Cabos são componentes estruturais utilizados desde a antiguidade, principalmente em aplicações onde o carregamento axial é elevado, enquanto a flexão e torção são relativamente baixos. Exemplos de aplicação atuais incluem sustentação de pontes, ancoragem de plataformas offshore, elevadores, transporte em minas, guindastes, entre outros. O estudo de seu comportamento mecânico envolve fatores que agregam considerável complexidade na elaboração de modelos numéricos ou analíticos que representem seu comportamento. Dentre esses fatores se destacam as tensões de contato que surgem entre as pernas do cabo à medida que deslizam em relação às outras, a geometria helicoidal, a rotação das pernas em torno da alma do cabo ao ser estendido (i.e., variação do ângulo da hélice do cabo) além de, no caso de cabos compósitos, um comportamento anisotrópico. Tendo em vista a indisponibilidade de uma solução analítica completa para cabos compósitos, buscou-se através do presente trabalho calibrar um modelo numérico elaborado em software comercial de elementos finitos, contemplando fatores comumente desprezados pelos modelos analíticos simplificados. Foram executados ensaios de tração na alma de cabos de compósitos com fibras de carbono de geometria 1×10 (nove fios envolvendo a alma) para determinar o módulo de elasticidade longitudinal e utilizada a teoria da micromecânica para avaliar as demais constantes de engenharia. O cabo foi modelado em tração, onde uma extremidade foi engastada e a outra teve rotação restrita e deslocamento longitudinal livre, e também em flexão em quatro pontos, deixando uma das extremidades com rotação livre e a outra com rotação e deslocamento longitudinal livre, com os demais graus de liberdade restritos. Em seguida foi conduzida uma análise de sensibilidade das principais variáveis que governam o problema, de onde se concluiu que o passo do cabo, o diâmetro de seus fios e o módulo de elasticidade longitudinal são as mais relevantes. O desvio da deformação de ruptura em tração e do deslocamento em flexão obtidos numericamente em relação aos dados experimentais obtidos foi de 10,8 % e 14,6 %, respectivamente. Após o processo de calibração, que fez uso do método de Programação Linear Sequencial para buscar o valor das variáveis de projeto que minimizassem o erro entre os dados experimentais e numéricos, o desvio encontrado reduziu para 2,4 % e 0,1 %, respectivamente. / Wire ropes have been used since ancient times, especially in applications were the axial stress is high and flexural and torsional stresses are relatively low. Current application include bridges, offshore platforms, elevators, mine hoisting, cranes, among others. Study of their mechanical behavior encompasses many factors, bringing considerable complexity in the construction of numerical or analytical models that represent their behavior, including contact stresses between rods as they slide past one another, helical geometry, rotation of wires around the core when in extension (i.e. variation in helix angle) and also, for composite cables, the anisotropic behavior. In view of the unavailability of a comprehensive analytical solution, this work focuses on the calibration of a numerical model built on a finite element software incorporating factors commonly neglected by simplified analytical approaches. Tensile tests were performed on the core of carbon fiber composite cables, 1×10 geometry (nine rods surrounding the core), to evaluate its longitudinal elastic modulus and employed micromechanics theory to obtain the remaining engineering constants. The cable was then modeled under tensile stress, where one end was fully constrained and the other could not rotate but was free to move in the longitudinal direction. Under 4-point bending, where one end was free only to rotate, while the other was free to move in longitudinal direction and to rotate, whereas the remaining degrees of freedom were constrained. After that, sensitivity analysis of the main variables governing the problem was conducted, concluding that cable pitch, rod diameter and longitudinal elastic modulus of the rods are the most relevant parameters. Deviation between ultimate strain under tensile stress and displacement under bending numerically obtained with those from experiments were 10.8 % and 14.6 %, respectively. After the calibration process, which used Sequential Linear Programing to search for the design variables values that minimized error between numerical and experimental data, the finite element model could reproduce the tensile stress and bending behavior with deviations of 2.4 % and 0.1 %, respectively.

O final da vida útil de pavimentos com bases rígidas se caracteriza pelo aparecimento de trincas de blocos e de fadiga. Neste cenário, a reciclagem das camadas de base e revestimento asfáltico, com adição de cimento, surge como técnica importante para reabilitação dessas estruturas. Além de se tratar de uma solução vantajosa do ponto de vista técnico, é competitiva em termos econômicos, além de sustentável. Entretanto, a escassa normatização nacional dificulta sua aplicação, destacando-se a falta de um procedimento de dosagem. Objetivando contribuir para o desenvolvimento de um método de dosagem de camadas recicladas com cimento, desenvolveu-se um programa experimental, contemplando a caracterização mecânica (resistência e rigidez), a variação volumétrica e a erodibilidade de misturas contendo fresado asfáltico, materiais de bases rígidas (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento) e cimento Portland. Foram analisados os efeitos da porcentagem de fresado, do teor de cimento e do tempo de cura, compactando-se os corpos de prova na energia Modificada. Com auxílio de um software estatístico, foi elaborado um planejamento experimental para definição das misturas analisadas, contemplando-se diversos níveis para as variáveis independentes (teores de cimento entre 1% e 7%, e porcentagens de fresado variando entre 8% e 92%, aproximadamente). Os tempos de cura considerados foram extrínsecos ao planejamento e variaram de acordo com o ensaio, sendo de 3, 7 e 14 dias para os ensaios de comportamento mecânico e de 7 dias para os demais ensaios. Obtiveram-se modelos com efeitos estatisticamente significativos, com exceção da expansão. Os demais modelos apresentaram coeficientes de determinação de médios a elevados, tendo em vista a heterogeneidade dos materiais estudados, além do tamanho amostral considerável. Foi verificado que todas as variáveis afetam as propriedades analisadas, sendo que o teor de cimento demonstrou maior efeito, sendo que sua adição melhora consideravelmente o comportamento das misturas empregadas, frente à ação do tráfego e da água. Foram alcançados resultados bastante elevados de resistência à compressão simples (1,00 MPa a 6,49 MPa) e resistência à tração na compressão diametral (0,17 MPa a 1,22 MPa); já a rigidez das misturas apresentou uma ampla variação de resultados (484 MPa a 20.031 MPa). Com relação aos materiais de base empregados (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento), não se observou uma tendência única; as misturas com solo-cimento apresentaram maior resistência, entretanto, com comportamento ligeiramente inferior quanto à variação volumétrica e à erodibilidade. Na análise da rigidez, os materiais de base mostraram comportamento bastante similar. Para concluir, foi verificado que o procedimento proposto por Fedrigo (2015) também é satisfatório para a dosagem de misturas recicladas constituídas por antigas bases cimentadas e fresado asfáltico, restando ainda quantificar a possível retração por secagem das misturas estudadas. / The end of the useful life of pavements with rigid bases characterizes by the appearance of block and fatigue cracking. The full-depth reclamation with cement (FDR-C) of this layer combined with the asphalt layer seem to be a good choice for the rehabilitation of the pavement structure. Besides being an advantageous solution from a technical point of view, it is competitive in economic terms, besides being sustainable. However, the Brazilian standards are scarce thus limiting its application, highlighting the lack of an appropriated mix design method to this technique. In order to contribute for the development of an FDR-C mix design method, an experimental program was developed aiming to test the mechanical characterization (strength and stiffness), volumetric variation and the erodibility of mixtures made of reclaimed asphalt pavement (RAP), rigid base materials (cement treated crushed stone and soil-cement) and Portland cement. There were analyzed the effects of the RAP percentage, the cement content and the curing time of the specimens. For that, the compaction effort used was the Brazilian Modified one. Through a statistic software, an experimental planning was prepared for mixtures determination, with several levels for the independent variables (cement content between 1% and 7%, and RAP percentage varying by 8% up to 92%, approximately). The curing time analyzed was outward of experimental planning and it varied according to the kind of test. The specimens of mechanical performance were cured for 3, 7 and 14 days, and the other tests were examined at the 7th day of curing time. Models with statically significant effects were obtained, except the swell one. The others had medium and high coefficients of determination, given the heterogeneity of the studied materials, in addition to considerable sample size. It was found that all variables affect the analyzed properties, and the cement content proved to be with the greatest effect among the analyzed factors. Cement addition improves considerably the behavior of the mixtures for the traffic and water actions. Moreover, higher results were achieved for UCS (1.00 MPa up to 6.49 MPa) and ITS (0.17 MPa up to 1.22 MPa) tests. While the mixtures stiffness presented a wide range of results (484 MPa up to 20,031 MPa). Regarding the studied materials, it was observed that they do not have a single trend. The mixtures with soil-cement presented stronger, but with slightly lower behavior for volumetric variation and erodibility. At the stiffness analysis, different materials showed very similar behavior. All in all, it was found that the mix design method proposed by Fedrigo (2015) is also suitable for employment in semi-rigid FDR-C, still remaining to measure the possible drying shrinkage of specimens.

A usinagem é caracterizada pela grande quantidade de deformação plástica localizada no material devido à formação do cavaco, de forma que existe um compromisso entre o processo de deformação, encruamento e amolecimento, pelo aumento da temperatura, gerando bandas de cisalhamento. A compreensão destas zonas cisalhamento se faz importante, por conter informações que podem ser aplicadas ao aperfeiçoamento das técnicas de usinagem relacionadas à melhoria do processo e a e à busca da inovação em materiais e ferramentas. Nesse contexto, os aços inoxidáveis, que em geral, são caracterizados como materiais de baixa usinabilidade, em consequência do elevado grau de encruamento e baixa condutividade térmica durante a usinagem, podem facilitar investigações da formação do cavaco pós-processo em razão da morfologia segmentada de seus cavacos. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi abordar a usinagem sob a ótica da ciência do comportamento mecânico dos materiais através da avaliação das características e propriedades de três classes de aços inoxidáveis com diferentes estruturas cristalianas e microestruturas. A análise foi feita utilizando respostas de deformação, taxa de deformação, tensão, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária, determinados a partir do monitoramento das forças de usinagem e caracterização do cavaco (morfologia e microestutura) em ensaios de torneamento semi-ortogonal, visando o levantamento e a relação dos parâmetros fundamentais do sistema de corte, que possam ser fatores significativos na modelagem do processo de usinagem. Os resultados mostraram que aços inoxidáveis apresentaram comportamentos distintos na usinagem, mostrando uma grande dependência da estrutura cristaliana, responsável pelos planos de deslizamento preferenciais, contribuindo para uma maior deformação e reduzindo a tensão de cisalhamento, além da difusividade térmica e dureza do material, que foram fortes indicadores da susceptibilidade dos aços inoxidáveis ao cisalhamento adiabático com formação de cavaco contínuo ou segmentado. A resposta à tensão e deformação dos aços inoxidáveis austenítico e duplex mostraram similaridade quando comparados com a classe martensítica. Não foi evidenciada presença de martensita induzida por deformação na usinagem do aço inoxidável austenítico. Por meio do planejamento composto central foi possível gerar modelos empíricos para cada classe de material relacionando as respostas de deformação, taxa de deformação, tensões, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária com as condições de corte. / Machining is characterized by large amount of located plastic strain on material due to chip formation, so that there is a link between strain process, strain hardening, and heat softening, thus generating shear bands. Understanding these shear zones becomes important because it contains information that can be applied to machining technique improvements related to process optimizing, and the materials and tools innovations. In this context, stainless steels are regarded as poor machinability materials, due to high work hardening and low thermal conductivity; however, their segmented chip morphology is helpful for facilitating the post-process chip formation researches. Therefore, the aim was to approach machining from the viewpoint of the mechanical behavior science by comparing three stainless steels grades with dissimilar crystalline structures and microstructures during cutting. Strain, strain rate, stress, strain hardening, and primary shear plane temperature were the output variables analyzed. These output variables were determined from cutting forces monitoring and chip characterization (morphology and microstructure) in semiorthogonal turning tests. The results showed the stainless steels machining behavior was different depending on the lattice structure, which is responsible for preferential slipping planes, contributing to amount of strain and reducing the shear stress. Thermal conductivity and hardness were also strong indicators of stainless steels adiabatic shear susceptibility by continuous or segmented chip formation. The stress and strain response of austenitic and duplex stainless steel grades were similar compared to martensitic grade. Strain-induced martensite formation was not evidenced in austenitic stainless steel machining. Empirical models of strain, strain rate, stress, strain hardening and primary shear plane temperature as a function of cutting conditions were obtained by means of the central composite design.

Cabos são componentes estruturais utilizados desde a antiguidade, principalmente em aplicações onde o carregamento axial é elevado, enquanto a flexão e torção são relativamente baixos. Exemplos de aplicação atuais incluem sustentação de pontes, ancoragem de plataformas offshore, elevadores, transporte em minas, guindastes, entre outros. O estudo de seu comportamento mecânico envolve fatores que agregam considerável complexidade na elaboração de modelos numéricos ou analíticos que representem seu comportamento. Dentre esses fatores se destacam as tensões de contato que surgem entre as pernas do cabo à medida que deslizam em relação às outras, a geometria helicoidal, a rotação das pernas em torno da alma do cabo ao ser estendido (i.e., variação do ângulo da hélice do cabo) além de, no caso de cabos compósitos, um comportamento anisotrópico. Tendo em vista a indisponibilidade de uma solução analítica completa para cabos compósitos, buscou-se através do presente trabalho calibrar um modelo numérico elaborado em software comercial de elementos finitos, contemplando fatores comumente desprezados pelos modelos analíticos simplificados. Foram executados ensaios de tração na alma de cabos de compósitos com fibras de carbono de geometria 1×10 (nove fios envolvendo a alma) para determinar o módulo de elasticidade longitudinal e utilizada a teoria da micromecânica para avaliar as demais constantes de engenharia. O cabo foi modelado em tração, onde uma extremidade foi engastada e a outra teve rotação restrita e deslocamento longitudinal livre, e também em flexão em quatro pontos, deixando uma das extremidades com rotação livre e a outra com rotação e deslocamento longitudinal livre, com os demais graus de liberdade restritos. Em seguida foi conduzida uma análise de sensibilidade das principais variáveis que governam o problema, de onde se concluiu que o passo do cabo, o diâmetro de seus fios e o módulo de elasticidade longitudinal são as mais relevantes. O desvio da deformação de ruptura em tração e do deslocamento em flexão obtidos numericamente em relação aos dados experimentais obtidos foi de 10,8 % e 14,6 %, respectivamente. Após o processo de calibração, que fez uso do método de Programação Linear Sequencial para buscar o valor das variáveis de projeto que minimizassem o erro entre os dados experimentais e numéricos, o desvio encontrado reduziu para 2,4 % e 0,1 %, respectivamente. / Wire ropes have been used since ancient times, especially in applications were the axial stress is high and flexural and torsional stresses are relatively low. Current application include bridges, offshore platforms, elevators, mine hoisting, cranes, among others. Study of their mechanical behavior encompasses many factors, bringing considerable complexity in the construction of numerical or analytical models that represent their behavior, including contact stresses between rods as they slide past one another, helical geometry, rotation of wires around the core when in extension (i.e. variation in helix angle) and also, for composite cables, the anisotropic behavior. In view of the unavailability of a comprehensive analytical solution, this work focuses on the calibration of a numerical model built on a finite element software incorporating factors commonly neglected by simplified analytical approaches. Tensile tests were performed on the core of carbon fiber composite cables, 1×10 geometry (nine rods surrounding the core), to evaluate its longitudinal elastic modulus and employed micromechanics theory to obtain the remaining engineering constants. The cable was then modeled under tensile stress, where one end was fully constrained and the other could not rotate but was free to move in the longitudinal direction. Under 4-point bending, where one end was free only to rotate, while the other was free to move in longitudinal direction and to rotate, whereas the remaining degrees of freedom were constrained. After that, sensitivity analysis of the main variables governing the problem was conducted, concluding that cable pitch, rod diameter and longitudinal elastic modulus of the rods are the most relevant parameters. Deviation between ultimate strain under tensile stress and displacement under bending numerically obtained with those from experiments were 10.8 % and 14.6 %, respectively. After the calibration process, which used Sequential Linear Programing to search for the design variables values that minimized error between numerical and experimental data, the finite element model could reproduce the tensile stress and bending behavior with deviations of 2.4 % and 0.1 %, respectively.

O objetivo do estudo apresentado nesta dissertação é avaliar a influência da inserção de fibras curtas, dispostas aleatoriamente, nas resistências à compressão e tração, na deformabilidade e no módulo de resiliência de um solo arenoso fino laterítico (SAFL) visando sua utilização na base de pavimentos. Foram estudadas fibras de vidro e de polipropileno. A primeira foi adicionada nos teores de 0,5%, 1,0% e 1,5% com comprimentos de 13 mm e 24 mm, já para a segunda, utilizaram-se os teores de 0,2%, 0,4% e 0,6% com comprimentos de 12 mm e 30 mm. O ensaio de compactação resultou em pouca variação da umidade ótima e leve decréscimo da massa específica máxima para as duas fibras. Para se determinar o comportamento mecânico do solo e dos compósitos, realizaram-se ensaios de compressão simples, compressão diametral e compressão triaxial cíclico. Previamente à realização destes ensaios, os corpos-de-prova eram mantidos ao ar durante um dia e posteriormente em câmara úmida, selados, durante dois dias. Esta condição procura aproximar a situação de laboratório às condições de campo. Ensaios complementares na umidade ótima de compactação foram realizados com algumas misturas. Para os ensaios de compressão simples, observou-se que a adição de fibra de polipropileno não influencia a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. Já a adição da fibra de vidro, reduz a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. No caso dos ensaios de compressão diametral, não houve alteração na resistência para a fibra de vidro, enquanto que para a fibra de polipropileno, observa-se um ganho de resistência para os teores mais elevados de fibra. Foram calibrados quatro modelos para representação do módulo de resiliência com o estado de tensão, sendo que o modelo composto foi aquele que apresentou melhor desempenho. Resultados de uma simulação numérica de um pavimento constituído com base de SAFL mostraram que a inclusão de fibras, em qualquer das condições acarreta em diminuição do módulo de resiliência. Finalmente conclui-se que, nas condições e com os materiais utilizados, o emprego de fibras não seria indicado para o reforço de SAFL destinado à base de pavimento. / The propose of this study is to evaluate the effect of the randomly distributed fiber reinforcement in the compression and tension resistances, deformability and resilient modulus of a fine sandy lateritic soil (FSLS) for base layer of pavements. Glass fibers and polypropylene fibers were studied. The first was added in contents of 0,5%, 1,0% and 1,5% with lengths of 13 mm and 24 mm. For the second, the contents of 0,2%, 0,4% and 0,6% were used with lengths of 12 mm and 30 mm. The compaction tests show slight variation of optimum moisture content and a decrease of the maximum dry unit weight for both fibers. Unconfined compression tests, brazilian tension tests and cyclic triaxial compression tests were carried out to determine the mechanic behavior of the soil and composite materials. The samples were dried in ambient condition for 24 hours and than wrapped up in film paper and stored for 48 hours in humid camera to homogenize the humidity. This procedure was adopted intending to simulate the constructive process adopted in pavement with lateritic soil bases. With some mixtures, complementary tests in the optimum moisture content were carried out. For the unconfined compression tests, the reinforcement with polypropylene fiber did not influence in the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. The glass fiber reduced the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. In the diametrical compression tests, there was not any alteration for the resistance adding the glass fiber, while for the polypropylene fiber there was an increase of the resistance for highest fiber contents. Four models were used to represent the resilient modulus behavior with relationship to the tensions state, and, between those, the compost model had the best performance. A simulation of a pavement composed with FSLS bases show that adding fibers, in any condition, the resilient modulus decrease. Finally, concluded that, with the conditions and materials used I this research, the fiber reinforcement would not be indicated for a FSLS apply in a base layer of pavement.

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior

O objetivo do estudo apresentado nesta dissertação é avaliar a influência da inserção de fibras curtas, dispostas aleatoriamente, nas resistências à compressão e tração, na deformabilidade e no módulo de resiliência de um solo arenoso fino laterítico (SAFL) visando sua utilização na base de pavimentos. Foram estudadas fibras de vidro e de polipropileno. A primeira foi adicionada nos teores de 0,5%, 1,0% e 1,5% com comprimentos de 13 mm e 24 mm, já para a segunda, utilizaram-se os teores de 0,2%, 0,4% e 0,6% com comprimentos de 12 mm e 30 mm. O ensaio de compactação resultou em pouca variação da umidade ótima e leve decréscimo da massa específica máxima para as duas fibras. Para se determinar o comportamento mecânico do solo e dos compósitos, realizaram-se ensaios de compressão simples, compressão diametral e compressão triaxial cíclico. Previamente à realização destes ensaios, os corpos-de-prova eram mantidos ao ar durante um dia e posteriormente em câmara úmida, selados, durante dois dias. Esta condição procura aproximar a situação de laboratório às condições de campo. Ensaios complementares na umidade ótima de compactação foram realizados com algumas misturas. Para os ensaios de compressão simples, observou-se que a adição de fibra de polipropileno não influencia a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. Já a adição da fibra de vidro, reduz a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. No caso dos ensaios de compressão diametral, não houve alteração na resistência para a fibra de vidro, enquanto que para a fibra de polipropileno, observa-se um ganho de resistência para os teores mais elevados de fibra. Foram calibrados quatro modelos para representação do módulo de resiliência com o estado de tensão, sendo que o modelo composto foi aquele que apresentou melhor desempenho. Resultados de uma simulação numérica de um pavimento constituído com base de SAFL mostraram que a inclusão de fibras, em qualquer das condições acarreta em diminuição do módulo de resiliência. Finalmente conclui-se que, nas condições e com os materiais utilizados, o emprego de fibras não seria indicado para o reforço de SAFL destinado à base de pavimento. / The propose of this study is to evaluate the effect of the randomly distributed fiber reinforcement in the compression and tension resistances, deformability and resilient modulus of a fine sandy lateritic soil (FSLS) for base layer of pavements. Glass fibers and polypropylene fibers were studied. The first was added in contents of 0,5%, 1,0% and 1,5% with lengths of 13 mm and 24 mm. For the second, the contents of 0,2%, 0,4% and 0,6% were used with lengths of 12 mm and 30 mm. The compaction tests show slight variation of optimum moisture content and a decrease of the maximum dry unit weight for both fibers. Unconfined compression tests, brazilian tension tests and cyclic triaxial compression tests were carried out to determine the mechanic behavior of the soil and composite materials. The samples were dried in ambient condition for 24 hours and than wrapped up in film paper and stored for 48 hours in humid camera to homogenize the humidity. This procedure was adopted intending to simulate the constructive process adopted in pavement with lateritic soil bases. With some mixtures, complementary tests in the optimum moisture content were carried out. For the unconfined compression tests, the reinforcement with polypropylene fiber did not influence in the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. The glass fiber reduced the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. In the diametrical compression tests, there was not any alteration for the resistance adding the glass fiber, while for the polypropylene fiber there was an increase of the resistance for highest fiber contents. Four models were used to represent the resilient modulus behavior with relationship to the tensions state, and, between those, the compost model had the best performance. A simulation of a pavement composed with FSLS bases show that adding fibers, in any condition, the resilient modulus decrease. Finally, concluded that, with the conditions and materials used I this research, the fiber reinforcement would not be indicated for a FSLS apply in a base layer of pavement.

A qualidade dos procedimentos clínicos realizados na prática odontológica está intimamente ligada às propriedades dos materiais e tecnologias aplicadas à reabilitação oral. No caso das overdentures, uma falta de retenção entre a prótese e o implante pode ocorrer pelo excesso de fadiga das cápsulas que os conectam. Isso leva a um insucesso no tratamento e perda de função, reduzindo a durabilidade e qualidade de vida dos pacientes. Diante dessa problemática o presente estudo propôs um novo material que seja capaz de solucionar ou minimizar este problema, visando uma longevidade do tratamento reabilitador. O objetivo desse trabalho foi comparar um material inédito na odontologia com os já existentes, na confecção de cápsulas para retenção de overdenture, antes e após o envelhecimento artificial por termociclagem (10.000 ciclos = 1 ano clínico). O material estudado foi o Politereftalato de Etileno (PET) que vem se demonstrando um material promissor para tal função devido a sua biocompatibilidade e suas características físicas e mecânicas. O PET foi comparado com poliacetal, polietileno e teflon já utilizados para esta função (n=20). Os materiais foram submetidos aos ensaios resistência à compressão, rugosidade e dureza superficial, resistência à fadiga, arrancamento, resistência de união e análise em estereomicroscópio e microscopia eletrônica de varredura. Para responder aos objetivos do estudo foram utilizadas, além de técnicas básicas de análise exploratória como média, mediana, desvio padrão e intervalo de confiança para média (IC 95%), a análise inferencial de comparação de média de ANOVA Two-Way com Medidas Repetidas. Houve influência do envelhecimento artificial apenas na variável fadiga, em todos os tempos analisados. Em relação a rugosidade o PET (0,9168) apresentou as menores médias, juntamente com o Poliacetal (0,5160) (p=0,001). Para Dureza superficial não houve diferença entre os grupos. Na Resistência à Compressão o Poliacetal (109,88) apresentou os maiores valores de tensão, não havendo diferença estatisticamente significante do PET(101,02)(p=0,003). No ensaio de arrancamento PET (484,4) e Poliacetal (443,7) apresentaram os maiores valores de força máxima (p=0,033). Em relação a Fadiga PET e Poliacetal apresentaram os maiores valores em todos os tempos analisados (p<0,001). Através da análise por estereomicroscopia, o padrão de fratura do Poliacetal e PET foi coesiva, os demais foram adesiva. Pela microscopia eletrônica de varredura, não foi observado alteração de superfície apenas pelo Polietileno. Conclui-se que o PET apresentou ótimos resultados para as variáveis propostas, sugerindo seu uso para confecção de componentes protéticos / The quality of clinical procedures performed in dental practice is closely linked to the properties of materials and technologies applied to oral rehabilitation. In the case of overdentures, a lack of retention between the prosthesis and the implant can occur due to the excess fatigue of the capsules that connect them. This leads to unsuccessful treatment and loss of function, reducing the durability and quality of life of patients. Faced with this problem, the present study proposed a new material that is capable of solving or minimizing this problem, aiming at a longevity of the rehabilitation treatment. The objective of this study was to compare a new material in dentistry with existing ones, in the manufacture of capsules for retention of overdenture, before and after artificial aging by thermocycling (10,000 cycles = 1 year clinical).The material studied was polyethylene terephthalate (PET), which has been shown to be a promising material for this function due to its biocompatibility and its physical and mechanical characteristics. PET was compared with polyacetal, polyethylene and teflon already used for this function (n=20). The materials were submitted to the tests of compressive strength, roughness and surface hardness, fatigue strength, pullout, bond strength and stereomicroscopic analysis and scanning electron microscopy. In order to respond to the objectives of the study, we used, besides basic exploratory analysis techniques such as mean, median, standard deviation and confidence interval for mean (95% CI), the inferential analysis of the comparison of mean two-way ANOVA with Repeated Measurements . There was influence of artificial aging only on the variable fatigue, at all times analyzed. In relation to the roughness, the PET (0,9168) presented the lowest averages, together with the Polyacetal (0,5160) (p = 0.001). For superficial hardness there was no difference between the groups. In the Compression Resistance the polyacetal (109,88) had the highest values of tension, and there was no statistically significant difference of PET (101,02) (p= 0.003). The PET (484,4) and polyacetal (443,7) tear test the highest values of maximum strength were found (p = 0.033). In relation to PET Fatigue and Polyacetal presented the highest values in all times analyzed (p <0.001). Through stereomicroscopy analysis, the fracture pattern of Polyacetal and PET was cohesive, the others were adhesive. By scanning electron microscopy, no surface change was observed only by Polyethylene. It is concluded that PET presented excellent results for the proposed variables, suggesting its use for the preparation of prosthetic components

A deposição de filmes finos resistentes ao desgaste é uma prática realizada com bastante frequência para melhorar o comportamento tribológico (atrito, desgaste, lubrificação) de diferentes peças e componentes. Afim de se garantir o adequado funcionamento do sistema revestido (substrato+filme), é importante avaliar o comportamento mecânico do mesmo. Um método para avaliação e estudo do comportamento mecânico destes sistemas é o ensaio de riscamento. O ensaio é utilizado para analisar a fratura superficial do revestimento (falha chamada coesiva), ou a resistência à adesão (falha chamada adesiva), e os modos de falha de revestimentos duros (HV>=5 GPa) e finos (<=30 ?m), depositados sobre substratos cerâmicos ou metálicos. A caracterização de alguns modos de falha nos sistemas revestidos está relacionada com modelos qualitativos de tensões presentes na região de contato e nas bordas do riscamento. Neste trabalho, foi estudado o comportamento das tensões Sxx e Szz desenvolvidas durante o riscamento de sistemas compostos por combinações de revestimentos/substratos. O trabalho foi baseado no desenvolvimento de modelos de simulação em 3D e 2D, utilizando o método dos elementos finitos (MEF), nos quais, uma partícula rígida com características de indentador Rockwell C, aplica carga progressiva até 2 N, ao longo de uma distância de 0,5 mm. No estudo, variou-se a dureza, traduzida em valores de tensão de escoamento do revestimento e do substrato, da mesma forma, analisou-se o efeito da tensão residual do revestimento, o efeito da espessura, o atrito, e a rugosidade, na superfície e na interface do sistema. O fato de obter valores de tensão que ultrapassam o valor do escoamento do revestimento pressupõe a possível ocorrência de falhas nos sistemas revestidos. Os resultados obtidos por simulação indicaram que as combinações de revestimento com tensão de escoamento baixa (Sy<3000 MPa) levam a experimentar tensões ao nível da tensão de escoamento do revestimento. Os revestimentos com tensão de escoamento Sy>5000 MPa apresentaram valores de tensão inferiores aos da tensão do revestimento, bem como o uso de tensão residual de -3 GPa no revestimento, assim como o aumento da espessura do revestimento têm grande importância nos sistemas revestidos, em particular nos casos em que a tensão de escoamento no revestimento é Sy>=5000MPa. O efeito do coeficiente de atrito leva à obtenção de valores de tensão (Sxx ou Szz) suficientemente altos na maioria das combinações, sendo esta a variável de estudo que levou ao maior número de vezes que foi atingido o valor da tensão de escoamento do revestimento. Da mesma forma, a rugosidade afeta os valores de tensão Sxx (interior do sulco). Ao aumentar a rugosidade do sistema aumenta a possibilidade de ultrapassar valores da tensão do revestimento na superfície e na interface do conjunto. Finalmente, pela complexidade do número de variáveis que afetam o ensaio, a simulação numérica sugere que o fato de analisar unicamente a dureza dos materiais, assim como as diferentes variáveis de forma isolada, não permite a reprodução de um mapa de falhas próximo ao proposto na literatura. / The deposition of wear resistant thin films is a common practice to improve the tribological behavior (friction, wear, lubrication) of several mechanical components. In order to guarantee the adequate performance of the coated systems, it is important to evaluate the mechanical behavior. A method for evaluation and study of the coated systems is the scratch test. The test is used to analyze the fracture of the coating (cohesive failure), or the adhesion of the coating (adhesive failure), and the failure modes of hard coatings (HV>=5 GPa) and thin (<=30 ?m) deposited on ceramic or metallic substrates. The characterization of some failure modes in coated systems is related to qualitative stress models at the contact region and the scratch edges. In this work, the behavior of the Sxx and Szz stresses developed during the scratch test was analyzed in different combinations of coatings/substrates. The work was based on the development of 3D and 2D simulation models using the finite element method (FEM). In the simulation, a rigid particle (with the geometry of Rockwell C indenter) applied progressive load to 2N along a 0.5 mm distance. In the study, the hardness was expressed as yield stress values in the coating and the substrate. In addition, it was examined the effect of coating residual stress (-3 GPa), as well as the effect of the thickness, the friction coefficient, and roughness of the surface and interface in the stresses behavior. The fact of obtaining tension values, which exceed the yield stress of coating implies the possible occurrence of failure. The results obtained by simulation indicated that the coating combinations with low yield stress (Sy < 3000 MPa) lead to Sxx and Szz stress values in the level of the coated yield stress. The coatings with yield stress Sy > 5000 MPa enable to obtain low Sxx and Szz values. The use of the residual stresses (-3 GPa) as well as increasing the thickness of the coating are very important factors in the coated systems, especially in the case of coatings with Sy > 5000 MPa. The effect of the friction coefficient leads to stress values (Sxx or Szz) sufficiently high in most of the combinations. This factor is the most important variable leading to the greater number of times that the value of the coating yield stress was reached. The roughness is responsible for Sxx stress values (inside groove). Increasing the roughness of the system increased the possibility of exceeding stress values in the surface and interface coating. Finally, by the complexity of the number of variables that affect the scratch test, the numerical simulation suggests that the fact of only analyzing the hardness of materials, as well as other isolated variables of the scratch test does not allow reproduction of a map of failures similar to that proposed in the literature.