O amortecimento, fenômeno pelo qual energia mecânica em um sistema dinâmico é dissipada, é uma das propriedades mais sensíveis dos materiais quanto a presença de trincas e microtrincas. O estudo do amortecimento já é bem estabelecido em áreas como engenharia civil, em que é de importância na resistência mecânica de um sistema sujeito a abalos sísmicos e vibrações, porém vem sendo cada vez mais estudado na indústria de materiais para analisar e quantificar o dano em concretos refratários que sofrem ciclos de choque térmico. Este trabalho apresenta uma metodologia e algoritmo para a determinação do amortecimento das ressonâncias de um material, para avaliação de danos em concretos refratários, através da análise espectral de tempo-frequência. São também apresentados os resultados obtidos para um sinal simulado, uma barra de alumina densa e um par de barras de concreto refratário comercial de alta alumina, sendo uma com e outra sem dano por choque térmico. Com o uso do método foi possível recuperar o valor do amortecimento e a frequência usada para gerar o sinal simulado. O resultado apresentado para a alumina é compatível com o valor encontrado em literatura e, com o resultado obtido para os concretos refratários, foi possível mostrar o potencial de aplicação do método para caracterização de dano, sendo significativa a diferença do amortecimento do concreto com dano para o concreto sem dano. / Damping, phenomenon by which mechanical energy is reduced in dynamic systems, is one of the most sensible properties of materials in relation to the presence of cracks and micro-cracks. The study of the damping is well stablished in areas such as civil engineering, where it has fundamental importance in the mechanical resistance of a system exposed to seismic waves or vibration, although it is beginning to be used more often in the material industry to analyze and quantify the damage in castables that suffered thermal-shock cycles. This work presents a methodology and an algorithm to determine the resonances damping factors of a material, to evaluate the damage caused by thermal shock in castables, through the use of time-frequency spectral analysis. Results are presented for a simulated signal, an alumina beam, a pair of commercial high alumina with low-aggregate content castable, a pair of high alumina with high-aggregate content castable and a pair of silico-aluminous castable impregnated with coke. Each pair contains one sample with damage through thermal-shock cycle(s) and the other without. By using this method it was possible to retrieve the damping value and frequency used to generate the simulated signal. The result for the alumina beam was in accordance to the literature values and, with the results achieved for the castables, it was possible to expose the potential application of the method to characterize damage: there were a considerable difference between the damping value of the castables with and without damages.

O amortecimento, fenômeno pelo qual energia mecânica em um sistema dinâmico é dissipada, é uma das propriedades mais sensíveis dos materiais quanto a presença de trincas e microtrincas. O estudo do amortecimento já é bem estabelecido em áreas como engenharia civil, em que é de importância na resistência mecânica de um sistema sujeito a abalos sísmicos e vibrações, porém vem sendo cada vez mais estudado na indústria de materiais para analisar e quantificar o dano em concretos refratários que sofrem ciclos de choque térmico. Este trabalho apresenta uma metodologia e algoritmo para a determinação do amortecimento das ressonâncias de um material, para avaliação de danos em concretos refratários, através da análise espectral de tempo-frequência. São também apresentados os resultados obtidos para um sinal simulado, uma barra de alumina densa e um par de barras de concreto refratário comercial de alta alumina, sendo uma com e outra sem dano por choque térmico. Com o uso do método foi possível recuperar o valor do amortecimento e a frequência usada para gerar o sinal simulado. O resultado apresentado para a alumina é compatível com o valor encontrado em literatura e, com o resultado obtido para os concretos refratários, foi possível mostrar o potencial de aplicação do método para caracterização de dano, sendo significativa a diferença do amortecimento do concreto com dano para o concreto sem dano. / Damping, phenomenon by which mechanical energy is reduced in dynamic systems, is one of the most sensible properties of materials in relation to the presence of cracks and micro-cracks. The study of the damping is well stablished in areas such as civil engineering, where it has fundamental importance in the mechanical resistance of a system exposed to seismic waves or vibration, although it is beginning to be used more often in the material industry to analyze and quantify the damage in castables that suffered thermal-shock cycles. This work presents a methodology and an algorithm to determine the resonances damping factors of a material, to evaluate the damage caused by thermal shock in castables, through the use of time-frequency spectral analysis. Results are presented for a simulated signal, an alumina beam, a pair of commercial high alumina with low-aggregate content castable, a pair of high alumina with high-aggregate content castable and a pair of silico-aluminous castable impregnated with coke. Each pair contains one sample with damage through thermal-shock cycle(s) and the other without. By using this method it was possible to retrieve the damping value and frequency used to generate the simulated signal. The result for the alumina beam was in accordance to the literature values and, with the results achieved for the castables, it was possible to expose the potential application of the method to characterize damage: there were a considerable difference between the damping value of the castables with and without damages.

Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Resumo: O chatter corresponde a movimentos instáveis e caóticos no sistema de usinagem, resultando em flutuação das forças de corte e na impressão de ondulações na superficie da peça usinada. É um fenômeno indesejável ao processo de usinagem, especialmente ao processo de retificação, pois a sua ocorrência acentuada resulta em um produto acabado com tolerâncias dimensionais e geométricas fora dos padrões, ou até mesmo em danos irreversíveis, como por exemplo, alteração na dureza, alta rugosidade e queima superficial da peça usinada. Na literatura, poucos trabalhos tratam da análise e monitoramento do chatter com técnicas de processamento digital de sinais, especialmente de aceleração. O objetivo desse trabalho é propor uma nova técnica de processamento digital utilizando os sinais de aceleração baseados no cálculo da STFT - Short Time Fourier Transform (Transformada de Fourier de curta duração) e na estatística Relação de Potência (ROP – ratio of power), com a finalidade de detecção do fenômeno de chatter na retificação tangencial plana com rebolo superabrasivo de nitreto cúbico de boro (CBN) e óxido de alumínio. Para tanto, ensaios de retificação foram realizados em corpos de prova de aço ABNT 1045. Um acelerômetro piezelétrico foi acoplado ao suporte das peças e sinais de aceleração foram coletados à uma frequência de amostragem de 2MHz. Dentre as variáveis de saída, obteve-se a dureza Vickers (HV), rugosidade média (Ra) e a análise microestrutural das peças retificadas. Os sinais d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Chatter corresponds to unstable and chaotic movements in the machining system, resulting in fluctuation of the cutting forces. It is a serious and undesired physical phenomenon that occurs in the grinding process during parts manufacturing. The intense occurrence of this phenomenon during machining can generate a finished part outside the dimensional and geometric tolerances or even cause irreversible damage, such as: changes to the hardness, high surface roughness, and thermal damages to the ground part. Few vibration signal processing techniques have been proposed for monitoring chatter during grinding. Thus, the objective of this study is to propose and validate a new vibration signal processing technique based on the short-time Fourier transform (STFT) and the ratio of power (ROP) statistic for the detection of chatter during the tangential surface grinding of ABNT 1045 steel with different grinding wheels. Experimental grinding tests were conducted, and the vibration signals were recorded at 2 MHz. The Vickers hardness (HV), roughness (Ra) and metallography of the ground workpiece surfaces were performed. Subsequently, a digital processing technique based on the STFT and ROP was applied to the vibration signals to extract the characteristics of the chatter in the grinding process. The results show that this technique can be used to characterize over time the spectral patterns of a frequency band related to chatter. The observed patterns have a strong relationship with th... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor