Processos de fabricação que fazem uso de abrasão como modo de remoção de material são discutidos constantemente pela literatura. Entretanto, a abrasividade, ou a capacidade de remoção de material pelos abrasivos pouco tem sido abordada na literatura especificamente para partículas micrométricas. Esta capacidade de remoção pode ser atribuída a variações da concentração, geometria, dureza e distribuição de tamanho das partículas no fluido abrasivo. Logo, um melhor entendimento acerca da abrasividade das partículas faz-se necessário para uma melhor caracterização dos modos e mecanismos atuantes no processo, visto que a seleção do abrasivo é um fator econômico significativo em diversos processos de fabricação, tais como retificação e hidroerosão. Esta dissertação tem por objetivo utilizar-se do ensaio de desgaste por micro abrasão para a avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro. Como corpos-de-prova foram utilizadas amostras de aço AISI D2 (677 HRC) e as esferas de 25,4 mm de diâmetro foram de aço AISI 52100 temperado e revenido. Foram realizados ensaios com abrasivos diferentes de tamanhos semelhantes e ensaios com o mesmo abrasivo de tamanhos diferentes para verificar a influência da concentração do abrasivo, da rotação e do desgaste da esfera e do tempo de ensaio. As distribuições de tamanho das partículas foram determinadas através da técnica de difração a laser na forma de distribuição de frequência em volume e na forma de frequência acumulada. Além disso, a caracterização quanto à geometria, por meio do fator SPQ (parâmetro de ponta), foi realizada utilizando um programa computacional desenvolvido no Matlab. As distribuições de tamanho mostraram uma percentagem de volume de partículas finas maior nas amostras de carbeto de boro e uma percentagem de volume de partículas mais grossas superiores para a alumina. O valor de SPQ médio apresentou-se maior para o carbeto de boro do que para a alumina, quando com tamanhos médios diferentes. Porém para os abrasivos diferentes com tamanho médio semelhante, a alumina apresentou um valor maior para o parâmetro. Esse valor maior sugere uma maior capacidade de remoção de material. Os resultados mostraram que a variação do tempo de ensaio é responsável por uma mudança no modo de desgaste e que os abrasivos de Al2O3 apresentam menor abrasividade quando comparados aos abrasivos de B4C, pois o coeficiente de desgaste mostrou-se maior para este após o alcance do regime permanente. Um aumento da concentração do abrasivo e um acréscimo no tempo de ensaio levaram a um crescimento no volume de desgaste do material para ambos os abrasivos, enquanto que um aumento na rotação da esfera de ensaio não proporcionou um aumento significativo no volume de material removido. As durezas das partículas abrasivas e do corpo de prova e o tamanho e a angularidade dos abrasivos são utilizados para discussão das causas do regime permanente ter ocorrido em diferentes tempos para os dois abrasivos. / Manufacturing processes that use abrasion for material removal are constantly discussed in the literature. However, the abrasiveness, or the ability of material removal by particles has not been widely discussed in the literature specifically for micrometric particles. This removal capacity can be attributed to changes in the particle concentration, geometry, hardness and size distribution in the fluid abrasive. Therefore, a better understanding of the particles abrasiveness is necessary for a proper characterization of the modes and mechanisms acting in the process, since the abrasive selection is a significant economic factor in several manufacturing processes, such as grinding and hydroerosive grinding. The purpose of this work is to use the micro abrasion wear test to evaluate the abrasiveness of alumina and boron carbide particles. Samples of AISI D2 steel (677 HRC) and balls with 25.4 mm diameters quenched and tempered AISI 52100 steel were used. Tests were performed with different abrasives of similar sizes and with the same abrasive of different sizes to verify the influence of the abrasive concentration, ball rotation and wear and test time. Particle size distribution was determined by laser diffraction in terms of frequency distribution and cumulative frequency volumes. Moreover, the particle geometry characterization was also determined using the SPQ factor (Spike value) using a Matlab computer program. The size distribution indicated a higher percentage of fine particles for boron carbide and a higher percentage of coarse particles for alumina. The mean SPQ value was higher for boron carbide than for alumina with different average sizes. However, for different abrasives with similar average size, the alumina presented a bigger value for the parameter. This bigger value suggests a higher material removal capacity. The results show that test time is responsible for a change in the wear mode. Al2O3 particles presented a lower abrasiveness when compared to B4C particles because the wear coefficient was bigger for B4C after reaching the steady state regime. An increase in abrasive concentration and in test time led to a growth in material volume wear for both abrasives, while an increase in the ball rotation did not provide a significant increase in the material volume removed. The particles and specimen hardness and the abrasives size and angularity were used to discuss the causes of the steady state regime occur at different times for the two abrasives.

A presente dissertação visa analisar o desempenho na frenagem de um cavalo mecânico e semi-reboque que utiliza o sistema ABS (Antilock Braking System). Foi desenvolvido um modelo virtual de simulação utilizando a técnica dos sistemas multicorpos (Multibody System) do SimMechanics, um toolbox do Matlab/Simulink. No modelo virtual do veículo combinado foram considerados os parâmetros geométricos e mecânicos dos chassis, das suspensões, dos freios, contato pneu-pavimento e a válvula sensível à carga. São obtidas as forças normais dinâmicas no contato pneu pavimento quando o veículo está desacelerando de 20m/s até a parada completa, estas forças normais dinâmicas são entradas de uma sub-rotina em Simulink onde são calculadas as forças de frenagem, quando os freios tipo S carne são acionados. São realizadas simulações de frenagens em linha reta em pistas de média aderência (0,4) e alta aderência (0,8). As eficiências são obtidas quando o cavalo mecânico utiliza a configuração fixa de ABS tipo 6S/6M e o semi-reboque utiliza diversas configurações de ABS tipos: 2S/1M (e 4,6); 2S/2M (e 4,6); 4S/2M (e4); 4S/2M (e6); 4S/3M (e4); 4S/3M (e6); 4S/4M (e4) e 4S/4M (e6) e 6S/6M. O veículo é simulado também freando sem sistema ABS e a eficiência resultante comparada com as obtidas anteriormente. Os resultados são apresentados em figuras que mostram as forças normais dinâmicas ao pavimento, as aderências utilizadas pelos pneus e as eficiências atingidas pelas diversas configurações de ABS utilizadas no semi-reboque. Conclui-se de forma geral que configurações de ABS com mais sensores e válvulas moduladoras produzem uma eficiência maior e que a utilização de qualquer configuração de ABS como sistema complementar do sistema de freios de serviço, aumenta a eficiência de frenagem que é sempre superior ao do veículo sem sistema ABS. Esses resultados ajudam na preservação da dirigibilidade e estabilidade do veículo combinado, contribuindo assim na prevenção de acidentes de trânsito em situações de emergência. / This dissertation reports on the development of a simulation model for the analysis of the braking performance of tractor-semitrailer vehicles that use the ABS (Antilock Braking System). The model was developed using the virtual simulation technique of multibody systems with SimMechanics, a toolbox of Matlab/Simulink. In this simulation model the mechanical and geometrical parameters of the chassis, suspensions, brakes, adhesion coefficient, and load sensing valve were considered. When the vehicle is decelerating, the normal forces between the tire and road surface are obtained by the virtual model. These forces are the input of a subroutine in which the braking forces are calculated when the S Came brakes are triggered. Simulations of braking on straight line in road were made for average adhesion coefficient (0.4) and high adhesion coefficient (0.8). Efficiencies were obtained when the tractor used fixed ABS configuration of a 6S/6M type, and the semitrailer used the ABS type: 2S/lM (and 4.6); 2S/2M (and 4.6); 4S/2M (e4); 4S/2M (e6); 4S/3M (e4); 4S/3M (e6); 4S/4M (e4) and 4S/4M (e6) and 6S/6M. The results are presented in figures which show, the normal dynamic forces between tire and road, adhesions used by the tires and the efficiencies achieved by different ABS configurations installed in the semi-trailer. It is possible to conclude that in general ABS configurations with more sensors and modulating valves produce higher efficiency and the use of any configuration as a complementary system of the ABS brake system service increases the braking efficiency, which is always higher than that of a vehicle without ABS. The results help preserving the vehicle stability and maneuverability, preventing road accidents in emergency situations.

Orientador: Marco Lucio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:20:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bargos_FabianoFernandes_M.pdf: 7838730 bytes, checksum: fc693b4a6996fada9f50dfaa2a0a102b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esse trabalho apresenta uma implementação, em ambiente MatLab, de códigos para o Método dos Elementos Finitos de Alta Ordem em malhas estruturadas e não estruturadas para aplicação em problemas 2D e 3D. Apresenta-se um resumo dos procedimentos para construção das bases de funções para quadrados, triângulos, hexaedros e tetraedros através do produto tensorial. Faz-se um estudo detalhado da continuidade C0 da aproximação para expansões modais em quadrados e mostra-se que com uma numeração adequada das funções de aresta a continuidade é automaticamente obtida. Por fim, através da imposição de uma solução analítica, analisam-se os problemas de projeção e Poisson, 2D e 3D, em malhas de quadrados, triângulos e hexaedros, para refinamentos h e p / Abstract: An implementation in MatLab environment of a code for the High Order Finite Element Method on structured and non-structured mesh for 2D and 3D application problems is showed. The construction of basis functions for squares, triangles, hexahedral and tetrahedral, based on tensorial product, is briefly presented. It is showed that the approximation continuity in modal expansions for squares can be reached with a suitable functions numbering. Finally, through a analytical solution, the 2D and 3D projection and Poisson problems are investigates in squares, triangles and hexahedrons meshes with h and p refinements / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

A máquina a relutância chaveada ganhou considerável atenção da comunidade científica com o desenvolvimento da eletrônica de potência e é considerada hoje uma máquina elétrica promissora para algumas aplicações, principalmente aquelas onde há a necessidade de operação em velocidade variável seja como motor ou como gerador. Sendo assim, este trabalho apresenta a dinâmica de funcionamento de uma máquina a relutância chaveada, com uma estrutura 6 x 4, ou seja contendo seis pólos no estator e quatro pólos no rotor, operando no modo gerador. A dinâmica de funcionamento é apresentada e comparada através de resultados experimentais e resultados simulados em ambiente Matlab/Simulink. Os resultados experimentais foram possíveis devido a construção de um protótipo da máquina e da montagem de uma bancada de testes. O projeto desenvolvido para construção do protótipo e da bancada de testes é apresentado neste trabalho. / Switched reluctance machines have received considerable attention from the scientific community due to advances in power electronics, and now is considered a promising electric machine for some applications, especially where variable speed operations are needed for motor or generator. Therefore, this work presents the dynamics of a switched reluctance machine, operating as a generator, with 6 x 4 structure, i.e., six stator poles and four poles in the rotor. Experimental results, which were obtained from a machine prototype installed on a test bench, were compared with Matlab/Simulink computational simulations. The designing aspects for the prototype construction are also discussed in this work.

Este trabalho foi concebido inicialmente através de projeto, montagem e ensaios preliminares de uma unidade analógica, para propósito didático, composta de um servomecanismo controlado pelas clássicas estratégias Proporcional, Integral e Derivativa (PID). Com este equipamento foi demonstrado os conceitos fundamentais da engenharia de controle com seus ensaios e medidas que permitem exemplificar, de forma simples e bastante pedagógica, o funcionamento e os limites operacionais de um controlador prático. Os valores medidos em experimento foram comparados com valores obtidos pela simulação numérica de um modelo equivalente implementado no software MatLab. Utilizando-se da tecnologia PIC (Controlador de Interface Programável), o hardware analógico foi substituído, com a intenção de comparar os resultados para melhor ilustrar os abstratos conceitos da ação PID sobre um dispositivo eletromecânico razoavelmente linear. A unidade desenvolvida permite estabelecer um elo valioso à aprendizagem, buscando unir a teoria clássica, a simulação numérica, a aplicação digital e o comportamento real em uma situação física. Tivemos êxito nos resultados, conseguindo comprovar as modelagens matemáticas em aplicações práticas, além de poder comparar os desempenhos dos resultados analógicos com os resultados digitais. / This work was initially conceived by design, assembly and preliminary tests of an analogic unit, for didactic purpose, composed of a servomechanism controlled by the classic strategies Proportional, Integral and Derivative (PID). With this device was demonstrated the fundamental concepts of control engineering and its trials and measures allow exemplify, in a simple and very interactive way, the functioning and the operational limits of a practical controller. The values measured in assay were compared with values obtained by numerical simulation of an equivalent model implemented in MatLab. By using the technology PIC (Programmable Interface Controller), the analogical hardware will be substituted, in order to compare the results to better explain the abstract concepts of the PID action over a sufficiently linear electromechanical device. The developed unit enables a valuable link to the learning, seeking to unite the classical theory, numerical simulation, digital application and real performance in a physical case. We were successful in results, obtaining proof of the mathematical models in practical applications, besides being able to compare the performances of analogic results with digital ones.

This paper investigates the potential of mathematical algorithms, based on the principles of data mining, applied to data from a local power grid to identify customers with large fluctuations in their power curves. A literature study was performed to facilitate algorithm formation. The data provided by the local grid owners, Falkenberg Energi AB, was analysed in MATLAB and two novel algorithms was created. The results show that, by normalizing all the data, it is possible to find and select customers with large fluctuations in their power curves. Key performance indicators were then used to determine which algorithm performed better. One of the algorithms performed better in all tested indicators and was used to create a list with interesting customers to Falkenberg Energi AB. The conclusion of the study shows that the proposed algorithms can be applied on a local power grid to select customers, but more research is needed to validate these methods. The conclusion also indicates that a reduction of the power peaks, at the identified customers, mainly affect the local power grid and not the power supply from the overhead regional power grid.

The diploma thesis dealt with a partial problem of conversion of the mini-excavator E19 by Bobcat with an internal combustion engine to emission-free propulsion. The main task was design and construction of electrical and hydraulic circuits focusing on the drive of a mini-excavator. The simulations verified the properties and behavior of the mini-excavator under different conditions and initial settings. The results were comfirmed by experimental measurements. The output of the simulations recommended adjustments to the values of individual parameters depending on the travel speed but also the efficiency of the entire machine.

The main idea is focused on the diagnostics of a specific hydraulic system, i.e. sensing the physical quantities of the hydraulic circuit with a tank and a centrifugal pump driven by an asynchronous motor. It is a system of pipes connected to the pump, where due to its work it creates a water flow and a pressure increase. In practice, this issue is also addressed in the energy and nuclear industries. Primary circuits in some cases cannot be designed or modified to be able measure locally the pressure value. It is necessary to measure this quantity indirectly - from the motor currents. The main idea of the work is to diagnose the system by an indirect method - specifically to detect the state of the hydraulic circuit (pressure, flow) from the values that we are able to measure and detect damage in advance. In the second part of the thesis is the application of the parts of a specific hydraulic system in the simulation environment MATLAB Simulink. The model of the hydraulic circuit contains mathematical-physical relations that simulate the course of the mentioned experiment. The results of the simulation are compared with the results of the experiment. The model also investigates the simulation of a fault condition, when we supply pressure pulsations to the hydraulic circuit. It is these changes in the hydraulic part that affect the characteristics of the pump and the asynchronous motor, so we are able to diagnose this system.

Elnätet är ett komplext och viktigt system som konstruerats som en av de mest imponerande bedrifterna under ingenjörskonstens moderna tid. Det överför elektrisk energi till otaliga byggnader, industrier, skolor och hem. Och alltsammans sker konstant, varje minut av varje dag, året runt.  Grundbulten i systemet är den att en ständig balans måste råda mellan produktion och förbrukning av elektricitet. Vid obalans riskerar nämligen strömavbrott och andra oönskade företeelser att inträffa. Huruvida produktion och förbrukning av elektricitet är i nivå kan beskrivas av elnätets frekvens. Genom att övervaka elnätsfrekvensens beteende fås en överskådlig bild av elnätets status i realtid samtidigt som stödtjänster kan implementeras proaktivt för att motverka eventuella störningar. Tidigare har dessa stödtjänster främst representerats av stora aktörer såsom vattenkraftsanläggningar med enorma förutsättningar för att agera som reglerkraft. I takt med en omställning till en alltmer förnybar energipalett ökar dock behovet av ny reglerkraft. Samtidigt syns ett accelererande av installering av batterilager i bostadsrättsföreningar som energieffektiviserar. Eventuellt finns här en outforskad potential. Möjligen kan batterilager i flerbostadshus utnyttjas för frekvensreglering som en ytterligare balanskraft för elnätet. Projektarbetet syftade till att utreda potentialen kring batteristyrd mFRR-reglering från flerbostadshus. För att utvärdera den eventuella lönsamheten modellerades batteristyrningen i MATLAB. Modellen baserades främst på historiska data för upp- och nedregleringsbud från Nord Pool. I och med kravet på 1 MWh som minsta budstorlek på marknaden gjordes antagandet att vid varje regleringstillfälle reglerar batterilagret i aggregation med andra batterilager som tillsammans täcker den totala kapaciteten på 1 MWh. Modellen fungerar på så sätt att varje uppreglering föranleds av en uppladdning av batterilagret via antingen nedreglering eller spotpriser. Beroende på vilket alternativ som är mest lönsamt. Vidare gjordes antagandet att inga uppregleringsbud sker i två påföljande timmar.  Studiens mest lönsamma resultat genererades då batterilagret modellerades för att anta ett uppregleringsbud per dygn med det extra villkoret att samtliga bud som understiger 300 SEK/MWh förkastas. Vid dessa kriterium erhölls ett positivt årligt resultat om 149 100 kr från 306 battericykler.  Med endast frekvensreglering som användningsområde för batterilagret konkluderade dock studien att, det positiva resultatet till trots, ingen lönsamhet kunde uppnås. Investeringskostnaden är nämligen ännu för hög. Å andra sidan tyder teknologiska framsteg inom batterisektorn på en avtagande kostnadsutveckling. Vid år 2030 väntas nämligen priset för batterilager vara 225 USD/kWh, vilket skulle förbättra resultaten från denna rapport. / The electricity grid is a exceptionally sophisticated and crucial system which was created as one of the most impressive accomplishments in modern engineering. It transmits electrical energy to innumerable buildings, factories, schools and homes. And it can never stop. The system relies on the constant balance between generated and consumed electricity. Should an imbalance occur, it might give rise to power outages or failures in appliances on the grid. Whether or not generated and consumed electricity is at balance is determined by the grid frequency. By surveilling how the grid frequency behaves, an overview of the complete system can be obtained in real time. This is useful when it comes to deciding on whether or not to implement supporting mechanisms to counteract disturbances. The supporting mechanisms were historically represented by large facilities such as water power plants who possess great abilities of regulating the power balance on the grid. With the ongoing switch to renewables the need for more regulating power increases. At the same time installments of battery storage in energy efficient housing can be seen as accelerating. Here might be an untapped potential. What if battery storage in residential properties were utilized for frequency regulation as an additional balancing tool for the grid? The intent with this report was to outline the potential regarding power regulating via battery storages in multifamily residentials. In order to evaluate whether or not any profit could be redeemed, a battery control model was developed in MATLAB. The model was primarily based on historic data for regulating bids from Nord Pool. Since requirements on the market states that the lowest bid needs to be at least 1 MWh, the assumption was made that at every regulating occasion the battery regulates in aggregation with more batteries for a total capacity of 1 MWh. The objective of the model is to charge the battery using either spot price or down-regulating bids. Thereafter, an up-regulating bid is chosen. The assumption was made that no subsequent up-regulating bids were chosen. The most profitable optimization of the model was generated when 1 up-regulating bid was chosen per day with the additional condition that all bids under 300 SEK/MWh were rejected. At these criteria a yearly positive result of 149 100 kr was generated from 306 battery cycles. With frequency regulation as sole application for the battery storage, the study concluded that the model was not profitable. The cost of investment is yet too high. On the other hand, technological improvements will surely amount to declining prices. By year 2030 the price of battery storage may have fallen to 225 USD/kWh, which would improve the results in this study.

The content of this master´s thesis is compact complex piece of knowledge from semestral projects 1 and 2. These semestral projects deal with analysis two-axle servo - drive, most common methods design regulators, design regulators and their simulation. Further was analysed quality regulation integral criteria, whereupon connect simulation circular and linear interpolation. Simulation was effected by force of Matlab Simulink. In one’s chapter was tested effect feedforwards to regulation. In closing parts is acquaint with control section position EPOS, and programming environment Open PCS company Maxon. In this environment was biaxial drive with EC motors Maxon and control section EPOS P 24/5 programmed. Results was discusseds with simulation.