Orientador: Dirceu Barnabé Ravelli / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar, por meio do método de elementos finitos (MEF), as tensões produzidas nos dentes e ligamento periodontal na verticalização de segundos molares utilizando mecânicas segmentadas. Foi utilizado o software Rhinoceros 5 para modelar um modelo tridimensional de uma hemi-mandíbula direita com os dentes, exceto o primeiro molar, ligamento periodontal, osso trabecular e osso cortical à partir de um biomodelo e de informações do banco de dados do CTI Renato Archer. Os braquetes, tubo e fios ortodônticos foram construídos segundo as dimensões de objetos reais por meio de engenharia reversa. Foram simuladas a verticalização do segundo molar utilizando cantilever simples (modelo 1), cantiliver duplo (modelo 2) e alça de correção radicular (modelo 3). O modelo mandibular, dentes e os acessórios ortodônticos foram unidos para a geração da malha de elementos finitos. A simulação da mecânica e a obtenção dos resultados foram feitos através dos softwares Hypermesh, Optistruct e Hyperview da plataforma Hyperworks 2017.2 (Altair Engineering Inc., Troy, MI, EUA). A análise dos resultados foi realizada pela distribuição das tensões principais nas estruturas avaliadas, Os resultados mostraram que o cantilever simples produziu maior extrusão do 2º molar inferior. O cantilever duplo e a alça de correção radicular controlaram a extrusão do 2º molar, porém, mostraram uma tendência inclinação da coroa para vestibular. Nos dentes anteriores de ancoragem, a coroa do can... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this study was to evaluate the stress and strain produced on the teeth and periodontal ligament in the second molar uprighting using segmented mechanics through the finite element method (FEM). The software Rhinoceros 5 was used to model a three-dimensional model of a right hemi-mandible. This model had teeth, except the first molar, periodontal ligament, trabecular bone and cortical bone obtained from a biomodel and the CTI Renato Archer's database. Orthodontic brackets, tube and orthodontic wires were modeled according to the dimensions of real objects by reverse engineering. The second molar uprighting was simulated using one single cantilever, double cantilever and root correction spring. The boundary conditions of the model, teeth and orthodontic devices were determined to generate the finite element mesh.The mechanical simulation and the results were performed by Hypermesh, Optistruct and Hyperview softwares from Hyperworks 2017.2 platform (Altair Engineering Inc., Troy, MI, USA). The results were assessed by maximum principal stress and strain. The results showed that the one cantilever produced greater extrusion of the lower second molar. The double cantilever and the root correction spring controlled the extrusion of the second molar, however, it showed a slight tendency for buccal crown tipping for the second molar. The canine crown had a greater displacement tendency with one cantilever at anterior anchorage teeth. The second premolar had a greater... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Eduardo Passos Rocha / Banca: Marco Antonio Luersen / Banca: Luciano Tavares Angelo Citra / Banca: Wirley Gonçalves Assunção / Banca: Rodrigo Nunes Rached / Resumo: Objetivo: O objetivo do presente estudo foi avaliar através do método dos elementos finitos tridimensional (3D FEA), o comportamento mecânico de uma faceta laminada de cerâmica e do cimento resionoso em um 1o pré-molar maxilar, variando a redução (parcial ou total) da cúspide vestibular. Material e método: Baseado em imagens micro-tomográficas (μCT) 2 modelos (M) tridimensionais foram construídos no programa Solidworks 2007 variando a redução da cúspide vestibular, sendo Mp o modelo composto pelo dente pré-molar restaurado com uma faceta laminada de cerâmica, com redução parcial da cúspide vestibular e Mt, o modelo semelhante ao Mp, porém com redução total da cúspide vestibular. O programa de elementos finitos ANSYS Workbench 10.0 foi utilizado para realizar as análises. O carregamento (150 N) foi aplicado próximo à ponta de cúspide vestibular, com 45º de inclinação. Foram utilizados os critérios da máxima tensão principal ( max) e da máxima tensão cisalhante ( shear) na faceta laminada e na camada de cimento resinoso. Resultados: O Mt mostrou menor shear em 9 das 12 áreas analisadas quando comparado ao Mp. O Mp mostrou menor variação da max (de -3,13 para 14,4 MPa) que o Mt para a lâmina de cerâmica (de -2,08 para 24,3 MPa) A camada de cimento apresentou variação de max semelhante entre os Mp e Mt. Os critérios de tensões utilizados não evidenciaram valores além dos limites estabelecidos para a falha estrutural do material estudado. Conclusão: O laminado cerâmico e a camada de cimento resinoso apresentaram comportamento mecânico favorável para a restauração do pré-molar frente ao carregamento adotado. O tipo de redução de cúspide não influenciou no aumento expressivo das tensões principal e cisalhante. O Mp apresentou menores valores de max em tração quando comparado ao Mt. O Mp e o Mt apresentaram comportamento favorável com relação as forças cisalhantes, sendo as maiores tensões. / Abstract: Objectives: Using 3-D finite element analysis (FEA) and μCT data, the aim of this study was to evaluate the behavior of the laminate veneer and the resin luting cement in a maxillary premolar with the buccal cusp partially or completed covered. Material and method: 2 3-D FEA models of a maxillary premolar were built from μCT data. All models were restored with a feldspathic laminate veneer using Solidworks. A similar tooth reduction (0.5mm) was applied for two models. The buccal cusp reduction of the premolar followed two configurations: Model (Mt) - buccal cusp completely covered by veneer; and Model (Mp) - buccal cusp partially covered by veneer. The loading (150N, in 45o) was performed on the buccal cusp of each premolar. Appropriate boundary condition was applied at the periodontal ligament surfaces and ANSYS (10.0) was used to obtain the maximum shear stress ( shear) and maximum principal stress ( max) for the laminate veneer and resin luting cement layer. Results: The Mp showed higher shear than Mt in 9 to 12 analyzed areas. The Mp showed smallest variation of max in laminate veneer (from -3,13 to 14,4 MPa) compared with Mt (from - 2,08 to 24,3 MPa). The resin luting cement showed similar variation of max between Mp and Mt (from -3.13 to 12.2 MPa) and (from -1.61 to 14.1 MPa), respectively. None of the structures exceeded the ultimate tensile strength or the shear bond strength to dentin and enamel. Conclusion: The laminate veneer and the resin luting cement layer showed an adequate behavior when veneer was applied in premolars. Cusp reduction did not affect significant increase in max and shear. In general, the Mp showed better behavior ( max) than Mt. The Mt showed better behavior ( shear) than Mp. / Doutor

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Marcelo Sampaio Martins / Banca: José Rui Camargo / Banca: Everaldo de Barros / Resumo : Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de otimização dinâmica e estrutural para rotores com eixos em material compósito. A dinâmica destes rotores difere das análises convencionais devido à existência de amortecimento interno no eixo. As equações de movimento destes rotores apresentam a influencia do amortecimento interno sobre o comportamento dinâmico dos rotores. Materiais compósitos podem ser manufaturados em diferentes sequências de laminação. Para obter as melhores propriedades mecânicas, que possibilitem aos rotores operarem, em condições de estabilidade dinâmica e de esforços estruturais, foi necessário o desenvolvimento de uma metodologia de otimização para obter o melhor projeto. Para a aplicação desta metodologia foi desenvolvido um algoritmo de otimização. Para fundamentar este desenvolvimento foram revisados conceitos da teoria clássica de laminação, dos modelos de amortecimento estrutural, da dinâmica de rotores com amortecimento interno, de elementos finitos e dos métodos de otimização. O método de otimização escolhido foi o genético. Dentro do algoritmo de otimização foram inseridos módulos de análise para calcular as propriedades equivalentes, de avaliação estrutural por critérios de falha e de análise dinâmica de rotores. Diferentes simulações demonstraram a importância da sequência de laminação sobre a dinâmica dos rotores. Dentre os resultados finais estão simulações de otimizações e uma análise dos principais parâmetros que influenciam a obtenção de soluções ótimas pela otimização / Abstract: This thesis presents a development on dynamic and structural optimization method (multiobjective) for rotors mount on composite shafts. The dynamic analysis of these rotors differs from conventional analysis due to the existence of internal damping in the shaft. The equations of motion for these rotors represent the influence of internal damping on the dynamic behavior of the rotor system. Composite materials can be manufactured using different layups. To obtain the best mechanical properties, which allow rotors to operate in stability dynamic and allowable efforts structural conditions, it was necessary to develop a methodology for design optimizing. For the application of this methodology an optimization algorithm was developed. To support this development were reviewed: the classical lamination theory, models of structural damping, rotor dynamics with internal damping, finite elements and optimization methods. The optimization method chosen was algorithm genetic. Within the optimization algorithm were inserted analysis modules responsible for: calculate the equivalent properties, evaluate structurally by failure criteria and analyze the dynamics of the rotors. Several simulations have demonstrated the importance of the layup for rotor dynamics. Among the final results from optimization simulations, there are discussions about the influence of the each optimization parameters that influence the achievement of optimal solutions / Doutor

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Elis Tomazini / Banca: Everaldo de Barros / Resumo: O presente trabalho estuda a dinâmica de rotores e em particular a de um rotor modelo de Jeffcott. Para tanto, foi utilizada uma bancada experimental que consiste de um rotor montado sobre um eixo apoiado por mancais de rolamento fixo a uma base metálica, sendo o acionamento da bancada experimental feito por meio de um motor elétrico trifásico de 2 cv com uma rotação máxima de 3.475 rpm, onde foram realizados testes para determinação da primeira frequência natural estacionária (teste de impacto), tesde de partida e de parada. Dois eixos de materiais diferentes foram utilizados, sendo um de aço SAE 1020 e outro de material compósito. Foram determinadas através de análise estrutural pelo método dos elementos finitos as rigidezes dos mancais, com esses valores obteve-se analiticamente a primeira frequência natural do sistema. Ainda utilizando o método dos elementos finitos foram obtidas as frequências naturais, os modos de vibrar e o diagrama de Campbell através de análise modal. Os resultados experimentais obtidos foram discutidos e comparados com os resultados analíticos e com os resultados obtidos pela aplicação do método dos elementos finitos. Percebe-se que com essa comparação a aplicação do software na fase inicial de projeto mostra-se de extrema importância, visto que as frequências naturais podem ser previstas já na etapa inicial / Abstract: This work studied the dynamics of rotors and in particular a Jeffcott rotor. An experimental bench consisting of a rotor mounted on a shaft supported by a fixed bearing housings to a metal base. The drive of the testing bench is made a three-phase electric motor of 2cv power, having a maximum rotation of 3.475rpm, which were performed the tests to identify the first natural frequency (impact test), run up and coast down using two different material of shaft, one made by steel SAE 1020 and a composite shaft. It was determined through structural analyses by the finite element method and the rigidities of the bearings was obtained. With this values the first natural frequency for the system was obtained analytically. Still using finite element method was obtainedthe natural frequencies. The vibration modes and the Campbell diagram, using modal analysis. The experimental results were discussed and compared the analytical results and the results by applyingthe finite element method, with this comparion the software application in the initial phase project proved extremely important given that the natural frequencies can be provided in the initial stage / Mestre

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Coorientador: Marcelo Sampaio Martins / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Everaldo de Barros / Resumo: Este trabalho objetivou um estudo do comportamento dinâmico de rotores em balanço, operando acima da primeira velocidade crítica, suportados em mancais de rolamento. Um caso particular de rotor em balanço, que consiste em um ventilador centrífugo de forno de reaquecimento de uma forjaria, foi selecionado para esse estudo. O rotor analisado encontra-se apoiado em mancais de rolamento, que estão montados em base metálica instalada em fundação de concreto. Alguns aspectos relevantes do comportamento dinâmico desse tipo de rotor foram estudados utilizando-se procedimentos experimentais e procedimentos computacionais. O estudo experimental foi desenvolvido sobre um rotor de ventilador centrífugo utilizado para alimentação de ar de combustão em forno industrial, que possui rotação nominal de 3550 rpm, vazão de 5,11 m3/s, pressão de operação de 1150 mm c.a. sendo acionado por motor de potência de 150 cv, de alto rendimento, com partida direta, montado sobre base rígida. Testes de batida ("ensaio estático de ressonância") e medições de vibração em velocidade constante foram realizados sobre esse rotor em diferentes condições de operação, permitindo a obtenção dos espectros de frequência da resposta vibratória do sistema rotativo. Um procedimento computacional baseado no método de elementos finitos também foi desenvolvido para a determinação das frequências naturais do rotor suportado em mancais elásticos / Abstract: This work was focused on a study of the dynamic behavior of in-balance rotors operating above the first critical speed, supported on rolling bearings. A particular case of in-balance rotor, which consists of a centrifugal fan reheating forging furnace was selected for this study. The analyzed rotor is supported by ball bearings, which are mounted on metal base installed in concrete foundation. Some relevant aspects of the dynamic behavior of this rotor type were studied, using experimental procedures and computational procedures. The experimental study was carried on a rotor centrifugal fan used to supply combustion air in the kiln, which has a rated speed of 3550 rpm, flow 5.11 m3 / s operating pressure of 1150 mm WG being motor-driven power of 150 hp, high performance, direct starting, mounted on a rigid base. Hit Testing ("Bump Test") and constant speed vibration tests were performed on this rotor in different operating conditions, allowing to obtain the frequency spectra for the vibrational response of the rotating system. A computational procedure based on the finite element method was also developed to determine the natural frequencies of the rotor supported in elastic bearings / Mestre

Este estudo teve como objetivo analisar as tensões do osso periimplantar, analisando as forças axiais e oblíquas incidentes em um modelo 3D usando Método de Elementos Finitos (MEF) a partir de modelo experimental in vitro, que consistiu em: 1 implante Brånemark System MkIIIGroovde (3,75 mm de diâmetro, 13,0 mm de comprimento); 1 pilar multi-unit de 5mm de altura com parafuso de titânio e torque de 20Ncm; infraestrutura de cobalto-cromo revestida com cerâmica feldspática aparafusada com torque de 10 Ncm, e poliuretano simulando o osso. Para obter dados de deformação, extensômetros lineares elétricos (Strain Gauges) foram utilizados e os valores obtidos foram comparados com o MEF gerado a partir do escaneamento do modelo em Micro CT e reconstruído tridimensionalmente no software Simpleware. Uma vez construído o modelo do MEF, as propriedades mecânicas dos implantes de titânio foram substituídas pelas propriedades dos implantes de zircônia Y-TZP no programa ANSYS. Uma carga vertical e uma oblíqua, cada uma de 300N, foram aplicadas no centro da face oclusal da coroa de cada modelo e, em seguida, as tensões foram verificadas na região do osso periimplantar. As tensões encontradas no modelo de EF com força vertical aplicada foram 0,92 MPa na região vestibular, 1,15 MPa na lingual, 0,98 MPa na mesial e 1,00 MPa na região distal para implante de titânio. Quando utilizado implante de zircônia com carga aplicada vertical os valores de tensão foram em vestibular 11,66 MPa, em lingual 9,73 MPa, em mesial 9,76 MPa e em distal 9,59 MPa. No modelo de EF com força oblíqua de 30o os valores foram em vestibular 0,92 MPa, em lingual 1,14 MPa, em mesial 0,97 MPa e em distal 0,99 MPa com o mesmo implante de titânio. O mesmo implante com carga inclinada (30o) gerou valores de tensão de 10,23 MPa em vestibular, 8,30 MPa em lingual, 8,48 MPa em mesial e 9,51 MPa em distal. A tensão diminuiu numericamente com o implante de zircônia, com as incidências de cargas verticais e oblíquas. / This study aimed to analyze the tensions of the periimplant bone around a single implant, analyzing axial and oblique incident forces in a 3D Model using Finite Element Method. Experimental in vitro model consisted of: Brånemark System MkIIIGroovde implant (3.75 mm diameter, 13.0 mm length); multi-unit set abutment of 5mm height with titanium screw and trque of 20Nm; cobalt-chromium coping coated with feldspathic ceramic screwed with a torque of 10Nm, and olyurethane simulating the bone. Strain gauges were used to set up this experimental model and the values obtained were compared with FEM generated from the model scanning in Micro CT and developed in Simpleware software. After this, the mechanical properties of the titanium implants were replaced by the properties of Y-TZP zirconium implants in ANSYS software. A vertical and an oblique load, each one of 300N, were applied on the center of the occlusal aspect of the crown of each model and then the tensions were verified in the periimplant bone region. The tensions generated in the FE model with vertical force applied were 0.92 MPa on vestibular region, 1.15 MPa on lingual, on mesial 0.98 MPa and 1.00 MPa on distal region for titanium implant. When applied vertical load in zirconia implant, the values were 11.66 MPa on vestibular, 9.73 MPa on lingual, 9.76 MPa on mesial and 9.59 MPa on distal. In the FE model under 30o oblique load, the values were 0.92 MPa on vestibular, 1.1457 MPa on lingual, 0.97 MPa on mesial and 0.99 MPa on distal with the same titanium implant. Zirconium implant with oblique load (30o) generated tension values of 10.23 MPa on vestibular, 8.30 MPa on lingual, 8.48 MPa on mesial and 9.51 MPa on distal. The stress numerically decreased with zirconia implant with vertical and oblique loads.

Submitted by ALINE SILVA FIRMINO null (linefirmino@hotmail.com) on 2017-03-27T17:54:24Z No. of bitstreams: 1 firmino_as_dissertação.pdf: 2266304 bytes, checksum: 13769bd9535af127e6fb921b1f8c1aae (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-29T19:17:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 firmino_as_me_sjc.pdf: 2266304 bytes, checksum: 13769bd9535af127e6fb921b1f8c1aae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T19:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 firmino_as_me_sjc.pdf: 2266304 bytes, checksum: 13769bd9535af127e6fb921b1f8c1aae (MD5) Previous issue date: 2017-01-27 / O presente estudo teve como objetivo avaliar as características mecânicas de próteses parciais fixas adesivas, confeccionadas em resina composta de uso indireto, reforçadas por uma malha de nylon. Para a confecção da matriz dos espécimes e estudo das tensões nas estruturas, foi realizada análise qualitativa pregressa análise de elementos finitos (FEA). A pesquisa in vitro simula uma prótese parcial fixa de três elementos com inserção entre os primeiros pré-molares e os primeiros molares superiores (n = 60; 10 por grupo). Três dos seis grupos passaram por ciclagem mecânica. Os grupos experimentais foram: G1-prótese fixa convencional; G2 - prótese convencional ciclada; G3 - prótese com reforço da malha posicionada na vertical; G4 – Prótese com reforço da malha posicionada na vertical ciclada; G5 – Prótese com reforço da malha posicionada na horizontal; G6 – Prótese com reforço da malha posicionada na horizontal ciclada.Todos os grupos passaram por ensaio de carga máxima a fratura (EMIC). Os resultados não apresentaram diferença estatística entre os grupos. Concluiu-se que a utilização da malha nylon proporcionou estabilidade, mesmo após a fratura da peça, pois as partes não se separam, além disso, os resultados obtidos in vitro puderam validar os dados in sílico. / The present study aimed to evaluate the mechanical characteristics of adhesive fixed partial dentures, made from composite resin of indirect use, reinforced by a nylon mesh. A finite element analysis (FEA) was used to compile the specimen matrix and to study the stresses in the structures. In vitro research, simulated a fixed partial denture of three elements with insertion between the first premolars and the major maxillary molars (n = 60; 10 per group). Three of the six groups underwent mechanical cycling. The experimental groups were: G1 - conventional fixed prosthesis; G2 - conventional cyst prosthesis; G3 - prosthesis with reinforcement of the mesh positioned vertically; G4 - Prosthesis with reinforcement of the mesh positioned in the cycled vertical; G5 - Prosthetics with mesh reflux positioned horizontally; G6 - Prosthetics with mesh reinforcement positioned horizontally cycled. All groups underwent maximum fracture loading test (EMIC). The results do not present a statistic between the groups. It was concluded that the use of the nylon mesh provided stability, even after fracture of the part, as parts do not separate, besides, the results obtained in vitro could validate the data in silica.

Orientador: Eduardo Piza Pellizzer / Resumo: A associação entre as próteses parciais removíveis e os implantes osseointegrados é, ainda, uma opção de tratamento muito pouco explorada na Odontologia reabilitadora moderna. Por isso, o objetivo deste estudo é avaliar, utilizando o método dos elementos finitos bidimensional, a distribuição de tensão nas estruturas de suporte da prótese parcial removível de extremidade livre (PPREL) associada a um implante osseointegrado de 10,0 x 3,75 mm (Sistema Branemark), localizado na região posterior do rebordo alveolar desdentado, atuando como suporte para a base da prótese. Para tanto, foram criados três modelos, os quais, em corte sagital, representam: modelo A (MA) - hemiarco contendo o dente natural 33 somente e o A rebordo desdentado distal; modelo B (MB) - semelhante ao MA, com uma PPREL convencional substituindo os dentes ausentes; modelo C (MC) - semelhante ao anterior, com um implante na região posterior do rebordo, sob a base da prótese. Com o auxílio do programa de elementos finitos ANSYS 5.4, os modelos foram carregados com forças verticais e oblíquas de 45º, tanto no sentido de mesial para distal como no sentido inverso, de magnitude de 50 N, em cada ponta de cúspide. A análise dos mapas de tensões permitiu concluir que: 1) a tendência de deslocamento no modelo com a PPR apoiada sobre implante é menor que no modelo com a prótese somente; 2) as forças oblíquas de 45º promovem uma tendência de deslocamento e valores de tensão maiores que a força vertical; 3) a força oblíqua de 45º, no sentido de mesial para distal, gera valores de tensão menores que a de distal para mesial e 4) a presença do implante osseointegrado, sob a base da prótese, promove alívio do dente suporte. / Abstract: The association among the removable partial dentures and the osseointegrated implants is still a non very explored option of treatment in the modern prosthetic dentistry. Because of this, the objective of this study is to evaluate, using the two-dimensional finite element analysis, the tension distribution in the support structures of the distal extension removable partial denture (RPD) associated with a 10.0 x 3.75 mm osseointegrated implant (Branemark System), located in the posterior area of the toothless alveolar edge, acting as support for the prosthesis base. Then, three plane strain models were created, represented in sagital cut: Model A (MA) - hemiarc containing the natural tooth 33 and the toothless alveolar edge; Model B (MB) - similar to MA, with a conventional RPD substituting the absent teeth; Model C (MC) - similar to the previous, with an implant in the posterior area of the edge, under the denture base. With the aid of the finite element program ANSYS 5.4, the models were loaded with vertical and 45º inclined forces, in both mesial and distal sides, with 50 N, on each peak point. The analysis of the tensions map allowed to conclude that: 1) the displacement tendency in the model with the RPD supported by the implant is smaller than the model with prosthesis only; 2) the oblique forces of 45º promote a displacement tendency and larger tension values than the vertical force; 3) the mesial to distal 45º oblique force generates smaller tension values than the one of distal to mesial and 4) the presence of the osseointegrated implant, under the denture base, promotes relief to the support tooth. / Mestre

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: João Zangrandi Filho / Banca: Anselmo Monteiro Ilkiu / Resumo: O objetivo desta pesquisa foi apresentar um método de análise para a solução de problemas de contato por elementos finitos e o cálculo dos componentes mecânicos que fazem parte do projeto de uma roda de aço. Foi demonstrado passo a passo à execução de um cálculo analítico da roda de uma Comporta Vagão, calculando as cargas radial e axial presentes, verificando a tensão de Hertz, as tensões localizadas no cubo da roda, as tensões atuantes no eixo e a seleção do rolamento. Após esta etapa retiraram-se os parâmetros iniciais que foram utilizados no cálculo analítico para buscar o cálculo por elementos finitos. Assim, foram definidas as superfícies de contato, a geometria dos componentes, a malha, as restrições, as condições de contorno e por fim a análise dos resultados encontrados antes e após o projeto. Dessa maneira, podê-se determinar com precisão os pontos de concentração de tensão para eliminação as falhas. Com a busca deste cálculo, usando a análise por Elementos Finitos, respaldado pelo cálculo analítico, foi possível reduzir o diâmetro da roda para obter ganhos em massa para este tipo de equipamento que usa uma quantidade alta de rodas (acima de 100 rodas), sem alteração da confiabilidade das peças durante seu funcionamento. / Abstract: The objective of this research was to present an analysis method for the solution of contact problems for finite elements and the calculation of the mechanical components that are part of the project of a steel wheel. It was demonstrated step by step the execution of an analytic calculation of the wheel of a Fixed Wheel Gate, calculating the radial and axial loads present, verifying the Hertz pressure, the concentrated stresses in the hub of the wheel, the acting stresses in the shaft and hub, and the selection of the roller bearings. After this stage the initial parameters were used in the analytic calculation in order to obtain the calculation using finite elements. After this, it was defined the contact surfaces, the geometry of the components, the mesh, the restrictions, the real constraints and finally the analysis of the results found before and after the project. After this calculation, the other analysis was established in order to determine the points of concentration stress accurately for the elimination of fails. In order to obtain the calculation, using Finite Elements, by the analytic calculation it was possible to reduce the diameter of the wheel to obtain earn in mass for this type of equipment that uses a high amount of wheels (above 100 wheels), without alteration of the reliability of the parts during the operation. / Mestre

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Resumo: Monitorar a integridade de estruturas, sejam elas, máquinas ou equipamentos mecânicos, consiste em um ramo de estudo que está se firmando. As técnicas que englobam esse monitoramento fazem uso da combinação de sensores e rotinas computacionais para pode extrair os dados necessários da maneira que o operador/analista desejar. Uma das áreas carentes desse tipo de análise/controle é a de distribuição de energia. Todos os anos são noticiados casos envolvendo acidentes envolvendo torres de transmissão que vêm ao chão por, não um, mas vários fatores. Em meio as técnicas de monitoramento, a dos observadores de estado é a que se destaca mais. Contudo, apesar do destaque, a técnica dos observadores de estado possui restrições que motivam novas abordagens. Outro método numérico utilizado amplamente na área de análises em engenharia é o Método dos Elementos Finitos. Este conhecido método, que já possui base mais sólida de desenvolvimento, atualmente faz uso de softwares para a realização dos cálculos de análise estática e/ou dinâmica. O presente trabalho, em conjunto com os observadores de estado e o método dos elementos finitos, mostra uma abordagem, ainda que simples, de uma área pouco explorada com o método – a de detecção e localização de falhas em torres de transmissão via observadores de estados aliado ao método dos elementos finitos. / Mestre