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[en] NANOSCALE MECHANICAL DEFORMATION MECHANISMS OF POLAR AND NON-POLAR ZNO / [pt] MECANISMOS DE DEFORMAÇÃO MECÂNICA EM NANOESCALA DAS FACES POLAR E NÃO POLAR DO ZNOELIZANDRA MARTINS SILVA 17 June 2015 (has links)
[pt] Neste trabalho foi estudado o mecanismo de deformação de faces polares e
não polares do óxido de zinco (ZnO), através da introdução de defeitos mecânicos
por nanoindentação. A estrutura cristalina estável do ZnO é do tipo wurtzita, de
forte caráter anisotrópico já observado em relação a propriedades como
piezoeletricidade e polarização espontânea. O mecanismo de deformação mecânica
desses sistemas ainda não está bem esclarecido e são de vital importância na
otimização de dispositivos optoeletrônicos. A extensão dos defeitos para cada
orientação do cristal foi analisada via microscopia eletrônica de transmissão e
correlacionada com o movimento de planos basais {0001} de forma divergente, em
faces não polares (1100) e (1120), e ao movimento de planos piramidais {1011}
de forma convergente para faces polares (0001) e (0001). A extensão da
deformação induzida abaixo da superfície foi avaliada, onde foi possível identificar
a formação de discordâncias do tipo parafuso que se propagam através do sistema de escorregamento (1120)(0001), se propagando de forma altamente localizada
abaixo da superfície. O início da deformação plástica em monocristais é marcado
por eventos plásticos súbitos (pop-ins). Estes eventos foram identificados e
analisados em função da força e da extensão da deformação gerada. A topografia e
forma das impressões residuais foi analisada usando microscopia de força atômica.
Os defeitos observados no plano superficial tenderam a se propagar em direções
preferenciais num processo induzido pela formação de zonas de tensão em torno da
indentação. A formação de zonas de tensão trativa em uma dada direção aumenta a
mobilidade das discordâncias, enquanto zonas de tensão compressiva agem
contribuindo para o travamento. Estas zonas foram identificadas e a magnitude
desta tensão foi estimada via catodoluminescência. Observamos também que a face
polar (0001) apresentou um comportamento reativo, onde defeitos localizados
abaixo da superfície foram revelados através do processo de limpeza. / [en] In this work, deformation mechanisms of polar and non-polar zinc oxide
(ZnO) were studied by nanoindentation tests. The stable crystal structure of ZnO is
the wurtzite with a strong anisotropic character observed in relation to the
piezoelectricity and spontaneous polarization properties, for example. The
mechanical deformation mechanisms of these sorts of materials are not yet fully
understood, being of vital importance for optoelectronic devices optimization.For
each ZnO crystallographic orientation, the induced defects damages were analyzed
by transmission electron microscopy (TEM) and correlated with the slip of basal
planes {0001} in the divergent directions for the both non-polar faces
(1100) and (1120), as well as for the both polar faces (0001) and (0001). Screw
perfect dislocations were identified by propagating through the slip system (1120)(0001). The beginning of plastic deformation in single crystals is marked by pop-ins events. Such events were identified and analyzed in function of the applied force and size. The residual impressions topography and shape were analyzed by atomic force microscopy (AFM). The observed defects on the surface were
propagated in a preferred direction induced by stress components around the
indentation. Tensile stress generation in a certain direction increases the
dislocations mobility, while compressive stress contributes to pinning regions.
Stress components were identified and their magnitudes were estimated by cathode luminescence method. The polar face (0001) showed a reactive behavior; some defects produced underneath the surface were revealed by samples cleaning process.
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[en] A CONTINUOUS DAMAGE MODEL FOR MATERIALS WITH ELASTIC-PLASTIC BEHAVIOR / [pt] UM MODELO DE DANO CONTÍNUO PARA MATERIAIS COM COMPORTAMENTO ELASTO-PLÁSTICOFULVIO ENRICO GIACOMO CHIMISSO 08 March 2018 (has links)
[pt] A Mecânica do Dano Contínuo é uma ferramenta promissora para a análise de vida residual
em componentes de máquinas e de estruturas. Todavia, não é uma tarefa simples a de se obter
uma descrição fisica realística, associada a uma descrição matemática correta, do acoplamento
entre a deformação e o amolecimento causado pela degradação da microestrutura.
No caso de barras metálicas, a deformação plástica cíclica causa um endurecimento junto com
uma degradação na estrutura (dano de fadiga). Por outro lado, a degradação da estrutura induz
o amolecimento observado na curva tensão de engenharia vs. deformação. Logo, torna-se
importante a modelagem do acoplamento entre plasticidade e dano para que se possa prever de
maneira adequada o tempo de vida (ciclos), de um componente estrutural.
Muitas tentativas feitas para descrever este tipo de comportamento mostraram-se insatisfatórias. O problema matemático é, em geral, mal posto e uma aproximação numérica da solução é incorreta do ponto de vista fisico. Nestes casos, o fenômeno de localização da deformação é
malha-dependente. No presente trabalho, propõe-se uma nova teoria de dano para materiais elasto-plásticos que supera este problema. A teoria tem uma forte base termodinâmica e leva em conta o fenômeno de amolecimento. Uma diferença básica em relação a outros modelos consiste no fato de que a
variável escalar D, associada ao dano, é considerada não apenas uma variável de estado mas
também uma variável cinemática independente, com abordagem semelhante à apresentada nas
teorias de contínuo com microestrutura. As possibilidades de utilização da teoria apresentada são verificadas através da comparação de simulações numéricas com resultados experimentais, para solicitações cíclicas uniaxiais, em barras de almnínioestrutural e em barras de aço austenitico AISI 316 L. / [en] Continuum Damage Mechanics is a promising tool for the failure prediction of structural components. Nevertheless, it is not a simple task to do a mathematically correct and physically
realistic description of the strain-softcning behavior due to the degradation of the microstructure. In the case of metallic bars, the cyclic plastic deformation induces a strain-hardening and also a
degradation of the structure (fatigue damage). In the other hand, the degradation of the structure
induces a softening behavior in the engineering stress-strain curve. Hence, it is very important to
model the coupling between plasticity and damage in order to perform an adequate lifetime
prevision. Many attempts to describe this type of behavior have been unsatisfatory. The mathematical
problem is, in general, ill posed and a numerical approximation of the solution is incorrect from
the physical point of view. In this cases the phenomenon of strain localization due to strain-soflzening is mesh dependent. In the present work a new Damage theory for elasto-plastic materials that overcome this problem is proposed. The theory has a strong thermodynarnic basis and take into account the softening behavior. One basic difference from the others models is that the scalar variable D related with damage is taken as an independent kinematic variable, similarly as in the theories of continua with
microstructure. The effectiveness and usefulness of the theory is checked by comparing numerical simulations of cyclic uniaxial tests in Aluminiun bars and 316L stainless steel bars with experimental results.
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[pt] MECANISMOS DE DEFORMAÇÃO MECÂNICA EM NANOESCALA DO NITRETO DE GÁLIO / [en] NANOSCALE MECHANICAL DEFORMATION MECHANISMS OF GALLIUM NITRIDEPAULA GALVAO CALDAS 30 October 2015 (has links)
[pt] Neste trabalho foi estudada a deformação mecânica em filmes de
GaN por nanoindentação. Um nanoindentador foi usado para induzir a
nucleação de defeitos mecânicos na superfície das amostras de forma
controlada. A morfologia das indentações e a microestrutura dos defeitos
foram estudados com o uso da microscopia de força atômica e
microscopia eletrônica de transmissão . Os resultados mostraram que nos
estágios iniciais de deformação, o processo de nanoindentação promove
o escorregamento em escala atômica de planos cristalinos que pode ser
revertido se a carga é removida. Se a carga for aumentada ainda mais, a
partir de uma tensão crítica, ocorre um grande evento pop-in com o
escorregamento dos planos 1101, 1122 e 0001 produzindo então
deformação plástica irreversível. A influência dos dopantes na deformação
mecânica foi estudada e os resultados mostraram que é mais difícil
produzir deformação mecânica em filmes de GaN dopado com Si e
dopado com Mg do que no filme não dopado. A autorrecuperação que
ocorre após a retirada da ponta foi estudada utilizando cristais de ZnO
com diferentes orientações. O mecanismo de ativação térmica dos loops
de discordância foi estudado através da observação da influência da
temperatura no processo de autorrecuperação parcial dos cristais.
Medidas de catodoluminescência foram usadas para identificar as
distribuições de tensão associadas à deformação plástica permanente
mostrando que esta induz regiões de tensão trativa ao longo das direções
a 1120 nos filmes de GaN dopado e não dopado. / [en] In this work, the mechanical deformation of GaN films was studied by
nanoindentation. A nanoindenter was used to induce the nucleation of
mechanical defects on the samples surfaces in a controlled manner. The
morphology of the indentations and the microstructure of the defects were
studied using atomic force microscopy and transmission electron
microscopy. The results showed that in the early stages of deformation,
the nanoindentation process promotes slip at the atomic scale of the
pyramidal planes of the crystal that can be reversed if the load is removed.
If load is further increased, locking of these atomic plains occur leading to
a hardened crystal region. It acts as an extension of the tip of the indenter
redistributing the applied stress. At a critical stress, a major pop-in event
occurs with the slip of the 1101, 1122 and 0001 plains leading then to
irreversible plastic deformation. The influence of doping on the mechanical
deformation has been studied and the results showed that it is more
difficult to produce mechanical deformation in GaN films doped with Si and
Mg doped than in undoped films. The self-recovery that occurs after
removal of the tip was investigated using ZnO crystals with different
orientations. The mechanism of thermal activation of dislocation loops was
studied by observing the influence of temperature on the self-recovery
process of the crystals. Cathodoluminescence measures were used to
identify the resulting stress distributions associated with permanent plastic
deformation showing that this induces tensile regions along the a 1120
directions in doped and undoped GaN films.
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[en] A DEFORMATION OF POISSON STRUCTURE IN TORIC VARIETY AND COHOMOLOGICAL CONSIDERATIONS / [pt] UMA DEFORMAÇÃO DE ESTRUTURA POISSON EM VARIEDADE TÓRICA E CONSIDERAÇÕES COHOMOLÓGICASMARCELO SANTOS DA SILVA 13 July 2021 (has links)
[pt] O estudo de deformações e degenerações de estruturas de Poisson
ocupa posição especial dentro do marco clássico de análise de degenerações
de estruturas geométricas. Nesta tese como resultado principal construímos
uma deformação não trivial na qual a estrutura quadrática canônica do
espaço projetivo complexo n-dimensional é limite contínuo de estruturas
Kahlerianas. Além disso, como resultado segundário de estudos de
deformações mostramos que uma estrutura Poisson invariante numa
variedade tórica com número finito de folhas não pode ser exata na
cohomologia Poisson. Nosso estudo também inclui considerações sobre
cohomologia Poisson da estrutura quadrática canônica do espaço vetorial
complexo n-dimensional. / [en] The study of deformations and degenerations of Poisson structures
occupies a special position within the classical framework of analysis of
degenerations of geometric structures. In this thesis as the main result we
build a non-triavial deformation in which the canonical quadratic structure
in CP(n) is a continuous limit of Kahlerian structures. Furthermore, as a
secondary result of deformation studies we have shown that an invariant
Poisson structure in a toric variety with finite number of leaves cannot be
exact in Poisson cohomology. Our study also includes considerations about
Poisson cohomology of the canonical quadratic structure of C(n).
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[en] EVALUATION OF ABSORPTION OF IMPACT ENERGY: AN APPROACH BASED ON IMPACT TESTS IN SIMILAR STRUCTURES / [pt] AVALIAÇÃO DA ABSORÇÃO DE ENERGIA DE IMPACTO: UMA ABORDAGEM BASEADA EM TESTES COM ESTRUTURAS SIMILARESGILVANIA TERTO ALVES 28 July 2010 (has links)
[pt] Diversas estruturas projetadas pelo homem estão suscetíveis a impacto e
quando se menciona impacto mecânico, pensa-se em um esforço de natureza
dinâmica, na qual a carga é aplicada repentinamente e rapidamente. O impacto é
um fenômeno de bastante complexidade, pois estão envolvidos o módulo da força,
duração da aplicação desta e velocidade do impacto, além do comportamento
mecânico do material. O impacto pode ser encontrado em diversas situações, entre
elas se pode citar o projeto de ferramentas, explosões, artilharia, segurança no
armazenamento de substâncias perigosas, colisões entre meios de transporte tais
como aeronaves, carros, trens, etc. O carregamento aplicado associado à
velocidade fornece o que é chamado de energia de impacto, que dependendo de
sua amplitude pode provocar grandes prejuízos estruturais, ao meio ambiente ou
ainda ao ser humano. Por isso devem-se prover meios de absorção desta energia
para reduzir suas consequências. O comportamento da estruturas mecânicas
submetidas ao impacto é um tema de bastante relevância e atualmente vem sendo
frequentemente discutido devido às colisões de veículos. Neste trabalho, foram
realizadas simulações de carregamentos dinâmicos em estruturas similares
representando componentes veiculares através do método de elementos finitos
seguidos de testes de impacto por queda de peso com medição das deformações,
registradas por um extensômetros conectado a um sistema de aquisição de sinais,
de modo a se estabelecer um método para cálculo da energia absorvida pela
estrutura. / [en] Several man-made structures are susceptible to impact forces. Mechanical
impact is associated with an effort of dynamic nature, in which the load is
suddenly and quickly applied. Impact is a complex phenomenon, because of the
intensity of the force, duration of its application, and impact speed involved,
which influence the mechanical behavior of the material. Impact can be found in
several situations, e.g. in tool design, explosions, artillery, safety systems for
dangerous substance storage, collisions between transport vehicles such as
aircraft, cars, trains, etc. The applied loading associated to high speeds supplies
the so-called impact energy. Depending on its intensity, impact can cause large
structural damage, to the environment, or even to a human being. Therefore, ways
to absorb this energy must be provided to reduce its consequences. The behavior
of mechanical structures submitted to impact is a highly relevant issue.
Nowadays, it is frequently discussed in the context of vehicle collisions. In this
work, simulations of dynamic loading are carried through, in similar structures
representing components of a vehicle, through the Finite Elements Method.
Impact tests using a drop weight machine are performed to measure deformations
using strain gauges connected to a system signal acquisition system, in order to
establish a method to calculate the impact energy absorbed by the structure.
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[en] PERSISTENCE OF STRAINING IN THE FOUR-ROLL MILL FLOW / [pt] PERSISTÊNCIA DE DEFORMAÇÃO NO ESCOAMENTO NO FOUR-ROLL MILLJOAO PEDRO BEZERRA DA CUNHA 15 July 2021 (has links)
[pt] A motivação deste trabalho consiste no uso do four-roll mill para aumentar
a separação de fases de emulsões água em óleo (A/O) presente no
processamento primário da indústria de petróleo. A partir da conservação de
massa e momento, a fase contínua foi modelada como escoamento incompressível,
bi-dimensional e isotérmico. Simulações numéricas utilizando o método
de elementos finitos foram implementadas para revelar a influência das diversas
configurações de escoamento no comportamento mecânico do material. A
partir dos resultados obtidos, a habitual forma de classificar o escoamento no
four-roll mill de acordo com a literatura se demonstrou ineficiente. Este trabalho
sugere classificações locais de escoamento a cada posição dependendo se
a mesma está ocupada pela fase contínua ou dispersa da emulsão. O efeito da
fase dispersa é descrito via pós-processamento. Microelementos no formato de vetores foram inseridos no domínio e investigou-se suas deformações e trajetórias. Consequentemente, analisou-se a deformação de gotas e a sua respectiva
influência na instabilidade da emulsão. / [en] The motivation of this work consists in the use of four-roll mill in order
to increase the phase separation of water-in-oil emulsions (W/O) present in
the primary process of oil industry. With mass and momentum conservation,
the continuous phase is modeled by an incompressible, bi-dimensional and
isothermal flow. Numerical simulations employing the finite element method
were implemented to reveal the influence of the several flow configurations
in the material mechanical behavior. From the obtained results, the standard
way of classifying the flow in the four-roll mill according to the literature was
proved inefficient. This work suggests local flow classifications for each position depending if it is occupied by the continuous or dispersed phase. The effect of the dispersed phase was described by a post-processing scheme. Microelements in shape of vectors were inserted in the domain and their deformations and pathlines were investigated. Thus, the deformation of droplets and their respective influences in the emulsion instability were analyzed.
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[en] METROLOGICAL RELIABILITY OF THE DYNAMOMETRIC BENCH FOR ENGINE TESTING OF CTEX / [pt] CONFIABILIDADE METROLÓGICA DO BANCO DINAMOMÉTRICO PARA ENSAIO DE MOTORES DO CTEXSERGIO BRAGANTINE GERMANO 16 July 2014 (has links)
[pt] Nesta dissertação buscou-se avaliar metrologicamente um banco de ensaios dinamométricos específico, utilizado para analisar a eficiência de motores, lubrificantes e combustíveis, por meio de métodos de comparação dos valores medidos com valores padrões. As grandezas mensuradas foram: velocidade de rotação do eixo de um motor, torque neste eixo, temperaturas e pressões no motor e no dinamômetro, elemento que atua como freio do motor para proporcionar uma simulação das condições reais de trabalho. Foi necessário utilizar dois métodos distintos para avaliação de cada uma das grandezas mensuradas. Foram mensuradas velocidades do motor funcionando e velocidades simuladas, tanto inferiores como superiores às velocidades de operação do motor, determinando os limites superior e inferior de resposta do sistema de medição. Para avaliar a medição de torque, foram produzidos torques conhecidos (padrão), correlacionados com torques medidos no motor funcionando. Temperaturas foram produzidas por um banho termostático, mensuradas com equipamentos calibrados e em seguida comparadas com as indicadas pelo sistema de medição, sendo também utilizado um método simulador de informações de temperaturas, chegando a ser simuladas de -200 graus Celsius a 650 graus Celsius. Pressões foram geradas por uma bomba de pressão padrão e lidas pelo sistema de medição, sendo detectado funcionamento inapropriado de 2 canais. Os resultados de cada grandeza foram tratados estatisticamente sendo validadas suas utilizações nos cálculos executados. Confirmadas estatisticamente as validades dos resultados, as incertezas de medição foram calculadas, sendo utilizadas também informações dos certificados de calibração dos equipamentos usados nas medições realizadas. Sugestões foram apresentadas para que melhoria sejam incrementadas ao sistema de medição que demonstrou estar funcionando de forma satisfatória, apresentando, no entanto, algumas oportunidades de melhorias. / [en] This work intended to evaluate, metrologically, a specific bench of dynamometric tests, used to analyze the efficiency of engines, lubricants and fuels, through methods that compare the measured values with standards. The measured quantities were: rotation speed of the engine shaft, torque on this same shaft, temperature and pressure of both engine and dynamometer, element that acts as the engine brake so it can simulate a real work condition. It was necessary to use two different methods to evaluate each measured quantity. It was measured the working engine speed and simulated speeds, both higher and lower than the engine operating speeds, establishing the higher and the lower limits of the measurement system. To evaluate the torque measurement, known torques (standards), were produced, and related to the measured torques in the working engine. Temperatures were produced by a thermal bath, measured with calibrated equipment, and then compared with the temperatures indicated by the measuring system, being also used a simulated method for temperatures information, with a range of simulation between -200 Celsius degrees and 650 Celsius degrees. The pressures were created by a standard pressure pump and read by the measuring system, being detected an inappropriate operation of 2 channels. The results were treated statistically, being validated the utilizations on the executed calculations. Having been statistically confirmed the validity of the results, the measurement uncertainties were calculated, being also used the information from the equipment calibration certificate. Suggestions were presented so that improvemenst can be made to the Measuring System.
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[en] ANALYSIS OF THE DEMODULATION TECHNIQUE BASED ON FIXED FILTERS IN THE INTERROGATION OF FIBER BRAGG GRATING SENSORS / [pt] ANÁLISE DA TÉCNICA DE DEMODULAÇÃO BASEADA EM FILTROS FIXOS NA INTERROGAÇÃO DE SENSORES A REDE DE BRAGG EM FIBRAS ÓPTICASLUIZ CARLOS DA SILVA NUNES 31 August 2004 (has links)
[pt] A análise da técnica de demodulação usada para interrogar
sensores a rede de Bragg em fibras ópticas baseadas em
filtros fixos foi realizada teoricamente e
experimentalmente. Diferentes configurações de sistemas
foram analisadas modificando a posição espectral dos
filtros, assim como os níveis de potência óptica obtidos
nos fotodetectores. Foram realizadas medidas com o tempo
de
integração que variavam de 0.01 a 1s e estimado o limite
de
baixa freqüência. Comparação entre os resultados
experimentais e simulados mostram boa concordância, e
extrapolações indicam que seria possível chegar a uma
faixa
de medida da ordem de 7 nanômetros, com incertezas
equivalentes menores que 2 picometros, na medida da
posição
de pico do sensor. Foi feita uma análise da possibilidade
de utilização desta técnica para medida simultânea de
pressão e temperatura com uma única rede sensora. Na
realização experimental foi usado um transdutor de
pressão
que transferia uma força transversal à fibra,
proporcional
à pressão atuante, gerando birrefringência na região da
rede de Bragg. Foi possível obter valores de pressão com
a
faixa dinâmica de 400 psi com incerteza máxima de 4 psi e
simultaneamente temperaturas com variação de 28 a 50 graus Celsius
com
incerteza máxima de 0.1 graus Celsius. Adicionalmente, foram
estudados
os efeitos gerados em uma multiplexação temporal (TDM) de
sensores a rede de Bragg quando os sensores se encontram
superpostos na mesma posição espectral. Nesta análise é
confrontada a técnica de demodulação utilizando dois
filtros fixos com a técnica baseada na posição espectral.
Os resultados indicam que a técnica baseada em filtros
fixos apresenta vantagem, permitindo um número
significativamente maior de sensores. E também, foi
analisado o distúrbio provocado no espectro da rede
sensora
quando a fonte de luz usada para interrogar a rede tem
uma
modulação espectral que varia com a temperatura.
Finalmente, foi apresentado um sistema de multiplexação
(TDM/WDM), completamente polarizado, capaz de interrogar
dezenas de sensores a rede de Bragg escrito em fibras de
alta birrefringência. O sistema de multiplexação
consistiu
em uma chave óptica integrada, baseada em um
interferômetro
de Mach-Zehnder com configuração X-Y, e em um
espectrômetro
com um CCD linear como elemento de detecção. / [en] The analysis of a demodulation system for fiber Bragg
grating sensors based on two fixed spectral filters has
been carried out both theoretically and experimentally.
Different system configurations were analyzed by modifying
the spectral position of the filters as well as the optical
power-level of the signal reaching the two photo-detectors.
Measurements with integration times that varied from 0.01
to 1 second have been compared with the low frequency limit
predicted for long-term operation. Comparisons between
simulated and experimental results show good agreement, and
extrapolations indicate that it should be possible to
achieve a dynamic range of the order of 7 nanometers, with
uncertainties equivalent to less than 2 picometers, in
measurements of the sensor peak position. Applications
based on this system were carried out. An analysis of
simultaneous measurement of temperature and pressure with
only one FBG sensor using transducer of pressure to
transfer a lateral force to the fiber, proportional to the
applied pressure, generating birefringence at grating Bragg
region has been realized. The proposed system allowed to
measure pressure range of 400 psi with uncertain of 4 psi
and simultaneously temperature range of 22 Celsius Degree with uncertain
of 0.1 Celsius Degree. In addiction, generated effects in the temporal
multiplexing (TDM) of fiber Bragg grating sensors when the
sensor spectra are fully overlapped have been analyzed. In
this study, it is compared the demodulation technique based
on two fixed filters with the conventional technique based
on the peak position. The results show that the technique
based on fixed filters presents advantage to conventional,
allowing a greatest sensor number. It was also analyzed the
generated disturbance in the Bragg grating sensor spectrum
when the source used to interrogate the sensor has a
residual modulation which changes with the temperature. And
finally, a polarized multiplexing system (TDM/WDM) able to
interrogate a large number of Bragg grating sensors written
in high-birefringent polarization-maintaining fibers has
been realized. It is based on integrated-optic switch Mach-
Zehnder interferometer in X-Y configuration and a CCD line
array spectrometer.
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[pt] ESTABILIDADE E DEFORMAÇÃO DE TALUDES DE SOLO SOB CARREGAMENTO SÍSMICO / [en] STABILITY AND DEFORMATION OF SOIL SLOPES UNDER SEISMIC LOADCARLOS HUGO SOTO MOROTE 15 February 2007 (has links)
[pt] O comportamento sísmico de taludes tem sido um tópico de
grande
interesse da engenharia geotécnica nos últimos 40 anos.
Durante este período, a
prática da engenharia nesta área evoluiu do emprego de
técnicas elementares para
procedimentos numéricos bastante complexos. A abordagem
mais simples é a
análise pseudo-estática na qual o carregamento do
terremoto é simulado por uma
aceleração horizontal estática equivalente atuando na
massa de solo deslizante,
utilizando-se um procedimento de equilíbrio limite
(método
das fatias),
geralmente conservativo. O parâmetro que descreve o
comportamento dinâmico
do solo é referido como coeficiente sísmico k, e sua
seleção depende fortemente
da experiência e normas técnicas locais, porque não há
maneira simples e segura
de se escolher um valor adequado. O segundo procedimento
é
conhecido como
método de Newmark, que envolve o cálculo de uma
aceleração
de escoamento,
definida como a força inercial necessária para o fator
de
segurança atingir 1 em
uma análise pseudo-estática pelo método de equilíbrio
limite. O procedimento
então usa os registros de aceleração do terremoto de
projeto e o integra
duplamente no tempo para calcular os deslocamentos
permanentes acumulados.
O terceiro método é referido como análise de Makdisi-
Seed,
que procura definir a
estabilidade sísmica do talude em termos de
deslocamentos
aceitáveis em vez de
um fator de segurança tradicional através de uma versão
modificada do método de
Newmark. Esta técnica apresenta uma maneira racional de
calcular uma
aceleração de escoamento média, necessária para produzir
um valor do coeficiente
de segurança do talude igual a 1. Gráficos específicos
foram também
desenvolvidos para estimativa dos deslocamentos
permanentes, tendo sido
bastante aplicados em aterros rodoviários, barragens e
aterros sanitários.
Finalmente, o mais sofisticado método para análise de
estabilidade sísmica de
taludes é conhecido como análise dinâmica, que
normalmente
incorpora modelos
de elementos finitos e relações tensão x deformação
complexas numa tentativa de obter melhores
representações
para o comportamento mecânico de taludes sob
cargas cíclicas Os resultados destas análises podem
incluir a história no tempo dos
deslocamentos e tensões, bem como das freqüências
naturais, efeitos de
amortecimento, etc. Este trabalho apresenta uma
comparação
entre os métodos
mencionados anteriormente, analisando o comportamento
sísmico dos taludes da
estrutura de contenção dos resíduos de lixiviação de
minério de urânio, na Bahia,
e dos taludes do bota-fora sul da mina de cobre
Toquepala,
situada no Peru. / [en] The seismic stability of slopes has been a topic of
considerable interest in
geotechnical engineering for the past 40 years. During
that period, the state of
practice has moved from simples techniques to more
complicated numerical
procedures. The simplest approach is the pseudo-static
analysis in which the
earthquake load is simulated by an equivalent static
horizontal acceleration
acting on the mass of the landslide, according to a
generally conservative limit
equilibrium analysis. The ground motion parameter used in
a pseudo-static
analysis is referred to as the seismic coefficient k, and
its selection has relied
heavily on engineering judgment and local code
requirements because there is no
simple method for determining an appropriate value. The
second main procedure
is known as the Newmark displacement analysis which
involves the calculation of
the yield acceleration, defined as the inertial force
required to cause the static
factor of safety to reach 1 from the traditional limit
equilibrium slope stability
analysis. The procedure then uses a design earthquake
strong-motion record which
is numerically integrated twice for the amplitude of the
acceleration above the
yield acceleration to calculate the cumulative
displacements. These displacements
are then evaluated in light of the slope material
properties and the requirements of
the proposed development. The third method is referred to
as the Makdisi-Seed
analysis sought to define seismic embankment stability in
terms of acceptable
deformation instead of conventional factors of safety,
using a modified Newmark
analysis. Their method presents a rational means to
determine yield acceleration,
or the average acceleration required to produce a factor
of safety of unity. Design
curves were developed to estimate the permanent earthquake-
induced
deformations of embankments, which have since been applied
to sanitary landfill and highway embankments. Finally, the
most sophisticated method for seismic
slope stability calculations is known as the dynamic
analysis, which normally
incorporates a finite element model and a rather complex
stress-strain behavior for
geological materials in an attempt to obtain a better
representation of the behavior
of soils under cyclic loading. The results of the analysis
can include a time
history of displacements and stresses, as well as natural
frequencies, effects of
damping, etc. This work presents a comparison of the
results obtained by the
aforementioned approaches, considering the seismic
behavior of the slopes of an
uranium lixiviation pad situated in Bahia, Brazil, and the
South embankment of
the waste landfill of the Toquepala Mine, Peru.
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[en] OPTICAL FIBER FABRY-PEROT CAVITIES FOR SENSING TEMPERATURE, STRAIN AND MAGNETIC FIELD / [pt] FIBRAS ÓPTICAS COM CAVIDADES FABRY-PEROT PARA SENSORIAMENTO DE TEMPERATURA, DEFORMAÇÃO LONGITUDINAL E CAMPO MAGNÉTICOLARISSA MARIA BESERRA SOARES 13 June 2016 (has links)
[pt] Nesta dissertação foram discutidos os resultados obtidos com um
interferômetro Fabry-Perot intrínseco (FPI) a fibra óptica, para sensoriamento de
deformação longitudinal, temperatura e campo magnético. O FPI foi construído
através da emenda de uma fibra capilar entre dois pedaços de fibra padrão de
telecomunicação, formando uma cavidade de ar retangular. Esta cavidade, quando
atua como um sensor de deformação longitudinal, possui uma sensibilidade nove
vezes maior que uma típica rede de Bragg (FBG). Porém, quando atua como
sensor de temperatura, a sensibilidade é bem menor que a de uma rede de Bragg,
tornando-se bastante útil para diversas aplicações. O sensor de campo magnético
foi construído através da colagem da cavidade de ar num material
magnetostrictivo, para que este convertesse as mudanças causadas em seu
comprimento, devido à aplicação do campo magnético, em deformação
longitudinal. Este sensor apresentou uma sensibilidade ao campo magnético
quatro vezes maior do que quando o mesmo é construído com uma rede de Bragg. / [en] This thesis discusses the results obtained with an intrinsic Fabry-Perot
interferometer (FPI) fiber, for sensing longitudinal strain, temperature and
magnetic field. The FPI was constructed by splicing a capillary fiber between two
pieces of standard telecommunication fiber, forming a rectangular air cavity. This
cavity, when acting as a longitudinal deformation sensor has a sensitivity nine
times greater than a typical Bragg grating (FBG). However, when it acts as a
temperature sensor, the sensitivity is much smaller than a Bragg grating, making it
useful for various applications. The magnetic field sensor was built placing the air
cavity on a magnetostrictive material, so that it converted the changes brought in
its length due to the application of the magnetic field in longitudinal deformation.
The sensor showed a sensitivity to the magnetic field four times higher than when
it is built with a Bragg grating.
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