Tecnologia Java na representação de curvas e superfícies paramétricas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia InformáticaEstuda-se neste trabalho a existência de tecnologia Java para a representação de curvas e superfícies do tipo NURBS. Assim, foi efectuada uma pesquisa com o intuito de avaliar as diferentes opções disponíveis actualmente para este efeito. Implementamos uma biblioteca Java que permite a representação deste tipo de curvas e superfícies, em particular, superfícies do tipo NURBS recortadas(trimmed NURBS surfaces) por um conjunto de curvas (trimming curves) definidas no espaço paramétrico da superfície. Nesta biblioteca implementamos alguns algoritmos não existentes até à data em nenhuma biblioteca inteiramente baseada em tecnologia Java, nomeadamente,um algoritmo para efectuar a triangulação dos pontos de uma trimmed NURBS surface, bem como um algoritmo para calcular de forma dinâmica o valor de incremento do parâmetro de amostragem dos pontos da superfície. Este último algoritmo permite não só a aproximação da superfície por uma malha de polígonos de forma a que o erro não seja superior a um determinado valor de tolerância, mas também a aproximação de uma curva do tipo NURBS em segmentos de recta, obedecendo ao mesmo critério

Estratégias paralelas para alinhamento de sequências biológicas em espaço linear com algoritmo Myers-Miller em CPU

Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2017.Esse trabalho apresenta os resultados de experimentos conduzidos para comparar o efeito de diferentes implementações do algoritmo de Myers e Miller. As comparações são feitas em relação ao tempo para obtenção de alinhamentos ótimos entre pares de sequências. As diferenças nas implementações propostas são referentes a uma implementação sequencial e duas implementações paralelas do algoritmo, usando múltiplos processos ou múltiplas threads. Os resultados obtidos apontam melhorias estatísticamente significativas na performance pelo uso das técnicas de programação paralela.This work presents the results of experiments conducted to compare the effect of different implementations of the Myers and Miller algorithm. The comparisons are made based on the time taken to optimally align pairs of sequences. The differences in the proposed implementations refer to one sequential and two parallel implementations using multiple processes or multiple threads models. The results point to statistically significant improvement of performance due to the use ofparallel programming

Aspectos da modelagem em SYSML ligados à seleção de processador para sistema embutido

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Existe atualmente uma enorme variedade de equipamentos específicos cujo controlador microprocessado está embutido nos mesmos. Tais sistemas computacionais são embutidos como componentes dentro de um sistema maior. Na perspectiva da computação, tais sistemas são conhecidos como sistemas computacionais embutidos (embedded computer system), ou simplesmente sistemas embutidos (embedded systems). A grande maioria dos sistemas embutidos são programados e incluem componentes de hardware e de software. Para suportar o projeto de tais sistemas uma nova metodologia de projeto vem sendo desenvolvida denominada hardware/software co-design. Além do hardware/software co-design, é muito importante uma metodologia que leve a seleção do elemento de processamento ideal para a realização da tarefa específica do sistema embutido. O aumento de complexidade e variedade dos equipamentos com processador embutido gera a necessidade de uma abordagem interdisciplinar no processo de desenvolvimento desses equipamentos, envolvendo as áreas de engenharia de software, mecânica, elétrica e eletrônica. Neste sentido, está sendo especificada pela OMG uma linguagem de modelagem, denominada SysML (System Modelling Language), que pretende incluir em uma única especificação uma visão integrada do sistema, incluindo hardware, software e partes eletro-mecânicas. A dissertação faz um levantamento dos métodos e critérios empregados na seleção do processador a ser utilizado em um sistema embutido. As sugestões e métodos presentes na literatura são descritos, classificados e analisados. São modelados dois estudos de casos utilizando a linguagem de modelagem SysML. A partir da modelagem é realizada uma avaliação prática da atual proposta da linguagem SysML, no sentido de identificar suas capacidades e suas limitações na modelagem de sistemas embutidos, são analisados as possibilidades de extração das informações relevantes à seleção do processador embutido

Localização ótima de apoios em estruturas do tipo viga utilizando o método dos algoritmos genéticos

Dissertação de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Ramo de Manutenção e ProduçãoEste trabalho pretende determinar a melhor localização dos apoios de diferentes vigas, que permita minimizar a respetiva deformada transversal máxima. Para este efeito é utilizada a técnica dos algoritmos genéticos, em que a expressão da deformada transversal definida através das equações universais se constitui como função objetivo. Considerando como variáveis de projeto, as abcissas associadas às localizações dos apoios, esta função objetivo vai evoluindo ao longo do processo de otimização. Complementarmente é ainda realizado um estudo comparativo entre algumas variantes dos operadores genéticos de seleção, de cruzamento e mutação. A codificação deste método de otimização é feita com recurso a um programa de computação simbólica (Maple) e a sua aplicação é desenvolvida e exemplificada neste trabalho para diferentes casos de estudo.Abstract: This study aims to determine the best location of the supports of different beams, which minimizes its maximum transverse deformed. To this effect is used the technique of genetic algorithms, in which the expression of the tranverse deformed defined by the universal equation is established as the objective function. Considering the design variables associated with the locations of the supports, this objective function evolves along the optimization process. Complementarily it´s also performed a comparative study between some variants of genetic operators of selection, crossover and mutation. The coding of this optimization method is done using a symbolic computation program (Maple) and their application is developed and exemplified in this work for different case studies

Ferramentas CAD/CAM e a arquitectura Digital

A evolução tecnológica vivida ao longo dos séculos marca definitivamenteo papel do arquiteto na sociedade. As grandes revoluções na área da tecnologiapermitem-lhe atingir novos patamares de liberdade criativa e criar novos paradigmas,apenas possíveis de entender na época em que estão inseridos.Com a Era Digital, o potencial gerador de criatividade das ferramentasdigitais, em conjunto com os avanços já alcançados na indústria aeroespacial,naval e automóvel, permitiu descobrir novas dimensões de concepção arquitetónicae desenvolver uma construção mais complexa. Estas ferramentas também seapresentam como mecanismos que permitem converter modelos digitais em artefatosarquitetónicos à escala real, sendo que o projecto desenvolvido no computador resultadiretamente na sua realização material, alterando por completo a metodologia daatividade arquitetónica.O processo de fabricação através dos sistemas CAD/CAM depende de trêsetapas: em primeiro lugar, a utilização de um software que permita explorar a ideiado projeto; em segundo lugar, a obtenção de um modelo digital que permita convertero projeto num conjunto de instruções, para possibilitar, em terceiro lugar, a utilizaçãodas máquinas de fabricação CAM que interpretam e executam o objeto. Um modelobem construído é uma ferramenta funcional e informativa, que se destina a rever etomar todas as decisões antes da fase de construção começar.Através do estudo e observação do trabalho de alguns dos arquitetos contemporâneos,foi possível concluir que as ferramentas digitais introduziram alteraçõessignificativas na concepção do objeto arquitetónico, ao permitir novos caminhos paraa exploração da sua forma. No entanto, e ao contrário do que é normal na Históriada Arquitetura, não é possível associar uma linguagem específica a este momento, oque torna difícil assumila como uma corrente. De qualquer forma, é indiscutível que aalteração do panorama metodológico iniciou o que podemos chamar de arquiteturadigital.Technological developments over the centuries lived definitely marks the role ofthe architect in society. The great revolutions in technology allow you to achieve newlevels of creative freedom and creating new paradigms only possible to understand atthe time they are inserted.With the digital age, the potential generator of creative digital tools, togetherwith previous advances in aerospace, marine and automotive, allowed to discovernew dimensions of architectural design and develop a more sophisticated construction.These tools are also seen as mechanisms for converting digital models in real scalearchitectural artifacts, and the project developed on the computer results directly in itsmaterial realization, completely changing the methodology of architectural activity.The manufacturing process through the CAD / CAM systems depends on threesteps: first, the use of software that let you explore the idea of the project, and secondly,to obtain a digital model that allows the project to convert a set of instructions, to,thirdly, the machinery manufacturing CAM interpret and implement the object. A wellbuiltmodel is a functional and informative tool, which is intended to review and makeall the decisions before construction phase starts.By observing the work of some contemporary architects, can be consideredthat the introduction of digital tools allowed the reinvention of tectonics in shaping thearchitectural object, by allowing the exploration of form and greater attention to detail.However, contrary to what is normal in the history of architecture, it is not possible toassociate a specific language to this moment, making it difficult to take it like a chain.Anyway, it is undisputed that the methodological change the landscape began what wecall digital architecture

Projeto digital de envelopes dos edifícios

Tese de Doutoramento em Arquitetura, com a especialização em Desenho e Computação, apresentada na Faculdade de Arquitetura da Universidade de Lisboa para obtenção de grau de Doutor.A presente tese desenvolve um sistema de projeto para o envelope de edifícios, o qual se baseia em processos energéticos, permitindo criar e transformar formas para o envelope de edifícios que sejam capazes de captar de um modo eficiente a irradiação solar incidente no envelope. Pretende assim estabelecer um paradigma de Projeto baseado em Energia, abordando para isso um caso de estudo específico, o Projeto Digital de Envelopes de Edifícios. Para viabilizar o Projeto baseado em Energia e o Projeto Digital de Envelopes de Edifícios é elaborado um sistema Arquitetura-Envelopes de Edifícios, o qual relaciona o projeto digital de envelopes de edifícios com outros tipos de projeto a montante, nomeadamente o projeto de arquitetura, e a jusante, como o projeto dos vãos de um edifício. É desenvolvida também uma metodologia para o projeto digital de envelopes de edifícios e são elaborados dois instrumentos conceptuais para a conceção de envelopes de edifícios: o conceito teórico de Algoritmo de Forma e uma Gramática do Envelope de Edifícios, baseados nos conceitos de gramática da forma, gramática descritiva, gramática discursiva e gramática genérica. Para a constituição de um instrumento prático de projeto, a gramática do envelope de edifícios é implementada em um protótipo de software, designado por LIDIA, o qual é testado no desenvolvimento de um projeto para o envelope de duas tipologias de moradias unifamiliares, onde é possível comprovar que a gramática do envelope de edifícios é válida para a geração de formas para o envelope de edifícios, que captam de um modo eficiente a irradiação solar incidente no envelope. Deste modo, é comprovada a eficiência do sistema Arquitetura-Envelopes de Edifícios, da metodologia elaborada, do conceito de Algoritmo de Forma, da Gramática do Envelope de Edifícios e do protótipo de software LIDIA, viabilizando-se o Projeto Digital de Envelopes de Edifícios e o paradigma do Projeto baseado em Energia.ABSTRACT: The present thesis develops a design system for the buildings envelope that is based on energy processes, allowing to create and transform building envelope shapes that are able to efficiently capture the incident solar radiation on the envelope. Thus, it intends to establish an Energy-based Design paradigm, developing for that a specific case study, the Digital Design of Building Envelopes. In order to make the Energy-based Design and the Digital Design of Building Envelopes feasible, an Architecture-Building Envelopes system is developed, which links the digital design of building envelopes with other types of upstream design, namely architectural design, and downstream, such as the design of the openings of a building. A methodology for the digital design of building envelopes is also developed and two conceptual instruments for the design of building envelopes are elaborated: the theoretical concept of Form Algorithm and a Buildings Envelope Grammar, based on the concepts of shape grammar, descriptive grammar, discursive grammar and generic grammar. For the development of a practical design instrument, the buildings envelope grammar is implemented in a prototype of a software, called LIDIA, which is tested in the development of a project for the envelope of two tipologies of unifamiliar houses, where it can be shown that the buildings envelope grammar is valid for generating shapes for the buildings envelope that efficiently capture the incident solar radiation on the envelope. In this way, it is also shown the efficiency of the Architecture-Building Envelopes system, of the developed methodology, of the Form Algorithm concept, of the Buildings Envelope Grammar and of the LIDIA software prototype, making possible the Digital Design of Building Envelopes and the Energy-based Design paradigm.N/

Design Aberto e Fabricação Digital: uma tendência do futuro no design de móveis

Open Source Digital platforms are increasingly inserted in the market in several areas. Sharing files, data and knowledge is a reality and is part of our daily lives. With that, from this perception, this work seeks to investigate possibilities and limitations of digital manufacturing processes in the context of furniture design, with the proposal to openly design, manufacture and distribute, opposing the traditional manufacturing method related to joinery, the idea central is to democratize the design of furniture without the interference of the industry, so it can serve these consumers in an agile, flexible, adaptable, exclusive, dynamic, low-cost way. For this, this work proposes the application of these concepts through a design project of a chair for internal and external use, which seeks to dynamically correspond to the users' needs.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)As plataformas Digitais, Código Aberto ‘’open source’’, estão cada vez mais inseridas no mercado em diversas áreas. O compartilhamento de arquivos, dados e conhecimentos são uma realidade e faz parte de nosso cotidiano. Com isso, a partir desta percepção o presente trabalho busca investigar possibilidades e limitações dos processos de fabricação digital no contexto do design de móveis, com a proposta de projetar, fabricar e distribuir abertamente, se opondo ao método fabril tradicional relacionado à marcenaria, a ideia central é democratizar o design de mobiliário sem a interferência da indústria, logo a mesma pode atender estes consumidores de forma ágil, flexível, adaptável, exclusiva, dinâmica, custo-baixo. Para isso, este trabalho propõe a aplicação destes conceitos por meio de um projeto de design de uma cadeira para o uso interno e externo, que busca corresponder dinamicamente às necessidades dos usuários.2021-06-1

Otimização de um Motor Turbofan com Combustão Sequencial e Elevada Razão de Bypass

Desde o primeiro voo numa aeronave feita pelo Homem, que tudo tem mudado no panorama da aviação civil e militar. Foram muitos os avanços nas disciplinas de aerodinâmica, estruturas, materiais, propulsão, sistemas, etc…, fruto da evolução técnica do Homem e do desejo de tornar a aviação mais fiável, rápida e segura e, sobretudo, com o intuito de tornar o mundo, pós 2ª Guerra Mundial, mais próximo. Esta dissertação foca-se nos avanços consideráveis que foram feitos nas áreas da propulsão, mais precisamente nos motores utilizados em aviação civil. Deste modo, é importante perceber que desde o primeiro voo pilotado, que a necessidade de transportar mais passageiros e cargas cada vez maiores levou a que se abandonassem os motores a pistão e se procurassem por motores de maior propulsão. Neste contexto, surgiram os motores turbofan baseados no ciclo de Brayton, utilizado em turbinas de gás, e que ao invés de produzirem propulsão através de uma hélice utilizam, pelo menos, uma turbina, uma câmara de combustão e um compressor para produzir tração. Os motores Turbofan permitiram à aviação dar um salto de gigante levando a um aumento exponencial da quantidade de passageiros/carga transportada, e sobretudo a um incremento das distâncias possíveis em cada voo. Isto devido principalmente às poupanças de combustível, a que se deveram as evoluções no conceito de razão de Bypass, que é a razão entre o caudal de ar que circula exteriormente à câmara de combustão e o caudal de ar que passa pela câmara de combustão, bem como o aumento das eficiências mecânicas dos componentes. Deste modo, nos últimos anos tem-se verificado um aumento da dimensão dos componentes do motor mais precisamente o fan ou compressor de baixas pressões. Este aumento é devido à necessidade de aumentar a razão de Bypass o que conduz a uma diminuição do consumo de combustível e do ruído. No entanto, este aumento conduz a uma necessidade de extrair mais energia das turbinas para atuar os compressores. Assim, surge o conceito de combustão-sequencial entre turbinas, que é a junção de uma segunda ou mais câmaras de combustão entre as diferentes fases de expansão nas turbinas, de modo a que se consiga extrair mais energia para a atuação dos diferentes compressores. Considerando isto, o objetivo deste estudo foca-se em aplicar este conceito de combustão sequencial a um motor que esteja atualmente a ser utilizado na aviação civil e ver até que ponto é viável melhorar a tração produzida e reduzir o consumo de combustível.Since the first flight in a man-made aircraft, everything changed in the panorama of civil and military aviation. There have been many advances in different disciplines such as aerodynamics, structures, materials, propulsion systems, etc ..., as the result of man technical evolution and the desire to make the most reliable, fast and safe aviation in order to make a post-World War 2 world closer. This thesis focuses on the considerable advances that have been made in the areas of propulsion, specifically the engines used in civil aviation. Thus, it is important to realize that since the first piloted flight, the need to carry more passengers and also increasing loads led to the abandon of piston engines and a beginning in the search for a new type of engine that had greater propulsion. In this context emerged the turbofan engines based on the Brayton cycle, used for gas turbines, and that instead of producing thrust through a propeller, they use at least one turbine a combustion chamber and a compressor for generating thrust. The Turbofan engines, enabled the aviation to take a giant leap leading to an exponentially increase in the amount of passengers/cargo and above all, increase the possible distances for each flight. This is due primarily to fuel savings, particularly due to evolution in the concept of bypass ratio, the ratio between the air bypassing the engine core and the one flowing through it, and the increase in component efficiency. Thus, in recent years there has been an increase in the size of engine components more precisely the fan, or low pressure compressor. This increase is because of the need to increase the bypass ratio leading to a reduction in fuel consumption and noise. However, this increase leads to a need to also increase the extracted energy at the turbines phase required to operate the compressors. Thus, the concept of sequential interturbine combustion arises, which is the junction of a second or more combustion chambers between different phases of expansion at the turbines in order to extract more energy to achieve the performance required for different compressors. Considering this, the objective of this study focuses on applying the concept of sequential combustion to an engine that is currently being used in civil aviation and see how far it is feasible in terms of producing more traction and lesser fuel consumption

Emergence and complexity in spatial structures

Orientador: Maria Gabriela Caffarena CelaniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Em alguns contextos, a complexidade representa a qualidade do que é confuso, embaraçado e de difícil apreensão. No entanto, existe uma categoria de problemas científicos relacionados à complexidade organizada, nos quais ferramentas como a Estatística e a Computação Científica podem auxiliar no entendimento dessa organização. Algumas dessas ferramentas são inspiradas em teorias provenientes da Biologia, como os algoritmos evolucionários e a vida artificial. Em design computacional, os mesmos conceitos são utilizados para a geração de formas e estruturas, principalmente quando existe a intenção em simular essa complexidade. Nesse contexto, existem duas abordagens possíveis: a top-down, em que processos de otimização podem ser iniciados com uma forma complexa e estruturalmente ineficiente, para então, se buscar a eficiência por meio do refinamento progressivo da solução; a bottom-up, na qual componentes elementares (agentes) se auto organizam em um processo que subtende um nível de presciência que culmina na emergência de complexidade. Atualmente, as propostas científicas têm se valido mais dos processos de otimização da forma global do que de interação entre componentes elementares, uma vez que estes últimos são comumente padronizados e, por causa disso, recebem críticas sobre a sua limitação da liberdade formal. Partindo da hipótese de que a construção de um sistema bottom-up, com a variação paramétrica de componentes, permite chegar na mesma liberdade formal dos processos top-down, mas com as vantagens da auto-organização, esta pesquisa tem como objetivo propor um método generativo para o design de estruturas espaciais fundamentado nos conceitos de complexidade e emergência. Como método serão identificadas regras em estudos de caso e, a partir de sua síntese e implementação em rotinas de programação, será desenvolvido um algoritmo baseado no método incremental tal como descrito na computação científica. As estruturas geradas foram submetidas a métodos experimentais físicos e computacionais para a verificação de aspectos produtivos relacionados a exequibilidade. Dentre os resultados, se propôs um novo método para o design de estruturas espaciais complexasAbstract: Sometimes, complexity refers to confusion, embarrassment and difficulties of understanding. However, there's a kind of scientific problems related to organized complexity wherein statistics and computation tools can help to identify essential features of their organization. Some of these tools are inspired by theories from biology such as evolutionary algorithms and artificial life. In computational design, the same concepts are used in structural form-finding process, when it's intended to simulate this complexity. In this context, there are two design approaches: top-down, in which design process begins with a complex and structurally inefficient shape, and then, refining the solution using optimization techniques; bottom-up, in which design process begins with components (agents), and then, their self-organization results in emergent complexity. Currently, researchers have been used more global shape optimization than agents interaction, because the last ones are commonly standardized, and this is represents a limitation in form-finding process. Assuming that the use of parametric components to construct a bottom-up generative system allows the same formal freedom of top-down approach, but with the advantages of self- organization, this research aims to propose a design method for spatial structures based on concepts of emergence and complexity. In research method, we intend to identify and compile rules in case studies to develop an algorithm using computational interactive and incremental method. After that, we evaluated assembly and feasibility aspects with physical experiments and computational simulations. Among outcomes, it was proposed a new method for complex spatial structures designDoutoradoArquitetura, Tecnologia e CidadeDoutor em Arquitetura, Tecnologia e Cidade2012/05475-4, 2015/01228-0FAPES