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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43780
Tipo: Tese
Título: Sobre sistemas dissipativos com amortecimento do tipo derivada fracionária: dos semigrupos aos processos evolutivos.
Título(s) alternativo(s): On dissipative systems with fractional derivative damping: from semigroups to evolutionary processes.
Autor(es): Jesus, Rafael Oliveira de
Primeiro Orientador: Cunha, Carlos Alberto Raposo da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ribeiro, Joilson Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Cunha, Carlos Alberto Raposo da
metadata.dc.contributor.referee2: Ribeiro, Joilson Oliveira
metadata.dc.contributor.referee3: Cunha, Arthur Cavalcante
metadata.dc.contributor.referee4: Freitas, Mirelson Martins
metadata.dc.contributor.referee5: Clark, Haroldo Rodrigues
Resumo: Este trabalho aborda a análise de três problemas de evolução com amortecimento do tipo derivada fracionária, investigando a existência, unicidade e comportamento assintótico das soluções. O primeiro problema consiste em um modelo linear e autônomo unidimensional de uma ponte suspensa, cujo deck é modelado pela Teoria de Vigas de Timoshenko. O sistema incorpora amortecimentos internos fracionários em cada uma de suas equações. Para este modelo, aplicou-se a Teoria de Semigrupos de Operadores Lineares Limitados para demonstrar a existência e unicidade de solução global. A análise assintótica revelou que o decaimento da energia do sistema não é exponencial, mas sim polinomial. O segundo problema trata de um modelo abstrato não linear e autônomo em dimensão N para uma ponte suspensa, onde o deck é regido pela teoria de vigas de Kirchhoff e o amortecimento fracionário é novamente aplicado. A prova da existência de solução local foi obtida através da Teoria Clássica de Semigrupos. A demonstração de que esta solução é global (ou seja, não explode em tempo finito) foi realizada por meio de estimativas de energia para os termos da norma das soluções. A análise do comportamento de longo prazo foi conduzida via Teoria de Semigrupos de Operadores Contínuos (sistemas dinâmicos), onde se provou a existência de um conjunto compacto atrator que atrai todas as soluções do sistema. Por fim, o terceiro problema analisa um modelo não linear e não autônomo de equação de onda com condição de fronteira acústica, sujeito a um amortecimento interno não linear e um amortecimento do tipo derivada fracionária na fronteira. A existência de solução local foi estabelecida combinando a Teoria de Semigrupos com a Teoria dos Sistemas CD (de Cauchy-Duhamel) de Kato. A prova de que estas soluções são globais novamente decorreu de estimativas de energia. Para o estudo assintótico, utilizou-se a Teoria de Processos Evolutivos, que generaliza a noção de semigrupos para o contexto não autônomo. Por meio desta teoria, demonstrou-se que as soluções admitem uma família tempo-dependente de conjuntos compactos (um atrator pullback) que atrai as trajetórias no sentido pullback, isto é, quando as soluções evoluem a partir de condições iniciais tomadas em tempos cada vez mais remotos no passado.
Abstract: This work addresses the analysis of three evolution problems with fractional derivative-type damping, investigating the existence, uniqueness, and asymptotic behavior of solutions. The first problem consists of a one-dimensional linear and autonomous model of a suspension bridge, whose deck is modeled by Timoshenko Beam Theory. The system incorporates fractional damping terms in each of its equations. For this model, the Theory of Semigroups of Bounded Linear Operators was applied to demonstrate the existence and uniqueness of global solution. The asymptotic analysis revealed that the energy decay of the system is not exponential but rather polynomial. The second problem addresses an abstract, nonlinear, autonomous N-dimensional model for a suspension bridge, governed by Kirchhoff plate theory for the deck and again subject to fractional damping. The proof of local solution existence was achieved using Classical Semigroup Theory. The demonstration that this solution is global (i.e., does not blow up in finite time) was carried out via energy estimates for the solution norms. The long-term behavior analysis was conducted using the Theory of Nonlinear Semigroups of continuous operators (dynamical systems), which established the existence of a compact global attractor that attracts all system trajectories. Finally, the third problem analyzes a nonlinear and non-autonomous wave equation model with an acoustic boundary condition, subject to a nonlinear internal damping and a fractional derivative-type damping on the boundary. The existence of a local solution was established by combining Semigroup Theory with Kato’s Cauchy-Duhamel (CD) Systems Theory. The proof that these solutions are global again followed from energy estimates. For the asymptotic study, the Theory of Evolutionary Processes, which generalizes the notion of semigroups to the non-autonomous context, was used. Through this theory, it was demonstrated that the solutions admit a time-dependent family of compact sets (a pullback attractor) that attracts the trajectories in the pullback sense, i.e., when solutions evolve from initial conditions taken at times increasingly remote in the past.
Palavras-chave: Equações de evolução
Derivada fracionária
Semigrupos
Processos evolutivos
Comportamento assintótico
Atratores
Problemas não-autonômos
Matemática
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ANALISE::EQUACOES DIFERENCIAIS PARCIAIS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Matemática
metadata.dc.publisher.program: Pós-Graduação em Matemática (PGMAT) 
Citação: JESUS, Rafael Oliveira de. Sobre sistemas dissipativos com amortecimento do tipo derivada fracionária: dos semigrupos aos processos evolutivos. 2025. 233 f. Tese (Doutorado em Matemática) - Instituto de Matemática e Estatística - IME, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43780
Data do documento: 17-Dez-2025
Aparece nas coleções:Tese (PGMAT - UFBA/UFAL)

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