1. Métodos numéricos – Mecânica Computacional e Simulação

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

A. Ciências Aplicadas

1. Métodos numéricos – Mecânica Computacional e Simulação

     DISEÑO, FABRICACION Y ENSAYO DE DISPOSITIVO DE LIBERACION DE CARGA PIROTECNICO PARA USO MULTIPROPOSITO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este artigo visa analisar a relação entre a Gestão pela Qualidade Total (GQT) e a Inovação, e as relações entre estas dimensões e o Desempenho Organizacional. A revisão da literatura indica alguma divergência relativamente às conclusões apresentadas pelos autores que estudaram a relação entre a GQT e a inovação. Alguns consideram a GQT um suporte à inovação. Outros concluem que a GQT é um fator impeditivo à inovação. Apesar de não existir consenso acerca da relação entre a GQT e o desempenho organizacional, a maioria dos investigadores constata que as práticas de GQT melhoram o desempenho organizacional. Relativamente à relação entre inovação e desempenho organizacional, os investigadores têm opinião consistente pelo que se admite uma relação direta positiva entre as duas dimensões. Baseado na revisão da literatura, é proposto um modelo conceptual que inclui as diferentes relações e que depois de testado poderá fornecer caminhos alternativos à melhoria do desempenho organizacional.

El diseño se plantea en base a un sistema reutilizable, robusto y confiable, bajo distintas condiciones ambientales de utilización, con la menor cantidad de partes móviles involucradas en el sistema, por tal motivo se plantea un dispositivo de liberación, mediante una señal eléctrica, la cual acciona un disparador pirotécnico, en particular un generador de gas pirotécnico convencional.

Mediante el uso de software de diseño CATIA y simulación numérica ABAQUS, se diseñó y simulo el diseño mecánico del actuador, bajo las distintas condiciones de pretensado y cargas actuantes, posteriormente se procedió a la construcción y ensayo del dispositivo, mediante la alimentación de gas de una fuente externa al mismo, una vez verificado el correcto funcionamiento con los parámetros de presión y caudal de gas necesario para su funcionamiento, se implementó el sistema pirotécnico de generación de gas, para evaluar el funcionamiento del sistema completo.

Palavras chaves: Actuador, Pirotécnico, Liberación, Separación.

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     Matías Menghini, Seleme Simon, Fernando Nicolás Vazquez - UIDT – GEMA, Facultad de Ingeniería de La Plata


     USO DE UM CLASSIFICADOR PARA DIAGNÓSTICO TERMODINÂMICO EM UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Nos últimos anos, a mudança nos hábitos alimentares da população causou um aumento na demanda por alimentos prontos para o consumo. Este fenômeno vem aumentando consideravelmente a utilização de sistemas de refrigeração e de condicionamento de alimentos através do frio. É notório também que os sistemas de refrigeração por compressão mecânica de vapor são grandes consumidores de energia, principalmente nos setores secundário e terciário, e que nos últimos anos modelos matemáticos e computacionais vêm sendo aplicados a esses sistemas para analisar suas condições de operação e melhorar sua eficiência. Assim, através de um modelo matemático computacional de um sistema de refrigeração serão obtidos dados de funcionamento do mesmo com e sem a presença de degradações em seus principais componentes (compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador). O objetivo deste trabalho é testar um classificador baseado em inteligência computacional quanto ao seu desempenho em diagnosticar o estado do sistema de refrigeração em análise. Através deste trabalho, espera-se obter uma forma de estabelecer um prognóstico do comportamento do sistema de refrigeração, o qual poderá ser utilizado como uma ferramenta para auxiliar no monitoramento de instalações de refrigeração, bem como a realização de uma análise operacional de todo o sistema.

Palavras chaves: Sistema de Refrigeração, Diagnóstico Termodinâmico, Modelo Computacional, Inteligência Computacional e Degradações nos Componentes.

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     Tiago Mendes, Euler Horta, Matheus Guzella, Osvaldo Venturini, Marcelo Pirani - UF Vales do Jequitinhonha e Mucurí, Brasil


     MODELING OF ENGINE MOUNT SYSTEMS FOR AUTOMOTIVE APLICATIONS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

This paper presents analytical models to predict the rigid body modes and undamped natural frequencies of isolated engines of automotive vehicles and compares the predictions with experimental test data. Three different models were developed. The first model assumes the engine and transmission assembly (i.e. powertrain) as a rigid body with 6 degrees-of-freedom (6DOF) suspended by springs representing the mounting system attached to ground. The second model comprises two rigid bodies with 12 degrees-of-freedom (12DOF), one body representing the powertrain and the other representing the vehicle’s structure. Springs represent the mounts connecting the engine to the structure of the vehicle, whose tires and suspension were represented by springs connected to ground. Lagrangian formalism was applied to derive the equations of motion of the six and twelve DOF models and the free undamped natural frequencies and mode shapes were calculated solving the eigenvalue problem. The third model adopts the Finite Element Method (FEM) approach. The powertrain is a rigid body connected to the vehicle’s structure that was represented by a Finite Element (FE) model. The rigid body modes were calculated using the Lanczos method. An experimental modal analysis of the engine and transmission assembled in the vehicle was conducted and the results were compared with the results provided by the analytical models. The FE model provided the smallest differences compared to test results, followed by the 12DOF model and the 6DOF model respectively. A sensitivity analyses was performed with the models. For a better understanding of the results, two analyses were performed. The 12DOF model was used to determine how the variation of the engine mount stiffness affects the powertrain rigid body modes and the FE model was used to determine the effect of the exhaust system and the drivelines in the powertrain rigid body modes. The results showed that an engine mount stiffness variation of ±20% could lead to frequency changes up to 24% and the effect of exhaust and drivelines up to 21%.

Palavras chave: engine, mounts, vibration, isolation

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     Fernando Andrecioli, Demetrio C. Zachariadis, Yuri A. Ribeiro - Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil


     MODELADO DE CURVA PERALTADA PARA SIMULACIÓN DE DINÁMICA LATERAL DE AUTOBÚS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En este trabajo se plantea uno de los aspectos de la problemática en seguridad vial que se produce en la conducción de vehículos de transporte colectivo de viajeros cuando estos describen una curva. La velocidad excesiva y otros factores afectan a un posible derrape o a un desafortunado vuelco, pudiéndose producir un accidente de circulación. El derrape o el vuelco suponen una posible salida de la vía y, en la mayoría de las ocasiones, aparecen numerosas víctimas. Se abordan modelos numéricos de simulación que permiten establecer, en primer lugar, y analizar posteriormente, aquellos parámetros intervinientes en la dinámica lateral de este tipo de vehículo. Es decir: características geométricas de la vía (trazado y peralte), características del autobús (ancho de vía, altura del centro de gravedad, longitud, masas de sus partes, etc.), características cinemáticas (velocidad, aceleración), características de las partes componentes de los sistemas del autobús (resortes, amortiguadores, actuadores, etc., y otras. Al ser parámetros de diseño del propio vehículo y/o de uso derivadas de la conducción del conductor, resultan fundamentales para mejorar la seguridad vial de este tipo de vehículos. Este planteamiento resulta novedoso en esta materia ya que hasta ahora no se aborda frecuentemente la conjunción de dos de los tres grandes protagonistas en la seguridad vial: vehículo y medio (vía). Precisamente en este trabajo se consideran parámetros de la vía cuando ésta cambia de curvatura. Este modelado de la vía servirá como señal excitatriz del modelo dinámico de un autobús para estudiar su dinámica lateral.

Palavras chaves: Vehículos, Dinámica, Simulación.

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     Jorge Rodríguez Hernández, Vicente Díaz López, Ester Olmeda Santamaría


     DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO MULTICORPO DE UM SISTEMA METÁLICO DE RETENÇÃO RODOVIÁRIA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este trabalho tem como objetivo a criação e validação de um modelo virtual multicorpo (MBS), capaz de simular o comportamento de sistemas metálicos de retenção rodoviária - vulgarmente denominados por “rails” - numa ótica de rápida, económica e eficaz pré-avaliação do desempenho geral do conjunto em trabalho e dos seus componentes individuais, tendo como fim último a criação de uma ferramenta de auxílio ao desenvolvimento do projeto e reengenharia do sistema. Tipicamente, cada rail é constituído por três componentes fundamentais: o “Prumo”, a “Placa W” e o “Espaçador”, unidos pelos respetivos elementos de ligação, que funcionam em conjunto de forma a permitir o correto comportamento de todo o sistema de retenção. Para um conhecimento aprofundado e análise detalhada do desempenho mecânico destas estruturas, estes componentes foram sujeitos a estudos numéricos de elementos finitos (FEA), a partir dos quais foi possível a definição, caracterização e quantificação dos diferentes constituintes do modelo multicorpo criado. Este último é, assim, constituído por barras rígidas indeformáveis unidas por diferentes tipos de juntas devidamente dimensionadas, permitindo que o modelo apresente um comportamento semelhante ao do sistema elasto-plástico real. Como primeiros resultados do trabalho já desenvolvido, foi construído um modelo cujo desempenho se mostra muito promissor, comparativamente com o de um sistema real sob teste de certificação normalizado. Para esta avaliação foram criados ensaios virtuais de impacto, nas condições TB11 e TB32 - testes normalizados para a certificação de barreiras metálicas de retenção rodoviária para veículos ligeiros - cujos resultados se encontram presentemente em análise e avaliação de fiabilidade e reprodutibilidade. Subsequentemente, intenta-se progredir no sentido de criar um modelo multicorpo mais completo, nomeadamente ao nível dos sistemas de união entre os componentes, complementado pela introdução da influência do comportamento do solo no encastramento do Prumo. Num futuro próximo, este modelo poderá vir a ser utilizado para a conceção, projeto e pré-avaliação de novos componentes e estruturas, com economias de manufatura, montagem e manutenção.

Palavras chave: MBS, FEA, segurança rodoviária, sistemas de retenção de veículos, rails

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     Jorge Rodríguez Hernández, Vicente Díaz López, Ester Olmeda Santamaría


     O ALGORITMO R-SOS NA IDENTIFICAÇÃO DE TODAS AS RAÍZES DO PROBLEMA DE CINEMÁTICA ROBÓTICA INVERSA: ÚLTIMOS RESULTADOS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O problema de cinemática robótica inversa é caracterizado por um sistema algébrico não-linear com múltiplas soluções. Tais sistemas algébricos podem ser convertidos em funções-objetivo escalares e então empregados para testes e/ou validações de metaheurísticas, objetivando-se o cálculo dos ângulos entre as juntas robóticas. Recentemente, Platt et al. (2017, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39, 1313) apresentaram um algoritmo combinando uma técnica de repulsão e a metaheurística Symbiotic Organisms Search (SOS, proposta recentemente), representado por R-SOS. A proposta básica do algoritmo R-SOS é incrementar o número de raízes localizadas por meio da técnica de repulsão (evitando repetições de soluções). Para o robô PUMA, o sistema algébrico não-linear é apresenta 8 variáveis e 16 soluções. Platt (2016, Anais do XIX Encontro Nacional de Modelagem Computacional, João Pessoa, 18-21 de outubro de 2016, Brasil) apresentou um código automático para aplicação do algoritmo R-SOS na identificação de múltiplas soluções, particularmente para o problema de cinemática robótica inversa. Os resultados indicaram que, em diversas situações, o R-SOS foi capaz de identificar 15 raízes distintas em apenas 16 execuções do algoritmo (o número de execuções é consequência do número de raízes do problema). Neste trabalho são apresentadas as últimas melhorias no código automático R-SOS, quais sejam: (i) repetição da execução no caso de identificação de raiz repetida (improvável) ou não-convergência e (ii) uma análise sobre o número de execuções até a localização de todas as raízes do problema. Os resultados são apresentados em forma gráfica, ilustrando as saídas do código automático. Os resultados obtidos indicam avanços significativos na robustez do código automático R-SOS, apontando para seu uso efetivo como ferramenta para solução de sistemas algébricos não-lineares com soluções múltiplas.

Palavras chave: metaheurísticas, cinemática robótica inversa, sistemas algébricos não-lineares, otimização

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     Gustavo Mendes Platt, Ivan Napoleão Bastos


     MODELAMENTO NÃO LINEAR NEURAL DE TRÊS ELOS DE UM ROBÔ DE CINCO GRAUS DE LIBERDADE

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O presente trabalho tem como objetivo o modelamento não linear neural de três elos de um robô manipulador eletromecânico de cinco graus de liberdade (5 GDL). Os elos do robô são acioados por motores de corrente contínua e trens de engrenagens e as respostas que são as posições angulares são captadas por potenciômetros. O modelo matemático de um sistema pode ser obtido através de suas leis físicas; conhecido como modelo caixa branca, ou por técnicas de identificação que dependem de dados reais do sistema, conhecidos como modelos caixa preta. Neste trabalho, um modelo matemático dos elos 1, 2 e 3 do robô, é obtidos através da técnica de identificação neural. Na obtenção dos dados para identificação, os elos 1, 2 e 3 do robô são excitados (entradas) e suas respostas (saídas), são coletadas através de potenciômetros. Com esses dados o sistema é então identificado.

Palavras chave: Robótica, Identificação, Rede neural.

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     José Antônio Riul, Paulo Henrique de Miranda Montenegro, Gustavo de Sá Ferreira


     SOFTWARE DE PROPÓSITO GENERAL PARA RESOLVER LA DINÁMICA INVERSA Y CALCULAR LOS ESFUERZOS INTERNOS DE MECANISMOS PLANOS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

GIM es un programa de simulación cinemática de propósito general, que fue inicialmente desarrollado para calcular y visualizar el movimiento de mecanismos de cualquier número de grados de libertad. En esta simulación del movimiento, para cada posición del mecanismo, se obtienen y almacenan los resultados de velocidad y aceleración. En este trabajo se presenta un nuevo módulo de cálculo, recientemente incorporado al software GIM, que es capaz de leer e interpretar dichos resultados cinemáticos para determinar los esfuerzos inerciales y simular el problema de dinámica inversa del mecanismo. Siempre que el mecanismo no posea restricciones redundantes, todos los esfuerzos de enlace en las uniones entre elementos son obtenidos a lo largo del movimiento, por lo que los diagramas de sólido libre de cada componente del mecanismo pueden ser representados, tanto en una posición específica, como animados durante el propio movimiento. Además, para aquellos elementos que sean de tipo prismático rectilíneo (barras), los esfuerzos inerciales se tratan como son en realidad, es decir, cargas distribuidas, lo cual permite trazar con precisión los correspondientes diagramas de esfuerzos internos (fuerzas axial y cortante y momento flector). Todos los cálculos se realizan bajo la hipótesis de sólido rígido, por lo que no se calculan tensiones ni deformaciones elásticas. Esto tiene la ventaja de que la generación del modelo matemático es extremadamente simple, puesto que no es necesario definir las propiedades de los materiales, ni las dimensiones de las secciones transversales. Sin embargo, los resultados de esfuerzos proporcionados pueden ser utilizados en la fase de prediseño del mecanismo para determinar, por ejemplo, las secciones óptimas. El principal aporte de este trabajo consiste en la combinación eficaz de los diversos procesos de cálculo en una metodología unificada y fácil de usar, que ha sido implementada en el programa GIM.

Palavras chaves: Dinámica Inversa, Cinemática, Mecanismos Planos, Simulación Computacional

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     Erik Macho, Mónica Urízar, Víctor Petuya, Alfonso Hernández


     ALGORITMO DE CONTROL PREDICTIVO PARA SISTEMAS DE CONDUCCIÓN AUTÓNOMA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En el presente trabajo se propone y describe un sistema de conducción autónoma para vehículos automóviles y los resultados de su simulación por computadora. Se ha diseñado un Algoritmo de Control Predictivo, (ACP), capaz de dirigir el vehículo por una trayectoria deseada. Partiendo de la información en tiempo real de las condiciones de movimiento del vehículo, mediante simulación por computadora se construye la maniobra de conducción recomendada para seguir una determinada trayectoria en unas condiciones de movimiento seguras. El modelo de simulación del vehículo consta de 6 grados de libertad. Las fuerzas y momentos sobre el vehículo afectan principalmente a la posición lateral y el ángulo de giro del vehículo. Por ello, se ha diseñado un algoritmo APC para calcular una función de dirección que permite controlar la posición lateral y el ángulo de giro del vehículo en función de las condiciones de movimiento reales seguras. A lo largo del artículo se describen los modelos de vehículo y del algoritmo ACP. Para ello se han empleado las técnicas de Bond-Graph y de diagramas de bloques. Ya es sobradamente conocido el potencial de la técnica de Bond-Graph para el desarrollo de modelos dinámicos de sistemas multicuerpo. Esta técnica permite construir de forma sistemática modelos muy compactos que abarcan todos los campos de la física, mecánica, electricidad, electrónica, etc. Y permite desarrollar los modelos de simulación dinámica con un número reducido de ecuaciones, lo cual reduce enormemente los tiempos de cálculo. Al final del trabajo, se ha probado la capacidad y viabilidad del algoritmo ACP y del sistema de conducción autónoma. Se muestra un resumen de los resultados de las simulaciones, unas conclusiones y las líneas de trabajo futuro, así como los pasos necesarios para probar experimentalmente el sistema propuesto.

Palavras chaves: Automóviles, sistemas de dirección activa, vehículos autónomos, modelos de control predictivos.

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     José A. Lozano Ruiz, Jesús Félez Mindán, Juan de Dios Sanz Bobi


     MODELADO PARAMÉTRICO EN LA GEOMETRÍA DE UN ENGRANAJE RECTO UTILIZANDO SOLIDWORKS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Para un funcionamiento óptimo de un engranaje cilíndrico de dientes rectos se requiere una resistencia mecánica suficiente en correspondencia con un diseño geométrico adecuado. Los procedimientos actuales de cálculo de las ruedas dentadas con ejes paralelos pueden ser orientados con base en normas de capacidad de carga o análisis de modelos geométricos con implementación de CAD. El presente trabajo muestra un procedimiento para el modelado paramétrico de la geometría de un engranaje cilíndrico de dientes rectos haciendo uso de las ecuaciones globales paramétricas de la caja de herramientas de SolidWorks. La parametrización se ejecuta con la modificación del número de dientes y el paso diametral como parámetros básicos de la geometría de un engranaje cilíndrico de ejes paralelos, considerando la herramienta de corte, el ancho de la rueda y las propiedades de la envolvente como curva del flanco activo de los dientes. Como resultado del trabajo se brindan las ecuaciones paramétricas de generación de los dientes que permiten el modelado paramétrico de ruedas independientes de un engranaje. Se incluye la posibilidad de generar un ángulo de chaflán en la cresta del diente, agujero y ranura para el montaje de la rueda en una flecha para la transmisión de potencia. Adicionalmente se muestran tres engranes parametrizados con paso diametral 8 y numero de dientes de 16, 21 y 35 respectivamente, además de, tres engranes parametrizados con paso diametral 4 y numero de dientes de 16, 21 y 35 respectivamente.

Palavras chaves: Engranaje, modelado paramétrico, geométrica, SolidWorks.

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     Gerardo Brianza Gordillo, Gonzalo Gonzalez Rey


     APLICACIÓN DE SUPERFICIES B-SPLINE INTERPOLANTES AL DIGITALIZADO Y FABRICACIÓN DE COMPONENTES MECÁNICOS.

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En la industria metalmecánica existen técnicas que permiten replicar detalles de la geometría original de piezas mecánicas, desgastadas o sin información técnica, muy comunes en levas, moldes y matrices que deben ser reutilizados. También se puede aprovechar algunas fases de estas técnicas para fabricar productos mecánicos originales a través de la información digital obtenida. Se debe mencionar que una de las técnicas se basa en la digitalización por contacto punto a punto de la superficie de muestras representativas con formas constructivas básicas utilizando la máquina de medición por coordenadas, en que se obtienen nube de puntos que se utiliza para generar superficies con cierto grado de continuidad por medio de interpolación matemática utilizando superficies paramétricas. El tipo de interpolación que describe este documento es aplicando superficies B-Splines que tienen ciertas ventajas a destacar como su continuidad, el control local en un parche o región de la superficie, y sus curvas direccionales que pasan por el primer y último punto de control digitalizado. Esta técnica se afianza por el control del margen de error entre la superficie real de la muestra digitalizada y la superficie B-Spline interpolada, logrando que se comporte como información digital compatible para sistemas CAD/CAM generando algoritmos útiles en las máquinas CNC donde se puede realizar la simulación de la fabricación de estas réplicas de componentes mecánicos. Esta técnica ha sido desarrollada por el grupo de investigación de Métodos Numéricos para Manufactura de la PUCP obteniéndose buenos resultados que pueden ser aplicados en la actividad industrial.

Palavras chaves: Continuidad, control local, digitalización, interpolación superficial, nube de puntos, Superficie B-Spline.

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     Mg.Ing. Fernando Quevedo, Mg.Ing. Walter Tupia


     AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE VARIÁVEIS MORFOLÓGICAS E DE VARIÁVEIS DE TEMPERATURA NO PROCESSO DE CLASSIFICAÇÃO DE PATOLOGIAS MAMÁRIAS EM TERMOGRAFIAS DE MAMA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O câncer de mama é, dentre os tipos de câncer, o que causa mais mortes em mulheres. Estudos recentes envolvendo o uso da termografia como técnica de triagem têm gerado interesse crescente, especialmente nos casos em que a mamografia é limitada, como para pacientes jovens que apresentam tecido mamário denso. Neste trabalho, imagens termográficas de mama são classificadas em três classes distintas de patologias: maligno, benigno e cisto. Dados intervalares de temperatura e dados morfológicos, obtidos por meio da aplicação de técnicas de morfologia matemática sobre as imagens, foram utilizados para o processo de classificação. O objetivo é avaliar a influência do processamento morfológico sobre a etapa de classificação das anomalias mamárias (maligno, benigno e cisto) por meio de imagens termográficas. Inicialmente, propõe-se uma abordagem em três etapas de extração de características. No primeiro passo, quatro variáveis intervalares são obtidas, sendo três variáveis baseadas em temperatura e uma variável baseada no processamento morfológico. Na segunda etapa, com base em operadores simbólicos aplicados aos intervalos, são obtidas características contínuas. No último estágio, estas características contínuas são transformadas pelo critério de Fisher, determinando os dados de entrada para um processo de classificação. Esta abordagem foi aplicada ao banco de dados de termografia que é mantido no departamento de engenharia mecânica da UFPE. Os resultados envolvendo as variáveis de temperatura e variáveis morfológicas foram comparados com os resultados obtidos utilizando-se apenas os dados de temperatura das mamas. Os achados mostraram que os dados morfológicos apresentam influência na separação das classes benigno e cisto mas não influenciam a sensibilidade para a classe maligna. A classificação a partir dos dados completos, i.e., usando os dados de temperatura e morfológicos obteve 16% de taxa de erro global de classificação, 85,7% de sensibilidade e 86,5% de especificidade para a classe maligno.

Palavras chave: Câncer de Mama; Classificação; Termografia; Dados intervalares; Morfologia Matemática.

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     Marcus C. de Araújo, Rita C. F. de Lima, Renata M. C. R. de Souza


     ESTUDIO NUMÉRICO DEL FACTOR DE INTENSIDAD DE TENSIONES DE FISURAS CÓNCAVAS CONTENIDAS EN UN EJE GIRATORIO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Uno de los principales problemas a los que se ven sometidos los ejes de máquinas rotatorias es la propagación de fisuras debida a la fatiga producida por las cargas variables a las que se ven sometidos. Una vez producido el defecto la propagación se suele producir de forma muy rápida, por lo que es imprescindible poder detectar e identificar la fisura lo más exactamente posible para poder definir planes de mantenimiento adecuados. La velocidad de propagación de la fisura se produce siguiendo la ley de Paris-Erdogan que depende, entre otros parámetros, del Factor de Intensidad de Tensiones (FIT) en el frente de la fisura. Aunque la mayoría de los estudios sobre ejes fisurados consideran que la forma del frente de la fisura es recta o convexa, en realidad las fisuras de fatiga pueden presentar también un frente con forma cóncava. En este trabajo, se presenta el estudio numérico pormenorizado del FIT a lo largo de todo el frente de una fisura cóncava durante el giro del eje, en el que se considera el mecanismo de apertura y cierre de la fisura. Para llevar a cabo este estudio se ha realizado un análisis cuasiestático en el que el giro del eje se ha simulado como una sucesión de posiciones angulares en las que se analiza el problema. Para completar el estudio, se han considerado diferentes tamaños de fisura y diferentes formas del frente, desde la forma recta hasta la semicircular.

Palavras chaves: Factor de Intensidad de Tensiones, fisuras cóncavas, ejes fisurados

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     P. Rubio, B. Muñoz-Abella, L. Rubio


     CARACTERISTICAS GEOMETRICAS Y AERODINAMICAS DE PERFILES UTILIZADOS EN DISEÑO DE TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

El incremento de las eficiencias de las turbomáquinas se puede lograr utilizando perfiles óptimos para las paletas o aspas. La presente investigación tiene como objetivo principal generar nuevos perfiles hidrodinámicos destinados, especialmente, al diseño de turbomáquinas hidráulicas. Para este fin, se han considerado dos vías: a) utilizar el método paramétrico convencional (MPC), el cual consiste en asumir un arco de curva como esqueleto y una ley de variación del espesor para obtener un nuevo perfil y; b) adoptar la técnica conocida como el método paramétrico modificado (MPM), el cual consiste en procesar las características geométricas de los perfiles conocidos y evaluados previamente por vía experimental, analítica o computacional y luego combinarlas para obtener nuevos perfiles. En el presente trabajo se implementó el MPM para generar nuevos perfiles hidrodinámicos utilizando como base perfiles clásicos y contemporáneos. Una especial atención se prestó al trazado de perfiles hidrodinámicos considerando como base perfiles GOE y NACA. A estos perfiles generados con el MPM se le obtuvieron los coeficientes aerodinámicos, de sustentación, de arrastre y la fineza aerodinámica. El análisis de los coeficientes dio como resultado que varios de los nuevos perfiles tienen un desempeño hidrodinámico mejor que los perfiles base.

Palavras chaves: perfiles aerodinámicos, turbomáquinas, perfiles NACA

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     Manuel Martínez, Cesar Ferrer, Javier Rugeles, Omar Fuentes


     MODELO PARAMÉTRICO FEM PARA ANALIZAR LA UNIÓN ATORNILLADA VIGA-COLUMNA TIPO CHAPA FRONTAL EXTENDIDA SIMÉTRICA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En este trabajo se presenta un modelo paramétrico basado en el Método de los Elementos Finitos (FEM), que permite analizar mediante simulación numérica computacional la unión atornillada viga-columna, tipo chapa frontal extendida simétrica. El modelo se ha desarrollado en el entorno del software ANSYS Mechanical mediante rutinas escritas por los autores en leguaje APDL, de tal manera que se puede analizar cualquier combinación de tamaños de la viga y la columna con perfiles W normalizados. A diferencia de la mayoría de investigaciones sobre este tipo de unión, en este artículo se estudia la configuración simétrica y rigidizada, tanto en la columna como en la viga, que es recomendada para construcciones antisísmicas. El modelo considera el comportamiento elasto-plástico de la unión, con el criterio de fluencia de von Mises y la regla de endurecimiento cinemático trilineal, bajo los efectos de fuerza cortante y momento flector. Adicionalmente, se tienen en cuenta las condiciones de contacto entre los elementos de la conexión y los grandes desplazamientos que se producen hasta llegar al colapso, por lo que se trata de un modelo altamente no lineal. Para calibrar y validar el modelo, los resultados preliminares fueron comparados con resultados experimentales disponibles en la literatura especializada, alcanzándose una adecuada correspondencia entre los mismos. Como resultados finales el modelo permite obtener los valores del ángulo de giro en función del momento flector, para luego construir las curvas Momento-Rotación, lo que permite constatar que esta unión tiene un comportamiento semirrígido. Además, se determinan la ductilidad y la resistencia de la conexión.

Palavras chaves: chapa frontal extendida, unión semirrígida, curva Momento-Rotación, FEM

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     Rosendo Franco, Juan J. Jiménez de Cisneros, Jordan Quispe, Renatto M. Yupa


     VALIDACIÓN DEL ANÁLISIS DE CHOQUE EN MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS DE INSTRUMENTOS ESPACIALES

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Los vehículos espaciales están sometidos a severas cargas mecánicas, principalmente durante la fase de ascenso del lanzador. Entre los diversos entornos de vibraciones mecánicas destaca la carga de choque, que generalmente es provocada por la activación de dispositivos pirotécnicos y la separación entre las diferentes etapas del vehículo lanzador. Los efectos del choque son transmitidos a través de la estructura hasta alcanzar a los instrumentos del vehículo espacial. Debido a la naturaleza transitoria del choque y al hecho de que sea una carga intensa y de corta duración, su análisis matemático es complejo y la mejor manera de verificar estructuralmente a los instrumentos espaciales es mediante ensayos. En los últimos años ha crecido el interés de realizar análisis de choque mediante modelos de elementos finitos para disponer de predicciones antes de realizar los ensayos. El propósito de este documento es presentar la comparación de resultados del análisis de choque de un instrumento espacial de la misión Solar Orbiter con los resultados obtenidos en los ensayos realizados sobre el mismo instrumento con el objetivo de determinar la precisión de estos análisis y su validación para la verificación estructural de instrumentos espaciales.

Palavras chaves: Choque, Modelo de Elementos Finitos, Instrumento Espacial, Análisis Estructural, Solar Orbiter

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     Andrés García, Félix Sorribes-Palmer, Gustavo Alonso


     APTITUD DE DISTINTAS METODOLOGÍAS PARA GARANTIZAR LA SEGURIDAD FRENTE AL VUELCO DE LA ESTRUCTURA DE AUTOBUSES

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Al diseñar la estructura de un autobús se han de tener en cuenta criterios de rigidez y resistencia frente a cargas, tanto estáticas como dinámicas, pero a su vez, se ha de tener en cuenta la capacidad de la estructura de absorción de energía en caso de impacto. Se debe destacar la capacidad de absorción de energía en caso de vuelco debido al elevado impacto que pose este tipo de accidente. El presente artículo muestra una variación a la técnica de simulación de vuelco de la estructura de un autobús descrita en el Reglamento 66 de Ginebra [1]. El reglamento establece distintos métodos de homologación de vehículos de grandes dimensiones para el transporte de pasajeros por lo que respecta a la resistencia de la superestructura. Estos métodos de homologación se llevan a cabo en su mayoría con estructuras reales, ya sea mediante el vuelco de una estructura completa, una sección de la misma o, aplicando una carga cuasiestática en la estructura. El reglamento ofrece una posibilidad de ensayo por ordenador mediante el vuelco de un vehículo completo [2]. Debido al coste computacional de este método, se propone un ensayo por ordenador de una sección del vehículo aplicándole una carga cuasiestática. Se han comparado los resultados obtenidos con el cálculo en el modelo del vehículo completo.

Palavras chaves: Autobús, Estructuras, Vuelco, Simulación

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     Jaime Vidal, Alejandro Quesada, María Jesús L. Boada, Vicente Díaz


     MODELO COMPUTACIONAL PARA EL DISEÑO DE ESPUMAS METÁLICAS ORDENADAS BASADAS EN ALEACIONES DE MG.

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Los sólidos celulares son una red de celdas formadas por bordes (poros abiertos e interconectados) o por bordes y caras (poros cerrados). Gracias a esta constitución es posible obtener propiedades mecánicas, estructurales y funcionales, que se ajustan a los requerimientos mediante la manipulación de la microarquitectura de las celdas unitarias, una práctica que es ampliamente usada en ingeniería de tejidos. Por su parte, el tejido óseo cumple funciones estructurales y funcionales, con poros interconectados que mantienen el bajo peso en el sitio de implantación, favorecen la vascularización y el intercambio de nutrientes. En este tipo de estructura, la porosidad y el tamaño de poro determinan el comportamiento biológico y las propiedades mecánicas, las cuales varían según el tipo y la ubicación anatómica del hueso. El hueso esponjoso tiene una porosidad entre 55-80 %, una densidad relativa entre 0,05-0,3 y un módulo de Young entre 4 -25 GPa. Las propiedades anteriormente mencionadas se pretenden obtener en andamios fabricados a partir de aleaciones de magnesio. Estos están pensados para soportes requeridos cuando se generan defectos óseos importantes que superan la capacidad natural de regeneración del hueso y que hacen necesario proveer un sustento adicional que permita el crecimiento óseo mientras resiste las cargas mecánicas que el hueso aún no está en capacidad de asumir y desaparezca a medida que cumple su función. Se plantea que las propiedades mecánicas del andamio están determinadas por los parámetros geométricos que definen el tipo de celda que lo componen. Al variar estos parámetros se puede obtener propiedades mecánicas similares a las del hueso. En este trabajo se pretende caracterizar la celda unitaria, de un andamio, bajo compresión, a partir del análisis por elementos finitos se determinará la arquitectura que ofrezca la mejor resistencia mecánica y permita la mayor adhesión celular en la celda seleccionada variando los parámetros geométricos.

Palavras chave:: Ingeniería de tejidos, sólidos celulares, propiedades de los huesos, Modelación computacional, Aleaciones de magnesio.

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     Viviana Marcela Posada Perez, María Camila Velásquez Orozco, Juan Andrés Cardona Usuga, Patricia Fernández-Morales, Juan Ramírez


     SIMULAÇÃO E ANÁLISE DO PROCESSO DE CURA EM ELASTÔMEROS COM SEGREGAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A necessidade de vulcanização de componentes espessos de borracha leva à inúmeras dificuldades dentro da indústria, sendo uma delas a predição do nível de cura desses componentes, uma vez que a baixa condutividade térmica da borracha eleva o nível de não homogeneidade de cura, levando ao descarte de no mínimo uma peça durante a avaliação do nível de cura do componente, sendo o processo de ajuste do nível de cura sem o uso de simulação numérica bastante dispendioso. Esse trabalho tem por objetivo desenvolver uma ferramenta para previsão das características mecânicas da borracha, através da análise numérica do processo de vulcanização via Método dos Elementos Finitos. A metodologia é baseada em simular o processo de vulcanização no molde, estimando-se a energia de ativação para cura completa, e separar o volume do componente por faixas de vulcanização. A partir da caracterização mecânica da borracha nos seus diversos estados de vulcanização, as propriedades constitutivas são especificadas de forma segregada para cada faixa do componente, que então é simulado em situação de operação. Desta forma, é possível analisar as consequências sobre o comportamento mecânico de componentes parcialmente curados ou otimizar o processo de moldagem a fim de minimizar as diferenças decorrentes do processo. Alguns casos de estudo são ilustrados comparando alterações na resposta de componentes perfeitamente curados com situações industriais onde isso não é possível.

Palavras chave: Elastômeros, vulcanização, cura, elementos finitos, propriedades mecânicas

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     André Weijh, Jordão Gheller Junior, Rogério José Marczak


     NUMERICAL SIMULATION OF FLUID FLOW AND HEAT TRANSFER IN A FURNACE FOR THE PANELA PRODUCTION

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Panela or Jaggery is a food product derived from the sugar cane juice. It is frequently used as a natural sweetener because of its nutritional properties (calcium, iron y phosphorus) and flavor. This product is prepared using a traditional furnace specially designed for this purpose. The issue with these plants is that the energy efficiency is very low (up to 30% in average). Due to this problem, a 3D numerical study of the heat transfer flow in the inner part of the furnace is presented, specifically the duct area. The idea behind the analysis is to know how the combustion gases behave and, in this manner, explore the energy distribution along the furnace. The turbulent aspect of the flow was simulated with standard high Reynolds-number 𝑘−𝜔 (WILCOX, 1988) turbulence model for incompressible flows and the 𝑃−1 (Mengüç & Viskanta, 1985) radiation model , that is the simplest case of the 𝑃−𝑁 model, was employed. The nusselt number on each pan was evaluated. New physical configurations are advised. The code used for this study was the open source OpenFOAM.

Palavras chave: CFD, Radiation Heat Transfer, Turbulent forced convection flow, Panela.

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     Edxon Meneses, Julian Jaramillo, Elisabet Mas de Les Valls


     SIMULACIÓN CFD DEL FLUJO DE AGUA-AIRE EN UNA DESCARGA DE FONDO AGUAS ABAJO DE UNA COMPUERTA RADIAL DE ALTA PRESIÓN

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este estudio presenta un modelo CFD tridimensional del flujo de aire-agua en un túnel con flujo a superficie libre en una descarga de fondo típica con una compuerta radial de alta presión. La simulación numérica se realiza en ANSYS-FLUENT. Los resultados de la fracción volumétrica, campos de presión y velocidad son analizados para dos aperturas de compuertas i.e 54% y 100%. El flujo a superficie libre en el túnel se calcula por el método VOF. El efecto del tamaño de celda, paso de tiempo y los esquemas de discretización de la fracción volumétrica son investigados. Finalmente, se presenta una nueva metodología para calcular la distribución de la demanda del aire como parte del diseño del sistema de aireación en descargas de fondo con compuertas de alta presión.

Palavras chave: palavras

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     ANSYS-FLUENT, CFD, Demanda de aire, Descarga de fondo, Compuertas radiales


     NEURAL NETWORK BASED DAMAGE RECOGNATION IN COMPOSITE LAMINATED PLATES USING DYNAMIC PARAMETERS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Delamination is the principal cause and mode of failure of layered composites that causes separation along the interfaces of the layers. This type of failure is induced by interlaminar tension and shear that develop due to a variety of factors. The structural performance of can be significantly affected by this degradation. Such damages are not always visible on the surface and could potentially lead to catastrophic structural failures, mainly in aerospace industries. To ensure structural performance and integrity, accurate monitoring of damages is crucial. In this study, a methodology for damage detection on laminated composite plates involving the use of modal data and artificial neural networks is presented. The presence of damage in the laminated plates leads to changes in its dynamic characteristics, causing variations in the modal response. A feed-forward type neural network is used in order to detect damage on the laminated plate using data obtained from finite element simulations. The methodology identifies the location of damage in the structure and also quantifies the damage severity. The applicability of the technique is demonstrated on laminated plates and results are compared with numerical algorithms.

Palavras chave: Damage Identification, Artificial neural networks, Composite Materials, Natural frequencies.

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     Guilherme Ferreira Gomes, Sebastião Simões da Cunha Jr,Antonio Carlos Ancelotti Jr, Yohan Alí Diaz Mendez and Nycolas de Lima Santos


     UM MODELO DE DIFUSÃO PARA DESCREVER SECAGEM INTERMITENTE DE GRÃOS DE ARROZ EM CASCA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este trabalho apresenta uma modelagem analítica da transferência de massa em grãos de arroz em casca (variedade BRSMG-Conai) durante o processo de secagem intermitente em leito fixo, usando o modelo de difusão líquida para geometria elipsoidal prolata. O modelo matemático proposto considera a equação de difusão bidimensional em coordenadas cilíndricas com propriedades termo físicas constantes. Para simular o período de secagem contínua considerou-se condição de contorno de Dirichlet e para o período de tempera (período de repouso) utilizou-se a condição de contorno de Neumann. A equação foi resolvida através do método integral baseado em Galerkin. Foi desenvolvido um código computacional na plataforma Mathematica para implementação do método e realização das simulações. Resultados experimentais de secagem contínua e intermitente de grãos de arroz em casca na temperatura de 40°C e períodos de têmpera de 0 a 1 hora foram comparados com valores preditos, a fim de validar o modelo matemático e estimar o coeficiente de difusão. Nas condições operacionais consideradas, verificou-se que a secagem intermitente proporciona redução no tempo de operação efetiva quando comparado com a secagem contínua, e que a taxa de secagem aumenta com o aumento do tempo de têmpera. Incluindo o período de tempera na modelagem matemática, foi possível simular a redistribuição de umidade no interior do grão neste período e estimar o tempo necessário para sua homogeneização.

Palavras chave: Massa. Têmpera. Difusão. Elipsoide prolato. Arroz.

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     Célia Maria Rufino Franco, Antonio Gilson Barbosa de Lima, Antonio Gomes Nunes, Vera Solange de Oliveira Farias, Aluízio Freire da Silva Júnior


     MECANISMO DE BARRAS CON LEVA DE ANCHURA CONSTANTE INCORPORADA Y BALANCÍN DE DOBLE DETENCIÓN AJUSTABLE

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En los mecanismos que incluyen barras y levas, en general el palpador de la leva es de rotación o de translación y posiciona algún elemento, a menudo una articulación, del mecanismo de barras. En el mecanismo que se estudia, el palpador forma parte de una biela del mecanismo de barras por lo que tiene un movimiento complejo de rotación y translación. La leva es de anchura constante y el palpador es doble de caras paralelas, con lo que el mecanismo no requiere muelles para garantizar el cierre del par superior. El mecanismo dispone de un segundo par superior, guía-botón, de orientación ajustable externamente y que permite definir la amplitud de oscilación, entre tramos de reposo, del balancín terminal del mecanismo. En el trabajo que se presenta, se expone como realizar el análisis cinemático analítico de configuraciones y velocidades utilizando la condición de cierres de anillos y la condición de tangencia en el contacto leva-palpador. La elección del perfil de la leva permite obtener intervalos de estricto reposo del balancín, no obtenibles con mecanismos únicamente de barras. Se muestran los resultados obtenidos en este análisis y también los índices clásicos de prestaciones del mecanismo: ángulo y relación de transmisión y ángulo de presión en la leva. A partir de los resultados obtenidos se discute y concluye la bondad del procedimiento utilizado para el análisis de los mecanismos combinados de barras y levas.

Palavras chave: mecanismo de barras y leva, análisis cinemático, índice de prestaciones, leva de anchura constante

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     Salvador Cardona Foix, Enrique Zayas Figueras, Lluïsa Jordi Nebot, Joan Puig Ortiz


     ESTUDIO MEDIANTE MODELOS MEF DEL COMPORTAMIENTO DE LA SUPERESTRUCTURA DE UN AUTOCAR REPARADO EN UN ACCIDENTE DE VUELCO REAL

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

El vuelco lateral es el accidente más mortal y con peores consecuencias en autobuses y autocares, siendo un tema de estudio recurrente en las últimas décadas. Tras un accidente de severidad baja, estos vehículos son reparados y puestos en circulación de nuevo; sin embargo, no existe regulación que determine si las condiciones en las que se encuentran tras la reparación son suficientes para cumplir con los requisitos estructurales concedidos durante la homologación. Este tipo de vehículo accidentado tras la reparación es el caso de estudio en este artículo, utilizando los datos recogidos tras el accidente y las características de dicha estructura. El objetivo de este artículo es estudiar la influencia de la reparación en el comportamiento y la deformada final de la estructura, así como durante todo el proceso del vuelco. Para ello se ha realizado un modelo del vehículo con las condiciones de carga del autocar accidentado y la orografía del lugar mediante el método de elementos finitos utilizando el software de cálculo explícito LS-Dyna. La metodología utilizada es validada con los datos de deformación final recogidos en la estructura accidentada real, enfrentados a los obtenidos mediante el cálculo. Los resultados obtenidos muestran una clara diferencia entre una estructura reparada y una sana, tanto en el comportamiento cinemático durante el vuelco como en el balance de energías y la deformada final de la estructura, destacando así la importancia de continuar la investigación en esta dirección para en futuros artículos proponer soluciones en el ámbito de la reparación de este tipo de vehículos.

Palavras chave: Superestructura autocares, accidente de vuelco, reparación, método elementos finitos, cálculo explícito.

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     David Rincón, Enrique Alcalá, Javier Páez, Arturo Furones, Ángel Martín


     RAILWAY LINKAGE MECHANISM ANALYSIS THROUGH PARALLEL COMPUTING

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

The use of commodity graphics cards (GPU) applied to process engineering problems is a growing phenomenon in engineering applied, research and industry. In this work, the authors present the main features that make GPUs attractive to solve engineering computational problems. In addition, we explain the main steps of workflow in a typical programme executed in the GPU. In order to verify the feasibility of this technology, we develop a methodology based on described features, which is applied to the resolution process of a mechanical system used in railways. We develop several analytical models for this mechanical device in order to analyse its behaviour. These models are implemented over two programming environments that allows executing them in the traditional way, over the computer main processor (CPU), and the new one, over the multiple processors of the GPU. To be precise, we study the kinematics of the proposed mechanical device used in railways. We apply a pseudo-optimization method that modifies the topology of the mechanical device to find the best fit under specific conditions. Next, we execute the developed algorithms over the CPU and GPU and measure the execution times under different conditions. By comparing these times, we are able to recognize what is the fastest combination of programming environment and processor (CPU or GPU) for every case tested. Furthermore, we can determine the strengths and weaknesses of applying the new technology (using GPU), with respect to conventional computers. In some cases, we obtain a speedup of one magnitude order when using GPU instead of CPU.

Palavras chaves: GPU, CUDA, parallel computing, simulation, railway mechanism

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     A. Bustos Caballero, H. Rubio Alonso, E. Soriano Heras, J. C. García Prada


     APLICAÇÃO DO MÉTODO DE DIFERENÇAS FINITAS EM UM PROBLEMA DE TRANSDERÊNCIA DE CALOR COM O MODELO ADVECTIVO-DIFUSIVO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O presente trabalho tem por objetivo principal a aplicação do método de diferenças finitas (MDF), especialmente, a aproximação por diferença central da derivada de segunda ordem (CDS), com formulação explícita no tempo para o problema unidimensional advectivo-difusivo de transferência de calor em um canal entre placas paralelas. As placas utilizadas possuem as superfícies superior e inferior perfeitamente isoladas, com um comprimento de 0,025m. A metodologia adotada para o problema consiste em descrever as equações características do problema, empregando o esquema de diferenças finitas, a discretização do domínio e o conceito de transiente distorcido. Para a simulação da distribuição de temperatura em um fluido com viscosidade definida foram utilizados vários valores do número de Peclet ( L Pe ), através da formulação CDS com o intuito de obter os resultados em regime permanente. Para a implementação do método foi utilizada a linguagem de programação em C, utilizando o compilador MinGW presente no programa DEVC++. Se obedecido o critério dos coeficientes positivos, os resultados mostram que as soluções obtidas para  20   20 L Pe estavam muito próximas da solução estável esperada. Os resultados obtidos a partir de simulações onde o número de Peclet usado está próximo de zero expõe as características difusivas do problema, enquanto que assumindo valores distantes desta condição resulta em um problema onde a advecção é dominante. Os efeitos dos termos difusivos e advectivos influenciam o perfil de temperatura.

Palavras chave: Transferência de calor computacional, método de diferenças finitas, número de Peclet.

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     Cássia C. Beckel, Neuza T. Oro, Adriano P. Zeilmann


     IMMOBILIZATION DEVICES FOR DIAGNOSIS AND THERAPEUTIC MEDICAL APPLICATIONS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Immobilization medical devices may be a valuable aid to ensure an improved effectiveness on specific therapies. To illustrate this need, we may for example refer radiotherapy as an application area where this immobilization is crucial. But, if one thinks instead, on the superposition of different medical images, aiming the identification and characterization of some kind of pathology, the same type of immobilization requirement is also present. However the existing immobilization systems may be somehow claustrophobic and/or distressful to the patient. Therefore, it is very important to design immobilization devices, either for diagnostic or for planning and therapy purposes that in addition to its major goal may also contribute to minimize disturbing situations to the patient. With the present work, it is intended to present different devices’ models that may constitute viable solutions, considering a set of anthropometric characteristics of different regions of the human body. The measurements required for this characterization are carried out upon the information extracted from computerized tomography images and from 3D laser scanning point’s clouds. The immobilization devices are modelled according to specific anthropometric characteristics and a subsequent analysis stage are carried, considering typical situations.

Palavras chave: Medical images, 3D Laser scanning, Geometrical modelling, Immobilization devices, Structural analysis

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     Craveiro, D.S., Rosa, R.S.B., Loja, M.A.R.,Vieira, L., Sousa, E., Costa, D., Parafita, R.Rodrigues, J.A.


     GASEIFICAÇÃO DA CASCA DE COCO: MODELAGEM DE EQUILÍBRIO E SIMULAÇÃO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A casca se caracteriza como um importante co-produto da cadeia produtiva do coco, atividade que contribui intensamente na quantidade de materiais sólidos dispostos em aterros. O Estado da Bahia é o maior produtor de coco e co-produtos gerados pela agroindústria de coco no Brasil, com 98.087 ton/ano. Uma boa alternativa para agregar valor a estes materiais é a obtenção de energia. Existem várias rotas de conversão de biomassa, entre elas a gaseificação. O objetivo deste trabalho é caracterizar o gás produzido pela gaseificação do chip da casca de coco seca (considerando o processo em reator de leito fixo co-corrente com o ar como agente de gaseificação) a partir do desenvolvimento e aplicação de um modelo de equilíbrio químico estequiométrico. A simulação do processo foi realizada a partir da utilização da plataforma computacional EES (Engineering Equation Solver). Desta forma, determinou-se a composição e o poder calorífico inferior (PCI) do gás de saída: 24,66% de H2, 28,55% de CO, 8,49% de CO2, 0,73% de CH4 e 37,32% de N2; PCI de 6,52 MJ/kg. Assim, comparando os resultados encontrados na simulação com dados da literatura, constatou-se que o modelo desenvolvido apresentou resultados razoáveis na previsão da composição e características do gás. A realização de experimentos futuros em planta piloto surge como mais uma possibilidade para validação do modelo proposto.

Palavras chave: casca de coco, gaseificação, modelagem de equilíbrio, simulação.

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     Marcela Magalhães Marcelino, Lucas Benevides Antunes, Ednildo Andrade Torres, Sílvio Alexandre Beisl Vieira de Melo


     FACTORES DE INTENSIFICACIÓN DE ESFUERZO SIF EN ACCESORIOS LATERALES NO REFORZADOS DE TUBERÍAS PARA RELAVE MINERO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En los sistemas de tuberías destinados al transporte de relave minero es común el uso de accesorios laterales para unir o dividir el flujo de relave. Estos accesorios consisten en una porción de tubería llamada cabezal y otra denominada ramal que se unen lateralmente formando un ángulo distinto a 90°. La geometría de estos accesorios incrementa los esfuerzos en zonas cercanas a la unión, y son determinados mediante los denominados Factores de Concentración de Esfuerzo (SIF por sus siglas en inglés), definidos para cada tipo de esfuerzo como la relación entre el esfuerzo máximo del accesorio sobre el esfuerzo nominal de una porción recta de tubería. Estos SIF no se encuentran publicados en el código ASME B31.11-2002, ni en el estándar ASME B16.5-2013 generalmente considerados. Adicionalmente, para el caso de relave minero, estos accesorios poseen usualmente medidas no normadas cercanas o incluso superiores a 24 pulgadas de diámetro. El objetivo de este trabajo es elaborar una herramienta de diseño que muestre los 6 SIF de 35 distintos accesorios laterales propuestos, con diámetros de cabezal constantes de 24 pulgadas, diámetros de ramal variables de 10 a 24 pulgadas, y tuberías de 0,66 a 0,89 pulgadas de espesor. Los ángulos de inclinación entre cabezal y ramal considerados son 30°, 45°, 60°, 75° y 90°. Para lograr este objetivo se implementó un procedimiento de análisis numérico por elementos finitos, del tipo paramétrico, el cual fue calibrado previamente con ensayos de fatiga realizados a accesorios en “T” (accesorio lateral a 90°) disponibles en la bibliografía. Este procedimiento se utilizó para simular los ensayos por fatiga realizados en laboratorio a los accesorios laterales propuestos, teniendo como cargas dos momentos flectores y un momento torsor, actuantes en el ramal y en el cabezal.

Palavras chave: Factores de Intensificación de Esfuerzo, Conexiones Laterales, Análisis por Elementos Finitos.

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     Jorge Arturo Morales Ortiz, Juan José Jiménez de Cisneros Fonfría


     ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DE UMA AERONAVE RÍGIDA COM DEFEITOS INSERIDOS EM SUPERFÍCIES DE CONTROLE

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Atualmente, muito se tem investido na aviação militar e civil a fim de se obter melhorias no desempenho das aeronaves. Novos materiais e novas geometrias vêm permitindo a construção de aeronaves cada vez mais leves e com maior flexibilidade estrutural. A utilização de sistemas de controle traz melhorias na qualidade de voo, precisão de manobras, com cada vez menos interferência humana. Falhas nos sistemas de controle da aeronave, que não são contidas, podem acarretar graves consequências quando a mesma está em operação: a história da aviação traz tristes marcas de acidentes. Para evitar tais situações, é importante que o sistema seja tolerante às falhas com maior probabilidade de ocorrência, ou tornar a probabilidade de ocorrência de falhas graves, extremamente remotas. Uma forma de tornar o sistema de controle tolerante a falhas é o uso de controle reconfigurável. Neste trabalho, será analisado o comportamento de um avião militar rígido, o caça Mirage III, utilizando uma lei de controle conhecida, o controlador PID, reconfigurado para a situação aonde serão induzidas falhas em superfícies de controle. Serão realizadas simulações numéricas no domínio do tempo, nas quais os defeitos serão inseridos nas equações da dinâmica da aeronave e, sem perda de generalidade, será induzido um travamento unilateral do profundor e aileron. Assim, pretende-se avaliar a controlabilidade da aeronave utilizando tal lei de controle, e a eficiência deste controle reconfigurado na tentativa de controlar a aeronave quando tais falhas forem apresentadas.

Palavras chave: aeronave, controle de voo, controle ativo reconfigurável, controle tolerante a falhas.

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     Nycolas de Lima Santos, Sebastião Simões Cunha Jr., Marcelo Santiago de Sousa, Rafaella Barrêto Campos, Caue da Silva Camilo, Yohan Alí Díaz Méndez, Guilherme Ferreira Gomes


     ANÁLISIS MEDIANTE SIMULACIÓN COMPUTACIONAL DE UN BASTIDOR TIPO ESCALERA DE UN VEHÍCULO ELÉCTRICO UTILITARIO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En el presente trabajo se analiza por medio de simulación computacional, el comportamiento estructural de un bastidor tipo escalera, incorporado en un vehículo eléctrico utilitario. El propósito del trabajo es determinar la integridad estructural analizando resistencia y rigidez del bastidor bajo diferentes situaciones de carga, así como determinar los modos de vibración y evitar la resonancia. Para el estudio del bastidor se contemplan cinco condiciones de carga: flexión, torsión, flexión y torsión combinadas, carga lateral y carga longitudinal. Los resultados de esfuerzo y deformación son obtenidos para cada condición de carga empleando la herramienta computacional ANSYS, donde los resultados se garantizan por el análisis de convergencia implementado. Adicionalmente, se ilustra la distribución de las métricas para la calidad de la malla. Después de análisis estático, el máximo esfuerzo obtenido corresponde al caso de carga de flexión y torsión combinada con un valor 189,13 MPa, y se presenta en las juntas de los elementos transversales y las láminas que los unen a los elementos laterales; el máximo desplazamiento obtenido es de 9,11 mm y corresponde al caso de carga de torsión. Se realiza el análisis modal del chasis considerando las seis primeras frecuencias naturales ampliadas con una frecuencia crítica de resonancia en el primer modo de 263 Hz.

Palavras chave: Elementos finitos, ANSYS, análisis estático, análisis modal, esfuerzos, deformaciones.

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     Juan Felipe Arroyave Londoño, Christian Felipe Narváez Montoya, Carlos Andrés Mesa Montoya


     ANÁLISIS NUMÉRICO DE UNA TURBINA HIDROCINÉTICA DE EJE HORIZONTAL CON Y SIN DIFUSOR

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Las turbinas hidrocinéticas surgen como una tecnología limpia y renovable para satisfacer las necesidades energéticas a pequeña escala, principalmente de zonas aisladas, utilizando la energía cinética contenida en flujos de agua como mares, ríos, canales artificiales, entre otros, para convertirla en energía mecánica y finalmente generar energía eléctrica; Una de las ventajas principales de este tipo de tecnologías es el no requerir un represamiento de agua, convirtiéndolas en una tecnología de bajo costo y al mismo tiempo, más amigable con el medio ambiente con relación a las centrales hidroeléctricas convencionales. En este trabajo se presenta el análisis computacional de una turbina hidrocinética de eje horizontal de tres álabes con perfil hidrodinámico NREL S822 y ángulo de ataque de 5°, sobre la cual se emplea posteriormente un difusor, con el fin de evaluar su influencia en el comportamiento de la misma. Utilizando como principales condiciones de operación una velocidad de entrada del agua de 1.5 m s^-1 y una variación de la velocidad angular entre 0 y 360 RPM. El programa empleado para el desarrollo del estudio fue ANSYS CFX V17.0®. Como resultado se obtienen las curvas del coeficiente de potencia (Cp ) de la turbina con y sin difusor, en función de la relación de velocidad de punta del álabe (λ). Se alcanza un incremento de hasta 1.7 veces la potencia generada por la turbina al implementar esta configuración geométrica del difusor. Además de los campos de distribución de la velocidad y la presión, presentados en la sección transversal del álabe de la turbina con y sin difusor.

Palavras chave: Análisis hidrodinámico, CFD, fuente renovable.

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     Cristian Cardona-Mancilla, Jorge Sierra del Río, Diego Andrés Hincapié Zuluaga


     PROPOSIÇÃO DE FERRAMENTA PARA AVALIAÇÃO DE LESÕES RESULTANTES DE IMPACTO FRONTAL DE VEÍCULO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

No Brasil, o DENATRAN é o órgão responsável por fazer cumprir a legislação para testes de colisão em veículos automotores. No entanto, o órgão não dispõe de laboratório para teste de veículos como a NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration). Em regra, os ensaios realizados nos veículos vendidos no país são conduzidos por laboratórios independentes, como os da Latin NCAP (New Car Assessment Program). Há normas internacionais que regulamentam o impacto frontal, tais como a americana FMVSS 208 e a europeia UN94. A Latin NCAP propõe o Assessment Protocol – Adult Occupant Protection 2016. Para o programa NCAP originam-se outros programas, sendo eles: a Euro NCAP (Europa), ANCAP (Austrália e Nova Zelândia), CNCAP (China), JNCAP (Japão) e Latin NCAP (América Latina e Caribe). Tais programas têm a proposta de analisar o desempenho em segurança veicular considerando testes de impacto frontal e lateral, que permitem uma avaliação estrutural do veículo frente a esses eventos, assim como a verificação de critérios de lesão que correspondem ao desempenho dos veículos em termos da segurança dos ocupantes. Para esse fim são utilizados os dummies, que são bonecos antropomórficos que simulam as dimensões, massa corporal, proporções e articulações de um corpo humano. Os dummies são instrumentados em pontos vitais correspondentes ao do ser humano, visando quantificar níveis de aceleração e força a que o corpo está submetido em impactos, correlacionando com grau de lesão. Nesse sentido, o trabalho trata da sistematização de análise de dados (acelerações/forças) obtidos através dos dummies em ensaios de impacto frontal; o que configura uma ferramenta de avaliação de lesões nos ocupantes. Para tanto, utiliza-se um algoritmo gerado em Matlab®, o qual processa o sinal, aplica os critérios de lesão e compara com os limites máximos e mínimos estabelecidos em norma, fornecendo ao usuário um relatório final de integridade dos ocupantes.

Palavras chave: impacto frontal, segurança veicular passiva, critérios de lesão, dummies.

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     João Paulo Teodoro Mendonça, Rita de Cássia Silva, Alessandro B. S. Oliveira


     VERIFICAÇÃO NUMÉRICA DO MECANISMO DE TRAVA DE ELEMENTOS DE FIXAÇÃO DE BANCOS VEICULARES

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O estudo e uma melhor compreensão do comportamento de componentes de segurança passiva, presentes em veículos, é de suma importância para se assegurar níveis adequados de segurança veicular de seus ocupantes. Na literatura há diversos estudos que abrangem verificações em componentes tais quais, cinto de segurança e air bags, por exemplo, no entanto, estudos específicos dos elementos de fixação de bancos veiculares junto ao assoalho do veículo é de difícil acesso. Tais componentes de fixação são comumente compostos por parafusos, trilhos do banco e mecanismos de trava. Não obstante, este estudo em questão tem por objetivo a análise em específico do mecanismo de trava, tendo-se em vista, que tal componente apresenta um papel vital no ajuste de posição e restrições de movimentos em momentos de uso comum, assim como em momentos fortuitos, como o caso de colisões. A fim de verificar o comportamento do mecanismo de trava, realizou-se neste componente análises estáticas e dinâmicas, tanto no domínio linear, quanto no domínio não-linear do material, simulando situações eventuais, como o caso de colisões frontais e traseiras. Para tal procedimento, empregou-se neste estudo uma metodologia numérica baseada na norma europeia ECE 17, fazendo-se uso do método dos elementos finitos (MEF). Diante de tais análises, resultados como gradiente de deformações elásticas e plásticas, assim como os gradientes de tensões equivalentes foram utilizadas para inferir questões referentes ao projeto de tal componente correlacionadas ao nível de segurança veicular oferecida pelo mesmo.

Palavras chave: Verificação Numérica, Mecanismo de trava, Bancos veiculares, Componentes de fixação, Elementos Finitos

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     Paulo Guilherme M. Flávio, Rita C. Silva e Alessandro B. de S. Oliveira


     ANÁLISE DINÂMICA DE UM VEÍCULO SUV EM CURVAS EM AMBIENTE MULTICORPOS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Os SUV’s (Sport Utility Vehicle) constituem uma categoria de veículos com índices crescentes de venda nos últimos anos. Para o consumidor, representam um segmento de veículos confortáveis, robustos e versáteis. Contudo, a análise de sua dinâmica lateral requer uma avaliação mais cuidadosa, pelo fato de terem centro de gravidade mais alto que o dos veículos de passeio. Isto porque as posições dos centros de gravidade e rolagem de um veículo são relevantes em seu comportamento em dinâmica lateral. Veículos com centro de gravidade elevado costumam apresentar maior instabilidade lateral devido à transferência de carga, a qual se acentua pelo aumento da distância entre o centro de gravidade e o eixo de rolagem do veículo. De fato, percebe-se um comportamento distinto desse veículo em curvas e manobras bruscas, não detectado em veículos de passeio, apresentando, inclusive, risco maior de capotamento. Nesse sentido, este trabalho visa apresentar o processo de modelagem de um veículo com características de um SUV, a fim de avaliar seu comportamento em curva de raio constante (Constant Radius Simulation), utilizando para tal a técnica MBS. Tal simulação tem por objetivo analisar o comportamento dinâmico do veículo, quando submetido a um carregamento transversal. Os outputs desta análise são o deslocamento do centro de rolagem, variação do ângulo de esterçamento, além de uma comparação envolvendo diferentes alturas de CG, que são fatores que auxiliam na obtenção de respostas para estas questões envolvendo os SUV. Cabe ressaltar que o presente trabalho representa a fase inicial de um trabalho mais amplo, que abrange o estudo do comportamento do veículo em um perfil de pista, em ambiente criado pelo usuário e utilizando os parâmetros impostos pelos Departamento Nacional de Estradas e Rodagens (DNER).

Palavras chave: Dinâmica veicular, Dinâmica transversal, rolagem, multibody simulation, instabilidade em curvas

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     Arthur Kouyomdjian Neme, Rita de Cássia Silva, Alessandro B. de S. Oliveira


     CARACTERIZACIÓN, MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DE ZONA PLÁSTICA PARA UN ACERO DE BAJO CONTENIDO DE CARBONO (AISI 1006).

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

El presente artículo muestra la caracterización, modelación y simulación del comportamiento mecánico de un acero con bajo contenido de carbono (AISI 1006) en la zona plástica de endurecimiento por deformación. Con la finalidad de encontrar el material que ofrece las mejores condiciones de formabilidad, las propiedades de elongación y adelgazamiento fueron probados para tres diferentes proveedores de acuerdo a la norma ASTM E8 y así determinar sus propiedades mecánicas; mientras que, a través de la norma ASTM E646 y ASTM E517 para determinar los parámetros de endurecimiento por deformación (n) y coeficiente de anisotropía (r) respectivamente. Las ecuaciones de Johnson-Cook, ortotrópica de Hill y Hollomon, fueron usadas para identificar cuál de ellas modela mejor al comportamiento plástico del material en la zona de endurecimiento por deformación, siendo la ecuación ortotrópica de Hill la que presenta el mejor ajuste para los tres proveedores (% error Proveedor 1 = 0.065, % error Proveedor 2 = 0.068 y % de error Proveedor 3 = 0.099). Finalmente, para validar los resultados obtenidos, una simulación no-lineal a través del método de elemento finito del ensayo de tensión, y considerando los parámetros n y r obtenidos de cada material, fueron realizadas para los tres proveedores; obteniendo un coeficiente de correlación de 99.73%, 99.77% y 99.75% respectivamente.

Palavras chave: Johnson-Cook, Hill, Hollomon, Simulación no lineal, Método de elemento finito.

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     Ana Paulina Patiño Pérez, Martín Ortega Breña, Ramón Rodríguez Castro, Luis Ballesteros Martínez


     SOLUÇÃO COMPLETA DO PROBLEMA DE RIEMANN PARA A SIMULAÇÃO DA TRANSIÇÃO INSATURADO-SATURADO EM MEIO POROSO QUASE RÍGIDO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O trabalho enfoca o enchimento de uma matriz porosa por um líquido, identificando a transição insaturado-saturado e permitindo uma supersaturação muito pequena. Neste caso o problema permanece hiperbólico mesmo após atingir a saturação. Este caráter hiperbólico permite que quaisquer problemas unidimensionais de valor inicial sejam aproximados por uma combinação do método de Glimm com uma técnica de fatoração do operador que permite tratar termos viscosos e provenientes do arraste da matriz porosa sobre o líquido. A construção do modelo mecânico emprega a Teoria de Misturas, desenvolvida para tratar fenômenos multifásicos. O meio poroso insaturado é descrito como uma mistura de três constituintes contínuos superpostos que ocupam simultaneamente todo o volume da mistura. Permitir uma supersaturação muito pequena equivale a permitir uma deformação muito pequena da matriz porosa e, consequentemente, emprega-se uma equação constitutiva para a pressão que é uma função contínua da fração de fluido. O trabalho apresenta uma descrição via Teoria de Misturas de um escoamento unidimensional transiente através de um meio poroso com transição insaturado-saturado, tratando o meio poroso como fracamente deformável e sempre originando um sistema não linear hiperbólico que tem como incógnitas a velocidade do constituinte fluido e a saturação. Apresenta-se a solução completa do problema de Riemann associado ao sistema hiperbólico, além de exemplos, considerando todas as quatro formas possíveis de conexão entre os estados: rarefação-1/rarefação-2, choque-1/choque-2, rarefação-1/choque-2 e choque-1/rarefação-2.

Palavras chave: Escoamento em meio poroso insaturado, abordagem hiperbólica, transição insaturado-saturado, matriz porosa quase rígida, problema de Riemann.

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     Maria Laura Martins-Costa, Dario Monte Alegre, Felipe Bastos de Freitas Rachid, Luiz Guilherme C. M. Jardim, Rogério M. Saldanha da Gama


     AVALIAÇÃO DE PARÂMETROS NA GERAÇÃO DE MALHA TIPO “O” UTILIZANDO O MÉTODO DIFERENCIAL ELÍPTICO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A geração da malha tem influência direta na precisão de resultados numéricos obtidos para problemas físicos descritos por equações diferenciais. Consiste na distribuição de pontos no espaço contínuo, onde nos quais, os valores numéricos das funções devem ser obtidos. Em problemas que envolvem geometrias complexas, a malha deve ser gerada de maneira a se adaptar a essas complexidades. Uma vez que, em sistemas diferenciais, as condições de contorno têm influência dominante, é fundamental a utilização do sistema coordenado generalizado, coincidente com as fronteiras. Para o desenvolvimento do programa computacional, as malhas estruturadas apresentam vantagens na ordenação dos elementos da mesma e, em função da orientação das linhas de grade, são definidas diversas configurações, que são denominadas utilizando letras com as quais se assemelham, podendo ser tipos H, C e O. A configuração tipo O, para perfis aerodinâmicos isolados, é bastante recomendável, pois permite uma distribuição precisa de pontos, tanto na região próxima ao bordo de ataque, quanto na do bordo de fuga. Diversos métodos podem ser utilizados para a geração de uma malha, sendo fundamentalmente classificados em algébricos e diferenciais. Dentre os métodos diferenciais, destaca-se o método diferencial elíptico, que consiste em obter a solução de um sistema de equações diferenciais parciais elípticas, com condições de contorno de Dirichlet. Este trabalho avalia a influência dos valores das funções de controle, da condição de ortogonalidade e do número de pontos na geração da malha tipo “O” para perfis aerodinâmicos, a saber, o perfil NACA 0012 e aerofólios Joukowski. Para a distribuição inicial dos pontos foi utilizada a interpolação transfinita e a malha foi gerada utilizando o método das diferenças finitas, sendo a solução obtida a partir do processo iterativo de sobre-relaxação sucessiva. Foi desenvolvido um programa utilizando o software MATLABTM.

Palavras chave: Geração de Malha, Coordenadas Generalizadas, Método Diferencial Elíptico, Método das Diferenças Finitas.

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     Vilela, Márcia Suely Corrêa, Oliveira, Waldir


     UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DA QUADRATURA DIFERENCIAL LOCAL COM FUNÇÕES DE BASE RADIAL PARA AVALIAR O ESCOAMENTO POTENCIAL BIDIMENSIONAL EM TORNO DE CORPOS DE GEOMETRIA ARBITRÁRIA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este trabalho utiliza o Método da Quadratura Diferencial Local com Funções de Base Radial (MQDL-FBR) para avaliar o escoamento potencial bidimensional em torno de um corpo. Foi desenvolvido um programa utilizando o software MATLABTM no qual, inicialmente, foi realizada a geração de uma malha estruturada tipo “O”, utilizando o método diferencial elíptico. A distribuição inicial de pontos para o processo de geração de malha foi obtida utilizando interpolação transfinita. Uma vez realizado o mapeamento do domínio físico irregular (plano xy) para o domínio computacional regular (plano ξη ), a equação governante do escoamento potencial bidimensional, transformada para o plano computacional, foi discretizada utilizando o MQDL-FBR. Tal método utiliza Funções de Base Radial (FBR) como funções interpoladoras no processo de quadratura diferencial local. O método é de simples implementação, semelhante ao método tradicional das diferenças finitas e preserva a característica meshfree dos métodos que utilizam FBR. Para validação do programa desenvolvido, a partir das soluções exatas para os coeficientes de pressão nas superfícies dos corpos, foram analisados os Erros Médios Quadráticos (EMQ) para os resultados numéricos resultantes. Foram obtidas as linhas de corrente e o comportamento do coeficiente de pressão para o cilindro circular, para a elipse com diferentes ângulos de ataque e para aerofólios Joukowski simétricos, com diferentes ângulos de ataque. Foram avaliadas as contribuições do parâmetro de forma da função de base radial multiquádrica e do número de pontos da grade nos resultados obtidos para o EMQ.

Palavras chave: Método da Quadratura Diferencial Local, Funções de Base Radial, Escoamento Potencial.

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     Vilela, Márcia Suely Corrêa, Oliveira, Waldir


     A STUDY ON THE POLYMER VISCOELASTIC BEHAVIOR BY USING PHOTOELASTICITY AND NUMERICAL SIMULATIONS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Over the years, there has been an intense quest for new materials that can be safe, lightweight and economical, while maintaining good mechanical properties, be easy to fabricate, in order to substitute metals in many applications. In this context, polymers should be considered as a potential material to be used in that replacement, due to its unique properties. Polymers have, though, a more complex behavior, whose poses additional difficulties at design stage. This stage usually includes static analysis, cyclic stresses and crack occurrence, in the presence of notches, due to the use of fasteners in the parts' product assembly. Therefore, a deeper understanding of polymers mechanical behavior, in the presence of those stress raisers, is very important. Photoelasticity may be a convenient experimental method to enable the prediction of stresses distributions in polymeric parts with notches, while allowing for its illustrative visualization. When a photoelastic specimen, having birefringent properties, is under load and illuminated with an ordinary light, it exhibits photoelastic fringe patterns that are related with the principal-stress difference. These fringes are called isochromatic and isoclinic. With the present work, it is intended to interpret and calculate those fringe patterns, to analyze stress and deformation distributions in a loaded acrylic (PMMA) specimen, containing notches or holes. To this purpose, static experiments will be carried out which will serve to calibrate the procedure. Then viscoelastic behavior will be studied by analyzing synchronized images of fringe patterns evolution, over the testing time. Finally, the experimental results will be compared with alternative results obtained through Finite Element Method simulations, modeling different material behaviors.

Palavras chave: Polymers; PMMA; Photoelasticity; Viscoelasticity; Finite element method

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     Viegas, M.L., Leite, A.M.S., Loja, M.A.R.



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