Programa Sul-Americano de Apoio às Atividades de ... - GMAp - ufrgs
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PROSUL<br />
<strong>Programa</strong> <strong>Sul</strong>-<strong>Americano</strong> <strong>de</strong> <strong>Apoio</strong> <strong>às</strong> Ativida<strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong> Cooperação em Ciência e Tecnologia<br />
ASSESSORIA DE COOPERAÇÃO INTERNACIONAL - ASCIN/CNPq<br />
PROGRAMAS MULTILATERAIS<br />
DETALHAMENTO DE PROJETO<br />
Edital CNPq N o. 040/2005<br />
Chamada 2: Projetos Conjuntos <strong>de</strong> P&D&I<br />
Título do Projeto: Otimização da microestrutura <strong>de</strong> materiais compostos <strong>de</strong> matriz<br />
polimérica reforçada com partículas <strong>de</strong> borracha.<br />
Nome do Proponente: Ignacio Iturrioz<br />
Instituição do Proponente: Universida<strong>de</strong> Fe<strong>de</strong>ral do Rio Gran<strong>de</strong> do <strong>Sul</strong> (UFRGS)<br />
En<strong>de</strong>reço Completo: Sarmento Leite 425, CEP 90050-170, Porto Alegre, RS/Brasil<br />
Telefone : (51)3308-3529 Fax: (51)3308-3355<br />
Proposta submetida em: 16/09/2005<br />
Reporte das Ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>senvolvidas durante o primeiro ano<br />
As ativida<strong>de</strong>s do projeto têm sido <strong>de</strong>senvolvidas <strong>de</strong> acordo com o cronograma <strong>de</strong><br />
ativida<strong>de</strong>s proposto para o primeiro ano <strong>de</strong> trabalho. As mesmas se apresentam <strong>de</strong> forma<br />
resumida, or<strong>de</strong>nadas segundo seu aporte <strong>às</strong> metas do projeto. Os <strong>de</strong>talhes técnicos da<br />
implementação encontram-se nos reportes e publicações que se anexam em formato eletrônico.<br />
1. Implementação <strong>de</strong> uma metodologia para a otimização da microestrutura <strong>de</strong> materiais<br />
compostos reforçados com partículas<br />
A primeira etapa foi completada com a preparação das amostras (ativida<strong>de</strong>: “Preparação<br />
<strong>de</strong> materiais, amostras e corpos <strong>de</strong> prova (1)”), e encontra-se em progresso a caracterização<br />
mecânica do material (ativida<strong>de</strong>: “Caracterização dos materiais”). Os estudos realizados e os em<br />
progresso incluem ensaios <strong>de</strong> tração, compressão, impacto e levantamento da microestrutura do<br />
material (distribuição das partículas).<br />
Completou-se a ativida<strong>de</strong>: “Ferramenta para a geração automática <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los”. A esta se<br />
integraram as ferramentas computacionais para a homogeneização, <strong>de</strong>terminação do elemento <strong>de</strong><br />
volume representativo e otimização <strong>de</strong> microestruturas utilizando algoritmos genéticos, atualmente<br />
em <strong>de</strong>senvolvimento, como parte das ativida<strong>de</strong>s: “Homogeneização numérica” e “Otimização das<br />
microestruturas”. As ferramentas <strong>de</strong> homogeneização e otimização foram <strong>de</strong>senvolvidas para<br />
serem executadas <strong>de</strong> forma seqüencial, em PC normais e cluster <strong>de</strong> PC para cálculo paralelo,<br />
utilizando MPI. O framework, implementado como parte das ferramentas <strong>de</strong> homogeneização e<br />
otimização, é apto para trabalhar utilizando os mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> Elementos Finitos, Elementos <strong>de</strong><br />
Contorno e Elementos Discretos, em <strong>de</strong>senvolvimento pelos distintos participantes do projeto.<br />
Também foi finalizada a primeira etapa da ativida<strong>de</strong> “Estudo do Efeito <strong>de</strong> Escala”. Os<br />
resultados parciais <strong>de</strong>sse estudo foram publicados em [11]. Neste trabalho são analisadas as<br />
possibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> um dos métodos utilizados no projeto: O Método dos Elementos Discretos<br />
1
(MED). Na mo<strong>de</strong>lagem do Efeito <strong>de</strong> Escala se discutem os conceitos <strong>de</strong> comprimento e velocida<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> <strong>de</strong>formação, assim como as características da Função <strong>de</strong> Escala, que este método também<br />
permite representar. Além disso, foi aplicado o MED no estudo do Efeito <strong>de</strong> Escala em materiais<br />
frágeis, cujos resultados parciais foram publicados em [b], [4].<br />
O <strong>de</strong>senvolvimento dos Algoritmos do BEM( método dos elementos <strong>de</strong> contorno)<br />
(Ativida<strong>de</strong>: “Algoritmos do BEM”) se encontra em progresso.<br />
Atualmente, implementa-se um programa do BEM, o qual permite analisar problemas <strong>de</strong><br />
valores <strong>de</strong> contorno mistos, <strong>de</strong> materiais constituídos por uma matriz viscoelástica e inclusões<br />
circulares elásticas. A matriz é mo<strong>de</strong>lada por meio <strong>de</strong> uma representação viscoelástica fracional<br />
<strong>de</strong> quatro parâmetros, no domínio transformado <strong>de</strong> Laplace. As inclusões elásticas são mo<strong>de</strong>ladas<br />
por uma série <strong>de</strong> elementos T-completos. A solução do problema é encontrada no domínio<br />
transformado <strong>de</strong> Laplace e levado ao domínio do tempo mediante uma inversão numérica. Em [1],<br />
apresentam-se os resultados, utilizados como base para este estudo.<br />
Está prevista uma missão <strong>de</strong> trabalho, em Abril <strong>de</strong> 2007, do professor Iturrioz para a<br />
Universida<strong>de</strong> da República, Uruguai, para terminar a implementação computacional do programa.<br />
Paralelamente a isto, trabalha-se na implementação dos algoritmos do BEM, utilizando a<br />
formulação do tipo Fast Multipole. Esta formulação <strong>de</strong>senvolve algoritmos <strong>de</strong> alta performance,<br />
especialmente indicados em processos <strong>de</strong> otimização, que requerem avaliação <strong>de</strong> múltiplas<br />
configurações geométricas <strong>de</strong> um problema, como é o caso dos algoritmos genéticos. Resultados<br />
parciais sobre estes estudos apresentam-se em [10].<br />
Outras duas frentes <strong>de</strong> trabalho relacionadas com algoritmos do BEM, coor<strong>de</strong>nadas pelo<br />
professor Rogério Marzack, <strong>de</strong>ram como subprodutos uma tese <strong>de</strong> mestrado, <strong>de</strong>fendida na<br />
UFRGS, sobre o estudo <strong>de</strong> materiais microporosos. Outras publicações, <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>sta linha, estão<br />
na área <strong>de</strong> otimização mecânica e transferência <strong>de</strong> calor <strong>de</strong> materiais microporosos. Os resultados<br />
obtidos já foram apresentados em congressos nacionais e internacionais ([7], [8], [9], [13], [14],<br />
[15], [16]). Foi <strong>de</strong>fendida também, outra dissertação [19], com tema relacionado com os aqui<br />
expostos.<br />
A ativida<strong>de</strong>: “Algoritmos do FEM”(Método dos elementos Finitos) está em progresso.<br />
As aplicações do FEM consistem em:<br />
- Empregar interfaces coesivas para simular a influência da plastificação <strong>de</strong> inclusões <strong>de</strong> borracha<br />
cavitadas na tenacida<strong>de</strong> do PMMA. Tais estudos mostraram a importância da cavitação como<br />
efeito indutor da plastificação, sem a qual não há um ganho significativo na tenacida<strong>de</strong>. Os<br />
trabalhos que estão sendo <strong>de</strong>senvolvidos têm, como antece<strong>de</strong>ntes, estudos anteriores dos<br />
autores, membros da equipe, já apresentados em [2].<br />
- Estudar o elemento <strong>de</strong> volume representativo <strong>de</strong> um material polimérico com partículas <strong>de</strong><br />
borracha, empregando diferentes leis <strong>de</strong> contato, para mo<strong>de</strong>lar a interface entre as duas<br />
componentes da mistura, e diferentes leis <strong>de</strong> dano, para a fase particulada. A implementação<br />
<strong>de</strong>ste mo<strong>de</strong>lo está sendo realizada em um software comercial: ABAQUS.<br />
- Foi realizado ainda um estudo exaustivo sobre a calibração <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los computacionais <strong>de</strong><br />
materiais hiperelásticos. Esta ativida<strong>de</strong> contou também com a parceria do Centro Tecnológico dos<br />
Polímeros do SENAI (Setepo/Senai) do Rio Gran<strong>de</strong> do <strong>Sul</strong>. Como fruto, <strong>de</strong>senvolveu-se um<br />
Trabalho <strong>de</strong> Conclusão <strong>de</strong> Curso em Engenharia Mecânica da UFRGS [20], um curso <strong>de</strong> extensão,<br />
sobre o qual foi editada uma apostila [17], e um livro [18]. Este trabalho servirá, sem dúvida, para<br />
mo<strong>de</strong>lar a fase particulada do item estudado.<br />
Como continuação das ativida<strong>de</strong>s realizadas, a respeito do <strong>de</strong>senvolvimento do Mo<strong>de</strong>lo do<br />
DEM (Método dos elementos discretos) (ativida<strong>de</strong>: “Algoritmos do DEM”), que se encontra em<br />
progresso, citam-se:<br />
- Aplicação do DEM no cálculo do elemento <strong>de</strong> volume representativo <strong>de</strong> uma matriz uniforme com<br />
uma segunda fase particulada. O doutorando Rubén Galiano já tem data prevista <strong>de</strong> <strong>de</strong>fesa <strong>de</strong> sua<br />
2
tese, primeiro semestre <strong>de</strong> 2007, a qual está relacionada com o tema em questão. Sobre esse<br />
assunto, dois trabalhos foram publicados em anais <strong>de</strong> Congresso [6], [12], sendo que um foi<br />
enviado a revistaespecializada , e está nas mãos dos revisores [a].<br />
- Aplicação do DEM no calculo <strong>de</strong> parâmetros fractomecanicos estáticos e dinâmicos . Neste tema<br />
se esta trabalhando junto com o Prof. Ricardo Barrios D´Ambra, da Faculda<strong>de</strong> <strong>de</strong> Engenharia da<br />
Universida<strong>de</strong> Nacional do Nor<strong>de</strong>ste, da Argentina. Parte do trabalho <strong>de</strong>senvolvido foi publicado em<br />
[3], [5], e está em processo <strong>de</strong> arbitragem um artigo para revista [c]. Esta prevista a <strong>de</strong>fesa <strong>de</strong> um<br />
mestrando ( Luis Kotesky ) no primeiro semestre <strong>de</strong> 2007. No tema referido.<br />
- Também está sendo realizado um mo<strong>de</strong>lo numérico, um ensaio <strong>de</strong> impacto <strong>de</strong> discos <strong>de</strong> material<br />
polimérico reforçado com partículas <strong>de</strong> borracha, o qual é utilizado para <strong>de</strong>terminar as<br />
características <strong>de</strong> tenacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> diversos materiais poliméricos e, neste caso específico, permite<br />
<strong>de</strong>terminar a percentagem da fase particulada ótima para maximizar a tenacida<strong>de</strong> do composto.<br />
Preten<strong>de</strong>-se simular este processo utilizando o método dos elementos discretos, o que po<strong>de</strong><br />
facilitar a quantificação dos parâmetros ótimos involucrados. Proveniente <strong>de</strong>ste estudo, prepara-se,<br />
atualmente, uma publicação em revista científica [d].<br />
2. Desenvolver conhecimentos científicos originais<br />
As ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>senvolvidas durante o primeiro ano <strong>de</strong>ram origem a uma série <strong>de</strong><br />
publicações, estas estão enumeradas a seguir, on<strong>de</strong> <strong>de</strong>staca-se sua relação com as ativida<strong>de</strong>s do<br />
projeto. É anexada uma cópia digital dos artigos publicados em 2006/2007, dos que estão<br />
indicados com “*” nas referências.<br />
Publicação em revistas<br />
[a] “DEM Mo<strong>de</strong>lling of the Micromechanics of Failure in Nodular Cast Iron”. R.Galiano Batista,<br />
I.Iturrioz y A.P. Cisilino. Em processo <strong>de</strong> arbitragem por parte do Journal of Plasticity.<br />
[b] “Numerical fracture analysis of rock dowels subjected to shear and compression accounting for<br />
size and rate effects”, Letícia Fleck Fa<strong>de</strong>l MIGUEL, Jorge Daniel RIERA and Ignacio ITURRIOZ.<br />
Trabalho enviado ao Journal Rock Mechanics Research & Engeneering em processo <strong>de</strong><br />
arbitragem.<br />
[c] “Cálculo Del Factor De Intensidad De Tensiones Utilizando El Metodo De Los Elementos<br />
Discretos”. R. L. Barrios D`Ambra, I. Iturrioz, H. Coceres, L. E. Kosteski, T. W. Tech, Y A. Cisilino<br />
Enm processo <strong>de</strong> arbitragem pela revista <strong>Sul</strong>- Americana <strong>de</strong> Engenharia Estrutural.<br />
Em preparação:<br />
[d] ”DEM Mo<strong>de</strong>lling of the Impact Test and Fragmentation of Polymer Disks”. L. Kosteski, R. Barrios<br />
D'Ambra, I. Iturrioz, L. Hoss, L. Fasce, V. Pettarín, P. Frontini and A. Cisilino.<br />
Congressos:<br />
7th International Conference on Boundary Element Techniques (2005)<br />
[1] “The Trefftz Boundary Method in Viscoelasticity”.B.Sensale Cozzano, B.Sensale Rodríguez.,<br />
7th International Conference on Boundary Element Techniques realizado <strong>de</strong> 4 a 6 <strong>de</strong> Setembro<br />
<strong>de</strong> 2005 na Ecole Nationale <strong>de</strong>s Ponts et Chaussées, Paris, França, 9 págs.<br />
Cobem2005<br />
3
[2] “Study of interface matrix inclusion properties on fracture properties in composites materials”.<br />
Bittencourt E., Cisilino A.. Anais do COBEM 2005 (São Paulo, Brasil)<br />
XXXII Jornadas <strong>Sul</strong> Americanas em Engenharia Estrutural (2006)<br />
[3]* Determinacion Del Factor De Intensidad <strong>de</strong> Tensiones Aplicando el Metodo <strong>de</strong> los Elementos<br />
Discretos.” R. L. Barrios D`Ambra, I. Iturrioz , H. Coceres, L. E. Kosteski, T. W. Tech, A. Cisilino,<br />
XXXII Jornadas <strong>Sul</strong> Americanas em Engenharia Estrutural. 2006.<br />
[4]* Relações Constitutivas incluindo Efeitos <strong>de</strong> Escala para consoles <strong>de</strong> Concreto ou Rocha<br />
Submetidos a Cisalhamento e Compressão. MIGUEL, Letícia F F; RIERA, Jorge Daniel;<br />
ITURRIOZ, Ignacio. In: XXXII JORNADAS SUL AMERICANAS DE ENGENHARIA ESTRUTURAL,<br />
2006, Campinas. Anais das XXXII Jornadas <strong>Sul</strong> Americanas <strong>de</strong> Engenharia Estrutural. 2006. v.<br />
único.<br />
ENIEF 2006<br />
[5]* Aplicación <strong>de</strong>l Método <strong>de</strong> los Elementos Discretos para la Determinación <strong>de</strong>l Factor <strong>de</strong><br />
Intensidad <strong>de</strong> Tensiones Estatico y Dinámico. L. Kosteski, H. Cóceres, R. Barrios D'Ambra, I.<br />
Iturrioz, A.P. Cisilino. XV Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones ENIEF2006.<br />
Santa Fe, Noviembre 2006<br />
[6]* Aplicación <strong>de</strong>l Método <strong>de</strong> los Elementos Discretos al Estudio <strong>de</strong>l Mecanismo <strong>de</strong> Fractura por<br />
Crecimiento y Coalescencia <strong>de</strong> Vacíos. R.G. Batista, I. Iturrioz, A.P. Cisilino. XV Congreso sobre<br />
Métodos Numéricos y sus Aplicaciones ENIEF2006. Santa Fe, Nov. 2006<br />
[7]* Optimal Topology I<strong>de</strong>ntification of 2D Elastic Structures with the Boundary Element Method.<br />
MARCZAK, Rogério José.In: CONGRESO SOBRE MÉTODOS NUMÉRICOS Y SUS<br />
APLICACIONES, 2006, Santa Fé - Argentina. Proc. XV Congreso sobre Métodos Numéricos y sus<br />
Aplicaciones - ENIEF 2006. 2006.<br />
[8]* Direct Evaluation of Singular Integrals in a Hole and Inclusion Boundary Element for Mo<strong>de</strong>ling<br />
Micro-heterogeneous Materials. BURONI, Fe<strong>de</strong>rico Carlos; MARCZAK, Rogério José.. In: XV<br />
CONGRESO SOBRE MÉTODOS NUMÉRICOS Y SUS APLICACIONES, 2006, Santa Fé -<br />
Argentina. Proc. XV Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones - ENIEF 2006.<br />
Asociación Argentina <strong>de</strong> Mecánica Computacional, 2006.<br />
[9]* A Boundary Element Formulation for Mo<strong>de</strong>ling Micro-heterogeneous Materials. BURONI,<br />
Fe<strong>de</strong>rico Carlos; MARCZAK, Rogério José.In: XV CONGRESO SOBRE MÉTODOS NUMÉRICOS<br />
Y SUS APLICACIONES, 2006, Santa Fé - Argentina. Proc. XV Congreso sobre Métodos<br />
Numéricos y sus Aplicaciones - ENIEF 2006. Asociación Argentina <strong>de</strong> Mecánica Computacional,<br />
2006.<br />
BETEQ 2007<br />
[10] Microstructural <strong>de</strong>sign of Functionally Gra<strong>de</strong>d Materials using Fast Multipole BEM and Genetic<br />
Algorithms. M. Don<strong>de</strong>ro, A. Rodriguez Carranza, A.P. Cisilino y G. Stavroulakis. A ser presentado<br />
en Boundary Element Techniques 2007 (BETEQ 2007) en Julio <strong>de</strong> 2007 en Nápoles Italia<br />
MECSOL2007<br />
4
[11]* Performance Of The Discrete Element Method To Represent The Scale Effect Ignacio Iturrioz<br />
, Atilio Morquio Eduardo Bittencourt, Virginia Maria Rosito d´Avila. MECSOL 07 ( Solid Mechanics<br />
in Brasil 2007) Edited by M. Alves e H. da Costa Mattos, realizado na USP São Paulo. ISBN978-<br />
85-85769-30-7.<br />
[12]* Computational Study of Growing and Coalescence of Voids Fracture Mechanism by Discrete<br />
Element Method. Rubén Galiano Batista, Ignacio Iturrioz and Adrián P. Cisilino. MECSOL 07 (Solid<br />
Mechanics in Brasil 2007) Edited by M. Alves e H. da Costa Mattos, realizado na USP, São Paulo.<br />
ISBN978-85-85769-30-7.<br />
CILAMCE 2006 (Belém – Brasil)<br />
[13]* MARCZAK, Rogério José. A Boundary Element Implementation for Topology Optimization of<br />
Elastic Structures. In: 27TH IBERIAN LATIN-AMERICAN CONGRESS ON COMPUTATIONAL<br />
METHODS IN ENGINEERING, 2006, Belém. Proc. 27th Iberian Latin-American Congress on<br />
Computational Methods in Engineering - CILAMCE 2006. 2006.<br />
[14]* BURONI, Fe<strong>de</strong>rico Carlos; MARCZAK, Rogério José. A Hole Element for Mo<strong>de</strong>ling Micro-<br />
Porous Materials with Boundary Element Methods. In: 27TH IBERIAN LATIN-AMERICAN<br />
CONGRESS ON COMPUTATIONAL METHODS IN ENGINEERING, 2006, Belém. Proc. 27th<br />
Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering.<br />
[15]* Effective Properties of Random Micro-Porous Materials with a Boundary Element Formulation.<br />
BURONI, Fe<strong>de</strong>rico Carlos; MARCZAK, Rogério José. In: 27TH IBERIAN LATIN-AMERICAN<br />
CONGRESS ON COMPUTATIONAL METHODS IN ENGINEERING, 2006, Belém. Proc. 27th<br />
Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering - CILAMCE 2006.<br />
2006.<br />
[16]* Topology Optimization of Heat Transfer Problems in Orthotropic Media Using Boundary<br />
Elements. ANFLOR, Carla Tatiana Mota; MARCZAK, Rogério José In: 27TH IBERIAN LATIN-<br />
AMERICAN CONGRESS ON COMPUTATIONAL METHODS IN ENGINEERING, 2006, Belém.<br />
Proc. 27th Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering - CILAMCE<br />
2006.<br />
Seminário FIERGS 2006<br />
[17]* Caracterização do Comportamento <strong>de</strong> Materiais Elastoméricos para Simulação Numérica.<br />
MARCZAK, Rogério José. In: XI SEMINÁRIO DE ATUALIDADES TECNOLÓGICAS -<br />
ELASTÔMEROS, PLÁSTICOS E ADESIVOS, 2006, Porto Alegre. Anais do XI Seminário <strong>de</strong><br />
Atualida<strong>de</strong>s Tecnológicas - Elastômeros, Plásticos e A<strong>de</strong>sivos. Porto Alegre: Senai - RS, 2006.<br />
Livro (em fase <strong>de</strong> impressão)<br />
[18]* Caracterização <strong>de</strong> Elastômeros para Simulação Numérica. MARCZAK, Rogério José;<br />
HELLER, Jordão; HOSS Leonardo. Editora do SENAI, Porto Alegre, 2006.<br />
Tese <strong>de</strong> mestrado<br />
[19]* Mo<strong>de</strong>lagem e projeto computacional <strong>de</strong> materiais Microporosos com distribuição Aleatória<br />
utilizando uma formulação <strong>de</strong> elementos <strong>de</strong> Contorno. Fe<strong>de</strong>rico Buroni, Diss. <strong>de</strong> Mestrado pelo<br />
PROMEC/UFRGS, jun 2006 pp112.<br />
Trabalho <strong>de</strong> conclusão<br />
5
[20] “Caracterização Do Comportamento E Determinação De Parâmetros Relacionados Com<br />
Fratura E Fadiga De Materiais Elastoméricos”. LEONARDO HOSS, Trabalho <strong>de</strong> Conclusão <strong>de</strong><br />
Curso da Engenharia Mecânica da UFRGS, 2006.<br />
3. Formar recursos humanos na área<br />
Encontram-se involucrados na execução do projeto, dois estudantes <strong>de</strong> pós-graduação da<br />
Universida<strong>de</strong> <strong>de</strong> Mar <strong>de</strong>l Plata (Argentina), um aluno <strong>de</strong> graduação da Universida<strong>de</strong> da República<br />
(Uruguai), três alunos <strong>de</strong> graduação e um mestrando e dois doutorandos no <strong>Programa</strong> <strong>de</strong> Pós-<br />
Graduação em Engenharia Mecânica da UFRGS (Brasil). Realizando ativida<strong>de</strong>s associadas ao<br />
projeto, tem-se ainda, um aluno <strong>de</strong> graduação e um <strong>de</strong> mestrado da Universida<strong>de</strong> do Nor<strong>de</strong>ste<br />
(Argentina).<br />
4. Difundir a tecnologia dos materiais poliméricos no meio profissional, propiciando uma<br />
maior compreensão das suas aplicações no projeto <strong>de</strong> engenharia.<br />
Os resultados do projeto foram apresentados nos seguintes eventos:<br />
XXXII JORNADAS SUL AMERICANAS EM ENGENHARIA ESTRUTURAL 2006:2<br />
ENIEF 2006:5<br />
BETEQ 2007:1<br />
MECSOl 2007:2<br />
CILAMCE 2006 (Belém – Brasil):4<br />
Também foram apresentadas no contexto do projeto uma tese <strong>de</strong> mestrado e um Trabalho<br />
<strong>de</strong> Conclusão <strong>de</strong> Curso <strong>de</strong> Graduação.<br />
Os trabalhos publicados, relacionados com o projeto, estão disponíveis no site do projeto<br />
http://www-gmap.mecanica.<strong>ufrgs</strong>.br/~ignacio/<br />
5. Manter e estimular as tarefas <strong>de</strong> pesquisa conjunta entre as três instituições,<br />
privilegiando o efeito multiplicador do conhecimento ao <strong>de</strong>senvolver áreas <strong>de</strong> investigação<br />
complementares.<br />
Durante o primeiro ano do projeto foram realizadas as seguintes ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> intercambio<br />
entre as instituições participantes:<br />
• Reunião <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nação <strong>de</strong> ativida<strong>de</strong>s em Montevidéu <strong>de</strong> 1 a 3 <strong>de</strong> Março <strong>de</strong> 2006.<br />
• Visita do Prof. Adrián Cisilino da UNMdP à UFRGS <strong>de</strong> 24 <strong>de</strong> Julho a 4 <strong>de</strong> Agosto <strong>de</strong> 2006.<br />
• Visita do Prof. B. Sensale da Universida<strong>de</strong> da República à UFRGS <strong>de</strong> 24 <strong>de</strong> Julho a 4 <strong>de</strong><br />
Agosto <strong>de</strong> 2006.<br />
• Visita do Prof. Atilio Morquio da Universida<strong>de</strong> da República à UFRGS <strong>de</strong> 23 a 27 <strong>de</strong><br />
Outubro <strong>de</strong> 2006.<br />
• Visita do Prof. R. Marczak da UFRGS à UNMdP <strong>de</strong> 1 a 10 <strong>de</strong> Novembro <strong>de</strong> 2006.<br />
Os informes, com as ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>senvolvidas em cada caso, encontram-se no Anexo I.<br />
Destaca-se, também, que as ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>ste projeto serviram como ponto <strong>de</strong> partida para que<br />
as partes, Brasil e Argentina, apresentassem uma proposta <strong>de</strong> trabalho no marco da convocatória<br />
6
2006 do <strong>Programa</strong> <strong>de</strong> Cooperação Interamericana <strong>de</strong> Materiais (CIAM 2006). O projeto<br />
“Otimização <strong>de</strong> Algoritmos <strong>de</strong> Elementos <strong>de</strong> Contorno para Aplicações em Mecânica <strong>de</strong> Tecidos<br />
Ósseos Utilizando Ferramentas <strong>de</strong> Álgebra Simbólica Computacional” foi apresentado junto com a<br />
Colorado School of Mines dos EEUU e se encontra atualmente em processo <strong>de</strong> avaliação.<br />
Anexo I<br />
Informes das Missões <strong>de</strong> Estudo realizadas durante 2006<br />
Relatório Técnico Científico Missão 1<br />
1.1 I<strong>de</strong>ntificação<br />
Convênio: Prosul<br />
Países envolvidos: Brasil, Argentina, Uruguai<br />
Número do Processo: 490185/2005-3<br />
Coor<strong>de</strong>nador Brasileiro: Ignacio Iturrioz<br />
Instituição: Universida<strong>de</strong> Fe<strong>de</strong>ral do Rio Gran<strong>de</strong> do <strong>Sul</strong><br />
Área segundo tabela do CNPq :3.03.00.00-2<br />
Nome dos participantes da missão: Adrian Cisilino , Ignacio Iturrioz<br />
Período <strong>de</strong> realização da Missão: 2 e 3 <strong>de</strong> março <strong>de</strong> 2006<br />
1.2 Conteúdo<br />
Como previsto no Projeto aprovado, esta reunião tinha como principal objetivo <strong>de</strong>terminar um<br />
plano <strong>de</strong> ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>talhado para o primeiro ano <strong>de</strong> ativida<strong>de</strong>s. Houve algumas mudanças a<br />
respeito do cronograma original, mas as mesmas não afetaram o orçamento realizado<br />
originalmente.<br />
A tabela 1, a seguir, indica as missões previstas e quando aconteceram durante o ano <strong>de</strong><br />
2006. A tabela 2 indica o dinheiro previsto para gastar durante as missões realizadas no ano <strong>de</strong><br />
2006, em conceito <strong>de</strong> diárias e passagens.<br />
Tabela 1: Cronograma das viagens durante o primeiro ano do projeto (2006)<br />
ano 1 (2006) jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov <strong>de</strong>z<br />
Mob 1 :reunião coor<strong>de</strong>nação Mtvi<strong>de</strong>o<br />
1a3<br />
Mob 2: Berardi S (Mtvi<strong>de</strong>o-Poa)<br />
7d<br />
Mob 3: Adrian C. (Mdp_ Poa)<br />
15d<br />
Mob 4: Atilio M. (Mtvi<strong>de</strong>o_Poa)<br />
7d<br />
Mob 5:Rogerio M.(Poa_Mdp)<br />
15<br />
d<br />
Tabela 2: Gastos previstos em passagens e diárias no primeiro ano do projeto (2006)<br />
ano 1 (2006)<br />
passag.<br />
(R$)<br />
passag.<br />
(US$)<br />
qt<strong>de</strong><br />
diárias<br />
diárias<br />
(US$)<br />
diárias<br />
(R$) Professores<br />
mob 1 :reunião coor<strong>de</strong>nação Mtvi<strong>de</strong>o 750.00 4 240 Adrian Cisilino<br />
850.00 4 240 Ignacio Iturrioz<br />
mob 2: (Mtvi<strong>de</strong>o-Poa) 850.00 15 2226.75<br />
mob 3: (Mdp_ Poa) 750.00 7 1039.00 Berardi Sensale<br />
mob 4: (Mtvi<strong>de</strong>o_Poa) 750.00 7 840 Atilio Morquio<br />
mob 5:(Poa_Mdp) 850.00 15 1650 Rogério Marzack<br />
7
Ficou estabelecido que durante este primeiro ano <strong>de</strong> ativida<strong>de</strong>s se consi<strong>de</strong>raria prioritário<br />
criar um software gerenciador que permitisse <strong>de</strong>terminar o tamanho do volume representativo do<br />
composto em estudo (matriz polimérica com partículas <strong>de</strong> borracha). Utilizando diferentes tipos <strong>de</strong><br />
softwares <strong>de</strong> calculo para simular o comportamento mecânico do material.<br />
Deve-se mencionar também que, durante o mês <strong>de</strong> Fevereiro, o Professor Ignacio Iturrioz<br />
trabalhou no Instituto <strong>de</strong> Estruturas e Transportes (IET) da Universida<strong>de</strong> da República junto dos<br />
Professores Atílio Morquio e Berardi Sensale. Em anexo a este informe técnico apresenta-se o<br />
relatório das ativida<strong>de</strong>s realizadas durante este período que foi apresentado a Instituição Uruguaia,<br />
e uma Constancia do diretor do IET sobre as trabalhos ocorridos. Cabe <strong>de</strong>stacar que, parte das<br />
tarefas realizadas neste estágio estavam relacionadas com o presente projeto, e também que, a<br />
Instituição <strong>de</strong> Fomento Uruguaio pagou a soma <strong>de</strong> US$ 850, em conceito <strong>de</strong> diárias, para realizar<br />
o estágio.<br />
Prof Ignacio Iturrioz<br />
Coor<strong>de</strong>nador do Projeto<br />
Relatório Técnico Cientifico Missão 2<br />
Informe Visita POA em 2006 do Professor Adrian Cisilino<br />
A visita do Prof. Cisilino à UFRGS teve lugar entre os dias 24 <strong>de</strong> Julho e 4 <strong>de</strong> Agosto <strong>de</strong><br />
2006 e, como principal objetivo, trocar informações, discutir, planejar e coor<strong>de</strong>nar a utilização dos<br />
algoritmos <strong>de</strong> Elementos Finitos (EF), Elementos <strong>de</strong> Contorno (EC) e Elementos Discretos (ED)<br />
que sejam incorporados ao framework para a <strong>de</strong>terminação do volume representativo e<br />
otimização.<br />
No referente aos algoritmos do DEM discutiram-se os resultados obtidos com o Prof.<br />
Iturrioz e o Ing. Galiano (estudante <strong>de</strong> doutorado do PROMEC), no referente aos mo<strong>de</strong>los<br />
<strong>de</strong>stinados a estudar o mecanismo <strong>de</strong> falha por crescimento e coalescencia <strong>de</strong> micro-furos. A visita<br />
serviu para completar a preparação <strong>de</strong> um manuscrito que foi enviado para sua publicação na<br />
revista Mechanics of Materials e a redação final <strong>de</strong> um trabalho para o congresso ENIEF 2006 a se<br />
realizar na Argentina no próximo mês <strong>de</strong> Novembro. Finalmente, planejaram-se as próximas<br />
ativida<strong>de</strong>s referidas ao estudo <strong>de</strong> microestruturas tridimensionais para avaliar efeitos da<br />
triaxialida<strong>de</strong> <strong>de</strong> tensões.<br />
O Prof. Iturrioz e o Ing. Gilson Soares (estudante <strong>de</strong> doutorado do PROMEC) trabalharam<br />
na extensão dos algoritmos <strong>de</strong> ED <strong>de</strong>senvolvidos para estudar os mecanismos <strong>de</strong> crescimento e<br />
coalescencia <strong>de</strong> micro-furos, que se fez referência no parágrafo anterior, ao estudo <strong>de</strong><br />
microestruturas da matriz elástica reforçada com partículas <strong>de</strong> goma. Planejaram-se uma série <strong>de</strong><br />
mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> calibração e verificação da resposta do algoritmo ante cargas dinâmicas. Acordou-se<br />
incorporar o Prof. Cisilino como co-diretor da tese do Ing. Soares.<br />
Com a ajuda do Prof. Iturrioz, analisaram-se os resultados obtidos para mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> ED<br />
para fratura dinâmica e, com isto, completou-se a redação <strong>de</strong> um trabalho para o ENIEF 2006.<br />
Trabalhou-se, além disso, na análise dos resultados do mo<strong>de</strong>lo dos ensaios <strong>de</strong> impacto <strong>de</strong> discos<br />
que foram <strong>de</strong>senvolvidos na Universida<strong>de</strong> <strong>de</strong> Mar <strong>de</strong>l Plata. Sobre a base dos resultados<br />
disponíveis e dos que po<strong>de</strong>rão surgir nos próximos estudos, fez-se o planejamento da preparação<br />
do manuscrito da próxima publicação conjunta.<br />
Na área <strong>de</strong> EC, em colaboração com o Prof. Marczak, trabalhou-se sobre a aplicação <strong>de</strong><br />
formulações especiais do método para mo<strong>de</strong>lar microestruturas com furos e inclusões (“hole<br />
elements”), e algoritmos <strong>de</strong> otimização topológica. E, com o Prof. Berardi, da Universida<strong>de</strong> da<br />
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República (Uruguai), discutiu-se, baseado neste mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> elementos, a utilização do algoritmo no<br />
domínio <strong>de</strong> Laplace para consi<strong>de</strong>rar as inclusões viscoelásticas.<br />
Em referência aos mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> EF, junto com o Prof. Eduardo Bittencourt (CPEG)<br />
realizaram-se ativida<strong>de</strong>s sobre a adaptação do seu algoritmo <strong>de</strong> coesão no framework, em<br />
<strong>de</strong>senvolvimento em Mar <strong>de</strong>l Plata. Estabeleceu-se <strong>de</strong>sta forma o padrão para intercâmbio dos<br />
mo<strong>de</strong>los e resultados, e a implementação do gerador automático <strong>de</strong> malhas para as<br />
microestruturas. Assim, visitou-se o laboratório do Prof. João Massuero para trocar experiências e<br />
informações sobre os clústers <strong>de</strong> PC disponíveis no CPEG e o INTEMA da Universida<strong>de</strong> <strong>de</strong> Mar<br />
<strong>de</strong>l Plata.<br />
Por fim, <strong>de</strong>staca-se que a visita do Prof. Cisilino à UFRGS, serviu também para que este<br />
participasse da banca examinadora do exame <strong>de</strong> qualificação da Ing. Luciani Neves Lens<br />
(estudante <strong>de</strong> doutorado do CPEG).<br />
Relatório Técnico Cientifico Missão 3<br />
Informe Visita POA em 2006 do Prof. Berardi Sensale 30/07/06 a 05/08/06<br />
Durante a visita do Prof. Sensale em Porto Alegre, o mesmo trabalhou junto com o Prof. I.<br />
Iturrioz na implementação <strong>de</strong> um programa baseado no Método dos Elementos <strong>de</strong> Contorno que<br />
permita consi<strong>de</strong>rar uma matriz viscoelástica com inclusões elásticas, para mo<strong>de</strong>lar o material<br />
polimérico com as partículas <strong>de</strong> borracha.<br />
O programa <strong>de</strong> elementos <strong>de</strong> Contorno permite analisar problemas <strong>de</strong> valores <strong>de</strong> contorno<br />
mistos <strong>de</strong> materiais constituídos por uma matriz viscoelástica e inclusões circulares elásticas pelo<br />
método dos elementos <strong>de</strong> contorno A matriz é mo<strong>de</strong>lada por meio <strong>de</strong> uma representação<br />
viscoelástica fracional <strong>de</strong> quatro parâmetros, no domínio transformado <strong>de</strong> Laplace. As inclusões<br />
elásticas são mo<strong>de</strong>ladas por uma série <strong>de</strong> elementos T-completos. A solução do problema é<br />
encontrada no domínio transformado <strong>de</strong> Laplace e levado ao domínio do tempo mediante uma<br />
inversão numérica.<br />
Em Março <strong>de</strong> 2007 está previsto que o professor Iturrioz faça um estágio na Universida<strong>de</strong><br />
da República no Uruguai para continuar trabalhando neste tema.<br />
Relatório Técnico Cientifico Missão 4<br />
Informe Visita POA em 2006 do Professor Atílio Morquio<br />
A visita, entre os dias 23 e 27 <strong>de</strong> Outubro <strong>de</strong> 2006, do Prof. Atílio Morquio à UFRGS teve,<br />
como principal objetivo, finalizar uma publicação conjunta com os Prof. Ignacio Iturrioz e Eduardo<br />
Bittencourt sobre a performance do Método dos Elementos Discretos na captura do Efeito <strong>de</strong><br />
Escala. Este trabalho será apresentado no congresso Mecsol 2007 a ser realizado em Março <strong>de</strong><br />
2007, em São Paulo, e posteriormente será estendido e enviado a revista da área para sua<br />
publicação. Se aproveitou também, a visita do Prof. Atílio Morquio, para <strong>de</strong>terminar outros<br />
assuntos que possam vir a ser realizados no projeto <strong>de</strong>senvolvido.<br />
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Relatório Técnico Cientifico Missão 5<br />
Visitante: Prof. Rogério J. Marczak<br />
Ativida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>senvolvidas durante a visita a Mar Del Plata / Santa Fé<br />
A expedição científica realizada pelo Prof. Rogério Marczak compreen<strong>de</strong>u o período <strong>de</strong> 1 a<br />
11 <strong>de</strong> Novembro <strong>de</strong> 2006. Nesse período, realizaram-se as seguintes ativida<strong>de</strong>s:<br />
1-7 <strong>de</strong> Novembro: realizada visita ao Departamento <strong>de</strong> Engenharia Mecânica da Universida<strong>de</strong><br />
Nacional <strong>de</strong> Mar <strong>de</strong>l Plata, em Mar <strong>de</strong>l Plata, Argentina. O Prof. Marczak, recebido pelo Prof.<br />
Adrián Cisilino, teve oportunida<strong>de</strong> <strong>de</strong> interagir com outros pesquisadores daquela instituição. Foi<br />
alocado no laboratório chefiado pelo Prof. Cisilino, e participou <strong>de</strong> intensas discussões com alunos<br />
<strong>de</strong> pós-graduação. Foi uma troca <strong>de</strong> experiências muito prazerosa, com ganhos para ambas<br />
instituições. No dia 2 <strong>de</strong> Novembro, o Prof. Marczak proferiu a palestra intitulada “A Family of<br />
Hole/Inclusion Boundary Elements for the Evaluation of Effective Properties of Micro-Porous<br />
Materials” para os alunos e professores daquela instituição. No dia 3 <strong>de</strong> Novembro, o Prof.<br />
Marczak integrou, juntamente com mais outros professores, a banca <strong>de</strong> exame <strong>de</strong> qualificação <strong>de</strong><br />
Carolina Wessel. Durante este período, o Prof. Marczak também teve oportunida<strong>de</strong> <strong>de</strong> visitar os<br />
laboratórios daquele Departamento <strong>de</strong> Engenharia Mecânica.<br />
7-11 <strong>de</strong> Novembro: O Prof. Marczak participou do ENIEF/2006 - XV Congreso sobre Métodos<br />
Numéricos y sus Aplicaciones em Santa Fé – Argentina, com apresentação <strong>de</strong> quatro trabalhos<br />
técnicos:<br />
OPTIMAL TOPOLOGY IDENTIFICATION OF 2D ELASTIC STRUCUTRES WITH THE<br />
BOUNDARY ELEMENT METHOD<br />
A BOUNDARY ELEMENT FORMULATION FOR MODELING MICRO-HETEROGENEOUS<br />
MATERIALS<br />
DIRECT EVALUATION OF SINGULAR INTEGRALS IN A HOLE/INCLUSION BOUNDARY<br />
ELEMENT FOR MODELING MICRO-HETEROGENEOUS MATERIALS<br />
ORIENTAÇÃO ÓTIMA DE UM IMPLANTE MANDIBULAR OSSEO INTEGRADO – UM ESTUDO<br />
NA ORIENTAÇÃO DE UM IMPLANTE PARA MINIMIZAÇÃO DE TENSÃO NO OSSO<br />
UTILIZANDO ALGORITMOS GENÉTICOS<br />
Durante o congresso, novamente o Prof. Marczak interagiu com diversos pesquisadores<br />
Argentinos, além da oportunida<strong>de</strong> <strong>de</strong> divulgar os resultados das últimas pesquisas na sua área <strong>de</strong><br />
atuação.<br />
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