A seguir são apresentados os principais projetos com participação ou coordenação de membros do GDS.

 

• Estruturas quase-periódicas e acoplamento de metamateriais para atenuação de vibrações
  • Resumo: A demanda de estruturas de engenharia que apresentam máxima rigidez com mínima massa e que também atendam critérios de desempenho de sua resposta dinâmica constitui um grande desafio para o projeto estrutural. Estruturas modernas são cada vez mais feitas a partir de materiais compósitos devido aos seus benefícios amplamente conhecidos. Entretanto, existe também uma crescente demanda para o desempenho vibroacústico de compósitos complexos serem devidamente modelados e otimizados. Uma grande quantidade de esforços tem sido empreendida nas últimas décadas no estudo do comportamento de propagação de ondas em estruturas periódicas. Entretanto, existe uma grande categoria de estruturas com caraterísticas e parâmetros de projeto que variam espacialmente em uma determinada direção (e.g., estruturas de asa e cascas cônicas) e que podem ser caracterizadas como estruturas gradiente ou quase-periódicas. É importante enfatizar que atualmente não existem nenhuma técnica ou método reconhecidamente eficiente para a modelagem acurada da propagação de ondas neste tipo de geometrias, apesar do fato delas estarem presentes em uma grande variedade de aplicações industriais. A falta de técnicas computacionais é ainda maior na medida em que o projetista tem de lidar com estruturas gradiente multicamadas, de tal maneira que se fica restrito ao método clássico de Elementos Finitos, o que pode ser proibitivo para otimização da resposta dinâmica em termos de custo computacional. Além do mais, trabalhos recentes têm demonstrado que estruturas quase-periódicas podem ter desempenho superior na atenuação de vibração do que a utilização de estruturas periódicas. Este projeto tem por objetivo investigar os efeitos da quase-periodicidade e de acoplamento de metamateriais no desempenho de bandas de isolamento, ou band gaps. Serão desenvolvidas abordagens numéricas eficientes para a simulação de propagação de ondas em estruturas quase-periódicas. Espera-se contribuir na modelagem de guias de ondas e estruturas periódicas que levem em conta incertezas e variabilidade espacialmente distribuídas, com enfoque no desempenho das bandas de isolamento de vibrações.
  • Coordenador: Adriano Todorovic Fabro
  • Discentes/egressos envolvidos: Daniely Amorim das Neves, Pedro Henrique de Melo Casado Matos, George Andre Pacheco Casanova, Igor Gaviano Tavares, Égiton Bruno Machado Vargas.
  • Financiador: CNPq

 

• Metodo estocástico de detecção de danos estruturais via abordagem espectral
  • Resumo: O objetivo dest projeto  desenvolver um metodo para detectar, localizar e quanticar danos em sistemas estruturais e mecânicos incluindo incertezas nos parametros. O metodo de propagacao de onda utilizado e o elemento espectral (SEM) em conjunto com metodo para modelagem estocastica e quanticacao de incertezas, bem como metodo de monitoramento estrutural (SHM) sao usados para desenvolver um novo metodo de deteccao estocastica de danos estruturais. O projeto visa aplicar essa tecnica em monitoramento das estruturas tais como, torres e pas de turbinas eolicas, estruturas aeroespaciais e estruturas metalicas e compositas em geral
  • Coordenadora: Marcela Rodrigues Machado.
  • Financiador: FAPDF

 

• Damage detection and fatigue tests in structure under uncertainty in material using wave propagation
  • Resumo: The application of metallic and composite material in aeronautical and aerospace industries has been increasing the last several decades. Compared to metallic material composites present better strength to weight and stiffness to weight ratios. However, in contrast to other used materials like aluminum they are very weak to impacts and most damages. The dominant physical mechanisms of damage in composites are matrix cracking, fiber failure, fiber-matrix debonding and delamination, which are no longer detectable by visual inspection. Therefore, the structural health monitoring of composites and metallic is therefore an important area of current research, especially for experimental analysis. Uncertainty in the performance of metallic and composite structures under a load can be largely addressed through material, geometric and structural considerations. The high level of uncertainty in composite materials is mainly associated with the manufacturing processes. Therefore, uncertainty in the metallic and composite material parameters is reflected in the variability of stiffness and strength descriptors affecting the overall performance. All the above factors complicate the definition and quantification of uncertainty in design and assessment of such structures. This project is focused on damage detection and propagation in metallic and composite materials under uncertainty properties and sob influence of random excitation. Numerical and experimental techniques involving dynamic measures based on velocity, acceleration and strain will be developed and applied in the proposed project..
  • Coordenadora: Marcela Rodrigues Machado.
  • Financiador:Institut National des Sciences Appliquées de Rouen.

 

• Análise e controle de sistemas dinâmicos não-lineares e estruturas inteligentes
  • Resumo: A natureza está repleta de não-linearidades que são responsáveis pela diversidade de comportamentos dos sistemas naturais. Diversos sistemas mecânicos e biomecânicos são não-lineares em sua essência e uma investigação dinâmica adequada possui papel fundamental no projeto de sistemas, assim como auxiliam na identificação de padrões de respostas, na implementação de técnicas de controle e na previsão de tipos de comportamento. A resposta caótica é uma das possibilidades de resposta de sistemas não-lineares e possui três características importantes: sensibilidade às condições iniciais, presença de inúmeras órbitas periódicas instáveis (OPIs) e ergodicidade. Uma forma de conferir flexibilidade aos sistemas dinâmicos não-lineares é através do controle de caos. O controle de caos se baseia na riqueza de padrões periódicos existentes no comportamento caótico e pode ser entendido como a utilização de pequenas perturbações no sistema para estabilizar uma trajetória dentro desses comportamentos periódicos. No contexto das ciências mecânicas, diversas áreas têm se deparado com questões não-lineares importantes. Neste contexto, o desenvolvimento de sistemas e estruturas inteligentes é uma filosofia de projeto que vem ganhando importância nos últimos anos. Dentre os materiais inteligentes, destacam-se os piezelétricos, as ligas com memória de forma, os magnetoestrictivos e os fluidos reológicos. A piezeletricidade pode ser vista como uma interação entre os estados mecânico e elétrico de um material ocorrendo de duas formas recíprocas: efeitos direto e inverso. Do ponto de vista mecânico, os efeitos direto e inverso da piezeletricidade representam, respectivamente, o uso do dispositivo como sensor e como atuador. Além da utilização do material piezelétrico como sensores e atuadores, a sua utilização para colheita de energia (ou energy harvesting,) vem sendo bastante explorada recentemente. Nos últimos anos, a importância do conceito de colheita de energia de fontes renováveis vem crescendo gradativamente e está relacionada a diversas aplicações. As ligas com memória de forma (SMAs, Shape Memory Alloys) constituem um grupo de materiais metálicos capaz de recuperar a geometria original (ou de desenvolver consideráveis forças de restituição ao se restringir sua recuperação) através da imposição de um campo de temperatura e/ou de tensão, devido a transformações de fase induzidas no material. Devido às suas singulares características, as ligas com memória de forma têm instigado uma série de pesquisas em diversos campos do conhecimento, motivando o surgimento de diversas aplicações. Este projeto propõe o desenvolvimento de pesquisa em dinâmica não-linear e controle, com aplicações em sistemas mecânicos, bio-mecânicos e estruturas inteligentes.
  • Coordenadora: Aline Souza de Paula.
  • Discentes envolvidos: André Albuquerque Thomas e Brandão, Nícolas da Silva Dias, Tiago Leite Pereira, Filipe Eduard Leite Ossege, Arthur Rodrigues Queiroz, Mateus da Silva de Carvalho Queiroz
  • Financiador: CNPq

 

• Meninas Velozes
  • Resumo: O projeto Meninas Velozes foi iniciado no início de 2013 sendo estruturado em três eixos:  Equidade de gênero e social, fortalecimento de base acadêmica e motivação para a área das engenharias. Atualmente o grupo possui também duas linhas de trabalho que se complementam: (i) Aspectos em Ciências, Tecnologias, Engenharia e Matemática (STEM); (ii) Aspectos psicossociais. O projeto tem por objetivo motivar jovens mulheres de escola pública de ensino médio, de região de baixo índice de desenvolvimento do DF a continuarem seus estudos, optando por carreiras na área de exatas ou, pelo menos, abrindo-lhes a possibilidade de considerarem a realização de um curso de nível superior. São articuladas atividades com apoio de estudantes de graduação, envolvendo também pesquisa, extensão e ensino. São utilizadas metodologias ativas de aprendizagem, explorando conceitos relacionados a diferentes engenharias, bem como sensibilizações nos temas das desigualdades de gênero, raça, classe e juventude no país e no DF.
  • Coordenadora: Aline Souza de Paula.
  • Financiador: FAPDF

 

• Periodic structure design and optimization for enhanced vibroacoustic performance: ENVIBRO 
  • Resumo: This proposal combines the efforts of research groups from the University of Sao Paulo, State University of Sao Paulo, University of Campinas, Technological Institute of Aeronautics and a number of international collaborators to investigate periodic structures in the context of phononic materials and elastic/acoustic metamaterials. Phononic materials and elastic/acoustic metamaterials can be tailored so that they exhibit specific behavior, such as wave focusing and funneling, diode mechanisms, frequency bandgaps, and energy localization, not observed in natural materials. They have great potential to replace traditional materials in demanding engineering applications and to pave the way for innovative solutions of several engineering problems. The proposal is organized in four work packages to address current scientific challenges related to nearly periodic and coupled structures, design and optimization of metastructures, nonlinear periodic structures and smart metastructures. The intersections of the work packages and the expected achievements have great potential to enable new insights as well as applications with relevant scientific and technological innovation for Mechanical and Aerospace Engineering problems. The distributed nature of the research team in the State of Sao Paulo will ensure that a wide network of researchers in the relatively new area of metamaterials will be formed. This will help to nurture the next generation of Brazilian engineers in this important area..
  • Coordenador: Carlos de Marqui Junior (USP).
  • Docente do GDS envolvido: Adriano Todorovic Fabro.
  • Financiador: FAPESP.

 

• Desenvolvimento de Técnica de Medidas Indiretas de Características de Escoamentos Multifásicos a partir de Análise de Sinais de Assinatura de Pressão
  • Resumo: A medição de vazão multifásica e detecção de padrões de escoamento tem envidado esforços de diversos setores industriais tanto na produção de petróleo, quanto na indústria nuclear e de produção de alimentos. Entretanto, até o momento apenas técnicas caras, que envolvem técnicas complexas como raios gama ou micro-ondas e técnicas invasivas e intrusivas se mostraram relativamente eficientes no que se propõem. Entretanto, a análise de características de escoamentos multifásicos por sinais de pressão é uma técnica simples e não é uma novidade, e que pode levar a bons resultados se bem desenvolvida, e com a vantagem de ser de aplicação direta em campos de petróleo novos ou já produzindo por necessitar apenas de tomadas de pressão, estas já existentes para outras inalidades. Apesar de tudo, até o momento os trabalhos sobre assinaturas de pressão, em sua grande maioria, não apresentam uma análise conjunta da modelagem de tais escoamentos e da análise de sinais aplicada. Pecando assim, por muitas vezes serem restritos a um determinado banco de dados e aparato experimental. Assim, pela falta de uma análise física mais apropriada, os diversos autores têm utilizado técnicas como redes neurais para, a partir do sinal de pressão e outros sinais, como vibração estrutural definir o padrão de escoamento interno a um tubo. Nesse ponto, este projeto propõe a utilização de sinais de assinatura de pressão, transformadas de Gabor e modelos de escoamento multifásico baseados em modelos de deslizamento levantar experimentalmente características do escoamento multifásico como padrao de escoamento e frações de fase. Este projeto tem como objetivo o estudo da aplicabilidade de medidas de pressão diferencial em escoamentos multifásicos a altas taxas de aquisição, conhecidas como assinaturas temporais de pressão, e vibrações da tubulação induzidas por escoamentos (Flow-InducedVibration) na identificação de padrões de escoamento assim como na estimativa de propriedades típicas dos escoamentos como frações de fases e velocidades in situ.
  • Coordenador: Marcelo S de Castro (UNICAMP).
  • Docente do GDS envolvido: Adriano Todorvic Fabro.
  • Discentes envolvidos: Daniely Amorim das Neves, Pedro Henrique de Melo Casado Matos.
  • Financiador: Petrobrás.

 

• Otimização do modelo meteorológico BRAMS, com validação experimental, para subsidiar aperfeiçoamentos de modelagens em sistemas eólicos
  • Resumo: Este projeto pretende configurar um modelo meteorológico para alimentação de modelos mecânicos, que simularão as respostas em termos de energia e carregamentos. Os sinais simulados pelo modelo meteorológico serão verificados com recursos experimentais, no campo, com PCD e campanhas de SODAR, e, no laboratório, com túnel de vento. A partir desta verificação, os sinais meteorológicos serão utilizados para alimentações de dois modelos eólicos, um deles voltado à estimativa da energia disponível, e o outro, voltado à previsão dos comportamentos mecânicos (fluidodinâmicos, estruturais e geotécnicos) das obras de infraestrutura do sistema eólico. As simulações computacionais ocorrerão em aplicativos proprietários e em aplicativos livres, aumentando o leque de opções de Furnas quanto às ferramentas corporativas que poderão ser adotadas. Além disso, a proposta contempla treinamento completo do RH Furnas, nos aspectos teóricos, observacionais e laboratoriais, de forma que ao final do projeto Furnas incorpore a metodologia desenvolvida em sua carteira regular de atividades. Os parâmetros de materiais serão obtidos a partir das metodologias e ensaios convencionais, bem como em ensaios dinâmicos, mais próximos dos comportamentos das obras civis. Em termos de parametrização do terreno, tanto para o ambiente computacional quanto para os protótipos a serem ensaiados em túnel de vento, a proposta contempla levantamentos de sítios pelas técnicas de inspeção em imagens de satélite.
  • Coordenador: Márcio Muniz (UnB).
  • Docente do GDS envolvida: Aline Souza de Paula.
  • Financiador: FURNAS.

 

• Projeto CATAVENTO
  
  • Resumo: O Projeto Catavento tem o objetivo de promover a conscientização acerca do consumo e produção sustentáveis de energia com a participação de alunos do ensino médio de instituições do entorno do Campus Gama dentro de um contexto de sistemas energéticos renováveis com destaque para energia eólica. Serão desenvolvidas atividades articuladas em três eixos temáticos: meio ambiente, energia e Engenharia com o apoio de estudantes de graduação envolvendo também atividades de pesquisa e ensino.
  • Coordenador: Paula Meyer (UnB).
  • Docente do GDS envolvido: Marcus Vinicius Girão de Moraes.
  • Financiador: FAPDF.