMA
  • Análise de Estabilidade de Escoamento Bifásico em Sistema de Tanque Automotivo

  • Orientador : KARL PETER BURR
  • Data: 19/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • Modelo simplificado para sistema de tanque automotivo é composto por um duto retilineo inclinado acoplado a um tanque. O escoamento gás-líquido no duto é modelado utlizando-se modelo de deriva e o tanque é modelado como um volume de controle. O objetivo desse trabalho é utilizar o modelo descrito acima para estudar o problema de parada prematura de abastecimento em função dos parâmetros do sistema duto-tanque. Análise de estabilidade linear é utilizada para estudar se a parada-prematura esta associada a perda de estabilidade do regime permanente verifricado experimentalmente após um transiente inicial no processo de abastecimento em função dos parâmetros do sistema. Como o modelo de deriva permite dois estados estacionários para escoamento contra-corrente, a análise de estabiliadade linear tambem é utilizada para determinar qual dos dois estados estacionários é o regime permanente verificado experimentalmente. Resultados são apreentados na forma de mapas de estabilidade em função dos parâmetros do sistema.


  • Mostrar Abstract
  • Modelo simplificado para sistema de tanque automotivo é composto por um duto retilineo inclinado acoplado a um tanque. O escoamento gás-líquido no duto é modelado utlizando-se modelo de deriva e o tanque é modelado como um volume de controle. O objetivo desse trabalho é utilizar o modelo descrito acima para estudar o problema de parada prematura de abastecimento em função dos parâmetros do sistema duto-tanque. Análise de estabilidade linear é utilizada para estudar se a parada-prematura esta associada a perda de estabilidade do regime permanente verifricado experimentalmente após um transiente inicial no processo de abastecimento em função dos parâmetros do sistema. Como o modelo de deriva permite dois estados estacionários para escoamento contra-corrente, a análise de estabiliadade linear tambem é utilizada para determinar qual dos dois estados estacionários é o regime permanente verificado experimentalmente. Resultados são apreentados na forma de mapas de estabilidade em função dos parâmetros do sistema.

25
  • RAFAELA MUNIZ TONETTO
  • PROPOSTA DE ARQUITETURA PARA MONITORAMENTO DE UMA CÉLULA FLEXíVEL DE MANUFATURA AUTOMOTIVA

  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 19/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • A competitividade no mercado global de manufatura é exacerbada devido a demandas cada vez
    mais exigentes em termos de custo, qualidade dos produtos, tempo de produção, rápida
    evolução das tecnologias e técnicas, e menor ciclo de vida do produto. Todos estes fatores de
    influência estão diretamente relacionados às tecnologias da quarta revolução industrial. A
    flexibilidade nos sistemas de manufatura melhora o desempenho e consequentemente aumenta
    a competitividade. Este trabalho propõe uma arquitetura para monitoramento em redes de Petri
    coloridas para uma célula flexível de manufatura automotiva. O objetivo a ser alcançado com
    esta proposta de arquitetura é que através do monitoramento constante dos estados finitos dos
    elementos estruturais que compõem o objeto de controle, como robô ligado/desligado, alerta do
    CLP de instalação sem comunicação ou porta de segurança aberta/fechada, e a partir da
    ocorrência de eventos assíncronos, como alerta de sem comunicação, seja possível diagnosticar
    falhas de acionamento e hardware, em seus estágios iniciais, e determinar as causas potenciais.
    Dessa forma, as decisões acerca das soluções que vão ser adotadas para corrigir o problema
    podem ser feitas de forma assertiva, rápida e eficiente. Dentre as técnicas e abordagens
    aplicadas para modelagem e simulação dos sistemas a eventos discretos - SED, as redes de Petri
    foram escolhidas para desenvolver a arquitetura de monitoramento pelo seu formalismo
    matemático e capacidade de abstração dos diferentes níveis do FMS de forma gráfica e simples.



  • Mostrar Abstract
  • A competitividade no mercado global de manufatura é exacerbada devido a demandas cada vez
    mais exigentes em termos de custo, qualidade dos produtos, tempo de produção, rápida
    evolução das tecnologias e técnicas, e menor ciclo de vida do produto. Todos estes fatores de
    influência estão diretamente relacionados às tecnologias da quarta revolução industrial. A
    flexibilidade nos sistemas de manufatura melhora o desempenho e consequentemente aumenta
    a competitividade. Este trabalho propõe uma arquitetura para monitoramento em redes de Petri
    coloridas para uma célula flexível de manufatura automotiva. O objetivo a ser alcançado com
    esta proposta de arquitetura é que através do monitoramento constante dos estados finitos dos
    elementos estruturais que compõem o objeto de controle, como robô ligado/desligado, alerta do
    CLP de instalação sem comunicação ou porta de segurança aberta/fechada, e a partir da
    ocorrência de eventos assíncronos, como alerta de sem comunicação, seja possível diagnosticar
    falhas de acionamento e hardware, em seus estágios iniciais, e determinar as causas potenciais.
    Dessa forma, as decisões acerca das soluções que vão ser adotadas para corrigir o problema
    podem ser feitas de forma assertiva, rápida e eficiente. Dentre as técnicas e abordagens
    aplicadas para modelagem e simulação dos sistemas a eventos discretos - SED, as redes de Petri
    foram escolhidas para desenvolver a arquitetura de monitoramento pelo seu formalismo
    matemático e capacidade de abstração dos diferentes níveis do FMS de forma gráfica e simples.


2018
Dissertações
1
  • LUÍS ARMANDO PICCINO NAVARRO
  • Application of Hybrid-Mixed Stress Formulation on Topology Optimization
  • Orientador : WESLEY GOIS
  • Data: 06/02/2018

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2
  • WASHINGTON FERNANDES DE SOUZA
  • CONTROLE BACKSTEPPING APLICADO A DINÂMICA DO HOVERCRAFT
  • Orientador : ELVIRA RAFIKOVA
  • Data: 27/02/2018

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

3
  • REGINALDO CARDOSO
  • Controle à Estrutura Variável com Múltiplas Entradas - Múltiplas Saídas, Aplicado a um Veículo Robótico Submarino
  • Orientador : MAGNO ENRIQUE MENDOZA MEZA
  • Data: 02/03/2018

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

4
  • MARCOS ANTONIO SILVA DOS REIS
  • Otimização Topológica Aplicada ao Projeto de Mecanismos Flexíveis 3D com Múltiplos Materiais
  • Orientador : CICERO RIBEIRO DE LIMA
  • Data: 29/05/2018

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

5
  • CARLOS AUGUSTO NOGUEIRA DA SILVA
  • Controle não linear para um veículo aéreo não tripulado: Aspectos Teóricos e Numéricos
  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 30/05/2018

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2017
Dissertações
1
  • FERNANDO HENRIQUE GOMES ZUCATELLI
  • Modelagem cinemática e dinâmica de uma mão robótica para aplicações práticas de teleoperação
  • Orientador : MAGNO ENRIQUE MENDOZA MEZA
  • Data: 30/01/2017

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2
  • ANA PAULA PAGOTTI
  • MODELAGEM CINEMÁTICA E DINÂMICA PARA SIMULAÇÃO DO CONTROLE SDRE DE UM PROTÓTIPO DE HOVERCRAFT
  • Orientador : ELVIRA RAFIKOVA
  • Data: 01/02/2017

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

3
  • AMIR HOSSEIN OMIDVAR
  • "Multi Robot Inspection in Jet Engine blades using ABC Algorithim"

  • Orientador : LUIZ DE SIQUEIRA MARTINS FILHO
  • Data: 25/05/2017

  • Mostrar Resumo
  • Não informado


  • Mostrar Abstract
  • Não informado

4
5
6
  • SANTIAGO JORDAN GRANADOS SANCHEZ
  • COMPORTAMENTO ESTÁTICO TRIDIMENSIONAL DE VIGAS SUBMETIDAS A CARREGAMENTOS NO TOPO DE TORÇÃO E TRAÇÃO
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 29/05/2017

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

7
  • EDUARDO DE MELO PÁDUA
  • Controle de Ressonância de Base de Máquinas Rotativas por Meio de Forças Axiais
  • Orientador : REYOLANDO MANOEL LOPES REBELLO DA FONSECA BRASIL
  • Data: 12/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

8
  • ANDRÉ ANTUNES JORGE
  • Modelagem, Aplicação e Análise de Técnicas de Controle em uma Cadeira Motorizada Híbrida
  • Orientador : LUIS ALBERTO MARTINEZ RIASCOS
  • Data: 14/12/2017

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2016
Dissertações
1
  • PEDRO ROBERTO BOADA VICUÑA
  • MODELAGEM MATEMÁTICA E CONTROLE NÃO LINEAR DE UM VEÍCULO SUBMERSÍVEL OPERADO DE FORMA REMOTA
  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 09/03/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2
  • RENAN DA SILVA TCHILIAN
  • Controle de trajetória de um veículo planador subaquático
  • Orientador : MARAT RAFIKOV
  • Data: 13/04/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

3
  • KEMRON VIDOL ARIEL BEACHE
  • ACTIVE VIBRATION CONTROL OF A SMART BEAM UNDER ROTATION
  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 28/06/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

4
  • ROBENSON ANTOINE
  • MODELAGEM E ANÁLISE DE EFICIÊNCIA DE UM FOGÃO SOLAR
  • Orientador : JOAO BATISTA DE AGUIAR
  • Data: 22/07/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

5
  • FELIX ERNESTO SALAZAR MARIN
  • Ferramenta computacional baseada em cluster para análise de vibração induzida por vórtices de risers verticais
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 31/08/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

6
  • CRISTIANO ZACARIAS FERREIRA
  • Sistema de Controle de Seguimento de Trajetória de Veículo Robótico de Inspeção de Estruturas Submarinas
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 30/09/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

7
  • PAUL SANTIAGO CABELLO SALAZAR
  • ANÁLISE ESTÁTICA DE RISERS DISPOSTOS EM CATENÁRIA REPOUSANDO SOBRE FUNDAÇÃO ELÁSTICA DE WINKLER
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 14/10/2016

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2015
Dissertações
1
  • EDUARDO PALHARES JUNIOR
  • Modelagem e controle não-linear de uma viga flexível considerando interação fluído-estrutura e voo pairado
  • Orientador : ANDRE FENILI
  • Data: 02/02/2015

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2
  • FERNANDO ANDRÉ ENCISO VALDIVIA
  • Ferramenta computacional para análise de risers rígidos em catenária em contato com o solo marinho
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 06/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

3
  • VINICIUS LEITÃO SERRANO
  • Desenvolvimento de uma ferramenta numérica educacional para previsão de falha por fadiga
  • Orientador : WESLEY GOIS
  • Data: 06/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

4
  • LEONARDO DE AVELLAR FREDERICO
  • Planejamento de Trajetórias e Controle de Voo em Missões de Busca e Vigilância de um Veículo Aéreo Não Tripulado
  • Orientador : LUIZ DE SIQUEIRA MARTINS FILHO
  • Data: 13/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

5
  • JOSEPH ARTHUR MELENDEZ VASQUEZ
  • Vibrações livres de risers em catenária com escoamento interno
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 17/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

6
  • LUCAS SARDINHA DE ARRUDA
  • Aplicação do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) em Otimização Topológica
  • Orientador : WESLEY GOIS
  • Data: 17/08/2015

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2014
Dissertações
1
  • CAIO IGOR GONÇALVES CHINELATO
  • Múltiplos manipuladores móveis cooperativos transportando uma carga comum: uma análise integrada
  • Orientador : LUIZ DE SIQUEIRA MARTINS FILHO
  • Data: 06/02/2014

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2
  • LUCAS AMARAL
  • Dinâmica não linear de dispositivos de coleta de energia alternativa em ambiente offshore
  • Orientador : REYOLANDO MANOEL LOPES REBELLO DA FONSECA BRASIL
  • Data: 27/02/2014

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

3
4
  • FERNANDO ERYEME TADAIESKI
  • Dimensionamento e análise estrutural de uma torre eólica de grande porte
  • Orientador : JOAO BATISTA DE AGUIAR
  • Data: 05/08/2014

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

5
  • EDINILSON ALVES COSTA
  • Análise de fadiga em chassi de caminhão comercial leve utilizando o método dos elementos finitos
  • Orientador : JOAO BATISTA DE AGUIAR
  • Data: 04/11/2014

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2013
Dissertações
1
  • HELOISE ASSIS FAZZOLARI
  • Controle com Estrutura Variável e Modos Deslizantes de Ordem Completa com Projeto Baseado em Alocação Robusta de Autovalores
  • Orientador : ALFREDO DEL SOLE LORDELO
  • Data: 07/05/2013

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

2
  • MARCO ANTONIO RODRIGUES CUNHA
  • Modelagem de cavitação bifásica em um rotor de bomba centrífuga
  • Orientador : HELCIO FRANCISCO VILLA NOVA
  • Data: 31/10/2013

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

3
  • RUBENS DE CASTRO CASAGRANDE PINATI
  • Avaliação numérica do processo de conformação do pneu no molde
  • Orientador : WESLEY GOIS
  • Data: 22/11/2013

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

4
  • THIAGO ABRAÃO DOS ANJOS DA SILVA
  • Modelagem e controle de força de um Efetuador Garra
  • Orientador : MAGNO ENRIQUE MENDOZA MEZA
  • Data: 27/11/2013

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

5
  • LUCCAS DIAS PAGOTTO
  • Modelos analítico e numérico para análise estrutural axissimétrica de risers flexíveis
  • Orientador : JUAN PABLO JULCA AVILA
  • Data: 28/11/2013

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

6
  • THOMAS WILLIAM BUSS
  • Estudo das interfaces dos materiais de reforço com os elementos adjacentes do pneu
  • Orientador : LEANDRO MOUTA TRAUTWEIN
  • Data: 28/11/2013

  • Mostrar Resumo
  • nihil


  • Mostrar Abstract
  • nihil

SIGAA | UFABC - Núcleo de Tecnologia da Informação - ||||| | Copyright © 2006-2022 - UFRN - sigaa-1.ufabc.int.br.sigaa-1-prod