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Influência da inserção de fios de memória de forma em materiais compósitos na resposta ao impacto
No full textIn recent decades, the search for high-performance materials has become increasingly
common, that is, materials that combine low weight and high mechanical strength. A
solution found was composites reinforced with fibers and polymeric matrix. However,
composite materials still have a certain deficiency of crashworthiness where a solution
to this problem lies in the use of smart materials such as shape memory alloys (NiTi)
inserted into the laminate. Therefore, this work has as main objective the development
an equation, using design of experiments, capable of predicting the energy absorption
capacity upon impact in composite materials of fiberglass and epoxy resin matrix with
inserted NiTi wires. In addition, propose a model, through numerical simulation by the
finite element method (FEM) in order to find a correlation with the experimental analysis
and consequently a reliable model for use in future work. The selection of the NiTi alloy
(Martensitic or Superelastic) to be used in the impact specimens was carried out through
the design of experiments in a complete factorial arrangement with Dynamic Mechanical
Analysis (DMA). After selecting the statistically adequate wire (Superelastic), the test
specimens were manufactured for VARTM with three design variables (Diameter, Spacing
and Position in the Laminate) following a fractional factorial arrangement and the dropweight
impact test to measure the energy absorption were conducted according to the
ASTM D7136 standard. The results obtained through the impact tests showed that there
is an increase in energy absorption when the NiTi wire is present in the composite. A
model through non-linear numerical simulation (Dynamic Analysis) was carried out and
its results were compared with those obtained experimentally, showing that there is an
excellent correlation (above 95%).Nas ultimas décadas, tornou-se cada vez mais comum a busca por materiais de alto desempenho,
ou seja, materiais que conciliam baixo peso e alta resistência mecânica. Uma
solução encontrada para esta demanda foram os compósitos reforçados com fibras e matriz
polimérica. Entretanto, os materiais compósitos ainda possuem certa deficiência quanto a
resistência à colisões (crashworthiness) onde uma solução para este problema encontra-se
na utilização de materiais inteligentes (smart materials) como as ligas de memória de
forma (NiTi) inseridos no laminado. Sendo assim, este trabalho tem como principal objetivo
o desenvolvimento de um equacionamento, utilizando planejamento de experimentos,
capaz de prever a capacidade de absorção de energia ao impacto em materiais compósitos
de fibra de vidro e matriz de resina epóxi com fios de NiTi inseridos. Além disso, propor
um modelo, por meio de simulação numérica pelo método dos elementos finitos (MEF)
visando encontrar uma correlação com a análise experimental e consequentemente um
modelo confiável para utilização em trabalhos futuros. A seleção da liga de NiTi (Martens
ítica ou Superelástica) a ser utilizada nos corpos de prova para impacto deu-se pela
ferramenta de planejamento de experimentos em arranjo fatorial completo com Análise
Dinâmico Mecânica (DMA). Após a seleção do o estatisticamente adequado (Superelástico),
foi realizada a fabricação dos corpos de prova via VARTM com três variáveis de
projeto (Diâmetro, Espaçamento e Posição no Laminado) seguindo um arranjo fatorial
fracionado e os ensaios de impacto de baixa velocidade para medir a absorção de energia
foram conduzidos segundo a norma ASTM D7136. Os resultados obtidos por meio dos
ensaios de impacto mostraram que existe um aumento na absorção de energia quando o
fio de NiTi esta presente no compósito. Um modelo através de simulação numérica não linear
(Análise Dinâmica) foi realizado e seus resultados foram comparados com os obtidos
experimentalmente mostrando que existe uma excelente correlação (acima de 95%)
Influência do valor do parâmetro Bias do controle automático de geração da performance dos sistemas de potência interligado. Estudo comparativo entre o Bias constante e Bias atualizado em pequenos intervalos de tempo
Get PDFEstudo das influências causadas por linhas de transmissão de energia elétrica em corrente alternada sobre tubulações metálicas próximas
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Variedades secantes de mergulhos de Segre-Veronese de produtos da reta projetiva
Get PDFThe problem of secant defectivity consists in studying the dimension of the h-secant
variety of an algebraic variety. We say that an algebraic variety is h-defective when its
h-secant variety does not have the expected dimension. In this work we will study the
secant defectivity of the Segre-Veronese varieties of the products of the projective line.O problema do defeito secante consiste em estudar a dimensão da variedade h-secante
de uma variedade algébrica. Dizemos que uma variedade é h-defeituosa quando sua hsecante
não possui a dimensão esperada. Nesse trabalho estudaremos os defeitos secantes
das variedades de Segre-Veronese de produtos da reta projetiva
Estudo numérico de jatos turbulentos confinados: comparação entre o modelo κ − ε e o modelo algébrico dos tensores de Reynolds
Get PDFIn this work, the numerical simulation of two-dimensional incompressible turbulent
flow, through a circular pipe using the control volume method is presented.
For the flow, one turbulence model is tested: the Algebraic Stress Model of Reynolds.
The results are compared with the results of κ - ε Standard Model, with simulated results and
with experimental values.
The results obtained are very near than Canton´s (2003) results and Razinsky´s &
Brighton´s (1971) , there are no sensible differences in the machine´s time for the same
numbers of iterations.
Two convectives schemes are used, QUICK Scheme and UPWIND Scheme.
The linear equation system solution is obtained by aplying the Choleski Method.
The physical domain discretization is done by means of the Staggered Grid strategy
and the SOLA (Solution Algorithm) method.Neste trabalho é feita a simulação numérica para escoamento turbulento
incompressível, bidimensional de jatos em dutos de seção circular usando o Método de
Volumes Finitos.
Para os escoamentos, é testado o Modelo Algébrico das Tensões de Reynolds,
comparando os resultados com o Modelo κ−ε Standard, com resultados simulados, e com
valores experimentais.
Os resultados obtidos ficaram bastante próximos em relação aos simulados por Canton
(2003) e aos experimentais de Razinsky´s & Brighton´s (1971) , não existindo praticamente
diferenças sensíveis no tempo de processamento, para o mesmo número de iterações.
São utilizados os esquemas convectivos QUICK E UPWIND.
A resolução do sistema linear de equações resultante é feita através do método de
Choleski. A discretização do domínio físico é feita utilizando o Princípio da Malha Deslocada e
o método SOLA (Solution Algorithm)
Análise numérica do escoamento em perfis aerodinâmicos com dispositivos hipersustentadores
Get PDFIn the aeronautical sector, a type of geometry widely used in studies in aerodynamics are the high lift devices. These bodies located on the leading and treailing edges of the aircraft’s wings are responsible for increasing lift, for example, during takeoff and landing where the aerodynamic conditions are different, the wings need these devices to obtain the necessary lift coefficient. This work presentes a study of the flow dynamic involving the aerodynamic airfoil NACA0012 with and without high lift devices, where the objective is to have a better understanding of the effects involved and to define among the evaluated geometries, the one with the best performance in maximixing lift and reduce drag. For the numerical studies, the Navier-Stokes equations were solved to obtain the results using the COMSOL Multiphysics software, which is based on the Finite Element Method. All simulations were carried out in the Heat Transfer Laboratory (LabTC) on the Federal University of Itajubá. Initially, the simulations were performed on the NACA0012 airfoil, called the base airfoil, and then a flap at 10° was added to its trailing edge. It was observed that the addition of the flap generates an increase in the values of the lift and drag coefficients for the same angle of attack. A third test was carried out for the base airfoil with the addition of the flap, where the base airfoil was fixed at 7° and the flap angle was varied, showing that as the angle increases the lift coefficient also increases, this occurs due to the increased curvature of the airfoil. Another simulation performed was adding a slat on the leading edge, proving the this device postpones the stall. Finally, a test was carried out adding a slat and a flap to the base airfoil, stating that the combination of these three elements generates a higher value of the lift coeficiente and a better distribution of the pressure coeficiente. Based on the angle of attack variation, it were performed qualitative and quantitative analyzes of the results of the streamline fields, vorticity fields, pressure fields and aerodynamic coefficients for a Reynolds number equal 1000.No setor aeronáutico, um tipo de geometria bastante utilizado nos estudos em aerodinâmica são os dispositivos hipersustentadores. Esses corpos localizados nos bordos de ataque e de fuga das asas do avião, são responsáveis no aumento de sustentação, como por exemplo nos momentos de decolagem e aterrissagem onde as condições aerodinâmicas são tão diferentes que tal asa necessitam desses dispositivos para obter o coeficiente de sustentação necessário. Apresenta-se neste trabalho, um estudo da dinâmica dos escoamentos envolvendo o perfil aerodinâmico NACA0012 com e sem dispositivos hipersustentadores, com o objetivo de uma melhor compreensão dos efeitos envolvidos bem como definir dentre as geometrias avaliadas a de melhor desempenho em maximizar a sustentação e reduzir o arrasto. Para os estudos numéricos, as equações de Navier-Stokes foram resolvidas para obter os resultados por meio do software COMSOL Multiphysics que é baseado no Método dos Elementos Finitos. Todas as simulações foram realizadas no Laboratório de Transferência de Calor (LabTC) da Universidade Federal de Itajubá. Inicialmente as simulações foram feitas sobre o perfil NACA0012, chamado de perfil base e em seguida foi adicionado um flap a 10° no seu bordo de fuga. Observou-se que o a adição do flap gera um ganho nos valores dos coeficientes de sustentação e arrasto para um mesmo ângulo de ataque. Um terceiro teste foi realizado para o perfil base com a adição do flap, onde fixou-se o perfil base a 7° e variou-se o ângulo do flap, mostrando que a medida que o ângulo aumenta o coeficiente de sustentação aumenta também, isso ocorre devido ao aumento da curvatura do perfil. Outra simulação realizada foi adicionando um slat no bordo de ataque, comprovando que esse dispositivo adia o estol. Por último, realizou-se um teste adicionando um slat e um flap no perfil base, afirmando que a combinação desses três elementos gera um valor maior do coeficiente de sustentação e uma melhor distribuição do coeficiente de pressão. Com base na variação do ângulo de ataque, foram realizadas análises qualitativas e quantitativas dos resultados dos campos de linhas de corrente, vorticidade e pressão e dos coeficientes aerodinâmicos para um número de Reynolds igual a 1000
Análise das políticas para geração distribuída de eletricidade a partir do biogás de resíduos sólidos urbanos no Brasil
Get PDFDistributed Generation (GD) in Brazil was a milestone for the Brazilian electricity matrix, as it allowed the generation of electricity to the National Interconnected System (SIN) from small renewable energy sources or qualified cogeneration, such as: hydroelectric power plants (CGH ), photovoltaic solar (UFV), wind power (EOL) and thermal power plants (UTEs). Within the UTEs, include urban solid waste plants, the focus of the research. The main objective of this thesis is to analyze the economically viable energy potential of biogas from Urban Solid Waste (MSW), using the rules and regulations of Distributed Generation (DG) as a parameter. In addition, alternatives and strategies are sought that make this generation feasible for small and medium-sized Brazilian municipalities with the adoption of national and international policies. Initially, electricity generation from MSW was taken as a source of study from the perspective of the New Distributed Generation Framework, the Legal Framework for Distributed Microgeneration and Minigeneration and the Electricity Compensation System (SCEE), supported by the Law Ordinary No. 14,300/2022. Subsequently, it was found that the minimum viable population, considering the New Landmark of the DG, was 80,000 inhabitants. Next, it was evaluated how policies such as ICMS Exemption, interest rate reduction and the creation of tradable green certificates can directly impact the viability of projects. Of all the proposed scenarios, the creation of green certificates (a scenario called the Belgium Case) was the one that brought the most advantages from an economic point of view. Then, the current market for electricity generation from MSW for municipalities with populations above 80,000 inhabitants was studied. In this study, it was found that the average viable potential is approximately 300 MW of installed power and 2 TWh of electricity produced, which represents 2% of the distributed generation potential currently installed in the country (15,000 MW). Although it seems small, this use is of vital importance for the country, as it reduces an environmental liability that is the illegal and inappropriate disposal of waste in dumps and controlled landfills, and sustainably produces electricity generation from this residue. Finally, it was noticed that, despite the exponential growth of DG in Brazil, leveraged by photovoltaics, there is still a lack of public policies and incentives for electricity generation from MSW biogas.A Geração Distribuída (GD) no Brasil foi um marco para a matriz elétrica brasileira, pois, permitiu a geração de eletricidade ao Sistema Interligado Nacional (SIN) de pequenas fontes de energia renováveis ou cogeração qualificada, tais como: as centrais geradoras hidrelétricas (CGH), solares fotovoltaicas (UFV), eolielétricas (EOL) e as usinas termelétricas de energia (UTEs). Dentro das UTEs incluem as usinas de resíduos sólidos urbanos, foco da pesquisa. Esta tese tem como objetivo principal analisar o potencial energético economicamente viável de biogás a partir de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), tendo como parâmetro as regras e normativas da Geração Distribuída (GD). Ademais, busca-se alternativas e estratégias que viabilizem esta geração para pequenos e médios municípios brasileiros com a adoção de políticas nacionais e internacionais. Inicialmente tomou-se como fonte de estudo a geração de eletricidade proveniente de RSU sob a ótica do Novo Marco da Geração Distribuída., o Marco Legal da Microgeração e Minigeração distribuída e o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE), amparados pela A Lei Ordinária no14.300/2022. Posteriormente verificou-se que a população mínima viável, considerando o Novo Marco da GD foi de 80.000 habitantes. Na sequência avaliou-se como políticas como a Isenção de ICMS, redução da taxa de juros e a criação de certificados verdes transacionáveis podem impactar diretamente a viabilidade de projetos. De todos os cenários propostos, a criação dos certificados verdes (cenário chamado de Caso Bélgica) foi aquela que mais trouxe vantagens do ponto de vista econômico. Em seguida, estudou-se o atual mercado de geração de eletricidade a partir de RSU para municípios com populações acima de 80.000 habitantes. Neste estudo verificou-se que o potencial viável médio é de aproximadamente 300 MW de potência instalada e 2 TWh de eletricidade produzida, o que representa 2% do potencial da geração distribuída instalada hoje no país (15.000 MW). Este aproveitamento é de vital importância para o país, à medida que, reduz um passivo ambiental que é o descarte ilegal e inadequado os resíduos em lixões e aterros controlados e produz de modo sustentável, a geração de eletricidade a partir deste resíduo. Por fim, apesar do crescimento exponencial da GD no Brasil, alavancada pela fotovoltaica, falta ainda políticas públicas e incentivos para geração de eletricidade a partir do biogás de RSU
Política de controle de tensão com a utilização da curva QV
Get PDFVoltage stability problems have been a focus of special attention in the last
years. Many papers have shown the importance of the study and many occurrences
around the world show it may have serious consequences. Since power systems have
been working under severe operating conditions, the ability of keeping a power system
stable under the voltage collapse point of view has become a point of concern and
effective measures to improve the reactive power and voltage control must be taken. If
there measures are not taken, successive load increase may drive a system to instability.
In this scenario, analyzing the operating points of interest must include the
diagnosis regarding its stability, as well as the load margin calculation and control
actions determination. Because this is a vast area of study, this work focuses on the
effects of reactive power in the load margin. For this sake, some methodological tools
already shown as effective are employed.
Therefore, an association between the pieces of information obtained from the
continuation method and QV curve is developed. This is obtained by using some
programs already available in the literature. The objective is to extract and discuss
some relevant aspects about the study. For this sake, four test systems (IEEE-14, IEEE 30, IEEE-57 and IEEE-118 buses) are used.
In a first stage, critical buses, buses candidate for reactive power compensation
with the meaning of reducing losses and buses subject to reactive power monopoly are
identified; in a second stage the load margin is calculated by the continuation method.
Finally, the QV curve is executed for the base case and for an operating point close to
the voltage collapse point, with and without reactive power compensation.
The results obtained show that the proposed methodology may be useful to
determine a reactive power compensation strategy aiming to avoid voltage collapse
problemsProblemas de estabilidade de tensão têm recebido enfoque especial nos últimos
anos. Muitos trabalhos publicados têm mostrado a importância do estudo e diversas
ocorrências ao redor do mundo mostram que o problema pode ter sérias conseqüências.
Como os sistemas de potência têm operado sob diversas condições severas, a
capacidade de manter um sistema estável sob o ponto de vista de tensão tem-se tornado
objeto de interesse de pesquisadores, e medidas eficazes para melhorar o controle de
potência reativa e tensão devem ser tomadas; se ações efetivas de controle não são
implementadas, por exemplo, sucessivos aumentos de carga podem levar um sistema à
instabilidade e possivelmente ao colapso.
Neste contexto, a análise de pontos operativos do sistema deve conter o
diagnóstico quanto sua estabilidade, margem de carga e determinação de ações de
controle. Por se tratar de um campo muito vasto de estudo, este trabalho se concentra
nos efeitos de compensação de potência reativa no cálculo de margem de carga. Para
isso, algumas ferramentas de comprovada eficiência são empregadas.
Portanto, uma associação entre as informações obtidas pelo método da
continuação e pela curva QV é desenvolvida. Para este fim, programas já conhecidos e
desenvolvidos na literatura são empregados. O objetivo é extrair informações relevantes
e discutir seus efeitos em sistemas elétricos de potência. Para este fim, quatro sistemas
testes (IEEE-14, IEEE-30, IEEE-57 e IEEE-118 barras) serão estudados.
Numa primeira etapa, as barras críticas, as barras para compensação de perda
ativa e as barras sujeitas ao monopólio de potência reativa são identificadas; numa
segunda etapa a margem de carga é calculada através do método da continuação.
Finalmente, a curva QV é levantada para o caso base, para um ponto de operação
próximo ao colapso com e sem compensação de potência reativa.
Os resultados obtidos mostram que a metodologia proposta pode ser útil na
determinação de uma política de compensação de potência reativa visando evitar
problemas de colapso de tensão
Caracterização de amplificador de transcondutância diferencial de diferenças baseada em inversores CMOS
Get PDFThis dissertation presents the Differential Transconductance Differences Amplifier
(FDDTA) architecture based on CMOS inverters. Designed on a 130 nm CMOS
process, it operates in weak inversion when supplied with 0.25 V. Furthermore,
FDDTA does not require supplemental external calibration circuitry such as bias
current or voltage sources as it relies on the distributed layout technique that
intrinsically matches CMOS inverters. For analytical purposes, we performed a
detailed investigation that describes all the concepts and the entire functioning of
the FDDTA architecture.Esta dissertação apresenta a arquitetura de amplificador de transcondutância diferencial
de diferenças (FDDTA) baseada em inversores CMOS. Projetado em um
processo CMOS de 130 nm, opera em inversão fraca quando alimentado com 0,25
V. Além disso, o FDDTA não requer circuito de calibração externa suplementar,
como fontes de corrente ou tensão de polarização, uma vez que depende da técnica
de layout distribuído que casa intrinsecamente aos inversores CMOS. Para fins
analíticos, realizamos uma investigação detalhada que descreve todos os conceitos
e todo o funcionamento da arquitetura do FDDTA