O estudo do colagênio na pele sobre sua estrutura e propriedades, composição e interações com substâncias levam a um maior entendimento das alterações químicas, micro e macroscópicas que ocorrem durante o processo de produção do couro. No processamento do couro são realizadas várias etapas que promovem a alteração da estrutura dérmica da pele, como acontece no acabamento molhado, onde reações químicas com a molécula de colagênio curtido são realizadas pela adição de produtos químicos, como recurtentes e óleos de engraxe, influenciando na estrutura macroscópica final, e ainda, dando propriedades específicas para o produto final, conforme a aplicação do couro. O acabamento final tem o objetivo de agregar valor ao artigo de couro, e as interações dos produtos aplicados sobre o couro nas camadas mais externas da estrutura que acontecem nesta etapa são determinantes quanto à qualidade do couro que se quer obter e suas propriedades, inclusive na parte estética e funcional. Ainda, durante seu processamento, o couro mantém propriedades importantes da estrutura fibrosa formada pelo colagênio, sendo este o principal motivo do couro, como produto industrializado, apresentar propriedades únicas e particulares, fazendo dele um material de vasta aplicação e de alto valor agregado. Neste trabalho, foram feitas determinações para comparar formulações de engraxe para couro estofamento automotivo (uma para couro hidrofugado e outra não), e verificar a influência dessas formulações utilizadas sobre as propriedades dos couros em estágio de processo wet-blue, semi-acabado e após aplicação de acabamento. Ainda, na determinação de propriedades, foi estudada a influência do local de retirada da amostra no couro nos experimentos realizadas com repetição em couros distintos, duplicata para três regiões do couro, e para cada etapa do processo. Para comparação entre as formulações, os couros utilizados foram meio gêmeos, usando o mesmo critério da região do couro. As variáveis de resposta de propriedades dos couros assim obtidos foram baseadas nas análises de resistência mecânica, caracterizações químicas e absorção de água, e ainda para evidenciar a modificação da estrutura do couro foram feitas análises de MEV (microscopia eletrônica de varredura) e superfície interna pelo método BET. Os resultados indicam que as técnicas analíticas utilizadas mostram reprodutibilidade para os diferentes couros testados, quando comparados região a região, uma vez que os resultados indicam que existe forte tendência da retirada do local de amostragem conforme experimento por regiões do couro, ficando assim indicado que em trabalhos futuros, essa variável seja controlada. Conforme esperado, o couro hidrofugado teve menor absorção de água do que o couro apenas engraxado, devido à sua menor área superficial, evidenciado pelo MEV e BET. O estágio de processo teve maior influência nos resultados dos testes físicos. As caracterizações químicas serviram para evidenciar as diferenças entre o couro wet-blue e os couros acabados de maneira geral. / The study of changes in collagen from the hide related to its structure, properties and chemical interactions should be accompanied during the process of leather production. In the processing of leather, some stages are carried out promoting changes on the dermic structure of the hide, as it happens in wet-finishing stage, where chemical reactions happen into collagen molecules by the addition of chemical products, as re-tanning agents and fatliquors, influencing the final macroscopic structure and still giving specific properties for the finished leather according to its application. The finishing stage has the objective to add value to the leather article, and the interactions of products applied on the leather in external layers of the structure are determinative to the desired quality and properties of the leather, as well to the aesthetic and other functions. Still during its processing, the leather keeps important properties by the structure of the fibers formed of collagen, being this the main reason of the leather, as industrialized product, to present particular properties and making of it a material of vast application and high aggregate value. In this work, analyses are made to compare formulations of fatliquoring and hidrofugation for automotive leather in order to verify the influence of these on the properties of leathers in stages of wet-blue, crust and finishing. Moreover, the influence of the region of withdrawal of the sample from the hide was studied with repetition in distinct leathers. Still, the determination of properties, we studied the influence of local removal of the leather sample in the experiments performed with repetition in different leathers, duplicate for three regions of leather, and for each process step. For comparison between the formulations, the leathers used were half twins, using the same criteria in the region of the leather. The response variables of the properties of leather thus obtained were based on analysis of mechanical strength, chemical characterization and water absorption, and also to highlight the changed structure of the leather were analyzed by SEM (scanning electron microscopy) and the inner surface the BET method. The results indicate that the analytical techniques used to show the reproducibility of different leathers tested compared region by region, since the results indicate a strong trend of withdrawal of the sampling location as experiment by regions of the leather, thus indicated that in future work, this variable is controlled. As expected, the “waterproofing” leather, had lower water absorption than the oiled leather only because of its smaller surface area, as evidenced by SEM and BET. The stage of the process had a greater influence on the results of physical tests. The chemical characterization served to highlight the differences between the wet blue leather and finished leather in general.

Vibration Assisted Machining (VAM) refers to a non-conventional machining process where high-frequency micro-scale vibrations are deliberately superimposed on the motion of the cutting tool during the machining process. The periodic separation of the tool and workpiece material, as a result of the added vibrations, leads to numerous advantages such as reduced machining forces, reduction of damages to the material, extended tool life, and enabling the machining of brittle materials. Vibration Assisted Drilling (VAD) is the application of VAM in drilling processes. The added vibrations in the VAD process are usually generated by incorporating piezoelectric transducers in the structure of the toolholder. In order to increase the benefits of the added vibrations on the machining quality, the structural dynamics of the VAD toolholder and its coupling with the dynamics of the piezoelectric transducer must be optimized to maximize the portion of the electrical energy that is converted to mechanical vibrations at the cutting edge of the drilling tool. The overall dynamic performance of the VAD system depends of the dynamics of its individual components including the drill bit, concentrator, piezoelectric transducer, and back mass. In this thesis, a substructure coupling analysis platform is developed to study the structural dynamics of the VAD system when adjustments are made to its individual components. In addition, the stiffness and damping in the joints between the components of the VAD toolholder are modelled and their parameters are identified experimentally. The developed substructure coupling analysis method is used for structural modification of the VAD system after it is manufactured. The proposed structural modification approach can be used to fine-tune the dynamics of the VAD system to maximize its dynamic performance under various operational conditions. The accuracy of the presented substructure coupling method in modeling the dynamics of the VAD system and the effectiveness of the proposed structural modification method are verified using numerical and experimental case studies. / Graduate

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aloisi Somer2.pdf: 7687974 bytes, checksum: 2416565c5d4c2106a977eae2ad58cbfe (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The generation of mechanical waves can be produced in the air in contact with the surface of a sample since a modulated light focus on that sample. This feature is well known, and there are several techniques and theoretical models to elucidate this process. One of the techniques used to measure such waves is the technique of cell Open Photoacoustic (OPC), and why it is can estimate the thermal diffusivity of a sample. The hypothesis in this thesis is that small structural changes in thin superficial layers can influence on effective thermal diffusivity measured by the OPC technique. Initially, it was carried out a review of mathematical models presented in the literature for samples with double layer, and the approach of a second thin layer. It has been found that the influence of a thin layer on a thick sample is negligible, and, therefore, the effective thermal diffusivity tends to the value of the thermal diffusivity of the bulk sample in all models. To check the influence of structural modification in a second thin layer were produced two sets of samples with two kinds of surface structural changes in samples with metallic volume. The first set was with changes in the proportions of rutile and anatase, the structural phases TiO2 film which was grown by thermal oxidation treatment in three types of titanium metal: two degrees of purity titanium, Ti and TiG2, and a TiG5 alloy (Ti-6Al-4V). The correlation of effective thermal diffusivity and the structural modification of layers grown by different thermal treatment (at 600 and 700ºC) in various treatment times was established. The effective thermal diffusivity determined by OPC is directly proportional to anatase quantity in the thermally grown layer of samples. In the second set were created different concentrations of structural martensite phase by mechanical polishing of austenitic AISI304 steel samples, having an austenitic volume. The effective thermal diffusivity values are influenced as the ratio martensite/austenite as the thickness of the sample. It was expected a decrease in effective thermal diffusivity values with decreasing the martensite quantity on the surface of samples as with the increase in the thickness of samples. This behavior was partially observed, however for small proportions of martensite and higher thickness values the effective thermal diffusivity increases. This feature can be associated with non-linear effects. Also, a method to check the thermal diffusivity values obtained by the OPC technique was proposed. This procedure comes from the dependency of the weight parameter thermoelastic bending C2, which depends on the thickness of the sample. If the dependence of C2 is as close to ls-3 confirms the values of thermal diffusivity. The method was tested for aluminum samples successfully. In conclusion, the variation in concentration of structural changes on sample´s surface and thin layers can influence the effective thermal diffusivity obtained by OPC technique, contrary to the theoretical models predict. / A geração de ondas mecânicas pode ser produzida no ar em contato com a superfície de uma amostra desde que sobre a mesma incida uma luz modulada. Isso já é bem conhecido e existem várias técnicas e modelos para elucidar tal processo. Uma das técnicas utilizadas na mensuração de tais ondas é a técnica de Célula Fotoacústica Aberta (OPC – Open Photoacoustic Cell), pela qual é possível estimar a difusividade térmica de uma amostra. A hipótese levantada nesta tese é que pequenas modificações estruturais em finas camadas superficiais possam influenciar a difusividade térmica efetiva mensurada pela técnica OPC. Inicialmente foi realizada uma revisão bibliográfica dos modelos matemáticos para amostras com dupla camada, e para a aproximação de uma segunda camada muito fina. Foi verificado que a influência de uma fina camada sobre uma amostra espessa é desprezível, e consequentemente, a difusividade térmica efetiva tende ao valor da difusividade térmica do volume da amostra, em todos os modelos. Para verificar a influência de uma modificação estrutural em uma segunda camada muito fina foram produzidos dois conjuntos de amostras, com dois tipos de modificações estruturais superficiais em amostras metálicas. O primeiro conjunto com alterações das proporções entre rutilo e anatásio, fases estruturais do filme de TiO2, que foi crescido por meio de tratamento de oxidação térmico um volume de titânio metálico para três tipos deste metal: dois graus de pureza de titânio, Ti e TiG2, e uma liga TiG5 (Ti-6Al-4V). A correlação de difusividade térmica e a microestrutura das camadas crescidas por tratamento de oxidação térmico sobre Ti, TiG2 e TiG5 a 600 ºC e 700 ºC, em diferentes tempos foi estabelecida. Observou-se que a difusividade térmica efetiva medida pela técnica OPC é diretamente proporcional a quantidade de anatásio na camada criada por tratamento térmico. No segundo conjunto foram criadas diferentes concentrações da fase estrutural martensita por polimento mecânico em amostras de aço austenítico AISI304, que possui um volume austenítico. Foi observado que a difusividade térmica efetiva teve influência tanto da razão martenstia/austenita quanto da espessura do volume da amostra. Esperava-se uma diminuição da difusividade térmica efetiva com a redução da quantidade de martensita na superfície e com o aumento da espessura do volume da amostra. Esse comportamento foi parcialmente observado, mas para pequenas proporções de martensita e maiores espessuras a difusividade térmica efetiva tornou a aumentar. Comportamento que pode ser associado a possíveis efeitos não lineares. Ainda, foi proposto um método de confirmação para os valores da difusividade térmica medida pela técnica OPC. Esse método parte da dependência do parâmetro peso da flexão termoelástica C2, o qual depende da espessura da amostra. Quando a dependência medida para o parâmetro C2 estiver próxima ls-3 confirma-se os valores da difusividade térmica. O método foi testado para amostras de alumino com êxito. Em conclusão é constatado que modificações na concentração da fase estrutural na superfície e em finas camadas têm influência na difusividade térmica efetiva medida pela técnica OPC, ao contrário do constatado pelos modelos teóricos presentes na literatura.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第20394号 / 工博第4331号 / 新制||工||1671(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻 / (主査)教授 村田 靖次郎, 教授 辻 康之, 教授 中村 正治 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

No description available.

Les méthodes de modification structurale sont l'ensemble des techniques qui permettent d'estimer l'influence d'une modification quelconque sur le comportement dynamique d'une structure. Dans le cadre général, le modèle de comportement de la structure cible, comme celui de la modification, peut être aussi bien numérique qu'expérimental. Dans le cadre de ce travail, seul le cas particulier du couplage d'un modèle expérimental de la structure et d'un modèle numérique de la modification sera traité.<br />Les concepts fondamentaux utilisés dans cette thèse sont ensuite présentés. Les relations de la dynamique des structures pour les problèmes discrets sont rappelées, ainsi que les principes de la synthèse modale, de la sous-structuration dynamique et de la réduction de modèle, tout comme la notion de modes d'interface. Les formulations classiques des méthodes de modification structurale sont ensuite détaillées pour en illustrer les limitations et les restrictions.<br />Une formulation originale permettant de prendre en compte les incompatibilités entre les mesures et les DDL de l'interface structure/modification et de régulariser la construction d'un modèle de comportement couplé est alors proposée. Cette première contribution de la thèse repose sur l'utilisation des techniques d'expansion de données et de réduction de modèle. Des indicateurs sont également construits pour estimer la cohérence de la prédiction réalisée. Les évolutions sont appliquées au cas d'un démonstrateur numériques et les résultats sont comparés avec les prédictions réalisées par les méthodes classiques. La méthodologie associée à cette nouvelle formulation est alors largement exposée.<br />L'influence des différents facteurs intervenant dans la construction du modèle couplé et la qualité de la prédiction est ensuite analysée en détail. Cette analyse permet de dresser une liste non exhaustive des précautions à prendre lors de la mise en œuvre de la méthode proposée, depuis la réalisation pratique de l'analyse modale expérimentale jusqu'à l'interprétation des premiers résultats.<br />Enfin, plusieurs applications sont présentées. Une première structure académique démontre la faisabilité de la méthode. Une deuxième étude, réalisée sur un cas industriel, illustre les gains de temps potentiels en comparant la prédiction avec les résultats d'une étude basée sur un modèle EF recalé de la structure. La troisième étude illustre l'application de la méthode dans un cas type. L'analyse modale de la structure cible permet de comprendre le problème, une modification est conçue, réalisée et mise en place. La prédiction est ensuite comparée aux résultats de l'analyse modale de la structure modifiée. Enfin, la dernière application montre les limites de la méthodologie. L'étude multi-objectifs sur une large bande de fréquences d'une structure industrielle permet de faire une ouverture vers la suite des travaux et montre la nature des difficultés à surmonter.

The aim of this study is to investigate means of efficiently assessing the effects of distributed structural modification on the dynamic properties of a complex structure. The helicopter structure is normally designed to avoid resonance at the main rotor rotational frequency. However, very often military helicopters have to be modified (such as to carry a different weapon system or an additional fuel tank) to fulfill operational requirements. Any modification to a helicopter structure has the potential of changing its resonance frequencies and mode shapes. The dynamic properties of the modified structure can be determined by experimental testing or numerical simulation, both of which are complex, expensive and time-consuming. Assuming that the original dynamic characteristics are already established and that the modification is a relatively simple attachment such as beam or plate modification, the modified dynamic properties may be determined numerically without solving the equations of motion of the full-modified structure. The frequency response functions (FRFs) of the modified structure can be computed by coupling the original FRFs and a delta dynamic stiffness matrix for the modification introduced. The validity of this approach is investigated by applying it to several cases, 1) 1D structure with structural modification but no change in the number of degree of freedom (DOFs). A simply supported beam with double thickness in the middle section is treated as an example for this case; 2) 1D structure with additional DOFs. A cantilever beam to which a smaller beam is attached is treated as an example for this case, 3) 2D structure with a reduction in DOFs. A four-edge-clamped plate with a cut-out in the centre is treated as an example for this case; and 4) 3D structure with additional DOFs. A box frame with a plate attached to it as structural modification with additional DOFs and combination of different structures. The original FRFs were obtained numerically and experimentally except for the first case. The delta dynamic stiffness matrix was determined numerically by modelling the part of the modified structure including the modifying structure and part of the original structure at the same location. The FRFs of the modified structure were then computed. Good agreement is obtained by comparing the results to the FRFs of the modified structure determined experimentally as well as by numerical modelling of the complete modified structure.

[pt] Dicalcogenetos de metais de transição, como dissulfeto de molibdênio, disseleneto de tungstênio, entre outros exibem muitas propriedades interessantes que fazem os materiais desta família boas perspectivas para aplicações futuras, especialmente em diversas applicações da optoeletrônica, desde telecomunicações até medicina, devido à interessante transição de gap de banda indireta para direta que ocorre quando se isola uma única camada destes materiais. Um dos objetivos desta tese é: explorando essa propriedade e modificando a estrutura da dissulfeto de tungstênio usando um método simples e confiável de modificação estrutural, pode-se aprimorar as propriedades dos materiais de forma eficiente, bem como desenvolver novas maneiras de caracterizar esse material e suas modificações, em particular, a determinação de um parâmetro chave para aplicações de WS2, o número de camadas, usando espectroscopia Raman. Neste caso, o tratamento de plasma melhorou a intensidade de fotoemissão em 34 por cento além de p-dopar os cristais monocamada, abrindo portas para a realização de dispositivos baseados em WS2. Além disso, desenvolvemos um método de discriminação de monocamadas que é independente de tensão aplicada, modificação strutural ou dopagem. / [en] Transition metal dichalcogenides, such as molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and others exhibit many interesting properties. Such properties make them good prospects for future applications, especially in optoelectronics. From telecommunication to medicine, due to the interesting indirect-to-direct band-gap transition, one isolates a single layer of the material. One of the goals of this thesis is to modify the structure of tungsten disulfide using a simple, reliable, structural modification approach, i.e., plasma treatment. In this way, we were able to enhance the materials luminescence emission intensity up to 34 percent. Also, this treatment pdoped the monolayer structures, opening doors for the realization of devices. Another objective of this work is to develop new ways to characterize this material, particularly the determination of a critical parameter for WS2 applications, the number of layers, using Raman spectroscopy, where we developed a efficient method to discriminate monolayers independently of induced strain, structure modification and doping.

Zr-Si-N thin films were deposited by reactive magnetron sputtering to study silicon influence in the structure, morphology and properties such as hardness and oxidation resistance. Six thin films with silicon concentrations from 2.8 to 14.9 at.% were selected. Thin films morphology shows that there are no columnar grains, structure that is commonly observed in films deposited by sputtering. It was identified amorphous and crystalline areas in films microstructure, creating a structure composed by crystalline grains embedded in an amorphous phase, which were characterized by EDS as Zr and Si rich areas, respectively. XRD results indicate ZrN peaks intensity reduction and a broadening increase due silicon nitride segregation to grain boundaries, which is responsible for grain size reduction, that was calculated by Scherrer and reached magnitudes lower than 10 nm. XRD peaks displacement are observed for all samples and it can be explained due formation of a solid solution in which Si replaces Zr atoms in ZrN crystal lattice and due a strong interface between crystalline phase and amorphous one. XPS data reinforce the presence of compounds like ZrN and Si3N4 and it is also possible to infer the formation of a solid solution of Si in ZrN lattice. Oxidation tests were performed at temperatures in the range of 500°C to 1100°C. ZrN film is almost fully oxidized at 500°C, while films with high silicon content maintain ZrN grains stable at 700°C. When oxidized, ZrN films form monoclinic ZrO2 phase, but, in films with silicon addition, the stable phase is the tetragonal one. This happens due ZrN grain size reduction, because tetragonal phase has the lowest surface energy. Oxidation tests results confirm that there is a mechanism acting as diffusion barrier in films, preventing grains coalescence and oxygen diffusion into film structure. This mechanism is a direct consequence of silicon segregation process to grain boundaries, which ensures the formation of a nanostructure composed of ZrN grains embedded by an amorphous Si3N4 layer (nc-ZrN/a-Si3N4), allowing oxidation resistance improvement in at least 200°C. / Filmes finos de Zr-Si-N foram depositados por magnetron sputerring reativo para estudar a influência do teor de silício na estrutura, morfologia e propriedades como dureza e resistência a oxidação. Para tal, foram selecionados seis filmes com teor de Si entre 2,8 e 14,9 at.%. A morfologia demonstra que a estrutura colunar característica dos filmes depositados por sputtering não existe. A estrutura é composta por áreas cristalinas e outras amorfas, na qual os grãos cristalinos estão envolvidos pela fase amorfa, sendo que EDS detectou que estas fases são ricas em Zr e Si, respectivamente. Há redução de intensidade e alargamento dos picos de difração do ZrN, efeito provocado pela segregação do Si3N4 para região dos contornos, fato que propicia a redução do tamanho de grão, o qual foi calculado por Scherrer e atinge magnitude inferior a 10 nm. Os picos do DRX estão deslocados, fato justificado pela formação de uma solução sólida na qual o Si substituiu o Zr no reticulado do ZrN e pela forte interface formada entre as fases cristalina e amorfa. Dados de XPS reforçam a formação de uma estrutura bifásica de ZrN e Si3N4 e mostra indícios de que há uma solução sólida de Si no ZrN. Os ensaios de oxidação foram realizados em temperaturas de 500°C até 1100°C. O filme de ZrN praticamente se oxida a 500°C, enquanto nos filmes com altos teores de silício os grãos de ZrN se mantém estáveis até 700°C. Quando oxidado, os filmes de ZrN formam predominantemente ZrO2 na fase monoclínica, mas, nos filmes com adição de Si há a inversão para a fase tetragonal. Tal fato é fruto da redução do tamanho de grão, pois a fase tetragonal possui menor energia de superfície. Tais resultados ratificam que existe mecanismo atuando como barreira a difusão, o qual impede a coalescência dos grãos e a difusão do oxigênio. Este mecanismo é resultado do processo de segregação do silício para os contornos, o qual assegura a formação da nanoestrutura composta de grãos de ZrN embebidos por camada amorfa de Si3N4 (nc- ZrN/a-Si3N4) e permite aprimorar a resistência a oxidação em pelo menos 200°C.

The thesis analyses the impact of building renovation on the market price of a property. The analysis uses a particular type of property - a flat in a prefabricated house. A database of offered market prices before and after the building renovation was created. The price of the building renovation was made by an itemized budget. The data, which were obtain in this way, were then submitted to s detail analysis and statistical testing. The result of the analysis was to determine whether the cost of the building renovation impacted the market value of the property and whether it was evaluated