Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução cara para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil, uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais têm seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Em elementos estruturais submetidos a forças axiais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável S304, este trabalho apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys (versão 11). A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório, a partir de ligações aparafusadas alternadas rígidas, onde não se ocorre nenhuma rotação entre os membros, transferindo nenhum momento fletor, apenas esforço normal e cisalhante. / Currently, the use of stainless steel in structural elements is considered an extravagant solution to structural engineerings problems. However, changes in attitudes within civil construction, global transition to sustainable development and environmental impacts reduction have certainly caused an increase in the use of stainless steel. Today, the codes for design of stainless steel are largely based on assumed analogies with the behavior of structures developed with carbon steel. However, stainless steel present four non-linear tension versus strain curves (tension and compression, parallel and perpendicular to the lamination material) without yielding plateau and strain hardening zones clearly defined, thus changing the overall behavior of the structures that use it. In Structural elements subjected to axial forces of tension, the net section rupture usually represents one of its controlling ultimate limit states. In order to evaluate the tensile resistance of structural components bolted stainless steel S304, this work provides a numerical model based on the finite element method using the program ANSYS (version 11). The non-linear of the material was considered by the criterion of Von Mises and stress versus strain true curves. The geometric nonlinearity was introduced into the model through the formulation of Lagrange Updated. The numerical model was calibrated based on experimental results, from rigid alternate bolted connection, which do not occur any rotation among the members, transferring any bending moment, only normal and shear internal forces.

A caracterização de materiais utilizando a técnica de indentação instrumentada difundiu-se significativamente na última década, devido às melhorias dos instrumentos que permitem ensaios por esta técnica e à necessidade de se fazer ensaios em pequenos volumes de materiais, como, por exemplo, em filmes finos e materiais com superfícies modificadas por tratamentos superficiais. Neste texto, abordou-se a elaboração de um algoritmo que permita o estudo da resposta de indentação de superfícies de diferentes materiais metálicos, durante e após o contato com um indentador agudo, empregando simulações por elementos finitos e análise dimensional. Na obtenção do algoritmo analisaram-se os efeitos da formação de borda (pile-up) ou da retração (sink-in) do material indentado, o coeficiente de atrito indentador-amostra, as deformações elásticas do indentador, a geometria do indentador e a variação experimental. As relações obtidas permitiram identificar uma falta fundamental de relação única entre as propriedades mecânicas e a forma da curva de indentação para curvas com razão d r/dmax>0,9, onde d r é a profundidade residual da indentação e dmax é o deslocamento máximo do indentador durante o ensaio. Da mesma forma, concluiu-se que a relação de Sneddon tem que ser corrigida tanto pela geometria da área de contato indentador-amostra quanto pela razão entre os módulos elásticos do material e do indentador (E/Ei). Como a área de contato indentador-amostra é afetada não só pela geometria do indentador mas também pelo nível de pile-up ou sink-in nos indentadores piramidais, uma relação foi identificada entre o nível de pile-up/sink-in e o fator de correção b da equação de Sneddon para os indentadores Vickers e Berkovich. Adicionalmente, pequenas diferenças foram observadas entre as curvas P-h (onde h é a profundidade de indentação abaixo da superfície original da amostra) e as curvas P-d (onde d é o valor da aproximação mútua entre indentador e amostra durante a indentação) para um mesmo valor de módulo reduzido Er quando a razão E/Ei é grande. Assim, o módulo reduzido pode sobreestimar ou subestimar a rigidez do indentador, dependendo das propriedades do material indentado. As análises neste trabalho permitiram igualmente observar que as principais limitações na obtenção das propriedades elasto-plásticas usando a curva de indentação instrumentada vêm da falta de unicidade, seguida pela geometria do indentador, isto é, diferenças entre o cone equivalente e os piramidais Vickers e Berkovich, assim como desvios em relação à geometria ideal do indentador, o que inclui arredondamento da sua ponta. Quando não há unicidade, sabendo-se informações adicionais à curva P-d, por exemplo, o valor da área residual da indentação ou o módulo elástico, uma solução única das propriedades mecânicas pode ser obtida. Em paralelo, a variação experimental pode limitar de forma significativa a precisão no cálculo das propriedades, enquanto o atrito indentador-amostra e as deformações do indentador têm efeitos menos significativos. Em termos gerais, observa-se que as funções que compõem o algoritmo desenvolvido neste trabalho permitem: (i) predizer as curvas carga-deslocamento (curvas P-d), produto do ensaio de indentação instrumentada, para um conjunto de propriedades elasto-plásticas conhecidas; (ii) identificar quando uma mesma curva P-d pode ser obtida de mais de um conjunto de propriedades do material indentado (iii) calcular as propriedades mecânicas (dureza, módulo elástico, coeficiente de encruamento e limite de escoamento) de um material usando a curva P-d quando d r/dmax<0,8 ou faixas de propriedades de materiais quando d r/dmax>0,8 e (iv) calcular as propriedades mecânicas (dureza, módulo elástico, coeficiente de encruamento e limite de escoamento) de um material usando a curva P-d e a área residual da indentação. / The interest in material characterization using instrumented indentation techniques has significantly increased in the last decade, due to improvements in testing instruments and the need to carry out tests on small volumes of materials, such as thin films or materials with surfaces modified by other surface treatments. This work addresses the development of an algorithm to analyze the indentation response of a group of metallic materials, during and after the contact with a sharp indenter, using finite element simulations and dimensional analysis. The formulation of the algorithm considered the effects of pile-up or sink-in of the indented material around the indentation, the friction coefficient between the indenter and the sample, the elastic deformation of the indenter, and the defects of the indenter tip. An analysis considering algorithm output and experimental variation was also conducted. The results allowed identifying a fundamental lack of unique relationship between the mechanical properties and the shape of the indentation curve for indentation curves with ratio d r/dmax>0,9, where d r is the residual indentation depth and dmax is the maximum indenter displacement in the test. Similarly, results allowed concluding that Sneddons equation requires a correction by both the geometry of the contact area and the ratio between the elastic moduli of the material and the indenter (E/Ei). As the shape of contact area is affected not only by the geometry of the indenter but also by the level of pile-up or sink-in in pyramidal indenters, a relationship was observed between the level of pile-up/sink-in and the correction factor b in the Sneddons equation for Vickers and Berkovich indenters. Additionally, it was found that the deformation of the indenter is not fully incorporated into indentation data analysis by the consideration of a reduced modulus (Er). Small differences between P-h curves (where h is the indentation depth below the original surface) and P-d curves (where d is the indenter/sample mutual approach) were observed for the same Er when the ratio E/Ei is large. Thus, the reduced modulus can overestimate or underestimate the indenter stiffness, depending on the mechanical properties of the indented material. Additionally, the analysis in this work has identified that the most important limitations in mechanical properties estimation using the indentation curve arise from the lack of uniqueness, followed by deviations in indenter geometry, such as differences between equivalent cone and pyramidal Vickers or Berkovich and tip defects. When non-uniqueness is present, unique solution may be obtained with the knowledge of additional information, in conjunction with P-d data, such as the residual indentation area or the elastic modulus. Furthermore, even when a unique solution is available the experimental variation may significantly decrease the accuracy in mechanical properties estimation, whereas friction and indenter deformation have less significant effects. In general, it was observed that the proposed algorithm allows: (i) predicting the load-displacement curves P-d of instrumented indentation tests for a set of known elastic-plastic mechanical properties, (ii) identifying when the same P-d curve can be obtained from more than one set of mechanical properties of the indented material, (iii) calculating the mechanical properties (hardness, elastic modulus, yield stress and strain hardening coefficient) from P-d curves when d r/dmax<0,8 or possible ranges for each mechanical property when d r/dmax>0,8 and (iv) calculating the mechanical properties (hardness, elastic modulus, yield stress and strain hardening coefficient) from P-d curves and the knowledge of the residual indentation area.

Este trabalho é uma contribuição à análise progressiva de falhas em materiais compósitos poliméricos. Esses materiais combinam as propriedades de seus constituintes (fibra, resina polimérica e interface) de forma a melhorar o desempenho frente à utilização das fases isoladamente. A combinação de fases permite obter características como baixa densidade e elevada rigidez, que são almejadas pelo segmento aeronáutico, pois podem proporcionar um aumento de autonomia ou da capacidade de carga das aeronaves. A anisotropia inerente aos compósitos torna possível projetá-los de forma a obter-se a rigidez e a resistência desejada. Por outro lado, a anisotropia dificulta a previsão precisa dos mecanismos de falha, e conseqüentemente, do comportamento global da estrutura. Apresenta-se, assim, com base numa revisão bibliográfica criteriosa, bem como, através de resultados experimentais, a avaliação de um modelo de material fenomenológico, onde se identificam modos de falhas intralaminares. Uma vez verificad a falha por algum critério, degradam-se as propriedades do material. O modelo de material foi implementado junto ao pacote de elementos finitos Abaqus através de uma sub-rotina UMAT (\"User Material\"), escrita em Fortran. Em seguida, estudou-se o problema de um laminado em duas configurações de empilhamento (\'[0º] IND.10\' e \'[0º/90º/0º/90º/0º] IND.S\') sob flexão 3-pontos. Os resultados das simulações foram comparados com resultados experimentais, observando erros da ordem de 10%. Sendo que estes foram obtidos em função de um estudo dos parâmetros associados a solução do problema não-linear, tais como: tamanho de incremento de iteração e parâmetros associados à lei de degradação de material. Por fim, concluiu-se que o modelo de material avaliado é adequado para previsão da falha da primeira camada, bem como, da redução da rigidez estrutural e da resistência residual. Sendo que, a resposta teórica obtida se manteve parcialmente dentro dos limites inferior e superior do envelope experimental. / This work is a contribution to the progressive failure analysis in polymer composite materials. These materials combine the properties of its constituents (fiber, resin and interface) in order to improve the performance against the use of phases alone. The combination of the phases can provide characteristics such as low density and high strength, which are desired in the aeronautical segment, because it can increase the autonomy or aircraft payload. The anisotropy inherent in composites turns possible to design the material for a desired stiffness and strength. Furthermore, it turns difficult the prediction of failure mechanisms, and consequently, the overall behavior of the structure. This study presents, based on a review and experimental results, the evaluation of a phenomenological material model, which identify intralaminar failure modes. Once verified the failure by any criterion, the material properties are reduced by a degradation law. The material model was implemented in a UMAT (User Material) subroutine which linked to the finite element package Abaqus. It was applied in the study of 3-point bending problem for two stacking sequences (\'[0º] IND.10\' e \'[0º/90º/0º/90º/0º] IND.S\'). The results were compared with experimental tests, presenting a error in the order of 10%. Since that these where obtained by a study of the parameters associated to the solution of the nonlinear problem, such as: time step, and parameters associated to the material degradation laws. Finally, it was concluded that the material model is judged suitable for predicting the failure of the first ply, the reduction of structural stiffness and the residual strength. Besides, a part of the theoretical response obtained is maintained within the lower and upper limits of the experimental tests envelope.

Biomechanical behavior comprehension of teeth-periodontium system in different periodontal attachment levels is essential in the understand of periodontal occlusal load bearing capability. The finite element method has been used simulating different periodontal attachment situations and could analyze periodontal alveolar bone stress modulation by morphological changes. The aim of this study was to assess qualitative and quantitatively the stress concentration in periodontal alveolar bone in computational models simulating healthy teeth with and without attachment loss. Six 3-D models of a lower central incisor were created simulating the teeth structure, cancellous bone, cortical bone and periodontal ligament space. Each model presented a 1mm increasing distance between cement-enamel junction (CEJ) and alveolar bone crest (ABC) (1 to 6 mm) as only modification. A 100N load with 45o angle to the axial plane with bucco-lingual direction on tooth incisal edge were simulated. Each structure was considered elastic, isotropic, homogeneous, continuous and linear. Lamina Dura and alveolar bone crest findings of Minimum Principal Stress (MPS) were analyzed. Results showed an increase of MPS in surrounding bone (alveolar bone crest and lamina dura) due to periodontal attachment loss. Maximum and minimum values of MPS were concentrated on certain areas in both analyzed regions. Statistically significant differences in magnitude, distribution and variance of MPS were found between groups. Each increased millimeter in CEJ-ABC distance generated a pattern insertion area reduction of about 12%. The considered significance level was 5%. According to results obtained, attachment loss increases stress concentration in surrounding bone. Despite eventual limitations of the model, the results suggest a biomechanical changing in stress pattern, which partly explain an increasing bone resorption risk for teeth with periodontal attachment loss. / A compreensão do comportamento biomecânico das tensões no tecido ósseo do periodonto, em dentes com suporte periodontal íntegro e reduzido, é importante para o entendimento da capacidade periodontal em suportar cargas oclusais. O método de elementos finitos é uma ferramenta capaz de simular situações de inserção periodontal reduzida e analisar as tensões geradas no osso periodontal frente às alterações morfológicas sofridas, inclusive mapeando a distribuição destas forças. Esse estudo se propôs a analisar quali-quantitativamente as tensões e a sua distribuição em modelo de dente com suporte periodontal íntegro e reduzido. Foram criados seis modelos computacionais tridimensionais de um incisivo central inferior,osso medular, osso cortical e espaço do ligamento periodontal. Cada modelo apresentou como única variação a distância entre junção amelocementária (JAC) e a crista óssea alveolar (COA), que variou de 1 à 6 mm. Foi simulada a aplicação de uma carga de 100N com 45o de inclinação em relação ao plano axial e com direção vestíbulo/lingual sobre a borda incisal do dente. Todas as estruturas foram consideradas elásticas, isotrópicas, homogêneas, contínuas e lineares. A tensão mínima principal (TMP) em tecido ósseo foi mensurada qualitativa e quantitativamente na COA e na lâmina dura. Os resultados demonstraram aumento das TMP, em regiões do osso adjacente ao dente (COA e lâmina dura), com a redução de suporte periodontal. Valores máximos e mínimos de TMP se concentraram em áreas específicas de ambas as regiões analisadas. Diferenças estatisticamente significantes de magnitude, distribuição e variância das TMPs foram verificadas entre os grupos, sendo as maiores no grupo de menor suporte periodontal. Cada milímetro aumentado da distância JAC-COA gerou redução de área de inserção de aproximadamente 12%. O nível de significância adotado foi de 5%. De acordo com os resultados obtidos, a redução de suporte periodontal gerou um aumento de concentração de tensões nas regiões da crista óssea alveolar e da lâmina dura. Apesar das limitações do modelo, um padrão de mudança de tensões biomecânicas observado no estudo explicaria o aumento do risco de perda óssea em dentes com suporte periodontal reduzido. / Lagarto, SE

Avaliou-se in vitro restaurações classe V, simulando a configuração cavitária de lesões de abfração, quanto à microinfiltração e adaptação marginal. Sessenta pré-molares superiores foram divididos em seis grupos (n = 10), variando a combinação restauradora: G1 = Ketac Molar Liquid/Ketac Molar Easymix, G2 = Primer/Vitremer, G3 = Adper Single Bond 2/Durafill, G4 = Adper Single Bond 2/Z100, G5 = Clearfil SE Bond/Durafill e G6 = Clearfil SE Bond/Z100. Réplicas à base de resina poliéster foram obtidas como controle positivo para avaliação da adaptação após os ensaios laboratoriais. Todos os dentes foram submetidos à ciclagem térmica (1000 ciclos/5º-55ºC), ciclagem mecânica (100.000 ciclos/8kgf) e imersos em solução aquosa de azul de metileno 0,5% (pH 7,2) por 4h. Os espécimes foram seccionados longitudinal e transversalmente, obtendo-se duas partes. O grau de microinfiltração foi avaliado através de dois métodos, um qualitativo, por meio de escores atribuídos por três observadores, e outro quantitativo, usando o software Imagelab 2000. A análise de elementos finitos foi realizada para verificar a concentração de tensões na região cervical por meio da confecção de três modelos 3D de pré-molares, com o objetivo de representar o ensaio de ciclagem mecânica. Os resultados tratados pelo teste Kruskal-Wallis mostraram diferença estatística significativa (p < 0,05) para a margem em dentina, obtendo os menores valores de microinfiltração em ambos os métodos para G2, G5 e G6, respectivamente. Não houve diferença significante para a margem em esmalte. Para a adaptação marginal, os achados não revelaram diferença estatisticamente significante entre os substratos dentários (p < 0,05). O coeficiente de Spearman demonstrou correlação direta entre os métodos de avaliação para esmalte e dentina (p < 0,0001). As freqüências de ocorrência de desadaptação marginal foram comparadas pelo teste do Qui-quadrado para esmalte e dentina. Os dados não demonstraram diferença estatisticamente significante. A análise de elementos finitos constatou maior concentração de tensões de tração na dentina radicular no mesmo lado da aplicação da carga e no modelo restaurado com Z100. Concluiu-se que o cimento de ionômero de vidro modificado por resina, seguido das combinações restauradoras Clearfil SE Bond/Z100 e Clearfil SE Bond/Durafill VS, são os mais indicados para restaurações em áreas de abfração quando comparados aos outros materiais testados. / This in vitro study evaluated class V restorations simulating the wedge-shaped lesions as a function of the microleakage and marginal adaptation. Sixty upper premolars were divided into six groups (n = 10) using such restorative combinations: G1 = Ketac Molar Liquid/Ketac Molar Easymix, G2 = Primer/Vitremer, G3 = Adper Single Bond 2/Durafill, G4 = Adper Single Bond 2/Z100, G5 = Clearfil SE Bond/Durafill, G6 = Clearfil SE Bond/Z100. The poliester resin replicas were obtained as positive control for adaptation assessment after laboratory essays. All the teeth were subjected to thermocycling (1000 cycles/5°-55°C), mechanical load cycling (100.000 cycles/8Kgf), and immersed in 0,5% methylene blue dye (pH 7,2) for 4 hours. Then the specimens were sectioned longitudinally and transversally to obtain two parts of them. The microleakage degrees were assessed by qualitative and quantitative methods. The finite element analysis was performed in order to verify stress concentration at the cervical region. For this purpose, three 3D finite element models of premolars were created and then compared to mechanical load cycling. The results were submitted to Kruskal-Wallis test being statistically significant for the cervical dentin margin with lower microleakage values in both methods for G2, G5 and G6, respectively (p < 0, 05). The cervical enamel margin had no significant difference for microleakage values. For marginal adaptation, there was no statistically difference among the substrates (p < 0, 05). Spearman coefficient has showed a direct correlation between enamel and dentin (p < 0, 0001). The frequency of loss of marginal fit was calculated by Qui-square test. The data have shown no significant difference. The finite element analysis has presented higher tensile stresses at the root dentin at the same side of load direction and in the model restored by Z100. It has concluded that resin-modified glass ionomer cements, followed by Clearfil SE Bond/Durafill and Clearfil SE Bond/Z100 are the most indicated dental materials to restore abfraction lesions with comparison to other ones tested.

O objetivo deste estudo foi comparar os ensaios de microtração (MI), ?push-out? (PS), ?push-out? modificado (PSM) e ?pull-out? (PL) na habilidade de mensurar a resistência de união (RU) entre pino de fibra e dentina radicular. Para tanto, além dos resultados de cada ensaio mecânico foram analisados fatores como: sensibilidade quanto às diferentes regiões radiculares, quantidade de falhas prematuras (FP), coeficiente de variação (CV), padrão de fratura (PF) pela microscopia confocal de varredura e distribuição das tensões pela análise de elementos finitos (AEF). Foram utilizados 40 dentes anteriores superiores endodonticamente tratados, divididos em quatro grupos de acordo com o tipo de ensaio realizado. Para os ensaios de PS e MI foi feita a cimentação do pino e posteriormente os cortes para a obtenção dos corpos-de-prova (cps). Para os outros ensaios (PSM e PL), a cimentação antecedeu aos cortes tanto das fatias de dentina como dos pinos. O sistema adesivo Scotbond Multi Uso Plus e o cimento Variolink II foram usados para a cimentação do pino de fibra de vidro FRC Postec Plus em todos os casos. Os cps do ensaio de PS foram obtidos pelos cortes seriados da raiz em fatias de 1±0,1mm, para os cps do ensaio de MI estas fatias sofreram ainda a confecção de entalhes laterais diametralmente opostos, que proporcionando um formato final de ampulheta. Para os testes de PL e PSM foram feitos cortes de fatias de dentina de 1±0,1mm e o pino foi dividido em três partes iguais para, então, cada fatia de uma região ser cimentada com o pino correspondente. Os cps do ensaio de PSM tinham 1mm de pino sobressalente para cima e para baixo da fatia de dentina, enquanto que os cps do PL o pino sobressalente estava apenas para cima da dentina. Todos os cps foram submetidos aos testes de RU, à velocidade de 0,5mm/min em máquina de ensaios universais. O PF foi avaliado em um aumento de cem vezes e foi feita uma distribuição de freqüência. Já a AEF obteve modelos tridimensionais de todos os ensaios, e estes foram analisados quanto à tensão de Von Mises. Para os resultados dos testes mecânicos foram feitas análises de variância de cada ensaio variando o fator região, com ou sem as FP, e análise comparando todos os ensaios. O teste Tukey foi feito quando necessário e as FP foram submetidas ao teste estatístico de Fisher. A inclusão ou não destas falhas mostra alteração dos resultados no ensaio de MI, uma vez que possui um maior número delas neste ensaio. O ensaio de PL mostrou as maiores médias de RU, seguido pelo ensaio de PSM, e ambos também tiveram o PF com maior quantidade de fraturas adesivas. O ensaio de PS conseguiu apontar diferença estatística entre as três regiões, mas mostrou a maior freqüência de falhas coesivas, e maior CV. O menor CV foi encontrado para o PSM que também mostrou uma adequada distribuição das tensões. A MI apresentou concentração de tensões nas bordas dos entalhes. Concluiu-se que o tipo de ensaio influencia diretamente nos resultados obtidos. / The aim of this study was to compare microtensile (MI), \"push-out\" (PS), modified \"push-out\" (PSM) and \"pull-out\" (PL) tests in the ability to accurately measure the bond strength of fiber posts luted inside root canals, at different root dentin levels, cervical, middle and apical. The evaluated parameters were: amount of premature failure (PF), coefficient of variation (CV), failure patterns (FP) and the stress distribution by finite elements analysis (FEA). Forty human intact single-rooted and endodontically treated teeth were divided into four groups according to the type test used. For PS and MI specimens, first the post was luted and then the cuts were done, for PSM and PL, first was done the cuts and then fiber post?s pices were luted. Scotbond Multi Use Plus adhesive system and Variolink II cement had been used for luting FRC Postec Plus glass fiber post, in all cases. PS samples were disc shaped of 1±0,1mm. Bond strength between post and dentin was measured in the root slice and the force applied on the center of the specimen. For the Mi test hourglass-shaped samples were obtained by trimming the proximal surfaces of each slice using a diamond bur until it touched the post. For PL and PSM tests cuts of 1±0,1mm of dentine slices were made and the fiber was divided into three parts, and then each slice were luted with a fiber post?s piece. Specimens for PSM had 1mm of post up and down the dentin slice and for PL all of the post was up the dentine slice. All specimens were submitted to a bond strength test at 0.5 mm/minute crosshead speed in a universal testing machine. For FP, each sample was examined under confocal microscopy at 100 times and a frequency distribution was made. For the AEF, three-dimensional models of each tests had been made and analyzed by Von Mises stress. Bond strength data were analyzed by ANOVA and when necessary was used Tukey?s test. For PF data the Fisher test was made. The inclusion of PF, only shows variation on MI, since these test showed the greater number of them. PL provided higher values of bond strength for root dentin and fiber post, followed by PSM. Both of them had also FP with greater amount of adhesive failures. The PS test was able to point statistically differences between root regions, but it showed the highest frequency of cohesive failure, and greater CV. Minor CV was found for the PSM that also showed adequate stress distribution. The MI showed concentration of tensions in the edges of the trimming area. One concluded that the type of test influences directly in the results obtained.

Objetivos: aprofundar na interpretação dos dados obtidos pelo teste de lascamento da aresta, com espécime em formato de barra ou de coroa, para verificar se o ensaio é capaz de reproduzir o resultado já conhecido na clínica de que porcelana sobre zircônia apresenta maior facilidade de lascamento do que porcelana sobre metal, quando o resfriamento rápido é adotado. Material e método: o teste de lascamento da aresta foi aplicado em espécimes com dois formatos: barras (monolíticas: de VM13, VM9 ou zircônia; ou em duas camadas: de VM13-metal ou VM9-zircônia) e coroas (sempre com duas camadas). Nas barras monolíticas (5 mm x 32 mm x 2,5 mm) foi realizada uma análise da microestrutura para avaliar eventuais diferenças entre a VM13 e a VM9, que poderiam interferir na interpretação de diferenças encontradas nos espécimes de duas camadas. As barras com duas camadas (5 mm x 32 mm x 2,2 mm, com infraestrutura de 0,7 mm e porcelana de 1,5) receberam dois protocolos de resfriamento (lento e rápido) e foram testadas em duas direções de carregamento (paralela ou perpendicular à interface). Para estes espécimes foram avaliadas as tensões térmicas residuais por análise por elementos finitos. Para as coroas (correspondentes ao primeiro molar inferior, com infraestrutura de 0,7 mm de espessura), foram utilizados os mesmos protocolos de resfriamento das barras de duas camadas. As superfícies de fraturas de todos os espécimes foram analisadas em estereomicroscópio com um aumento de 20x a 50x. Os dados de lascamento foram analisados através de diferentes abordagens apresentadas na literatura, sendo o parâmetro ReA (resistência ao lascamento), correspondente à média de todas as razões de força necessária para criar a lasca pela distância da aresta (N/mm), o escolhido para comparar os vários grupos experimentais. Resultados: não foram encontradas diferenças estatisticamente significantes entre as resistências ao lascamento das porcelanas, apesar da VM13 apresentar maior fração de área de leucita. Nas barras de duas camadas resfriadas lentamente e carregadas na direção perpendicular à interface, a zircônia proporcionou resistência ao lascamento da porcelana estatisticamente superior à proporcionada pelo metal. Quando o resfriamento rápido foi utilizado ou quando o carregamento foi paralelo à interface, o teste não foi capaz de evidenciar diferenças entre os grupos. Nas coroas submetidas ao resfriamento rápido, o metal proporcionou resistência ao lascamento da porcelana estatisticamente superior à proporcionada pela zircônia. Quando o resfriamento lento foi utilizado, o teste não foi capaz de evidenciar diferenças entre grupos com materiais de infraestrutura distintos. Conclusão: O ensaio de lascamento em coroas reproduziu melhor que o ensaio de lascamento em barras a resistência ao lascamento relatada na clínica. Assim, esforços em aprimorar o teste utilizando espécimes com geometria mais semelhante à da coroa são importantes. / Aim: To deepen the investigation of the edge chipping method when using either bar or crown-shaped specimens, to verify whether the test is able to reproduce the well-known clinical outcome that veneered zirconia is more prone to chipping than porcelain-fused-to-metal when the fast cooling protocol is used. Materials and methods: edge chipping test was conducted with different shaped specimens: bars (monolithic: VM13, VM9 or zirconia; or bilayers: VM13-metal and VM9-zirconia) and bi-layer crowns. A microstructure analysis was performed on the monolithic bars (5 mm x 32 mm x 2.5 mm) to evaluate possible differences between VM13 and VM9, that could account for differences on bilayer specimens data. The bilayer bars (5 mm x 32 mm x 2.2 mm, 0.7 mm and 1.5 porcelain infrastructure) were subjected to two cooling protocols (slow and fast) and load was applied in two directions (parallel or perpendicular to the interface). For bilayer bars, residual thermal stresses were evaluated using finite element analysis. For crown-shaped specimens (corresponding to the first molar, with 0.7 mm framework thickness), the cooling protocol was the same employed for bilayer bars. The fractured surfaces of all specimens were examined utilizing a stereomicroscope at a magnification from 20x up to 50x. The edge chipping data were analyzed by several approaches presented in the literature, the ReA parameter (chipping resistance), corresponding to the average of force versus distance data collected over a broad range (N / mm), was chosen to compare the different experimental groups. Results: There was no significant difference between the veneers for chipping resistance, despite that VM13 presented the highest leucite content. On bilayer bars with slow cooling protocol and loading perpendicular to the interface, zirconia provided significantly higher chipping resistance than metal-based specimens. Edge chipping test was not able to detect differences between groups when fast cooling was used or loading was applied parallel to the interface. When crowns were subject to fast cooling, results revealed that metal framework has significantly higher veneer chipping resistance than zirconia. When the slow cooling protocol was used, differences between groups with different frameworks were not observed using edge chipping test. Conclusion: The chipping test on crowns reproduced the chipping resistance reported clinically better than bar-shaped specimens. Thus, efforts to improve the test using specimens more similar to the crown geometry are important.

Os objetivos deste estudo foram comparar, através de análise de elementos finitos, a distribuição de tensões em modelos que representam arranjos experimentais nor-malmente utilizados em testes de cisalhamento e micro-cisalhamento, verificar a tendência de variar o local de início e o modo de fratura em função de mudanças nos parâmetros dos ensaios e analisar a influência de dois modos de fixação do substrato sobre a concentração de tensões. Os modelos bidimensionais em estado plano de deformações representaram o compósito (híbrido ou flow) aderido à dentina através de uma camada de adesivo de 50 &#956;m. Duas condições de fixação da dentina foram estabelecidas: na primeira (mais rígida), os deslocamentos foram restritos em todas as direções nos nós das arestas que representam as três superfícies livres de adesão e na segunda, a restrição foi colocada apenas na parte posterior da dentina. Foi aplicado um carregamento pontual a várias distâncias da interface dentina-adesivo, de modo a obter um tensão nominal constante de 4MPa. Foram analisadas as tensões máximas de tração e cisalhamento, a distribuição das tensões ao longo dos nós da interface dentina-adesivo e os vetores de tensão máxima principal, como indicativos do local de início e o provável modo de fratura. A distribuição de tensões ao longo da interface aderida foi sempre não uniforme e apresentou picos muito ele-vados em todos os casos, o que conduz a pensar que os valores de resistência nominal não são representativos da máxima tensão suportada no momento da fratura. A tensão de tração predominou sobre a de cisalhamento. O módulo de elasticidade do compósito aderido, a espessura relativa da camada de adesivo e a distância de aplicação da carga influenciam a concentração de tensões e devem ser padroniza-dos. Para o teste de micro-cisalhamento, a camada de adesivo relativamente mais espessa e o uso do compósito com baixo módulo de elasticidade propiciaram a in-tensificação das tensões. O ensaio de cisalhamento parece mais suscetível que o de micro-cisalhamento para que o início da ruptura ocorra no substrato, pois o ponto de maior concentração de tensões localizou-se na dentina em alguns casos e verifica-se pequena diferença de módulo entre os maiores vetores localizados no adesivo e na dentina de base. O teste de micro-cisalhamento, embora mais favorável a que as fraturas se iniciem no adesivo, concentra muito a tensão, especialmente com a utili-zação de resinas do tipo flow, o que o torna menos representativo da máxima tensão que o espécime realmente resistiu no momento da fratura. / The objectives of this study were to compare the stress distribution in finite element models that represented experimental designs commonly used for shear and micro-shear bond strength testing, to verify the tendency to vary the location and mode of fracture as a consequence of changes in the studied parameters, and to analyze the influence of two substrate restriction conditions on stress concentration. Bi-dimensional plane strain models represented a composite (hybrid or flow) bonded to dentin through a 50 &#956;m adhesive layer. Two dentin restriction conditions were estab-lished: in the first (more rigid), movements were restricted in all directions on the nodes located in the dentin surface edges free of adhesion, and in the second, re-striction was imposed only to the posterior dentin surface. Concentrated loading was applied at several distances from the dentin-adhesive interface so as to obtain con-stant nominal bond strength of 4MPa. Maximum tensile and shear stress values, stress distribution along the dentin-adhesive interfacial nodes and the principal maximum stress vectors as indicative of the most probable location and mode of frac-ture were analyzed. Stress distribution along bonded interfaces was always non-uniform and presented very high stress peaks for all cases. This led to the assump-tion that nominal bond strength values are non-representative of the maximum stress supported at fracture. Tensile stresses were always predominant over shear stresses. The composite elastic modulus, relative adhesive layer thickness and different load application distances influenced stress concentration and should be stan-dardized. For micro-shear tests, the relatively thicker adhesive layer and use of a low modulus composite propitiated stress intensification. The shear test seems to be more susceptible than micro-shear to fracture initiation in the substrate, once the point of highest stress concentration was in some cases located in dentin, and small modulus difference was verified between the greatest stress vectors located both on the adhesive and dentin base. Although more favorable to fracture initiation in the adhesive, the micro-shear test design highly concentrated stresses, especially when flow composite was modeled, hence it might be less representative of the maximum stress the specimen resisted at fracture.

O presente trabalho consiste basicamente no desenvolvimento de um programa de engenharia denominado SAJ (sistema de análise de juntas) capaz de realizar uma análise detalhada do comportamento de dois dos diversos tipos de juntas coladas existentes, a junta simples colada (\"single lap joint\") e a junta dupla colada (\"double lap joint\"). Sendo que foram analisadas juntas coladas com aderentes de material compósito ou, então, compostas de aderentes de compósitos e metal. O programa de engenharia desenvolvido possibilita o cálculo das tensões, dos esforços e dos deslocamentos nessas juntas. Para validar o referido programa, os resultados obtidos do mesmo foram confrontados com os resultados obtidos para condições semelhantes utilizando \"softwares\" comerciais de elementos finitos e de cálculo de juntas. Após a validação do programa, são apresentados alguns estudos de fatores que influenciam na resistência da junta colada, verificando a influência do comprimento de \"overlap\" (sobreposição), a rigidez do adesivo e a espessura da camada adesiva. Também é apresentada uma análise de falha dos aderentes de compósito evidenciando assim, as potencialidades e limitações desta ferramenta computacional para a área de desenvolvimento de produto. / This work consists on the development of software called SAJ which can analyze a bonded joint behavior in detail, not only for single lap joint, but also, for double lap joint. These joints could be made of composite/composite materials or metal/composite as adherentes. The software developed can calculate the joints stresses, loads and displacements. The results obtained are compared to the results obtained using commercial software and the same problems proposed. After the validation of SAJ, some studies were performed in order to determine how some characteristics affect the joint stresses distribution as overlap length, adhesive elastic modulus, adhesive thickness and a failure analysis of composite adherents showing the potential and limitation of this computational tool for the product development area.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-09-27T18:09:04Z No. of bitstreams: 1 bernardorodriguesdeoliveira.pdf: 2133637 bytes, checksum: 47ab328fa9df384a7ac20ae3a65afe38 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-10-01T18:04:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardorodriguesdeoliveira.pdf: 2133637 bytes, checksum: 47ab328fa9df384a7ac20ae3a65afe38 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-01T18:04:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardorodriguesdeoliveira.pdf: 2133637 bytes, checksum: 47ab328fa9df384a7ac20ae3a65afe38 (MD5) Previous issue date: 2018-07-23 / O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuicao da tensao em implantes extra-curtos inseridos em mandibula com atrofia ossea, utilizando-se diferentes tipos de conexao protetica (Cone Morse – CM e Hexagono Externo – HE) associadas a duas tecnicas de confeccao das coroas proteticas (separadas ou esplintadas). Um segmento de mandibula tridimensional foi construido com base em imagem de tomografia computadorizada. Foram modeladas quatro configuracoes de dois implantes extracurtos na regiao de primeiro e segundo molares inferiores, variando-se as conexoes e as coroas proteticas. Os modelos foram carregados com forca mastigatoria normal. Os valores de tensao principal maxima (σmax), minima (σmin), cisalhamento (τ) e deformacao maxima (εmax) foram analisados para o tecido osseo e os valores da tensao equivalente de von Mises (σvM) para as estruturas dos implantes, parafusos e pilares proteticos. As conexoes CM apresentaram maiores picos de tensao frente as conexoes HE para implantes, pilares proteticos, parafusos proteticos e tecido osseo. A simulacao da esplintagem das coroas, independente do tipo da conexao, apresentou menores picos de tensao quando comparado aos grupos com coroas separadas, tanto para implantes, quanto para pilares proteticos, parafusos proteticos e tecido osseo. A conexao HE apresentou melhor comportamento biomecanico quando comparada a conexao CM, independente da realizacao de esplintagem das coroas proteticas. A esplintagem das coroas proteticas, em regiao posterior de mandibula atrofica, parece permitir melhor distribuicao das tensoes para o sistema protese/implante e tecido osseo. O tipo de conexao exerceu influencia no comportamento biomecanico do sistema protese/implante, observando-se melhores resultados quando da associacao da conexao HE com esplintagem das coroas. / The aim of this study was to evaluate the stress distribution on extra-short implants in cases of mandibular bone atrophy, with the use of different implant-abutment connections (Morse Taper - MT and External Hexagon – EH), associated with two crown designs (single-unit or splinted). A three-dimensional segment of the mandible was constructed, based on a computed tomography image. Four configurations of two extra-short implants in the mandibular first and second molar region were modeled, with variations in the implant-abutment connections and crown designs. The models were loaded with normal masticatory force. The values of maximum (σmax), minimum (σmin) principal, shear stress (τ) and maximum strain (εmax) were analyzed for the bone tissue and the values of equivalent von Mises stress (σvM) for the structures of the implants, prosthetic screws and abutments. The MT connections showed the highest peaks of stress when compared to EH connections for implants, prosthetic abutments, prosthetic screws and bone tissue. Splinted crowns, irrespective of the implantabutment connection, showed lower peaks of stress when compared with the groups with single-unit crowns, both for implants and for abutments, prosthetic screws and bone tissue. The EH showed better biological behavior when compared with MT, irrespective of crown designs. Splinted crowns in the posterior region of the atrophied mandible appeared to allow better distribution of stresses to the prosthesis/implant system and bone tissue. The implant-abutment connection had an influence on the biomechanical behavior of the prosthesis/implant system, with better results being observed with the association of the EH connection with splinted crown.