O objetivo deste trabalho é propor modelos de elementos finitos que prevejam a ruptura de um olhal de material compósito sob determinada carga. Para isso, consideraram-se os resultados encontrados na literatura para orientar os parâmetros estruturais e resultados obtidos. Utilizou-se o critério de falha de Tsai-Hill e aplicou-se o método de degradação da propriedade do material de apenas degradar as propriedades de resistência do material de acordo com o modo de falha do olhal. O caminho da ruptura também foi obtido.

O trabalho mostra os conceitos teóricos aplicados no desenvolvimento de um sistema de dados do ar e a relevância deste sistema para que diversas funções da aeronave sejam executadas. Fornece também um embasamento teórico do processo de Safety Assessment que é aplicado na indústria aeronáutica de forma a garantir a segurança de vôo e a certificação da aeronave pelas autoridades. Com base em dados de campo relatados pelos operadores das aeronaves regionais, é realizada uma análise das causas das remoções de componentes do ADS e dos principais problemas encontrados na frota. A partir destes dados é realizada uma estimativa de MTBUR (Mean Time Between Unscheduled Removals) dos componentes e a análise do comportamento deste parâmetro ao longo da vida da aeronave. É feita uma análise das soluções desenvolvidas pelo fornecedor da aeronave e dos componentes, com o objetivo de permitir que desenvolvimentos futuros possam prevenir a ocorrência das falhas já estudadas e desta forma apresentar um maior nível de confiabilidade e segurança.

O voo autorrotativo de helicópteros monomotores apresenta peculiaridades tanto em termos de desempenho, quanto em qualidades de voo. Essa pesquisa aborda essas especificidades, sob a óptica dos processos de certificação, especialmente nos baseados nas normas FAR-27, com foco nos fatores humanos da segurança de voo. São descritos diversos fatores que influenciam decisivamente na carga de trabalho a que o piloto fica sujeito durante uma falha do motor e as ações necessárias para se realizar um pouso seguro em autorrotação. São propostos requisitos, que se aplicados nos processos de desenvolvimento e/ou aquisição de helicópteros dessa categoria, aumentam a segurança de voo e diminuem a carga de trabalho dos pilotos, durante um evento real de falha do motor. Foram estudados os requisitos, relacionados com os alarmes naturais e artificiais; os desbalanceamentos aerodinâmicos, especialmente nos instantes que seguem à falha do motor; o tempo de reação do piloto e a velocidade de abaixamento do comando coletivo. Já a metodologia de determinação das áreas inseguras do diagrama de altura por velocidade, a "curva do homem morto", é investigada, quantificada, comparada com as principais normas internacionais e validada em uma campanha de ensaios em voo, realizada em uma aeronave AS-350 da Força Aérea Brasileira, levada a cabo por pilotos e engenheiros de prova do Instituto de Pesquisas e Ensaios em Voo (IPEV) do DCTA. Esses estudos permitem a determinação da metodologia para definição de requisitos quantitativos do voo autorrotativo de helicópteros monomotores, com a finalidade de se diminuir os acidentes catastróficos resultantes das ações inadequadas dos pilotos durante o voo autorrotativo, bem como assessorar as autoridades envolvidas no processo de aquisição, desenvolvimento e certificação dos novos helicópteros de instrução das Forças Armadas Brasileiras.

Os veículos aéreos não-tripulados, especialmente os quadrirotores, estão conquistando crescente notoriedade e importância tanto em aplicações civis quanto militares. No entanto, este tipo de aeronave é instável em malha aberta, sub-atuado e sujeito a restrições nos atuadores, o que dificulta o projeto de controladores. Ademais, há uma crescente necessidade em aumentar a confiabilidade e autonomia do voo destes veículos. Estes requisitos exigem uma correta especificação e monitoramento da bateria da aeronave, que tipicamente é superdimensionada devido às dificuldades de prever a demanda e a oferta energética, especialmente na presença de falhas e perturbações. Baseado nestas dificuldades, o presente trabalho apresenta um sistema de gerenciamento do voo de quadrirotores tolerante a falhas, sujeito a restrições energéticas. Este sistema é responsável pelas principais rotinas de controle do voo, e gerenciamentos da missão e falhas. Especificamente, é analisado o problema de controle integrado a algoritmos de diagnóstico e prognóstico de falhas, em um contexto de otimização multiobjetivo. Alguns destes objetivos são: precisão no rastreamento, minimização da distância total percorrida e elevada confiabilidade para a execução da missão. A solução proposta envolve o uso de um controlador preditivo multimodelo integrado a um filtro estocástico híbrido de múltiplos modelos interativos, para as rotinas de controle e diagnóstico de falhas durante o voo do quadrirotor. Ademais, no momento em que este diagnóstico detecta um distúrbio, é ativado um sistema de prognóstico, constituído de um filtro de partículas, a fim de estimar quais as possíveis consequências deste evento atípico sobre a missão da aeronave. Por fim, baseado nas características deste distúrbio e na disponibilidade energética, um módulo de supervisão decide sobre a necessidade de reconfigurar o controlador e/ou replanejar a missão. Os resultados demonstraram a viabilidade da solução proposta à custa de um acréscimo na carga computacional. No entanto, esta desvantagem pode ter baixo impacto devido ao desenvolvimento de novos computadores de bordo e algoritmos mais eficientes.

As companhias aéreas para se manterem competitivas no mercado necessitam de uma alta disponibilidade de suas aeronaves ligada a um baixo custo operacional. Para tanto, é essencial que se tenha um bom plano de manutenção de modo que se minimize o investimento em peças de reposição, bem como horas de trabalho de funcionários, tempo de interrupções e o downtime da aeronave. O plano de manutenção de uma aeronave esta contemplado no MRBR ("Maintenance Review Board Report"), que apresenta os requisitos manutenção criados por grupos e comitês, compostos por especialistas da área, para analisar e criar propostas de tarefas de manutenção programadas, através da análise MSG-3. Em paralelo ao processo MRB ("Maintenance Review Board") que faz uso da análise MSG-3, corre o processo de certificação, que através da análise de safety assessment verifica se a aeronave atende todos os requisitos de segurança, identificando as condições de falha da aeronave. No caso de alguma falha dormente, que em combinação com outros eventos leve a essa condição catastrófica ou hazardous, esta é levada a discussão em um comitê (CMCC -"Certification Maintenance Coordination Committee") para averiguar a necessidade de criação do CMR ou a utilização de uma tarefa definida no programa de manutenção para cobrir esta necessidade de inspeção. Este trabalho analisa e discute tarefas de manutenção que foram originadas seguindo, o processo de análise de segurança (Safety Analysis), e o processo de MRB, que faz uso da metodologia MSG-3. O objetivo é estudar sua origem e os passos que levaram à sua criação (para os dois processos), identificando similaridades e pontos de divergência no foco, caminho utilizado e profundidade da análise, visando servir de subsídio para futuras decisões do CMCC.

O principal propósito desse trabalho é a apresentação de uma metodologia para a análise teórica de conforto de aviões relativo a vibrações durante o período de taxiamento. Excitações advindas de irregularidade de pista, de desbalanceamento de rodas e de irregularidade de diâmetro de pneu ("flat spot") foram avaliadas. O avião foi modelado considerando-se a sua flexibilidade estrutural, a fim de que os modos de vibração fossem considerados na análise, uma vez que as ressonâncias podem amplificar a resposta às excitações, mudando substancialmente as conclusões sobre o nível de conforto. Os trens de pouso do avião foram modelados como mecanismos multicorpos com o uso do software Adams . A norma ANSI S3.18-1979, que define limites para exposição a vibrações transmitidas de superfícies sólidas para o corpo humano, foi usada como referência. A validação da metodologia foi realizada comparando-se os resultados obtidos pelo modelo teórico com os resultados de um ensaio de vibração dedicado do mesmo avião modelado. A posição do piloto foi usada como referência para a realização da análise de conforto. Focou-se na excitação gerada pelo "flat spot" dos pneus, pois, durante os ensaios, esta foi responsável pelos maiores níveis de vibração que poderiam comprometer o conforto, segundo a opinião subjetiva dos pilotos.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12Bitstream added on 2014-06-13T19:07:18Z : No. of bitstreams: 1 monteiro_fl_me_guara.pdf: 2693716 bytes, checksum: 79334c2a393c7aaa40e71c0ef9ab7905 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Estudo de falha por fratura em eixo da laminadora de aros Leifeld, fabricado em aço de baixa liga e alta resistência, ABNT 4340, forjado, temperado e revenido, com dureza de 39 HRc, abordando aspectos de modelagem pelo método de elementos finitos, utilizando o programa Ansys e critérios de fadiga utilizando o diagrama de Goodman modificado como ferramenta de definição do limite de tensão alternada para fadiga e propostas de mudanças geométricas no eixo a fim de minimizar as tensões sobre a aba da árvore bem como eliminar a possibilidade de fratura por fadiga da mesma. O estudo procura mostrar de forma clara a montagem de um modelo sólido através de um software comercial e a interação com a realidade vivida na manutenção de fábrica, sendo que o estudo surgiu devido a falhas freqüentes e prematuras de árvores em máquinas de repuxamento de aros, de procedência alemã, usada para a fabricação de aros para pneu com câmara utilizados em caminhões e ônibus, máquina esta de propriedade da empresa Maxion Sistemas Automotivos S/A. / This is a fracture failure analysis of a Leifeld flow forming machine spindle, manufactured in a low alloy and high resistance, ABNT 4340 steel, forged, quenched and tempered with hardness of 39 HRc, approaching modeling aspects in finite elements method using the program Ansys and also approaching fatigue criteria using the diagram of Goodman modified as a tool for definition criterion of fatigue alternate stress limit and proposed of geometric changes in the spindle in order to minimize the tensions on the brim of it as well as to eliminate the fracture possibility for fatigue of the same. The study tries to show the assembly of a solid model in a clear way through a commercial software and the interaction with the reality lived in the factory maintenance, the study was proposed due the frequent and premature spindles failures in the flow forming machine, made in Germany, used for the production of rim for tire with tube used in trucks and buses, this machine is property of Maxion Sistemas Automotivos S/A company.

O monitoramento de vibração de máquinas rotativas é de grande interesse da indústria, uma vez que se tem a possibilidade de detectar, com certa antecedência, problemas relacionados à condição de funcionamento do equipamento, possibilitando reparos, ajustes ou consertos e, assim, minimizando custos no caso de falhas graves ou paradas inesperadas. Neste trabalho é feita a adequação de uma bancada de testes para estudo de técnicas de detecção de falhas em rolamentos de esferas por análise de vibração. O objetivo é o de localizar falhas em rolamentos utilizando o monitoramento dos sinais das vibrações (aceleração) no mancal que suporta o rolamento de teste e o posterior processamento com o auxílio de alguma técnica de detecção. Neste trabalho a técnica do envelope foi escolhida. A bancada, assim desenvolvida, permite a retirada e colocação dos rolamentos em estudo de maneira simples e rápida, permitindo a execução de diversos testes com rapidez. A investigação da detecção de falhas em rolamentos é feita comparando-se rolamentos em condições normais com rolamentos que têm um defeito induzido. Inicialmente é apresentada a descrição das origens e formas de propagação das falhas em elementos de rolamentos e também as formas como estas falhas são induzidas em locais específicos de cada rolamento. Uma breve revisão sobre métodos de detecção de falhas no domínio do tempo e da frequência é feita. Ênfase é dada ao método do envelope que faz uso da transformada de Hilbert (Hilbert Transform) conjuntamente com a transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform). Em seguida, descreve-se como foram geradas as falhas e separados os grupos de teste, também é descrito como os ensaios foram executados com os danos induzidos em local pré-determinado no rolamento. Os resultados obtidos possibilitaram identificar as origens das falhas induzidas tanto na pista externa quanto na interna dos rolamentos analisando os sinais de vibração do mancal onde está montado o rolamento em teste com o pós-processamento dos mesmos com a técnica investigada. Os testes simulam as condições extremas encontradas em sistemas rotativos de equipamentos industriais através da imposição de cargas verticais ao rolamento. Este estudo de detecção das falhas em rolamentos propiciou uma melhor compreensão e análise do processo de falha nestes componentes. / The vibration monitoring of rotating machines is of great interest to industries since it has the ability to detect, in advance, problems related to the operational condition of the equipment, enabling fixing, adjustments or repair, and thus, minimizing the cost in case of faults or unexpected downtime. In this work, the study of the adequacy of a test bench for detecting faults in ball bearings by vibration analysis techniques is developed. It aims at locating faults in ball bearings using vibration monitoring signals (acceleration) in the journal bearings that support this elements and further processing with the aid of some detection technique. In this work the envelope technique was chosen. The developed test bench thus allows the removal and placement of the bearings in a simple and fast way allowing running quickly several tests. The investigation of detecting faults in ball bearings is made by comparing the bearings under normal conditions with bearings which have an induced defect. First of all is presented a description of the origins and forms of propagation of faults in bearing elements and also the ways in which these failures are induced in specific locations of each bearing. A brief review of methods for detecting faults in the time and frequency domain is made. Emphasis is given to the Envelope Method which uses the Hilbert Transform with the Fast Fourier Transform. Then it is described how the tests were accomplished with the induced damage in predetermined sites in the bearing. The results obtained allowed to identify the origins of the induced bearing failures in both outer and inner races just by reading the vibration signals and post-processing them with the investigated technique. The tests take care to simulate conditions close to those found in actual rotatory systems of industrial equipment by imposing vertical loads to the bearing. This study in detecting flaws in balls bearings provided a better understanding of the analysis failure process in these components.

Esta tese apresenta uma sistemática para avaliação de confiabilidade humana em mina a céu aberto com vistas à proposição de planos de melhorias para tratativa de falhas humanas. Para tanto, gera-se uma metodologia apoiada na seleção de especialistas para preenchimento da tabela de Análise de Modos e Efeitos de falha (FMEA). A utilização dos especialistas mais consistentes eleva a qualidade e a consistência das avaliações, possibilitando maior coerência das informações, desconsiderando opiniões extremistas e permitindo proposição de melhorias mais assertivas. Além do preenchimento dos índices de Ocorrência, Detecção e Severidade, tradicionalmente existentes na FMEA, propõe-se a utilização do índice de Severidade Humana (SH), que visa quantificar o impacto de cada modo de falha sobre a integridade física dos colaboradores vinculados ao processo em que a falha ocorre. A ocorrência de tais falhas pode gerar acidentes que demandam atendimentos ambulatoriais, afastamentos, fatalidades ou perdas produtivas substanciais. A elaboração dos planos de melhoria dos modos de falha preponderantes é operacionalizada em duas frentes, de acordo com a disponibilidade de tempos até a falha motivados por erros humanos. Mediante número suficiente de tempos até a falha, realiza-se uma modelagem quantitativa com vistas à determinação de intervalos de checagem dos procedimentos associados aos modos de falha preponderantes; além da definição de tal intervalo, gera-se um plano de melhorias para cada modo de falha. No caso de não haver número suficiente de tempos até a falha para modelagem quantitativa, gera-se somente o plano de melhoria para o modo de falha em questão. Os planos de melhorias propostos são focados em comportamentos que tenham relação com aspectos cognitivos (percepção, atenção, memória, raciocínio, juízo, imaginação, pensamento, linguagem, etc.) e sócio-emocionais (autonomia, estabilidade emocional, sociabilidade, capacidade de superar fracassos, curiosidade, perseverança, etc.), os quais impactam na execução dos procedimentos e podem conduzir a falhas. / This thesis presents a system for evaluating human reliability in open pit mine aimed at proposing improvements plans derived from human errors. Therefore, it proposes a methodology that relies on the selection of experts to assess the Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Using the most consistent experts increases the quality and consistency of assessments, enabling more coherence on experts’ opinions, disregarding extremist views and allowing more assertive proposition improvements. In addition to the traditional FMEA indices, i.e. Occurrence rates, Detection and Severity, we propose the Human Severity Index (SH), which aims to quantify the impact of each failure mode upon the physical integrity of employees. The occurrence of such failures can lead to accidents that require outpatient care, absenteeism, fatalities or substantial production losses. The development of improvement plans predominant failure modes is carried out in two fronts, according to the availability of failure times samples motivated by human error. When enough time to failure samples are available, we carry out a quantitative modeling to determine checking intervals for procedures associated with the predominant failure modes; next, an improvement plan for each failure mode is proposed. In case there is no sufficient number of times to failure for quantitative modeling, we generate only the improvement plan for the failure mode in question. The proposed improvement plans are focused on behaviors are related to cognitive (perception, attention, memory, reasoning, judgment, imagination, thought, language, etc.) and socio-emotional (autonomy, emotional stability, sociability, ability to overcome failures , curiosity, perseverance, etc.) aspects.

O monitoramento de vibração de máquinas rotativas é de grande interesse da indústria, uma vez que se tem a possibilidade de detectar, com certa antecedência, problemas relacionados à condição de funcionamento do equipamento, possibilitando reparos, ajustes ou consertos e, assim, minimizando custos no caso de falhas graves ou paradas inesperadas. Neste trabalho é feita a adequação de uma bancada de testes para estudo de técnicas de detecção de falhas em rolamentos de esferas por análise de vibração. O objetivo é o de localizar falhas em rolamentos utilizando o monitoramento dos sinais das vibrações (aceleração) no mancal que suporta o rolamento de teste e o posterior processamento com o auxílio de alguma técnica de detecção. Neste trabalho a técnica do envelope foi escolhida. A bancada, assim desenvolvida, permite a retirada e colocação dos rolamentos em estudo de maneira simples e rápida, permitindo a execução de diversos testes com rapidez. A investigação da detecção de falhas em rolamentos é feita comparando-se rolamentos em condições normais com rolamentos que têm um defeito induzido. Inicialmente é apresentada a descrição das origens e formas de propagação das falhas em elementos de rolamentos e também as formas como estas falhas são induzidas em locais específicos de cada rolamento. Uma breve revisão sobre métodos de detecção de falhas no domínio do tempo e da frequência é feita. Ênfase é dada ao método do envelope que faz uso da transformada de Hilbert (Hilbert Transform) conjuntamente com a transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform). Em seguida, descreve-se como foram geradas as falhas e separados os grupos de teste, também é descrito como os ensaios foram executados com os danos induzidos em local pré-determinado no rolamento. Os resultados obtidos possibilitaram identificar as origens das falhas induzidas tanto na pista externa quanto na interna dos rolamentos analisando os sinais de vibração do mancal onde está montado o rolamento em teste com o pós-processamento dos mesmos com a técnica investigada. Os testes simulam as condições extremas encontradas em sistemas rotativos de equipamentos industriais através da imposição de cargas verticais ao rolamento. Este estudo de detecção das falhas em rolamentos propiciou uma melhor compreensão e análise do processo de falha nestes componentes. / The vibration monitoring of rotating machines is of great interest to industries since it has the ability to detect, in advance, problems related to the operational condition of the equipment, enabling fixing, adjustments or repair, and thus, minimizing the cost in case of faults or unexpected downtime. In this work, the study of the adequacy of a test bench for detecting faults in ball bearings by vibration analysis techniques is developed. It aims at locating faults in ball bearings using vibration monitoring signals (acceleration) in the journal bearings that support this elements and further processing with the aid of some detection technique. In this work the envelope technique was chosen. The developed test bench thus allows the removal and placement of the bearings in a simple and fast way allowing running quickly several tests. The investigation of detecting faults in ball bearings is made by comparing the bearings under normal conditions with bearings which have an induced defect. First of all is presented a description of the origins and forms of propagation of faults in bearing elements and also the ways in which these failures are induced in specific locations of each bearing. A brief review of methods for detecting faults in the time and frequency domain is made. Emphasis is given to the Envelope Method which uses the Hilbert Transform with the Fast Fourier Transform. Then it is described how the tests were accomplished with the induced damage in predetermined sites in the bearing. The results obtained allowed to identify the origins of the induced bearing failures in both outer and inner races just by reading the vibration signals and post-processing them with the investigated technique. The tests take care to simulate conditions close to those found in actual rotatory systems of industrial equipment by imposing vertical loads to the bearing. This study in detecting flaws in balls bearings provided a better understanding of the analysis failure process in these components.