Alfredo Gay Neto.

O projeto almeja viabilizar o uso de turbinas eólicas offshore em águas profundas como meio para se descarbonizar a produção marítima de petróleo no cenário nacional. Buscam-se conhecimentos e soluções que reduzam os custos dos sistemas navais e colaborem com a viabilidade econômica dos projetos, por exemplo explorando o uso de concreto reforçado como material de construção e o emprego de turbinas de eixo vertical. Em outra frente importante de pesquisa, trabalha-se no aprimoramento dos sistemas elétricos isolados em cooperação com a indústria, visando a garantir a estabilidade destes sistemas e a aumentar sua eficiência energética.

O projeto visa inicialmente interiorizar no Brasil o conhecimento sobre o sistema roda trilho. Esseconhecimento deve permear os colaboradores da empresa parceira (financiadora do projeto), a cadeia de suprimentos e um grupo de instituições de ciência e tecnologia bem como professores e alunos envolvidos. Ademais, o projeto, emetapa mais madura, ainda busca um avanço no estado da arte da área de contato roda-trilho.Foi adotado o modelo de Cátedra de Pesquisa, considerando ser ainda um tema pouco explorado noBrasil e que demanda a execução de atividades preliminares para definição de atividades esubprojetos/temas a serem desenvolvidos. Espera-se, por meio do presente projeto, a criação de umvínculo duradouro entre empresa e universidade para a formação de massa crítica no tema sistemaroda trilho e para o estímulo ao constante estudo do tema.Os focos do projeto estão na segurança operacional por meio da otimização da dinâmica veicular e naotimização dos ativos roda e trilho através da seleção e desenvolvimento de novos materiais edesenvolvimento de novos processos de gestão da manutenção e controle destes ativos. São aspectosrelevantes da otimização dos ativos a vida dos trilhos, das rodas, a eficiência energética e a carga poreixo.Este projeto é um convênio do tipo "guarda-chuva", que abrange diversos outros projetos a ele vinculados.

O projeto de pesquisa visa a estabelecer modelos simplificados para a caracterização dos movimentos de balanço induzidos por efeitos de segunda ordem das ondas do mar e para a previsão de impacto hidrodinâmico nas estruturas de convés de plataformas FPSO.

Este projeto visa a aferição do programa Anflex-MVD para análise de Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV). O estudo propõe uma abordagem integrada que combina ensaios experimentais e estudos numéricos no domínio do tempo, aproveitando os avanços recentes em dinâmica de fluidos computacional e análises experimentais em estruturas flexíveis.

Este projeto foca em dois aspectos principais relacionados à dinâmica de LWR devido a escoamentos multifásicos internos. O primeiro está associado com o desenvolvimento de diferentes ferramentas numéricas para lidar com a dinâmica de LWR que transportam escoamentos bifásicos. Os resultados numéricos serão comparados com dados laboratoriais e de campo (se disponíveis), a serem analisados no escopo do projeto. Também serão conduzidos estudos de sensibilidade para avaliar a influência de alguns parâmetros dos modelos matemáticos na resposta de LWR. O segundo aspecto a ser investigado ao longo do projeto é a caracterização do escoamento multifásico interno. Nessa atividade experimental, diversas misturas serão utilizadas e atenção especial será colocada sobre escoamentos descendentes. Tubulações rígidas, retilíneas e em diferentes ângulos de inclinação com a horizontal transportarão os fluidos. Financiamento: Equinor e ExxonMobil.

O contato entre corpos ocorre em muitos fenômenos físicos e problemas de interesse da engenharia. Quando se deseja incluir o contato em um modelo computacional é necessário adotar uma abordagem para sua busca, caracterização das superfícies envolvidas, e posterior tratamento e inclusão desse tipo de vínculo no modelo matemático. 

Este projeto se propõe a aprimorar os desenvolvimentos da técnica master-master para o tratamento computacional do contato pontual entre corpos. Investigações recentes relacionadas à degeneração do Problema Local de Contato (PLC) mostram possibilidades promissoras de aplicação deste método, envolvendo a interação entre elementos finitos estruturais de vigas e cascas e entre elementos discretos poliédricos, promovendo a interação entre entidades geométricas como vértices e arestas. 

A implementação computacional da busca espacial eficiente e automatizada para o posterior estabelecimento dos pares de contato, no entanto, permanece como um desafio a ser incorporado na técnica. Assim, o objetivo deste projeto é desenvolver e otimizar métodos computacionais de busca de contato no contexto da formulação master-master. Para tal, serão utilizados volumes englobadores, listas de busca otimizada, dentre outras técnicas, implementadas em conjunto com as propostas de parametrização de superfícies disponíveis para a representação de vigas, cascas e elementos discretos. Com isso, espera-se aumentar a eficiência e aplicabilidade da técnica, servindo a diversas iniciativas de aplicações de engenharia em andamento pelo pesquisador e seu grupo de orientados.

A Construção Civil e o setor agrícola têm potencial para absorver grande quantidade dos rejeitos dos minérios de cobre e níquel (escórias) gerados pela empresa Vale. Soluções tecnológicas que integrem conceitos de economia circular e benefício ao meio ambiente constituem forte vetor de desenvolvimento sustentável. As soluções que utilizam os rejeitos devem ser baseadas em critérios técnicos, de segurança, de produção, logísticos e ambientais, além de desempenho em uso ao longo do ciclo de vida, e de integração com ecossistemas. Este projeto visa propor e desenvolver aplicações ecoeficientes e inovadoras para os rejeitos, que sejam competitivas, econômica e ambientalmente, criando condições para geração de emprego e renda, inclusive na economia local. Serão desenvolvidas aplicações para rejeitos da produção de concentrados de cobre e de ligas ferro-níquel sabendo que são gerados na ordem de milhões de toneladas por ano, sendo descartados em reservatórios de rejeitos. Para tanto, o projeto almeja desenvolver os produtos e soluções em escala pré-piloto industrial, atuando nos seguintes temas: a. Caracterização física, química (incluindo aspectos ambientais e de toxicidade), granulométrica, mineralógica, comportamento térmico e de reatividade dos rejeitos. b. Estudos geoeconômicos relativos às localidades geradoras dos rejeitos, aos principais mercados consumidores de cada uma das aplicações e de cada uma das logísticas necessárias para viabilizar as aplicações em termos das questões de transporte, movimentação, armazenagem e disponibilidade de outras matérias-primas essenciais para cada uma das aplicações tecnológicas. c. Desenvolvimento de aplicações para os rejeitos em diferentes frentes: 1. Materiais e componentes cimentícios ecoeficientes para construção. 2. Obras de infraestrutura de transportes. 3. Agricultura. 4. Soluções inovadoras para mitigação de impactos ambientais relevantes 5. Outros usos. d. Avaliação da necessidade e do potencial de intervenção durante os processos de geração dos rejeitos. e. Modelagem de negócios com potencial para exploração dos rejeitos, incluindo benefícios sociais para as comunidades impactadas.

Com a busca de energias renováveis, a Comunidade Européia lançou o grande desafio de entrega de instalações de turbinas eólicas que podem fornecer 10MW de energia elétrica por ano, duplica a capacidade máxima atual na Europa. O principal objetivo desta proposta é fazer com que um aumento viável explorando o ponto de vista do sistema com as fazendas de turbinas eólicas e inovações tecnológicas de pás como estruturas flexíveis ou sistemas multicorpos. Nós procuramos significativamente melhorar o sistema atualmente dominante de turbinas eólicas com lâminas rígidas, desenvolvido para locais offshore (na Dinamarca e no norte da Alemanha) que oferecem condições quase ideais de ventos constantes. Para muitos outros locais em terra, este sistema está longe de ter um ótimo desempenho, principalmente porque fica ocioso esperando a velocidade do vento operacional. O objetivo de trazer o desempenho ótimo de turbinas eólicas para velocidades de vento variáveis em ambos os locais em terra e offshore oferece benefícios claros com interesse direto tanto para a França quanto para o Brasil, dadas suas longas linhas costeiras e grandes locais no interior dedicados a agricultura. Acelerar a inovação neste domínio requer o desenvolvimento de uma nova modelagem preditiva e ferramentas de validação para Estrutura e Mecânica dos Fluidos, juntamente com sua Interação, buscando sinergia entre métodos que são principalmente desenvolvidos separadamente na França por duas comunidades, Mecânica e Matemática Aplicada. Além disso, propomos uma abordagem que depende de um domínio de excelência na UTC e que se refere ao sistema de sistemas, que possui um potencial significativo para o avanço no fornecimento de estimativas confiáveis de recursos eólicos em estrutura estocástica e Controle correspondente de grande movimento geral devido a velocidades de vento variáveis. Buscaremos com esse projeto acelerar as inovações em turbinas eólicas com tecnologia de pás flexíveis por meio do desenvolvimento de novas ferramentas preditivas que combinam a mecânica não-linear (grande movimento global, multi-escala, critérios de falha e avaria para pás de turbinas flexíveis, estimativas de erro e integração a longo prazo esquemas para FSI, quantificação estocástica de cargas através de solução de problemas Inferência Bayesiana e controle (estabilidade de movimento por controle passivo, otimizado parques de turbinas eólicas). No contexto particular, o desafio geral é projetar uma abordagem integrada para operação de uma turbina eólica e/ou parque, para melhorar o desempenho de novas plantas com controles centrados em turbinas que reduzem a taxa de falhas e diminuem a operação e custo de manutenção.

This research project aims at developing a Discrete Element Method (DEM) to solve interaction involving non-convex particles. The external boundary of the particles will be described by non-uniform rational B-splines (NURBS) surfaces. The detailed shape description for granular particles is a need when aiming at reproducing realistic macroscale properties of some materials, such as sand. The main novelty of the present proposal is the usage of the master-master contact technique to address the mechanical interaction between particles, which may provide computational advantages when compared to classical master-slave approaches. The project will address non-convexity of the particles and arbitrary location of interacting forces on their surfaces. It is expected that this enhances the rolling resistance modeled, fundamental on sand material behavior. Moreover, local Hertzian compliance laws in each contact patch will be employed, taking advantage of NURBS data of local curvatures, available. The importance of such constitutive local laws in overall results will be investigated through numerical experiments.

Problemas de mecânica dos sólidos que envolvem contato entre corpos são encontrados em uma vasta gama de aplicações. Na modelagem, a possibilidade de ocorrência de contato pode ser vista como um vínculo mecânico que é traduzido matematicamente em uma inequação. Fisicamente, impõe-se uma restrição para que os corpos envolvidos não possam ocupar o mesmo local no espaço, isto é, não deverá ocorrer penetração entre eles.
A mecânica computacional do contato estabelece estratégias e formulações matemáticas para a imposição de vínculos mecânicos de contato em um contexto de modelagem computacional de mecânica dos sólidos. Assim, técnicas são empregadas em conjunto com métodos numéricos para a solução de campos cinemáticos envolvidos, como o Método dos Elementos Finitos. Este projeto busca contribuir nessa temática, em particular explorando situações em que se pode modelar o contato por meio de uma ou mais ações pontuais.
O objetivo desse projeto é ampliar o espectro de aplicação da formulação de contato do tipo master-master para problemas que envolvem singularidades e contato conforme, o que representa um avanço no estado da arte. Para tal, é proposto o desenvolvimento de uma família de formulações de contato, tomando como base a descrição do tipo master-master entre superfícies, que pode ser adaptada de modo a abrigar degenerações para descrições particulares como master-slave. Os modelos serão aplicados em diversos problemas de engenharia como contato roda-trilho (contexto ferroviário) e contato entre dutos/risers e solo (contexto de exploração de óleo e gás).

Este projeto visa o estudo detalhado dos procedimentos técnicos e da eficiência do processo de estabilização dinâmica de lastro dos equipamentos de grande porte existentes na Estrada de Ferro Carajás (EFC) por meio de ensaios de desempenho medidos in situ sob diferentes cenários em termos de frequência e carga (D.G.S.) e intervalo de tempo de densificação sob dormente, no caso da socaria. Estes são tidos como dos principais parâmetros de interesse quanto à eficiência do equipamento de socaria/estabilização. Para tanto, tem-se a realização de uma matriz de ensaios de campo utilizando-se de diferentes trechos da via e em diversas seções onde as respostas estruturais da via em termos de um indicativo de resistência, densificação do lastro, dentre outros serão determinadas. Os ensaios serão realizados com o equipamento normalmente utilizado pela Vale, incluindo as configurações padrão usuais e as alterações e variações dos parâmetros utilizados nos testes. A fim de auxiliar na especificação e interpretação das atividades experimentais, será também realizado um estudo de modelagem computacional. Para tal, serão desenvolvidos modelos utilizando-se do Método dos Elementos Discretos (MED). Serão simuladas condições que reproduzam o processo dinâmico de estabilização do lastro e da socaria. Diversos cenários de frequências de carregamento envolvidas poderão ser testados, a fim de melhor compreender detalhes físicos dos processos envolvidos, bem como suas implicações nas subsequentes propriedades mecânicas da via.

Este projeto tem como objetivo principal desenvolver novos conceitos de turbinas eólicas flutuantes aptas a operar em lâminas d'água de grande profundidade.

Este projeto busca o desenvolvimento de dois arranjos experimentais para estudar a resposta de estruturas de barras esbeltas a excitações dinâmicas. O primeiro é um cilindro flexível lançado em catenária sujeito à excitação paramétrica por meio de movimentos impostos ao topo, incorporando efeitos de torção e contato. O segundo é um pórtico sujeito à excitação de suporte com absorvedores não lineares de vibração (NVA). Dentre os absorvedores a serem estudados estão os rotativos e os de impacto. Os resultados experimentais serão obtidos monitorando-se os deslocamentos com equipamentos disponíveis na EPUSP. Serão desenvolvidos modelos numéricos para planejamento dos experimentos, bem como para posterior correlação de resultados, utilizando-se os programas GIRAFFE e PSY desenvolvidos pelos docentes na EPUSP. Trata-se de um projeto multidisciplinar que envolve dois departamentos, e que também prevê a participação de alunos de iniciação científica e pós-graduação.

Estudos recentes vêm procurando incorporar modelos de desgaste em simulações computacionais. Resultados experimentais são utilizados nesse tipo de estudo, a fim de prover coeficientes empíricos para modelos de desgaste que são posteriormente incorporados em estudos baseados no Método dos Elementos Finitos. No contexto de contato roda-trilho, o ensaio disco-disco é muito comum para avaliar diferentes condições de desgaste. Em particular, no contexto da rede Catedra Roda-trilho, há um projeto em andamento na Unicamp que busca justamente estudar de forma experimental essas condições de desgaste.
Nesse contexto, o presente projeto procura em primeiro lugar avaliar a condição de contato em ensaios disco-disco por meio de simulações computacionais utilizando-se do Método dos Elementos Finitos. Serão testadas diferentes formas de corpos de prova e discutidas as suas implicações em termos de desgaste esperado na interface de contato, baseando-se para tal na pressão de contato e na tensão de cisalhamento da interface. As discussões servirão de embasamento conceitual para melhor interpretar resultados experimentais obtidos em projeto em andamento na Unicamp.
Posteriormente, os resultados experimentais servirão de base para a construção de um modelo numérico que considere o desgaste no par disco-disco. Esse modelo poderá ser utilizado em futuros estudos com geometrias realistas de contato roda-trilho.
A ideia desse projeto é trazer um embasamento de modelagem computacional para auxiliar na interpretação de resultados obtidos em ensaios disco-disco e procurar auxiliar na decisão de qual geometria é mais conveniente para os corpos de prova, a fim de procurar melhor representar condições semelhantes à interação real roda-trilho, motivadora desse tipo de ensaio experimental.

The continuous search for clean and renewable energy is one of the main challenges of the 21st century. In this scenario, wind energy appears as one of the most attractive alternatives. Even though the most common solution for the installation of the wind turbines is the onshore one, OWT - offshore wind turbines are being focused on several research efforts in the last years. Several aspects of the offshore engineering need to be deeper investigated so this solution can be more efficient. This research project focuses on one of these issues, namely the dynamics of FOWT - floating offshore wind turbines. It is planned to study both flow and wave induced motions, seakeeping and hydroelastic response of the hull as well as the structural behavior of the mooring lines. Numerical, experimental and theoretical approaches will be jointly employed. At the end of this project, a new FOWT solution will be proposed. It is important to emphasize that this document focuses on the Call for proposals CAPES -JSPS Number 22/2017. Besides the aforementioned scientific development, this research project also enhances the cooperation Brazil and Japan previously established by the research groups from EPUSP - Escola Politécnica of the University of São Paulo and UTokyo ? The University of Tokyo. Internships involving doctoral, post-doctoral and professors from both institutions are planned.

Trata-se de um projeto de curta duração caracterizado por uma visita à Leibniz Universität-Hannover para continuação dos desenvolvimentos de outro projeto intitulado "Generalização da formulação "master-master" para a Mecânica Computacional do contato".

Esse projeto propõe o estudo da mecânica do contato entre roda e trilho, em aplicações ferroviárias de carga pesada. Nesse contexto, duas abordagens complementares deverão ser desenvolvidas:
1)	Entendimento, familiarização e utilização dos modelos de contato existentes nos programas comerciais NUCARS e/ou Vampire. Além disso, será pesquisada a técnica de pummeling, utilizada na determinação da geometria de perfis roda/trilho.
2)	Formulação, implementação e utilização de novos modelos de contato para representar a interação roda/trilho. Esses modelos são baseados na determinação de forças de contato e utilizando-se de uma formulação master-master. Além disso, será realizado estudo para determinação da distribuição de pressão de contato na geometria roda/trilho.
Ao fim do projeto, as linhas 1 e 2 serão comparadas, com discussões críticas, e além disso será proposta uma metodologia para seleção de perfil roda/trilho com base em um critério de pressão de contato, para trechos retilíneos de ferrovia.
Complementarmente, deverá ser estudado o problema particular de solavancos em ferrovias, causado por pequenos desalinhamentos verticais entre trechos de trilhos, limitados a segmentos retilíneos da estrada de ferro.

The main objective of this project is to initiate the development of numerical tools that shall contribute for the research on important topics regarding the design and operation of Floating Wind Turbines (FWTs). 
FWTs are seen as a promising alterative for increasing the potential energy generation by wind, especially in regions with restricted areas for onshore wind farms or regions that are already saturated in terms of onshore turbines. Moreover, pushing the wind turbines further into the ocean helps mitigating other problems such as the adverse effects of the noise that is produced by large wind farms.

Na mecânica computacional, a utilização de modelos de contato é cada vez mais frequente em aplicações práticas de engenharia. Os modelos têm sido aperfeiçoados por meio de novas técnicas de solução numérica, novas descrições geométricas e novos algoritmos de busca, melhorando cada vez mais o tempo computacional e a qualidade dos resultados de simulações de interações de contato.
É possível desenvolver modelos para interação de contato entre sólidos, representados por meio de elementos finitos bidimensionais, ou tridimensionais. No entanto, modelos que se utilizam de teorias estruturais de vigas e cascas, também requerem, frequentemente, o tratamento de interações de contato. Nesse contexto se enquadra a linha de pesquisa aqui proposta que, de forma sucinta, possui o objetivo de desenvolver modelos de contato para utilização em conjunto com modelos de elementos finitos estruturais (vigas e cascas).
Os novos modelos de contato serão aplicados a problemas de engenharia na área de mecânica de tubulações para prospecção de petróleo e na interação entre as rodas e os trilhos de trem. Esses problemas caracterizam duas áreas de importância estratégica para o Brasil e motivam a linha de pesquisa.

Na mecânica computacional, a utilização de modelos de contato é bastante frequente em aplicações práticas de engenharia. Os modelos estão sendo aperfeiçoados, possibilitando a simulação de cenários cada vez mais realistas. No contexto de modelagem por elementos finitos, em meio às clássicas formulações de contato "nó-nó" e "nó-superfície", emergem novas possibilidades de estabelecer o contato por meio de modelos em que não se elege uma superfície como mestre (master) e a outra como escrava (slave): trata-se de formulações do tipo "master-master". Tal assunto foi proposto, inicialmente, para contato entre vigas representadas por curvas no espaço. Nos últimos anos, avanços foram feitos com essa técnica para considerar o contato entre vigas de forma mais elaborada, por meio da interação entre duas superfícies parametrizadas, representando o contorno exterior das vigas. A vantagem da técnica é estabelecer cenários cinematicamente complexos por meio de um único par de contato. Nesse contexto, o presente projeto propõe a continuidade nesse desenvolvimento, com o objetivo de generalizar a técnica de contato "master-master" para cenários problemáticos, como a interação entre superfícies conformes. Esse avanço representa um caminho para generalizar a técnica para nova gama de aplicações, como por exemplo, contato envolvendo cascas e sólidos.

A estrutura da pá de uma turbina eólica é de alta complexidade geométrica, por conta de sua forma aerodinâmica. Em geral, é composta por uma casca externa e por reforços internos, formando um sistema que provê rigidez à pá como um todo. Ainda que a estrutura apresente diferenças em seções transversais distintas, é possível modelá-la globalmente por meio de uma viga equivalente, com propriedades de rigidez e massa variáveis ao longo do comprimento. Um dos objetivos desse projeto de pesquisa é desenvolver uma metodologia para obter propriedades equivalentes de uma seção transversal de pá de turbina eólica, a ser utilizada para construir um modelo de elementos finitos de viga que represente a pá, mantendo sua rigidez e massa originais.
Adicionalmente, deseja-se desenvolver um modelo de carregamento para quantificar os esforços aerodinâmicos aos elementos de viga. Trata-se de esforços não-conservativos, dependentes da magnitude e da orientação da velocidade relativa entre a pá e o ar. O modelo contemplará curvas de coeficientes aerodinâmicos, presentes na literatura, para quantificação dos esforços, bem como deverá ser dependente da configuração deformada da viga, o que representa uma não linearidade geométrica. Os esforços serão incorporados a um código computacional de elementos finitos pré-existente, desenvolvido pelo pesquisador responsável.
Ao final do projeto, espera-se que seja possível simular a dinâmica global de pás de turbinas eólicas em situação de operação/extremas. O modelo auxiliará na previsão dos esforços transferidos das pás ao restante da turbina. Além disso, poderá prever esforços solicitantes na pá. Os resultados são contribuições à análise e ao projeto de estrutura de turbinas eólicas.

Na mecânica computacional a utilização de modelos de contato é cada vez mais frequente em aplicações práticas de engenharia. Os modelos têm sido aperfeiçoados por meio de novas técnicas de solução numérica, novas descrições geométricas e novos algoritmos de busca, melhorando cada vez mais o tempo computacional e qualidade dos resultados de simulações de interações de contato. Em particular, uma descrição de natural utilização, ao se trabalhar com modelos de elementos finitos de vigas, é o contato entre curvas no espaço. Estas representam a configuração deformada das vigas. Em situações de grandes deslocamentos/rotações é necessário mapear corretamente o movimento e mudanças de pontos de contato. Os atuais modelos de contato viga-viga permitem analisar seções transversais circulares ou quadradas, em condições restritas. Nesse contexto se enquadra a linha de pesquisa em que se insere essa proposta, que é a de aperfeiçoar e desenvolver novos modelos de contato entre vigas, mais genéricos e com cinemática mais realista. Em particular, o presente projeto visa a desenvolver uma nova formulação de contato, considerando para as vigas seções transversais convexas, mais genéricas do que simplesmente a circular ou a quadrada, mas podendo representar também seções elípticas, dentre outras formas geométricas.

O presente projeto tem como escopo abordar temas atinentes a: Mecânica Estrutural; Análise da difusão e acúmulo de gases em tubos flexíveis; Análise Térmica e de Garantia de Escoamento. Fases 1, 2 e 3.