Depois do acidente com a plataforma de petróleo Deep Water Horizon, em 2010, no Golfo do México, houve um aumento nos requisitos de segurança nas plataformas e nos poços de petróleo offshore do mundo. No Brasil, tais requisitos são importantes para viabilizarem as reservas do Pré-Sal, pois esses poços operam em pressões e vazões maiores que os demais, tornando o risco e as consequências de uma falha mais severos, exigindo maiores estudos sobre os componentes críticos dos sistemas de segurança em plataformas offshore. Assim, diante de tal realidade, estudou-se como determinar a força necessária para o cisalhamento de tubos de perfuração, uma das principais solicitações mecânicas sofridas pelo SRBOP, em uma situação de emergência, sendo esse equipamento a última ferramenta de segurança de uma plataforma. Isso foi feito considerando-se geometrias simples de lâminas de corte, resultados de experimentos de corte com equipamentos reais e estudos anteriores para criarem-se modelos analíticos e numéricos de predição dessa força. Nesse respeito, foram levados em conta a mecânica do amassamento e cisalhamento de tubos, além de modelos de plasticidade e falha de materiais dúcteis, tomando como referência equações empíricas de amassamento de tubos, modelos analíticos de corte e modelos de elementos finitos prévios desenvolvidos para esse fim. Nos resultados finais, é apresentada a comparação entres os modelos numéricos e analíticos desenvolvidos com os resultados dos experimentos e as predições dos modelos de referência.

Este trabalho se concentra em determinar as propriedades termo físicas do aço naval ASTM A131 Gr. EH36 em baixas temperaturas, com o intuito de melhorar os modelos numéricos de estruturas sujeitas a cargas acidentais causadas por derramamento criogênico. Para isto, foi utilizado o método de aplicação de diferentes intensidades de fluxo de calor, que permite a determinação simultânea da condutividade térmica ( ) e da capacidade de calor volumétrica ( ). A bancada experimental consiste em um aquecedor resistivo controlado por uma fonte de corrente, que gera um fluxo de calor constante na face superior da amostra. A face oposta foi isolada por placas de poliestireno expandido e um termopar soldado por descarga capacitiva na amostra realiza a medição de temperatura. O método das diferenças finitas com formulação implícita para fluxo de calor unidimensional foi usado para calcular o perfil de temperatura na face oposta da amostra. A diferença quadrada destas duas temperaturas, medida e calculada, foi usada como função objetivo e minimizada pelo método BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno). A análise de sensibilidade baseada nos parâmetros de sensibilidade escalonada e no resíduo experimental permite a verificação da viabilidade da otimização simultânea dos parâmetros analisados e a convergência dos parâmetros para valores reais. Com base nesta análise duas intensidades de fluxo de calor são necessárias: uma de maior intensidade, que favorece a sensibilidade escalonada da condutividade térmica, e uma mais baixa, que regula a sensibilidade escalonada da capacidade de calor volumétrica. O aço inox AISI A304 foi usado para verificar a efetividade do método, através da uma comparação entre propriedades termo físicas otimizadas e os dados da literatura. Com base nos resultados deste trabalho pode-se afirmar que o método é capaz de determinar as propriedades termo físicas de forma simultânea com baixo erro experimental.

O Brasil conta com um vasto patrimônio histórico, artístico e cultural da época colonial composto de edificações construídas, em sua maioria, em alvenaria. Em Salvador, atualmente, parte deste legado apresenta-se com elevada degradação, sendo necessárias intervenções restaurativas para que o mesmo permaneça estável. Várias são as técnicas de consolidação e/ou reabilitação estrutural que podem ser empregadas, entre elas o uso de estrutura metálica. A presente dissertação tem como propósito investigar a ligação entre uma estrutura metálica nova, provisória ou definitiva, e a antiga, em alvenaria de tijolo maciço. Objetiva-se fazer uma análise comparativa do comportamento mecânico de três tipos de conectores metálicos (mecânico, químico e com grout) obtido como resultado de ensaios experimentais de pull-out com o da modelagem computacional e com o adquirido por formulações analíticas presentes na literatura de referência. A partir destes estudos, poderá ser identificado o tipo de conexão mais adequado nas intervenções restaurativas com uso de estrutura metálica.

Neste trabalho, tem-se o estudo do reforço das almas de pontes em viga caixão em concreto protendido, utilizando-se polímero reforçado com fibra de carbono (PRFC). O trabalho tem por objetivo propor critérios analíticos para o reforço das almas de pontes caixão em concreto protendido, utilizando-se PRFC. Os critérios analíticos foram desenvolvidos tomando como referência as normas internacionais ACI 440 (2017) e CEB-FIP, Bullentin 14 (2001), adaptadas às prescrições da norma brasileira NBR 6118 (2014) e ao dimensionamento de vigas celulares. Para isto, realiza-se o estudo de caso do Viaduto Joseph Wagner, projetado em viga caixão e utilizando o trem-tipo TB-360 da norma brasileira NB-6 (1960), necessitando ser adequado ao trem-tipo TB-450 da atual norma de cargas móveis, a NBR 7188 (2013). Para este estudo de caso, foi disponibilizado pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), o projeto de reabilitação do viaduto, que contém informações importantes relacionados a geometria, propriedades dos materiais e área de aço de algumas seções da viga. Para análise do aumento das solicitações, o viaduto foi modelado em elementos finitos, utilizando-se os trens-tipo TB-360 e TB-450. A partir dos resultados, verificou-se a necessidade de reforço à força cortante, torção e flexão transversal das almas. Para a seção que necessitou de reforço, ou seja, que não atendou aos critérios de segurança estabelecidos pela NBR 6118 (2014), foi dimensionado o reforço com PRFC, utilizando-se os critérios analíticos propostos no trabalho. Os critérios desenvolvidos apresentaram resultados satisfatórios, e indicaram pontos importantes que devem ser levados em conta nos projetos de reabilitação de pontes e nos projetos de reforço (longitudinal e transversal) de vigas de concreto, utilizando-se PRFC. No final do trabalho são abordadas recomendações e sugestões relacionadas ao dimensionamento, projeto e as adaptações dos critérios normativos internacionais com as normas brasileiras.

Esta pesquisa estuda o Método dos Elementos Finitos aplicado a análise não-linear de vigas Timoshenko-Vlasov. A princípio, objetiva-se investigar a formulação não linear tridimensional de vigas para simular estruturas reticuladas, considerando efeitos de empenamento da seção transversal como uma das variáveis do problema. Será desenvolvido um programa em linguagem C para a análise estrutural das vigas em questão. São consideradas equações constitutivas elásticas não-lineares através da lei de material de Simo-Ciarlet. A partir do programa desenvolvido, são apresentados diversos exemplos numéricos para ilustrar a validade da teoria e em seguida, é realizada a validação dos resultados obtidos com uma modelagem computacional desenvolvida no software comercial ANSYS a fim de avaliar a proximidade dos resultados. Os resultados obtidos sugerem que as formulações apresentam desempenho satisfatório para os exemplos analisados.

As válvulas industriais são produtos de fabricação complexa, apresentando grande variedade de combinações de projeto envolvendo materiais, formas geométricas, vedações e conjuntos de acionamento mecânico diferentes. No que diz respeito ao projeto do corpo e castelo do equipamento, a NBR 15827 referencia a norma norte-americana ASME Seção VIII Divisão 2. As análises elásticas atualmente disponíveis na norma ASME, apresentam limitações na sua utilização. Essas limitações estão associadas, principalmente, à necessidade do uso do método da Linearização de Tensões quando utilizados elementos finitos sólidos, na modelagem de equipamentos com geometria complexa e parede espessa. Quando tais limitações são identificadas, recomenda-se o uso dos métodos inelásticos de carga limite e análise elastoplástica. As diretrizes para análises inelásticas, apresentadas na ASME Seção VIII Divisão 2 Parte 5, são globais e não tratam sobre as particularidades que devem ser observadas na formulação do modelo e interpretação dos resultados obtidos. Neste trabalho foram avaliados os principais métodos computacionais utilizados para o desenvolvimento do projeto por análise do corpo e castelo de válvulas industriais, com o objetivo de identificar a aplicabilidade e limitações desses métodos, a partir de uma avaliação crítica das recomendações presentes nas normas e literatura. Como resultados obtidos, foi constatado que a utilização da Linearização de Tensões, para vasos de parede espessa, pode trazer riscos para o projeto do equipamento, principalmente no tocante à interpretação dos valores das tensões de pico obtidos nas análises. Na avaliação dos métodos inelásticos, foi constatado que tais métodos são capazes de trazer mais racionalidade ao projeto do corpo e castelo das válvulas. Nesse contexto foi também realizada uma comparação entre os resultados obtidos na análise de carga limite e análise elastoplástica, evidenciando que a opção por um desses métodos deve ser feita, levando também em consideração a condição de serviço do equipamento, principalmente no tocante às deformações obtidas na análise

O ERA foi desenvolvido no ambiente de engenharia aeroespacial na década de 80 para permitir a identificação de sistemas complexos em espaço de estados. Para a utilização do ERA são necessárias uma entrada impulsiva e medições das saídas do sistema, para composição da matriz de Hankel. A decomposição em valores singulares desta matriz permite a identificação das matrizez que regem o sistema. A dificuldade em trabalhar com entradas impulsivas em sistemas reais e a necessidade de redução de esforços computacionais em sistemas pouco amortecidos foram motivadores para o desenvolvimento do ERA/OKID, sendo esta metodologia uma derivação da teoria do ERA aplicando-se um filtro de observador de estado ou filtro de Kalman. Estas duas metodologias têm sido utilizadas no âmbito da engenharia de controle para permitir a identificação de sistemas complexos e o desenvolvimento de controladores ótimos, visto que os sistemas são identificados em espaço de estados e essa representação é essencial nesta área de conhecimento. Porém, as ferramentas mostram grande potencial no auxílio da análise modal de sistemas, visto que uma das possibilidades, após a identificação da realização mínima do sistema, é a obtenção dos parâmetros modais - frequência natural e fator de amortecimento, por exemplo. Para evidenciar estas possibilidades, o trabalho apresenta os conceitos básicos de identificação de sistemas, as teorias para o desenvolvimento do ERA e do ERA/OKID e da análise de sistemas por superposição modal. Além disso, o algoritmo do ERA/OKID é aplicado a dois sistemas experimentais, a saber: um clássico sistema mecânico de 2 GDLs e uma viga de material composto. Os resultados obtidos para ambos foram bem interessantes. 

Modelos avançados de cálculo podem ser usados para resolver equações diferenciais que caracterizam diversos problemas de engenharia, a exemplo de problemas de análise de tensão e deformação e dinâmica de estruturas metálicas. Entre estes modelos, destaca-se o Método dos Elementos Finitos (MEF), ferramenta numérica bastante utilizada, devido à versatilidade de suas rotinas computacionais, sendo aplicado em praticamente todos os ramos da engenharia. O propósito deste trabalho consiste em criar um modelo matemático que descreva, de forma satisfatória, o comportamento dinâmico de estruturas metálicas, através da análise modal das frequências naturais e amplitudes de vibração, com escopo tangente a técnica de modelamento dos elementos finitos. Desse modo, elabora-se modelos matemáticos enlaçados pelas condições de contorno e propriedades do material da estrutura em estudo. Tal análise refere-se ao estudo de uma base de máquina rotativa submetida a carregamentos dinâmicos, gerados pela excitação transmitida da máquina à base. Os modelos são criados de modo que simulem as distorções geométricas da estrutura à níveis vibracionais. Embora os diversos modelos de estruturas apresentem características particulares, intenta-se elaborar uma rotina computacional para cálculo das frequências naturais de vibração, bem como as amplitudes vibratórias em estruturas, a exemplo de bases de máquinas, através do MEF, contemplando o vasto campo de variantes estruturais existentes. Por fim, determina-se os pontos mais críticos ao longo das estrutura, através da análise de frequências naturais, mapeando as frequências de ressonância, bem como a amplitude dos pontos críticos e o seu coeficiente de segurança. Não obstante, os resultados da análise numérica de vibrações refletem bem as distorções previstas para estrutura, na medida que estes estão consoantes com os valores de amplitude e frequências naturais calculados através de softwares comerciais. Dessa forma, as funções FRF e gráficos de deslocamento da estrutura traduzem bem o comportamento estimado para dinâmica da fundação exposta a forças de desbalanceamento rotativo. Demonstrando assim, a alta eficiência do MEF na solução de problemas na área estrutural, a exemplo da análise dinâmica de estruturas metálicas.

Nesta pesquisa é apresentada a fundamentação teórica sobre a formulação do problema de contato mecânico com atrito para sólidos tridimensionais, baseando-se na mecânica do contínuo e na dinâmica não-linear e suas aplicações no estudo do contato mecânico em regime de grandes deformações. É desenvolvida a formulação da mecânica dos sólidos utilizando a forma fraca, obtendo-se a equação de equilíbrio do balanço dos momentos, pelo modelo de equação de energia de um material Neo-Hookiano com propriedades hiperelásticas. É aplicado o método do Lagrangiano Aumentado para solução numérica do problema de contato e, além disso, apresenta-se o elemento de contato B-Spline em substituição ao elemento de contato Lagrangiano, visando a utilização de uma superfície curva e suave, obtida a partir da superfície mestre suavizada pela curva B-Spline. Inicialmente, é implementado um programa de contato mecânico em Linguagem de programação C utilizando o elemento finito tetraédrico e hexaédrico. Em seguida, procede-se com o estudo da dinâmica das estruturas, desenvolvendo-se uma análise dinâmica para o contato mecânico. Para completar, é desenvolvido e implementado no código computacional o algoritmo da análise dinâmica do contato mecânico. O Método de Newmark é utilizado na integração ao longo do tempo da análise dinâmica. Ao final do trabalho são apresentadas modelagens de exemplos, analisando o efeito do contato mecânico com dinâmica entre corpos deformáveis.