Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T01:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:35:54Z : No. of bitstreams: 1 138840.pdf: 10671571 bytes, checksum: 573619f2ee3776a99e174dab03e5b2b7 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:58:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264182.pdf: 6451701 bytes, checksum: 839852090740e57e41e14e0e6ec6770c (MD5) / Neste trabalho estudou-se o efeito da temperatura de austenitização e da temperatura de revenido, bem como o efeito do desempeno (deformação a frio após revenido) e do resfriamento após revenido, na tenacidade e resistência do aço SAE 15B30, visando caracterizar condições de ocorrência do fenômeno de fragilidade da martensita revenida. Este tipo de fragilidade é observado em aços de baixa liga de alta resistência quando temperados e revenidos em temperaturas entre 250 e 400ºC por curto tempo (2 horas) [3, 4, 6]. Os diferentes ciclos de tratamento térmico utilizados incluíram temperaturas de austenitização entre 800 e 920ºC e temperatura de revenido entre 200 e 450ºC, com variação do tempo de revenido de 2 á 72 horas. A melhor relação de tenacidade e dureza foi alcançada com temperatura de austenitização de 880ºC e temperatura de revenido de 200 e 250ºC por tempo de revenido de 2 e 24 horas. O resultado consistiu na identificação das condições de tratamento térmico que permitem a obtenção da dureza especificada com nível de tenacidade dos produtos fabricados com este material.

[pt] Nessa dissertação, investiga-se através do método dos elementos finitos o processo de fratura em estruturas de materiais quase frágeis com base em modelos de representação explícita de fratura por meio de elementos de fratura coesiva. Para tanto, são apresentadas duas formulações distintas de elementos finitos com base na zona de fratura coesiva. A formulação do modelo do coesivo com base no potencial PPR e a formulação dos modelos coesivos Bi-linear e Linear exponencial. As modelagens numéricas e análises são realizadas no simulador Abaqus . Essas formulações são aplicadas à simulação da evolução de trincas em corpos de prova de concreto reforçado com fibras de aço em ensaios de tração, flexão e cisalhamento. Apresentando a aplicabilidade da metodologia a problemas reais de fratura em modo I, II e em modo misto. Através dessas análises foi demostrada a aplicabilidade da formulação de zona coesiva a representação de fratura em materiais quase frágeis. O potencial PPR e o modelo Linear exponencial foram os modelos mais adequados à simulação dos ensaios em concreto reforçado com fibra de aço. / [en] In this thesis, the fracture process in structures with quasi-brittle materials was investigated using the finite element method based on the cohesive zone model. Two different cohesive model formulations are presented: a potential formulation, the PPR model, and a formulation for the bi-linear and linearexponential models. These formulations were applied in the simulation of fracture propagation in concrete specimens reinforced with steel-fibers. The specimens were subjected to Mode I, II and mixed-mode loading through the direct tensile, shear and bending tests. The analyses were simulated in the Abaqus . The good applicability of the cohesive zone model for fracture propagation analysis in quasi-brittle materials were demonstrated with the performed simulations. The PPR potential model and the linear-exponential model presented better results in tests with concrete reinforced with steel-fiber specimens.

Tese (doutorado)- Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338943.pdf: 4401784 bytes, checksum: f331216981fce2ee7b937a2c476b191a (MD5) Previous issue date: 2015 / Aços sinterizados contendo lubrificante sólido incorporado ao volume são materiais potencialmente interessantes para o controle de atrito e desgaste nos modernos sistemas mecânicos, onde são predominantes os regimes de lubrificação mista ou, até mesmo, lubrificação limite. Neste trabalho, partículas de grafita foram geradas in situ no volume de aços Hadfield via dissociação de carboneto de silício durante a sinterização. Estes aços foram processados via moldagem de pós por injeção, sendo o estudo dividido em três etapas: i) desenvolvimento da matriz do aço Hadfield; ii) geração de grafita no volume de aços Hadfield; iii) caracterização de aços Hadfield processados em forno tubular. As duas etapas iniciais foram realizadas com o objetivo de entender a influência dos pós e parâmetros de sinterização na formação microestrutural destes novos materiais. O uso de pó de ferromanganês de elevado teor de Mn e tamanho de partícula superior ao do pó de ferro resultou em porosidade secundária. Atmosfera de sinterização com baixo potencial químico de oxigênio foi recomendado para evitar a oxidação das partículas ricas em Si/Mn. Além disto, foi recomendado o resfriamento do forno a uma taxa maior que 50 ºC/min para evitar a precipitação de fase secundária em contorno de grão. Em termos de geração de grafita, observou-se que o elevado potencial químico causado pela mistura dos diversos pós de elementos de liga contribuiu para a rápida difusão dos átomos de C, provenientes da dissociação do SiC, na matriz metálica. Assim, a formação da grafita aparenta estar associado a um processo de solubilização e precipitação, o que faz com que a grafita gerada no volume dos aços Hadfield apresente características similares a do ferro fundido.<br> / Abstract : Sintered steels containing embedded solid lubricants in the volume are potential interesting materials to control friction and wear in modern mechanical systems, where regimes of mixed lubrication or even boundary lubrication are predominant. In this work, graphite particles were generated in situ in the volume of Hadfield steels via dissociation of silicon carbide during the sintering. These steels were processed by powder injection molding, and the study divided in three stages: i) development of the Hadfield steel matrix; ii) generation of graphite in the volume of the Hadfield steels; iii) characterization of Hadfield steels sintered in a tubular furnace. First two stages were carried out with the goal of understanding the influence of powders and sintering parameters on the microestrutural formation of these new materials. The use of high Mn content iron-manganese powder and with particle size bigger than the iron powder resulted in secondary porosity. Low oxygen chemical potential sintering atmosphere was recommended to avoid oxidation of the Si/Mn rich particles. Moreover, the ratio of furnace cooling was recommended to be over 50 ºC/min to avoid grain boundary precipitation of secondary phases. In terms of graphite generation, it has been observed that the high chemical potential caused by the mixture of several alloying powders contributed to the fast diffusion of C atoms, dissociated from SiC, into the metallic matrix. Thus, graphite formation is apparently associated to a solubilization and precipitation process, which meant that the graphite generated in the volume of the Hadfield steels presented similar characteristics to cast iron.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-18T05:42:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:59:07Z : No. of bitstreams: 1 180505.pdf: 28077041 bytes, checksum: d54f24f974183c19616124bfa8a37f34 (MD5) / Este trabalho teve por objetivo estudar o processo de recozimento de esferoidização de um aço SAE 1045 e correlacionar as suas propriedades mecânicas com as respectivas microestruturas apresentadas. As amostras foram laminadas à frio (com 21% de deformação) e também temperadas (austenitizadas em 850ºC, 1000ºC e 1100ºC por 30 minutos e resfriadas em água), de modo a obter diferentes microestruturas, prévias ao recozimento de esferoidização. Para o estudo do efeito das variações dos tratamentos térmicos na esferoidização foram utilizados dois ciclos térmicos: um subcrítico, logo abaixo de Ac1 (710ºC por 18 e 22 horas) e outro pendular, em torno de Ac1 (entre 740ºC e 680ºC) por 22 horas. Estas variações no processo de preparação das amostras, objetivaram ampliar as diferenças entre os parâmetros a serem avaliados, de modo a melhor correlacioná-los com as propriedades mecânicas obtidas. Análises qualitativas e quantitativas foram realizadas via microscopia ótica e eletrônica de varredura. O comportamento mecânico foi avaliado a partir de ensaios de tração e de dureza das amostras esferoidizadas. Variações na distribuição e forma dos carbonetos, bem como, do tamanho de grão ferrítico, influenciaram de forma direta as propriedades do aço esferoidizado, indicando uma maior dependência das propriedades mecânicas sobre os carbonetos, que do tamanho de grão ferrítico. A cinética de esferoidização também foi estudada, visando fornecer informações referente ao comportamento do aço SAE 1045 frente a duas microestruturas prévias, uma deformada e outra temperada. Boas correlações foram obtidas após a análise dos resultados apresentados.

[pt] Aços de alta resistência contendo frações significativas de austenita retida têm alcançado grande interesse comercial principalmente quando associados ao fenômeno TRIP durante o processo de conformação final. Recentemente, um novo conceito de tratamento térmico, denominado Têmpera e Partição, vem sendo estudado como mais uma alternativa no desenvolvimento de aços multifásicos. Neste processo, o controle da fração volumétrica da austenita retida é possível uma vez que durante o tratamento de partição, a supersaturação de carbono na martensita temperada é utilizada para estabilizar a austenita não transformada, evitando assim transformações futuras que poderiam ocorrer em temperaturas mais baixas. A seqüência de processamento térmico envolve o tratamento de têmpera numa faixa de temperatura entre Ms e Mf, seguido de partição numa temperatura igual ou superior à temperatura de têmpera. A partição do carbono da martenista para a austenita é possível caso reações competitivas, como por exemplo, a precipitação de carbetos, sejam suprimidas pela adição de elementos de liga tais como Si e/ou Al. Uma condição básica para o modelo está relacionada à restrição de movimentação da interface martensita/austenita, uma vez que a difusão em temperaturas baixas está limitada aos átomos interticiais. Essa restrição leva a um novo conceito de equilíbrio denominado Equilíbrio Constrito de Carbono, que é caracterizado pela igualdade do potencial químico na interface austenita-martensita apenas para o carbono. Nesse trabalho foram desenvolvidos quatro aços, contendo diferentes percentuais de C e Ni e com a presença dos elementos Si, Mn, Mo e Cr. A adição desses elementos teve finalidade reduzir a temperatura Bs, visando desacoplar o tratamento de têmpera e partição de uma eventual transformação bainítica. Um conjunto de condições para o tratamento de têmpera e partição foi então desenhado, envolvendo diferentes temperaturas de têmpera e diferentes temperaturas e tempos de partição. A avaliação microestrutural foi realizada utilizando recursos de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. A técnica de difração de raios-X foi empregada para quantificar a fração de austenita retida e seu enriquecimento em carbono. Foi modelado o processo de partição do carbono utilizando o programa DICTRATM. Os resultados dessas simulações foram analisados em termos dos parâmetros microestruturais, do tempo e da temperatura, e como essa combinação influência a cinética de partição do carbono. Os resultados obtidos para as amostras ensaiadas em tração indicaram uma vasta combinação de resistência e ductilidade, confirmando o potencial do processo na otimização das propriedades mecânicas. / [en] High strength steels containing significant fractions of retained austenite have been developed in recent years and are the subject of growing commercial interest when associated with the TRIP phenomenon during deformation. A new process concept, Quenching and Partitioning, has been recently proposed for production of steel microstructures containing carbon-enriched austenite. The heat treatment sequence involves quenching to a temperature between the martensite-start (Ms) and martensite-finish (Mf) temperatures, followed by a partitioning treatment, above or at the initial quench temperature, designed to enrich the remaining untransformed austenite with the carbon escaping from the supersaturated martensite phase, thereby stabilizing the retained austenite phase during the subsequent quench to room temperature. To enable the austenite enrichment, competing reactions, principally carbide precipitation, must be suppressed by appropriate alloying elements, such as Si and/or Al. The concept assumes a stationary martensite/austenite interface and the absence of shortrange movements of iron and substitutionals elements. The condition under which partitioning occur has been called Constrained Carbon Equilibrium (ECC), due to the restriction in movement of the interface and the assumption that only carbon equilibrates its chemical potencial at the interface. In this work, a group of four alloys was investigated, containing different additions of C and Ni and containing Si, Mn, Mo e Cr. These alloys were designed to preclude bainite formation at the partitioning temperatures of interest. Several heat-treatments, were performed in these alloys, using the Q&P concept, to evaluate its effect on the resulting microstructure and mechanical properties. Each alloy was quenched at selected temperatures and partitioned from 350 to 450°C for times ranging from 10 to 1000s. Microstructural characterization was performed by optical microcoscopy, scanning and transmission electron microscopy, while X-ray diffraction was used to determine both the fraction and the carbon content of the retained austenite. Partitioning kinetics were simulated with DICTRATM. The results were analyzed taking into consideration the scale of the microstructure, as well as the partitioning temperature. Tensile test results indicated that very high levels of strength with moderate toughness can be achieved confirming the potential of the Q&P to produce a superior combination of mechanical properties.

[pt] Aços inoxidáveis duplex são constituídos de matriz austeno-ferrítica e denominados AID s. A presença simultânea das fases austenita e ferrita em proporções similares faz com que esse aço apresente excelente combinação de propriedades como, elevada resistência à corrosão e altos valores de resistência mecânica. As melhores propriedades são atingidas quando é obtido um balanço apropriado de austenita e ferrita, sem a presença de fases deletérias. No entanto, devido ao alto teor de elementos de liga presente na composição química, os aços duplex apresentam um comportamento complexo de transformação e precipitação de fases. Durante a soldagem destes aços estas transformações de fase são influenciadas pela taxa de resfria mento imposta pelos ciclos térmicos associados ao aporte de calor. O objetivo deste trabalho foi avaliar as transformações microestruturais e como estas influenciam as propriedades mecânicas, em função de diferentes taxas de resfriamento a partir de diferentes temperaturas de solubilização, para o aço inoxidável duplex da classe UNS S31803. Foi realizada solubilização em quatro diferentes temperaturas (1000, 1100, 1200 e 1300 graus Celsius) seguido de resfriamento em diferentes meios tais como água gelada, água na temperatura ambiente e óleo, os quais forneceram taxas de resfriamento partindo de 228, 98 e 62 graus Celsius/s, respectivamente. Foi observado que o aço UNS S31803 em estudo apresentou limite de escoamento, dureza e limite de resistência em acordo com na norma ASTM A240-2015 para todas as condições estudadas. Verificou-se ainda, que a variação da fração volumétrica de fases foi mais significativa para as temperaturas de solubilização a 1200 e 1300 graus celsius, independente da taxa de resfriamento aplicada, a qual se refletiu nas propriedades mecânicas do aço. / [en] Stainless steels constituted of austenitic-ferritic matrix are called duplex stainless steels (DSS). The presence of ferrite and austenite phases simultaneously in similar proportion causes to DSS an excellent arrangement of properties such as high corrosion resistance and high mechanical strength values. The best properties are reached by obtaining an appropriate balance of austenite and ferrite without deleterious phases. However, due to the high presence of alloying elements in its chemical composition, the DSS has a complex behavior of transformation and precipitation phases. During the welding process the phase transformation are influenced by the cooling rate imposed by the thermal cycles associated with the heat input. The purpose of the present work is to evaluate the UNS S31803 (DSS) microstructural transformation behavior and its mechanical properties variations based on different cooling rates from different solubilization temperatures. Four different temperatures were used (1000, 1100, 1200 and 1300 Celsius degrees) followed by cooling in ice water, water at room temperature and oil, which provided cooling rates starting respectively from 228, 98 and 62 Celsius/s degrees. In the test results, the studied DSS proved to have satisfactory response regarding the mechanical limits specified in ASTM A240-2015 for all conditions applied. Furthermore, the variation in the fractions of phases were more significant for solubilization temperatures at 1200 and 1300 Celsius degrees, regardless of the cooling rate applied, which was reflected in the mechanical properties of the steel.

Tese (doutorado)- Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338943.pdf: 4401784 bytes, checksum: f331216981fce2ee7b937a2c476b191a (MD5) Previous issue date: 2015 / Aços sinterizados contendo lubrificante sólido incorporado ao volume são materiais potencialmente interessantes para o controle de atrito e desgaste nos modernos sistemas mecânicos, onde são predominantes os regimes de lubrificação mista ou, até mesmo, lubrificação limite. Neste trabalho, partículas de grafita foram geradas in situ no volume de aços Hadfield via dissociação de carboneto de silício durante a sinterização. Estes aços foram processados via moldagem de pós por injeção, sendo o estudo dividido em três etapas: i) desenvolvimento da matriz do aço Hadfield; ii) geração de grafita no volume de aços Hadfield; iii) caracterização de aços Hadfield processados em forno tubular. As duas etapas iniciais foram realizadas com o objetivo de entender a influência dos pós e parâmetros de sinterização na formação microestrutural destes novos materiais. O uso de pó de ferromanganês de elevado teor de Mn e tamanho de partícula superior ao do pó de ferro resultou em porosidade secundária. Atmosfera de sinterização com baixo potencial químico de oxigênio foi recomendado para evitar a oxidação das partículas ricas em Si/Mn. Além disto, foi recomendado o resfriamento do forno a uma taxa maior que 50 ºC/min para evitar a precipitação de fase secundária em contorno de grão. Em termos de geração de grafita, observou-se que o elevado potencial químico causado pela mistura dos diversos pós de elementos de liga contribuiu para a rápida difusão dos átomos de C, provenientes da dissociação do SiC, na matriz metálica. Assim, a formação da grafita aparenta estar associado a um processo de solubilização e precipitação, o que faz com que a grafita gerada no volume dos aços Hadfield apresente características similares a do ferro fundido.<br> / Abstract : Sintered steels containing embedded solid lubricants in the volume are potential interesting materials to control friction and wear in modern mechanical systems, where regimes of mixed lubrication or even boundary lubrication are predominant. In this work, graphite particles were generated in situ in the volume of Hadfield steels via dissociation of silicon carbide during the sintering. These steels were processed by powder injection molding, and the study divided in three stages: i) development of the Hadfield steel matrix; ii) generation of graphite in the volume of the Hadfield steels; iii) characterization of Hadfield steels sintered in a tubular furnace. First two stages were carried out with the goal of understanding the influence of powders and sintering parameters on the microestrutural formation of these new materials. The use of high Mn content iron-manganese powder and with particle size bigger than the iron powder resulted in secondary porosity. Low oxygen chemical potential sintering atmosphere was recommended to avoid oxidation of the Si/Mn rich particles. Moreover, the ratio of furnace cooling was recommended to be over 50 ºC/min to avoid grain boundary precipitation of secondary phases. In terms of graphite generation, it has been observed that the high chemical potential caused by the mixture of several alloying powders contributed to the fast diffusion of C atoms, dissociated from SiC, into the metallic matrix. Thus, graphite formation is apparently associated to a solubilization and precipitation process, which meant that the graphite generated in the volume of the Hadfield steels presented similar characteristics to cast iron.

Failures are the eminent aspect of any machine and so is true for vehicle as it is one of the sophisticated machines of today’s time. Early detection of faults and prioritized maintenance is a necessity of vehicle manufactures as it enables them to reduce maintenance cost and increase customer satisfaction. In our research, we have proposed a method for processing Logged Vehicle Data (LVD) that uses Ant-Miner algorithm which is a Ant Colony Optimization (ACO) based Algorithm. It also utilizes processes like Feature engineering, Data preprocessing. We tried to explore the effectiveness of ACO for solving classification problem in the form of fault detection and prediction of failures which would be used for predictive maintenance by manufacturers. From the seasonal and yearly model that we have created, we have used ACO to successfully predict the time of failure which is the month with highest likelihood of failure in vehicle’s components. Here, we also validated the obtained results. LVD suffers from data imbalance problem and we have implemented balancing techniques to eliminate this issue, however more effective balancing techniques along with feature engineering is required to increase accuracy in prediction.

A mobile ad hoc network is a collection of wireless mobile devices which dynamically form a temporary network, without using any existing network infrastructure or centralised administration. Each node in the network effectively becomes a router, and forwards packets towards the packet’s destination node. Ad hoc networks are characterized by frequently changing network topology, multi-hop wireless connections and the need for dynamic, efficient routing protocols. <p.This work considers the routing problem in a network of uniquely addressable sensors. These networks are encountered in many industrial applications, where the aim is to relay information from a collection of data gathering devices deployed over an area to central points. The routing problem in such networks are characterised by: <ul> <li>The overarching requirement for low power consumption, as battery powered sensors may be required to operate for years without battery replacement;</li> <li>An emphasis on reliable communication as opposed to real-time communication, it is more important for packets to arrive reliably than to arrive quickly; and</li> <li>Very scarce processing and memory resources, as these sensors are often implemented on small low-power microprocessors.</li> </ul> This work provides overviews of routing protocols in ad hoc networks, swarm intelligence, and swarm intelligence applied to ad hoc routing. Various mechanisms that are commonly encountered in ad hoc routing are experimentally evaluated under situations as close to real-life as possible. Where possible, enhancements to the mechanisms are suggested and evaluated. Finally, a routing protocol suitable for such low-power sensor networks is defined and benchmarked in various scenarios against the Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) algorithm. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2005. / Computer Science / Unrestricted