Guilherme Rosa Franzini.

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.

Tendo em vista que os sistemas estruturais têm se tornado cada vez mais leves e esbeltos, o comportamento dinâmico de estruturas tem sido cada vez mais relevante no contexto moderno da engenharia. Em uma abordagem clássica da engenharia, respostas estruturais de natureza dinâmica são indesejadas e formas de mitigá-las são buscadas. No tocante aos esforços dinâmicos que solicitam uma estrutura, eles podem ser tanto monocromáticos quanto policromáticos. No caso de solicitações policromáticas, é um resultado clássico na literatura que sistemas de controle passivo (ou seja, aqueles nos quais não é necessário conferir energia para seu funcionamento) baseados em comportamento dinâmico linear perdem bastante eficiência. Visando a contornar essa limitação, os absorvedores não lineares de vibração têm sido cada vez mais investigados. Embora potencialmente danosas por questão de fadiga, as respostas oscilatórias têm sido buscadas em aplicações modernas relacionadas ao aproveitamento de energia. Nessa linha de pesquisa, a energia cinética da estrutura é convertida em outra fonte de energia como, por exemplo, energia elétrica. Essa conversão eletromecânica de energia pode ser feita via efeitos piezoelétrico e/ou eletromagnético. O presente projeto de pesquisa visa a atacar dois problemas de dinâmica de estruturas em uma abordagem tríplice e complementar, envolvendo estudos numéricos, analíticos e experimentais. O primeiro problema é o desenvolvimento de um sistema composto de vários absorvedores não lineares de vibração para controle passivo de vibrações em um sistema do tipo shear-building de vários pavimentos sob solicitação dinâmica. O segundo problema envolve o desenvolvimento de uma família de soluções para o simultâneo controle passivo e coleta de energia a partir de vibrações estruturais para diversos tipos de ações. A metodologia baseada em abordagem tríplice constitui inovação à proposta. Também são inovadoras as possíveis soluções a serem desenvolvidas no projeto e validadas com modelos em escala reduzida, com potencial para pedidos de depósitos de patentes. Do ponto de vista de recursos humanos, o projeto apoiará diretamente a formação de dois doutores e dois alunos de iniciação científica. Também são legados do projeto diversos vídeos ilustrativos de fenômenos de dinâmica das estruturas que podem ser usados como apoio às atividades de ensino e uma disciplina de pós-graduação que versa sobre dinâmica das estruturas experimental. Os diversos dados gerados ao longo do projeto serão disponibilizados à toda comunidade científica e acadêmica segundo um plano de gestão de dados.

Projeto temático financiado pela FAPESP, versando sobre as aplicações de sistemas dinâmicos às áreas de engenharia elétrica, engenharia de estruturas e engenharia oceânica.O projeto envolve pesquisadores brasileiros e estrangeiros, com trabalhos em equações diferenciais ordinárias e a derivadas parciais, seguindo metodologias analíticas, numéricas e experimentais visando aprimorar a metodologia de projetos nas diversas áreas..

A dinâmica de estruturas tem recebido cada mais atenção por parte das comunidades científica e tecnológica da Engenharia Civil. Atenção especial sido dada a estudos que visam a supressão das vibrações estruturais. Dentre os diversos problemas de Engenharia de Estruturas caracterizados por respostas dinâmicas, este projeto de pesquisa foca em três fenômenos de vibrações induzidas pelo escoamento e no fenômeno de excitação paramétrica, a serem estudados de maneira majoritariamente numérica sob as óticas de controle passivo de vibrações, coleta de energia e combinada supressão passiva e coleta de energia.

Os três fenômenos de vibrações induzidas pelo escoamento são as vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV), o \emph{galloping} e as vibrações induzidas pelo escoamento interno. Algumas classes de absorvedores não-lineares de vibração (NVA - \emph{non-linear vibration absorber}) serão utilizadas como supressores passivos para os problemas aqui estudados. Já o aproveitamento de energia a partir desses problemas se dará pela consideração de imãs e bobinas acopladas aos sistemas estruturais ou pela consideração do comportamento reológico piezoelétrico. 

Serão deduzidas as equações de movimento para estruturas dotadas de NVAs sob essas solicitações. Nos problemas de aproveitamento de energia, equações referentes à dinâmica dos circuitos elétricos serão incorporadas aos modelo matemáticos. Este projeto visa, por meio de estudos numéricos apoiados por considerações analíticas, investigar a eficiência da supressão passiva dos fenômenos em tela, bem como a coleta de energia a partir desses fenômenos via efeitos eletromagnético ou piezoelétrico. Em particular, determinar-se-á a eficiência da supressão/coleta de energia como funções de alguns parâmetros dos modelos matemáticos. Os efeitos de variações nas condições iniciais também serão objetos de estudo. O projeto ainda dará início aos estudos numéricos do problema combinado de supressão passiva via NVA e coleta de energia, a partir de um dos três fenômenos, ainda a ser determinado. Serão obtidos gráficos e tabelas mostrando como a eficiência da supressão passiva/coleta de energia variam como funções dos parâmetros que caracterizam o supressor/circuito elétrico e das condições iniciais. 

Os resultados obtidos servirão como balizadores para a futura concepção de um dispositivo para supressão passiva, coleta de energia ou combinada mitigação de vibrações e aproveitamento de energia.

É o projeto de pesquisa do docente na modalidade Bolsa de Produtividade em Pesquisa - nível 2

Vibrações induzidas pelo escoamento (VIE) são bastante comuns em diversas aplicações tecnológicas de engenharia e envolvem a existência de oscilações auto-excitadas que podem ser de grande impacto na vida útil dos sistemas. Assim, é de interesse tecnológico o desenvolvimento de soluções que mitiguem essas vibrações.

Dentre as técnicas de supressão de vibrações, este projeto foca naquela denominada passiva. A supressão passiva é aquela onde não há gasto de energia para a mitigação de vibrações, bastando anexar à estrutura a ser controlada uma sub-estrutura. Em particular, foco será dado aos supressores caracterizados por uma dinâmica essencialmente não-linear denominados absorvedores não-lineares de vibração (NVA) do tipo rotativo. Os supressores rotativos aqui investigados são definidos como uma haste dotada de uma massa na extremidade livre conectada à estrutura principal por meio de um amortecedor linear. A haste pode ser rígida (dando origem ao RNVA) ou dotada de uma certa rigidez axial (ERNVA).

Dois fenômenos de VIE serão estudados, a saber, as vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV) em cilindros rígidos montados em apoio elástico e as vibrações induzidas pelo escoamento interno em um tubo ejetando fluido. Para esses dois fenômenos de VIE, serão conduzidos estudos numéricos que mostram a eficiência do dispositivo supressor como funções dos parâmetros que o definem.

Tendo em vista que a supressão passiva do VIV por meio de um RNVA já foi objeto de um auxílio à pesquisa apoiado anteriormente pela FAPESP, a supressão passiva desse fenômeno será investigada considerando apenas o dispositivo do tipo ERNVA. Os carregamentos decorrentes da interação fluido-estrutura serão considerados por meio de modelos fenomenológicos. Já para o fenômeno de vibrações induzidas pelo escoamento interno, a proposta foca no estudo do dispositivo RNVA. 

Todas as equações de movimento serão deduzidas por meio da aplicação do princípio estendido de Hamilton. Ao final do projeto de pesquisa, serão obtidos simuladores numéricos, além de gráficos e tabelas mostrando como a eficiência dos supressores varia segundo os seus parâmetros para os dois fenômenos de VIE em tela. Como mostra a revisão bibliográfica, este projeto contém diversos aspectos de avanço no estado-da-arte no tema.

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

O objetivo principal do projeto de pesquisa é o desenvolvimento de metodologias para a criação de um gêmeo digital de um sistema de extração de petróleo (uma plataforma ou um sistema do tipo FPSO). Essa metodologia possibilitará a previsão de falhas estruturais no casco e nas linhas de amarração e de produção (risers).
Espera-se que o gêmeo digital a ser construído com a metodologia a ser desenvolvida no presente projeto de pesquisa seja empregado como ferramenta para direcionar programas de inspeção das condições do casco e das linhas, o que pode diminuir os custos dessas operações bem como antever possíveis falhas que causariam prejuízos financeiros ou ambientais.

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.

O projeto de pesquisa visa o desenvolvimento de um conceito de riser de captação de águas de grande profundidade para o aumento de eficiência do sistema de refrigeração de plantas de processamento de gás e óleo em FPSOs. Envolve estudos analíticos, numéricos e experimentais, com modelagem de fenômenos de interação fluido-estrutura decorrentes de escoamentos interno e externo ao riser.

Em engenharia oceânica, são bastante comuns problemas de oscilação de estruturas esbeltas como risers ou tendões de plataformas do tipo TLP. Em particular, duas classes de vibrações são bastante interessantes, a saber: fenômenos de instabilidade paramétrica e vibrações induzidas pela emissão de vórtices.

O fenômeno de excitação paramétrica ocorre na classe de estruturas mencionadas devido à variação temporal da força de tração causada pelo movimento vertical das unidades flutuantes. Dependendo da amplitude de variação da tração e de sua frequência, as estruturas iniciam movimentos laterais oscilatórios.

As vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV) consitem em um fenômeno de interação fluido-estrutura que possui um caráter importante na dinâmica de risers. Embora amplitudes de oscilação sejam da ordem de um diâmetro estrutura, seu caráter auto-excitado pode levar à redução da vida útil de estruturas como risers por questões relacionadas à fadiga estrutural. 

Usualmente, as fenômenos dinâmicos aqui apresentados são indesejáveis. Desta forma, diversos esforços de pesquisa têm sido direcionados para proposição de soluções que diminuam as amplitudes de oscilação. Dentre estas soluções, existe uma classe de supressores passivos denominados NES (Nonlinear Energy Sink) e que consistem em hastes rígidas articuladas junto ao eixo da estrutural principal e com uma massa em sua outra extremidade.

O objetivo deste projeto de pesquisa é o estudo numérico da influência que os parâmetros deste tipo de supressor apresentam na diminuição das amplitudes de vibração para os problemas de instabilidade paramétrica e VIV. As equações de movimento dos modelos de ordem reduzidas serão integradas numericamente. O fenômeno de VIV será aqui tratado com base no problema de cilindros rígidos montados em apoio elástico com um e dois graus de liberdade. Os esforços hidrodinâmicos relacionados a este fenômeno serão considerados por meio de modelos fenomenológicos.

Ao término deste projeto, espera-se a obtenção de curvas e tabelas mostrando como a amplitude de oscilação é modificada como função dos parâmetros que caracterizam o supressor passivo para diversas condições de excitação.

Este projeto visa o desenvolvimento e implementação de modelos simplificados para a análise de transbordo de pessoas envolvendo embarcações em alto mar.

Fenômenos de interação fluido-estrutura consistem, em sua grande maioria, em problemas
relacionados à dinâmica não-linear. Além de consistuirem problemas fascinantes
do ponto de vista teórico, possuem diversas aplicações em engenharia de estruturas, de
sorte que um melhor entendimento pode possibilitar melhorias significativas no projeto
dessas estruturas. O principal objetivo desta proposta de pesquisa é o estudo de alguns
problemas de interação fluido-estrutura segundo as abordagens experimental, analíítica e
numérica.
Serão investigados três problemas de interação fluido-estrutura, o fenômeno de
Vibrações Induzidas pela emissão de Vórtices (VIV), as vibrações advindas de excitaçãoo
paramétrica em estruturas submersas e coleta de energia a partir de vibrações induzidas
pelo escoamento. Esses fenômenos serão investigados com técnicas de análise de dinâmica
linear e não linear como, por exemplo, projeções em modos lineares e não-lineares,
a Transformada de Hilbert-Huang e a construção de modelos de ordem reduzida e integração numérica das equações de movimento de um dado sistema.
Como produtos do projeto de pesquisa pretende-se construir diversas ferramentas
numéricas que permitam a análise isolada e conjunta desses fenômenos, que podem ser
importantes no contexto de dinâmica de estruturas. Obviamente, a formação de recursos
humanos por meio de orientaçõees de alunos de graduação e de pós-graduação também
serão objeto desta proposta. Este é o projeto de produtividade em pesquisa financiado pelo CNPq sob responsabilidade do coordenador.

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..

Este projeto de pesquisa tem como objetivo o estudo de diversos fenômenos de vibrações induzidas pelo escoamento com o objetivo de projetar um dispositivo que aproveite parte da energia cinética da estrutura em outra forma de energia como, por exemplo, energia elétrica. Além do projeto do dispositivo, serão abordadas questões de modelagem do problema hidroelástico das vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV) com vistas ao suporte ao projeto do aparato.

Este projeto de P&D tem por objetivo estudar e avaliar o comportamento dinâmico e hidrodinâmico de novo veículo que portará fonte de baixíssima frequência (SURDO) durante operação de reboque para aquisição sísmica marítima. Este estudo será realizado através de modelos matemáticos, de simulações computacionais e de testes de laboratório com modelos do protótipo em diferentes escalas reduzidas. As informações obtidas darão subsídios ao grupo de pesquisa responsável pelo projeto e construção do protótipo (SENAI-CIMATEC, Salvador) visando à segurança da operação, através do desempenho hidrodinâmico adequado e da estabilidade dinâmica do sistema.

Este projeto de pesquisa visa aprimorar e estender um sistema embarcado de inferência de ondas baseado nos movimentos da embarcação-base.

Projeto de P&D&I que visa atualizar a metodologia de projeto de cabos umbilicais para as condições encontradas no 'Pré-Sal'.

Projeto de P&D, no âmbito da Rede de Estruturas Submarinas da Petrobras. De cunho teórico-experimental, objetiva o desenvolvimento de novas técnicas de análise de interações não-lineares inerentes à dinâmica de risers em águas profundas.