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Equações Diferenciais Estocásticas na Engenharia Química 化学工程中的随机微分方程
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-07-21 DOI: 10.14295/vetor.v30i2.12971
Ardson Dos S. Vianna Jr., C. Oliveira
{"title":"Equações Diferenciais Estocásticas na Engenharia Química","authors":"Ardson Dos S. Vianna Jr., C. Oliveira","doi":"10.14295/vetor.v30i2.12971","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i2.12971","url":null,"abstract":"O processo de geração de um modelo matemático deve ter como resultado uma simulação que represente o conjunto de dados experimentais. Diversos fenômenos na Natureza apresentam flutuações erráticas que são fenomenológicas. Um exemplo significativo é a trajetória que desenvolve um pólen que se movimenta na superfície de um rio, o movimento browniano. A Engenharia Química engloba diversos itens que são avaliados por processos estocásticos como otimização e controle de processos, difusão e cinética de reações químicas. No presente trabalho são apresentados conceitos fundamentais relacionados com equações diferenciais estocásticas, alguns exemplos clássicos e um em engenharia química. Para gerar as trajetórias amostrais foi usada a ferramenta aberta Python, especificamente a biblioteca sdeint do PyPI.   ","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"08 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-07-21","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116132605","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Determinação das características estruturais e mecânicas da liga de alta entropia Hf-Nb-Ta-Zr Hf-Nb-Ta-Zr高熵合金结构力学特性的测定
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-07-21 DOI: 10.14295/vetor.v30i2.13090
Jhonatan Silva Andrade, Ivan Napoleão Bastos, L. C. R. Aliaga
{"title":"Determinação das características estruturais e mecânicas da liga de alta entropia Hf-Nb-Ta-Zr","authors":"Jhonatan Silva Andrade, Ivan Napoleão Bastos, L. C. R. Aliaga","doi":"10.14295/vetor.v30i2.13090","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i2.13090","url":null,"abstract":"Neste artigo, os comportamentos estrutural e mecânico da liga equiatômica de alta entropia Hf-Nb-Ta-Zr foram estudados mediante simulações computacionais de dinâmica molecular. As simulações foram realizadas no código livre LAMMPS, em um sistema composto de 154.000 átomos que interagiram sob o potencial Embedded Atom Method (EAM). O estudo focou na estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). Esta estrutura apresenta a maior estabilidade estrutural ou a menor energia potencial a 0 K. A liga foi submetida a ensaios de nanoindentação utilizando um penetrador virtual esférico de diâmetro de 40 Å. Ensaiou-se à temperatura de 10 K para eliminar as contribuições térmicas dos átomos, em três planos cristalográficos (001), (011) e (111), e identificar efeitos de anisotropia. A evolução estrutural da liga foi analisada mediante as funções de distribuição radial parcial (PRDF), funções de distribuição radial total (TRDF) e também por difração de raios-X. As curvas de carregamento-descarregamento mostraram que a nanoindentação na superfície correspondente ao plano (011) requer a maior força de indentação, de cerca de 142 nN, enquanto que o plano (111) conduz à maior deformação elástica antes do início da deformação plástica.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"21 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-07-21","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"121186056","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Tratamento superficial de armamento leve do Exército Brasileiro
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-07-21 DOI: 10.14295/vetor.v30i2.12974
M. A. Peixoto, Caroline Jovine Bouças Guimarães, Amanda Luiza Bezerra Sandes Martins, F. Peixoto, Álvaro José Boareto Mendes
{"title":"Tratamento superficial de armamento leve do Exército Brasileiro","authors":"M. A. Peixoto, Caroline Jovine Bouças Guimarães, Amanda Luiza Bezerra Sandes Martins, F. Peixoto, Álvaro José Boareto Mendes","doi":"10.14295/vetor.v30i2.12974","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i2.12974","url":null,"abstract":"O presente artigo tem por objetivo investigar os efeitos de três variáveis do sistema reacional do processo de fosfatização com manganês por imersão a quente empregado nos armamentos leves do Exército Brasileiro. A avaliação da influência destas variáveis foi feita através da realização de experimentos baseados em um planejamento fatorial com dois níveis para as três variáveis, sendo elas o tempo, a concentração do reagente fosfatizante e a concentração de íons ferroso no meio reacional. Os resultados mostraram que as variáveis selecionadas possuem efeitos de interação significativos, de forma que devem ser avaliadas em conjunto. Concluiu-se que: (1) o tempo é importante, em especial, para o ganho de massa do revestimento e para o refinamento dos cristais; (2) a concentração de reagente fosfatizante, por sua vez, mostrou-se extremamente impactante na cristalização bem definida dos revestimentos, na contribuição de manganês nos cristais e na obtenção de camadas com elevado peso; (3) a concentração de íons ferrosos contribuiu para o aparecimento de granulações mais grosseiras no revestimento fosfático.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"299 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-07-21","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"129356731","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Influência do Raio de Curvatura e Tensões Residuais em Hastes de Implantes Pediculares na Coluna Vertebral 脊柱椎弓根种植杆弯曲半径及残余应力的影响
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-04-22 DOI: 10.14295/vetor.v30i1.12880
Lucas Masiero, Anderson Závoli Habib, L. C. R. Aliaga, Lucas Carvalho Ribeiro Mendes Lima
{"title":"Influência do Raio de Curvatura e Tensões Residuais em Hastes de Implantes Pediculares na Coluna Vertebral","authors":"Lucas Masiero, Anderson Závoli Habib, L. C. R. Aliaga, Lucas Carvalho Ribeiro Mendes Lima","doi":"10.14295/vetor.v30i1.12880","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i1.12880","url":null,"abstract":"Hastes pediculares são utilizadas em implantes na coluna vertebral com o objetivo de estabilizar e corrigir deformidades. Em diversas aplicações clínicas, as hastes são dobradas (conformação a frio) no momento da cirurgia, a fim de, por exemplo, fornecer ao paciente um bom alinhamento sagital. Entretanto, o teste normativo que avalia estes implantes (ASTM F1717-04) o faz numa configuração de haste reta (sem conformação). O presente trabalho buscaverificar a influência de tal dobra no estado de tensões da haste, que pode reduzir a vida útil do implante. Neste trabalho dois efeitos são avaliados: a influência de novas geometrias (pela variação de diferentes raios de curvatura) e a influência das tensões residuais provenientes da flexão. A influência da geometria foi averiguada por meio de modelagem em elementos finitos utilizando o software ANSYS Mechanical APDL. A influência das tensões residuais foi estimada a partir de um modelo simplificado, proposto por equilíbrio de momentos para uma haste de seção circular. Verificou-se que ambos os efeitos são influentes. Para os efeitos geométricos, quanto mais a haste se aproxima doponto de aplicação da força (por causa da conformação), menor a tensão trativa na parte posterior do implante. Para as tensões residuais o efeito é contrário, quanto maior o dobramento, maiores são as tensões trativas no mesmo local. Os resultados do presente trabalho apontam que seria benéfico o emprego de hastes pediculares pré-conformadas de forma que os processos de fabricação minimizem as tensões residuais presentes nestas.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"16 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-04-22","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"130793504","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Modelagem Computacional de uma Blindagem de Nêutrons Utilizando Métodos Determinísticos 用确定性方法对中子屏蔽进行计算建模
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-04-22 DOI: 10.14295/vetor.v30i1.12877
Tarcila Oliveira Matos Muniz, Francisco Bruno Souza Oliveira
{"title":"Modelagem Computacional de uma Blindagem de Nêutrons Utilizando Métodos Determinísticos","authors":"Tarcila Oliveira Matos Muniz, Francisco Bruno Souza Oliveira","doi":"10.14295/vetor.v30i1.12877","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i1.12877","url":null,"abstract":"Neste artigo, o problema denominado de fonte-fixa (blindagem de nêutrons) em meio não multiplicativo foi estudado. Assim, foi simulada computacionalmente a blindagem da fonte de nêutrons utilizando métodos numéricos determinísticos para estimar os fluxos escalares e angulares de nêutrons em um domínio unidimensional. A equação de transporte linearizada de Boltzmann para partículas neutras foi empregada na modelagem dos problemas estudados. Na resolução numérica da equação de Boltzmann, foram consideradas certas aproximações e empregados métodos numéricos consolidados para gerar soluções precisas. Os métodos numéricos Diamond Difference (DD), Step (ou Degrau) e Step Characteristic (Degrau Característico) foram utilizados nos problemas-modelo abordados. A configuração das blindagens era constituída de três materiais, variando-se a sequência da montagem e o tipo de material em função da interação material-nêutron. Foram simulados e analisados problemas-modelo de modo a identificar blindagens eficientes para o fluxo emergente de nêutrons.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"302 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-04-22","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"129254950","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Análise Probabilística de Aterro sobre Solos Moles
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-04-22 DOI: 10.14295/vetor.v30i1.12905
Patrícia Rodrigues Falcão, Diego de Freitas Fagundes, Antônio Marcos de Lima Alves
{"title":"Análise Probabilística de Aterro sobre Solos Moles","authors":"Patrícia Rodrigues Falcão, Diego de Freitas Fagundes, Antônio Marcos de Lima Alves","doi":"10.14295/vetor.v30i1.12905","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i1.12905","url":null,"abstract":"Nenhum modelo prevê perfeitamente a realidade de um determinado sistema; consequentemente, os cálculos em engenharia têm incertezas, que, por conseguinte vão repercutir diretamente em erros de diversos tipos. Em especial, as obras sobre depósitos de argilas moles apresentam uma alta dificuldade devido ao comportamento caracterizado por elevada compressibilidade e baixa resistência desse solo. Os projetos geotécnicos de aterros sobre solos moles são tradicionalmente analisados por intermédio de um fator de segurança global obtido por meio de métodos determinísticos, não incorporando as incertezas inerentes no cálculo. Já a abordagem probabilística possibilita a quantificação das incertezas oriundas da variabilidade dos parâmetros, bem como a avaliação mais abrangente do nível de segurança esperado para a obra através da probabilidade de falha. Desse modo, é possível desvincular a ideia que altos valores de fator de segurança sempre garantem projetos mais seguros. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo comparar as soluções obtidas pelos Métodos Probabilísticos de Rosenblueth, Monte Carlo, Hipercubo Latino e First Order Second Moment (FOSM), além de avaliar os resultados pela abordagem determinística pelos métodos de Bishop Simplificado, Janbu Simplificado, Spencer e Morgenstern & Price. As análises referentes a estabilidade foram realizadas com o auxílio da ferramenta computacional Slide v.6. Os resultados oriundos das análises evidenciam a importância da inserção do coeficiente de variação nos parâmetros, já que a incerteza repercute diretamente no nível de desempenho esperado para a obra.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"52 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-04-22","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"122663719","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Resolução do Problema de Estacionamento Paralelo em Tempo Mínimo Utilizando um Novo Pacote de Otimização: COPILOTS 利用新的优化包:COPILOTS在最短时间内解决并行停车问题
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 2021-04-22 DOI: 10.14295/vetor.v30i1.12869
F. Lobato, Arthur Henrique Iasbeck, P. A. Q. D. Assis
{"title":"Resolução do Problema de Estacionamento Paralelo em Tempo Mínimo Utilizando um Novo Pacote de Otimização: COPILOTS","authors":"F. Lobato, Arthur Henrique Iasbeck, P. A. Q. D. Assis","doi":"10.14295/vetor.v30i1.12869","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i1.12869","url":null,"abstract":"Este trabalho objetiva apresentar o COPILOTS (BasiC OPtImaLCOnTrol Solver), um pacote proposto para resolução \u0000de Problemas de Controle Ótimo (PCOs) baseado nos Métodos Diretos, de fácil utilização e ideal para usuários com \u0000pouca ou nenhuma experiência na resolução de PCOs. Em linhas gerais, a ferramenta proposta realiza a discretização dos controles via colocação trapezoidal ou colocação Hermite-Simpson, ao passo que empregam-se polinômios cúbicos na interpolação dos estados. Com efeito, o problema original (algébrico-diferencial) é transformado em um puramente algébrico, que é resolvido considerando o SQP (Sequential Quadratic Programming). Para fins de validação, o COPILOTS foi empregado na determinação da trajetória de tempo mínimo a ser percorrida por um veículo na execução de uma manobra de estacionamento paralelo e um novo algoritmo para inicialização dos estados e controles foi proposto de forma a minimizar o esforço computacional despendido. Os resultados demonstram que o pacote proposto configura-se como uma alternativa para a resolução de PCOs.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"71 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-04-22","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"126234965","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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A Bayesian updating of crack distributions in steam generator tubes 蒸汽发生器管裂纹分布的贝叶斯更新
VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias Pub Date : 1900-01-01 DOI: 10.14295/vetor.v30i2.13067
A. Francisco, T. Simões
{"title":"A Bayesian updating of crack distributions in steam generator tubes","authors":"A. Francisco, T. Simões","doi":"10.14295/vetor.v30i2.13067","DOIUrl":"https://doi.org/10.14295/vetor.v30i2.13067","url":null,"abstract":"The structural failure of steam generator tubes is a common problem that can a ect the availability and safety of nuclear power plants. To minimize the probability of occurrence of failure, it is needed to implement maintenance strategies such as periodic nondestructive inspections of tubes. Thus, a tube is repaired or plugged whenever it has detected a crack which a threshold size is overtaken. In general, uncertainties and errors in crack sizes are associated with the nondestructive inspections. These uncertainties and errors should be appropriately characterized to estimate the actual crack distribution. This work proposes a Bayesian approach for updating crack distributions, which in turn allows computing the failure probability of steam generator tubes at current and future times. The failure criterion is based on plastic collapse phenomenon, and the failure probability is computed by using the Monte-Carlo simulation. The failure probability at current and future times is in good agreement with the ones presented in the literature.","PeriodicalId":258655,"journal":{"name":"VETOR - Revista de Ciências Exatas e Engenharias","volume":"94 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"1900-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124601417","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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