Resumo: O principal material usado pela indústria é o aço, onde as propriedades mecânicas são determinantes no processo de conformação de peças. Um dos objetivos da indústria é otimizar custos e processos e ter confiabilidade em seus produtos. Para um produto constituído por componentes produzidos com chapa de aço, um componente desempenha um papel importante no processo de uma forma geral, por isso é necessário conhecer todos os parâmetros do aço que compõem sua respectiva fabricação, bem como as propriedades do material e mais precisamente o seu processo de fabricação, para reduzir-se a espessura de tais componentes. O estudo será feito em uma estrutura de peças conformadas da linha branca. O objetivo geral é o de estudar o comportamento dos componentes com redução de espessura da chapa afim de que suportem os mesmos esforços estruturais originais. O trabalho apresenta a revisão bibliográfica com a finalidade de entender os fenômenos de falhas que podem ocorrer com a redução da espessura de chapa. Um modelo matemático bidimensional em software de CAD para uma simulação numérica de redução de espessuras em software de CAE é examinado. Finalmente, desenvolve-se uma metologia de otimização baseado em estudo matemático e estatístico para calcular algebricamente a estimativa possível de redução de espessura da chapa em relação a sua estrutura original. Chegou-se a conclusão através dos estudos acima que é possível diminuir a espessura de componentes montados numa estrutura mecânica para se otimizar custos e processos e garantir a segurança do produto dentro das normas estabelecidas.

Resumo: A estampagem tem por finalidade a fabricação de peças a partir de chapas planas. Este processo tem como um dos seus maiores usuários a indústria automobilística, que é um dos maiores mercados para aços de alta resistência e uma importante força motriz para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias. Desta forma, procura-se cada vez mais pesquisar a influência dos parâmetros nos processos de conformação, permitindo as indústrias conhecer melhor as variáveis e entender a estampabilidade das chapas utilizadas. Nas últimas décadas o aumento da concorrência e a crescente demanda por carros mais seguros, econômicos e menos poluentes exigiram das montadoras, siderúrgicas e comunidade científica investimentos na pesquisa de novos aços. O resultado dessas pesquisas foi o aumento significativo na utilização de aços avançados de alta resistência nos automóveis. O objetivo desse trabalho foi analisar o tipo de fratura em chapas de aço DP600 quando submetidos aos estados de tensões uniaxial, biaxial e plano de deformação, através dos ensaios de tração e estampagem (embutimento e estiramento). Para se obter o estado plano de deformação utilizou-se corpo de prova de 200mm, punção no formato cilíndrico e uma leve carga no prensa-chapas, permitindo o escoamento do material, e também com corpo de prova de 125x200mm estampado com punção hemisférico, travando totalmente a chapa; o estado biaxial de tensão obteve-se com a utilização de corpo de prova de 200x200mm, punção hemisférico e total restrição do fluxo da chapa; e através dos ensaios de tração com corpo de prova no formato “gravata” e estampagem do corpo de prova de 75x200mm, com punção hemisférico, travando totalmente a chapa foram obtidos o estado uniaxial de tensão. Foi constatado, através do MEV, que o estado de tensão teve influência no micromecanismo de fratura, principalmente no estado plano de deformação, que apresentou regiões de clivagem, portanto frágil, envoltas por alvéolos, fratura dúctil. Já nos estados uniaxial e biaxial de tração apresentaram somente alvéolos, caracterizando uma fratura dúctil clássica. Demonstrando que um material não é dúctil ou frágil, depende do estado de tensão ao qual foi submetido para provocar a fratura.

Resumo: A conformação de chapas metálicas é destaque entre os processos de fabricação, principalmente na indústria automotiva. Nas últimas décadas, o aumento da concorrência e a crescente demanda por diminuição de peso, alto desempenho e estruturas resistentes a impacto nos automóveis vêm forçando a indústria do aço, as montadoras e a comunidade científica a se concentrar em uma produção mais eficiente. Como resultado desses esforços, um aumento significativo no uso de aços avançados de alta resistência (Advanced High Strength Steel - AHSS) em automóveis foi observado na última década. Assim, é necessário entender a conformabilidade destes materiais como uma melhor forma de redução de custos e otimização dos processos. Para maior precisão durante a estampagem desses materiais, o retorno elástico tem uma influência significativa. O efeito Bauschinger também tem uma grande influência, pois os processos de dobra, desdobra e redobra são comuns durante a conformação - especialmente com matrizes que usam drawbeads para esticar a chapa. O principal objectivo do presente estudo foi analisar a influência do retorno elástico - relacionados com o efeito Bauschinger - sobre os aços de plasticidade induzida pela transformação (TRIP – Tranformation Induced Plasticity). Os ensaios levaram a uma compreensão detalhada da influência do efeito Bauschinger sobre o retorno elástico mostrando que este aumenta o ângulo de retorno elástico para o aço TRIP 800.

Resumo: O processo de conformacao de chapas metalicas e amplamente utilizado na industria de transformacao da materia-prima, com destaque para a producao de pecas por dobramento. Nesse trabalho foram conformadas tiras de acos HSLA450, DP800 e TRIP800 pelos processos de dobramento em L e em V, visando atingir uma geometria pre-determinada, sem retorno elastico. O retorno elastico e muito comum em processos de conformacao e tambem de extrema importancia, pois, muitos componentes estruturais sao fabricados pelo processo de dobramento de chapas, sendo posteriormente interligados mediante elementos de uniao. Entretanto, a falta de precisao dimensional dessas chapas dobradas devido a recuperacao elastica, pode resultar em um pre-tensionamento das juntas e elementos de uniao, devido a montagens forcadas, o que pode resultar em falha prematura desses componentes. Assim, foi medido o retorno elastico apos dobramento em L e percebida a variacao do mesmo com diferentes raios de dobra. Foi percebido tambem, que a forca aplicada na chapa durante os processos de dobramento teve variacao com raio de curvatura. No dobramento em V foram aplicadas forcas superiores a necessaria para processo e verificou-se reducao de retorno, anulacao e ate avanco elastico com o aumento da forca aplicada na regiao da dobra.

Resumo: No tryout de ferramentas de estampagem, mudanças são freqüentemente necessárias, desde a escolha de um novo material com melhor conformabilidade, até ajustes no design de matrizes e punções a fim de se atingir o grau de satisfação esperado para o produto. Todas essas ações, no entanto, tomam tempo e dinheiro, o que mostra a necessidade de uma melhor avaliação das chapas metálicas a serem utilizadas, como uma forma de se evitar estas perdas provocadas pelo conhecimento insuficiente das reais condições de deformação a que os materiais podem ser submetidos. Desta forma, procura-se cada vez mais desenvolver ensaios de laboratório que permitam às indústrias de estampagem conhecer melhor a estampabilidade das chapas utilizadas, e que sirvam como base de dados para o desenvolvimento de modelos computacionais cada vez mais precisos para a simulação de processos de estampagem. Levando em conta que a eficiência na fabricação de um produto estampado está no grau máximo de deformação que a chapa metálica pode ser submetida antes da sua ruptura, pode-se dizer que o levantamento da curva limite de conformação (CLC) de um aço corresponde a um método bastante eficaz para esta avaliação, sendo bastante utilizada por diversos autores em publicações recentes. Um objeto de estudo pouco investigado, porém, é a influência do prensa-chapas na estampabilidade das chapas metálicas, em especial de aços de nova geração que possuem fases duras em sua microestrutura. Com base nisso, o projeto de pesquisa em questão tem como objetivo principal a avaliação da influência da carga do prensa-chapas na estampagem do aço “Dual Phase” DP600, que se caracteriza por ser um aço de alta resistência, com sua microestrutura composta de “ilhas” de martensita dispersas em uma matriz ferrítica numa proporção aproximada de 17%. No estudo realizado, foi levantada a curva limite de conformação do aço DP600 através do ensaio de estampagem Nakazima, com “draw bead” travando totalmente o escoamento do material e, posteriormente, variando a carga do prensa-chapas. As cargas utilizadas foram de 130tf, 80tf e 58tf. Para cada valor de carga, foram medidas as deformações planares principais e comparadas a CLC obtida pelo teste de Nakazima. Pelos resultados obtidos, verificou-se um aumento na conformabilidade máxima do aço para a carga de 130tf, uma equivalência de resultados com a CLC obtida pelo método Nakazima para a carga de 80tf e uma redução na estampabilidade do material para a carga de 58tf. Pela análise da fratura das amostras em um microscópio eletrônico de varredura, contatou-se que nos ensaios com as menores cargas no prensa-chapas, acentuou-se o surgimento de pontos de fratura frágil (clivagem) nas amostras, como conseqüência da maior taxa de deformação do material, o que induziu o surgimento das “shear fractures”, ou fratura por cisalhamento. Como conclusão do trabalho, pode-se dizer que a carga do prensa-chapas é altamente significativa na conformação de aços “dual phase”, uma vez que o seu ajuste correto pode levar a um ganho considerável na conformabilidade do material, permitindo a produção satisfatória de peças com maior grau de complexidade.

Resumo

Inicialmente, são apresentadas neste trabalho duas formulações do método dos elementos de contorno para análise elástica de estruturas compostas por lâminas planas de espessuras constantes. Em ambos modelos, o comportamento de cada lâmina-base é analisado levando-se em conta os efeitos de placa e chapa. A lâmina em flexão é assumida sob as hipótses de Kirchhoff. Na primeira abordagem, as variáveis do problema são representadas por um conjunto de quatro graus de liberdades (GLs) em deslocamentos e forças associadas e chapas (deslocamentos normal, tangencial e suas respectivas forças de superfície) e a placas (deslocamento transversal, rotação normal e seus respectivos esforços representados pela força de Kirchhoff e momento fletor). Esta abordagem foi chamada de modelo tetraparamétrica, resultando em uma técnica hexaparamétrica. Com isso, o vetor de deslocamentos é composto pelos deslocamentos normal, tangencial, transversal e pelas rotações normal, tangencial e zenital. Essa última variável é associada a uma rotação que atua ao longo da direção perpendicular ao plano médio de lâmina-base. Além disso, no modelo hexaparamétrico, o vetor das forças tem apenas quatro GLs (forças normal e tangencial no problema da chapa; força de Kirchhoff e momento fletor no caso de flexão). Inicialmente, as matrizes de influência são montadas para ambos modelos e então técnicas especiais são empregadas somente para a abordagem hexaparamétrica, a fim de resolver a incompatibilidade de ordens entre as matrizes de influência dos deslocamentos e das forças. Em seguida, a técnica da subregião é utilizada para montar o sistema final de equações da estrutura não-coplanar. A partir dos modelos tetra e hexaparamétricos elásticos para problemas não-coplanares, o comportamento elastoplástico é incorporado nessas abordagens como campos tensoriais iniciais (tensão/momento ou deformação/curvatura) para analisar problemas coplanares utilizando ) representações clássicas para a superfície de plastificação. / Firstly in this work, two formulations of the boundary element method for the linear elastic analysis of plated structures of uniform thicknesses are presented. In both models, the behaviour of each plate unit is analysed taken into account the effects from the plate in bending and the plate in tension. The bending plate is assumed under Kirchhoff\'s hypotheses. In the first approach, the variables of the problem are represented by a set of four degrees of freedom (DOFs) in displacements and forces associated with the plate in tension (normal and tangential displacements and their respective tractions) and the plate in bending (transverse displacements, normal slope and their efforts represented by Kirchhoff force and bending moment). This approach was called four-parameter model. In the second approach, two further variables are inserted into the four-parameter model, resulting in a six-parameter technique. Hence, the displacement vector is populated by normal, tangential, transverse displacements and by normal, tangential and zenithal slopes. The last variable is associated with a rotation acting along the perpendicular direction to median plane of the plate unit. In addition, for the six-parameter model the force vector has only four DOFs (normal, tangential forces in tension plate problem and bending moment and Kirchhoff force in bending case). Initially, the influence matrices are assembled for both models and then special techniques are only employed into six-parameter approach in order to solve an incompatibility of orders between the influence matrices of displacements and forces. Then the subregion technique is used to assemble the final system of equations of the noncoplanar plated structure. From the four and six parameter elastic models for noncoplanar plated structures, the elastoplastic behaviour is incorporated into these approaches as initial tensor fields (stress/moment or strain/curvature) in order to analyse coplanar problems using classical representations for the loading surface.

Orientadores: Vladimir Antonio Paulon, Newton de Oliveira Pinto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T20:42:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_Marcelo_M.pdf: 3617155 bytes, checksum: 2fe4846c751a8e4c972d6ad58e591153 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os materiais de uso corrente na construção civil têm suas propriedades fisicas e químicas alteradas em função das caracteristicas dos materiais que os compõem e das respostas destes à ação do meio. A relação feita entre qualidade do concreto e resistência mecânica, deixa de lado um dos aspectos mais importantes que é a durabilidade. O mesmo pensamento pode se estender ao aço estrutural e às resinas. Este trabalho analisa a durabilidade do reforço mediante colagem de armadura externa na forma de chapa de aço aclimável ou patinável com adesivo à base de resina epóxi, cuja utilização engloba desde aspectos econômicos, ao diminuir o consumo de energia para fabricar materiais cimentícios, até ecológicos com a preservação de jazidas minerais. É estudado o efeito do micro ambiente na interface aço-resina-concreto em corpos de prova que simulam este tipo de ligação, os quais foram expostos a ciclos de molhagem e secagem em soluções de Ácido acético e Cloreto de Sódio, ambas à 2%. Também foi estudado o efeito do calor à SO°C, 7SoC e 100°C, e suas conseqüências sobre a estabilidade das peças. Os resultados comprovaram a ocorrência de modificações nas propriedades mecânicas tanto do aço patinável como da resina endurecida, quando submetidos a agressão de agentes químicos e efeito do calor, apesar da resina ter apresentado resultados superiores aos encontrados em estudos anteriores, no que diz respeito ao calor. Portanto, ainda deve ser estudada uma metodologia que busque aliar as propriedades destes materiais às estruturas de concreto, melhorando seu desempenho com economia e durabilidade a curto e longo prazo / Abstract: Regular materials used in construction have their properties modified due to the characteristics of the materials of which they are composed and their reactions to the environment. The relation between concrete quality and its mechanical strength leaves behind one of the most important aspects: durability. The same consideration can be made for steel and resins. The present work studies the durability of the reinforcement with extern bonded weathering steel sheet with epoxi resin adhesives. This use gathers not only economical aspects since it reduces energy consumption during cementicious materials manufacture, but also ecological aspects since mineral mines are preserved. The effect of microenvironment on the steel-resin-concrete interface is studied through specimens that simulate this bonding. The specimens were exposed to drying-wet cycles of acetic acid and sodium chloride solutions, both of 2%. The effect of heat under temperatures of 50° C, 75° C and 100° C and its consequences to the specimens stability were also studied. Results confirm the changes of the mechanical properties of both the weathering steel and the hardened resin, when subjected to chemical aggressions and heat, despite other higher results found in literature for the resins regarding heat effects. Therefore, it' s still necessary to study a methodology that joins the properties of these materials to concrete structures so that their performance is improved with management and durability in short and long terms / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

Orientador : Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T17:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossini_FabianoRogerio_M.pdf: 7888725 bytes, checksum: dd34bb11d27b182b24e1f36f0c9fd3ea (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A tecnologia de soldagem laser evoluiu de forma positiva em todo o mundo, como um processo de elevado potencial nas indústrias. A soldagem a laser é uma ferramenta poderosa na fabricação de peças complexas, constituídas de materiais de mesma ou diferentes espessuras, além da possibilidade de união de materiais diversos. As velocidades atingidas e o confinamento de energia depositada pelo feixe no material base são as principais vantagens do processo. Este método apresenta, quando comparado com outros métodos, facilidade de controle e posicionamento do feixe, ausência de atmosfera controlada, além de produtos com melhores propriedades mecânicas devido à obtenção de uma microestrutura mais refinada e homogênea. O trabalho apresenta uma análise da soldagem a laser em chapas grossas de aço baixo carbono, onde se analisa a dureza no material base, na zona termicamente afetada e no cordão de solda em duas direções, como também a microestrutura da região soldada, em relação aos parâmetros operacionais e também a caracterização e quantificação de defeitos na solda de acordo com uma norma especifica para soldagem a laser. A dureza no cordão apresentou valores maiores que no material base, mantendo-se constante na profundidade. A microestrutura resultante no cordão soldado apresentou-se grosseira e direcional no sentido de extração de calor, tendo a zona termicamente afetada dimensões mínimas com refino dos grãos quando comparados ao material base / Abstract: The laser welding technology has shown evolution in the whole world, like a potential process in modem industry. Laser welding is an efficient tool for manufacturing complex components, wich are composed by different materials and thickness. The process speed and the beam energy focusing are the main advantages in this process. When compared with other methods, this new technology presents ease beam control and positioning, no need of an inert atmosphere, besides products with better mecanical properties due to homogenous and refined microstructure. The present work presents a study of laser welding in low carbon steel plate, analyzing the superficial hardness of base material, thermal affected zone and weld, all of then both in the transversal section and through the weld depth, as well as microstructure regarding operational parameters. The weld hardness is higher than the hardness of material base, and constant along the depth. The resulting weld microstructure is coarse and aligned with heat flow. The heat affected zone has small dimensions with refined grains when compared to the base material / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-14T12:03:50Z No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 569083 bytes, checksum: 35693ca619d39da2f6814f39b945b072 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T12:03:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 569083 bytes, checksum: 35693ca619d39da2f6814f39b945b072 (MD5) Previous issue date: 2001-10-10 / O País produziu em 1999 cerca de 3,5 milhões de toneladas das principais resinas termoplásticas, e, desse total, mais de 65% foram destinados às indústrias de embalagens plásticas. Estas embalagens, após absorvidas pelo mercado consumidor, são descartadas como resíduos pós-consumo e, por não serem biodegradáveis, tornam-se um sério problema ambiental. Este material rejeitado, após recuperado, poderia ser utilizado, em associação com a madeira, como matéria-prima para produção de chapas aglomeradas. Com o propósito de avaliar essa possibilidade, foi objetivo do presente estudo produzir chapas de partículas em camada única por meio da combinação desses materiais. Assim, empregando- se três níveis de poliestireno (PS) (0, 25 e 50%), dois níveis da mistura contendo poliestireno e polietileno tereftalato (PET/PS) (5/20 e 10/40%), três níveis de adesivo (0, 4 e 6%) à base de uréia-formaldeído e fenol-formaldeído e três níveis de solução de poliestireno em tolueno (0, 4 e 6%), combinados com três níveis (0, 50 e 75%) de partículas de madeiras de Pinus elliottii e Eucalyptus grandis, foram produzidas 164 chapas com dimensões aproximadas de 400 x 400 x 10 mm e de densidade final desejada igual a 0,60 g/cm³, geradas a partir de 82 tratamentos com duas repetições visto que para cada espécie de madeira foram produzidas seis chapas sem adesivo. As chapas produzidas tiveram as suas propriedades físicas e mecânicas determinadas em conformidade com a norma ASTM D-1037-91. Os resultados obtidos foram comparados com os mínimos exigidos pela norma ANSI/A 208.1-1993 (Wood Particleboard). Os valores experimentais, das propriedades mecânicas, com exceção daqueles das chapas produzidas sem adesivos, demonstram, quase que integralmente, que os produtos elaborados ultrapassam os valores mínimos requeridos, tornando-se, assim, aptos a serem comercializados. Quanto á absorção de água e inchamento em espessura, após 24 horas de imersão, todas as chapas à base de madeira/plástico excederam o valor máximo proposto pela norma. As chapas nas quais se aplicou a solução de poliestireno em tolueno foram, de modo geral, as que apresentaram os melhores valores para todas as propriedades. / In 1999 the Country (Brazil) produced around 3.5 million of tons of the main thermoplastic resins, and, of this total, more than 65% were used by the plastic containers industries. After being used by the consuming market, these containers are discarded as post-use residues and, since they are not biodegradable, they represent a serious environmental problem. This rejected material after being recovered, could be used, associated with wood, as raw material to produce particleboards. In order to evaluate this possibility, the objective of this study was to produce particleboards with a single layer by means of the combination of these materials. Thus, using three levels of polystyrene (PS) (0, 25 and 50%), two levels of the mixture containing polystyrene and polyethylene tereftalate (PET/PS) (5/20 and 10/40%), three levels of adhesives (0,4 and 6%) based on urea-formaldehyde and phenol- formaldehyde, and three levels of polystyrene in toluene solution (0,4 and 6%), combined with three levels (0, 50 and 75% of particles of wood of Pinus elliottii and Eucalyptus grandis, 164 boards with sizes around 400 x 400 x 10 mm and with a desired final density of 0.60 g/cm³ were produced from 82 treatments with two repetitions since for each wood species six boards were produced without adhesive. The boards had their physical and mechanical properties determined according to the standard ASTM D-1037-91. The results obtained were compared with the minimum requirements of the standard ANSI/A 208.1-1993 (Wood Particleboard). The experimental values of mechanical properties, except those of boards produced without adhesive, showed, in almost all cases, that the products surpass the required minimum values, this be coming suitable to be commercialized. However, the values of water absorption and thickness swelling, after 24 hours of immersion, of all boards based on wood/plastic exceeded the maximum value proposed by the standard. The boards treated with the solution of polystyrene in toluene were, in a general way, those that presented the best values for all properties.