Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Jorge Nei Brito / Resumo: Hoje em dia um dos fatores de interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas é a preocupação com a segurança de seus sistemas, tendo-se a necessidade de supervisão e monitoramento de modo que a falha seja detectada e corrigida o mais rápido possível. Verifica-se na prática que determinados parâmetros dos sistemas podem variar durante o processo, devido a características específicas ou o desgaste natural de seus componentes. Sabe-se também que, mesmo nos sistemas bem projetados, a ocorrência de trincas em alguns componentes pode provocar perdas econômicas ou conduzir a situações perigosas. Os observadores de estado podem reconstruir os estados não medidos do sistema, desde que o mesmo seja observável, tornando possível, desta forma, estimar as medidas nos pontos de difícil acesso. A técnica dos observadores de estado consiste em desenvolver um modelo para o sistema em análise e comparar a estimativa da saída com a saída medida, a diferença entre os dois sinais presentes resulta em um resíduo que é utilizado para análise. Neste trabalho foi montado um banco de observadores associado a um modelo de trinca de modo a acompanhar o progresso da mesma. Os resultados obtidos através de simulações computacionais em uma viga engastada discretizada pela técnica dos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: Nowadays a main factor of interest in industries in the development of new techniques for detection and localization of faults it is the concern with the security of its systems. The need for supervising and monitoring is to detect and correct the fault as fastest as possible. It is verified, practically, that some determined parameters of the systems can vary during the process, due the specific characteristics or the natural wearing of its components. It is known that even in well-designed systems the occurrence of cracks in some components can provoke economic losses or lead to dangerous situations. The state observers methodology can reconstruct the unmeasured states of the system, since that it is observable, becoming possible in this way to esteem the measures for points of difficult access. The technique of state observers consists of developing a model for the system under analysis and to compare the estimate of exit with the measured exit, the difference between these two signals results in a residue that is used for analysis. In this work was assembled a bank of observers associated to a model of crack in order to follow its progress. The results gotten through computational simulations in a cantilever beam discretized by using the technique of finite elements and carried through experimental... (Complete abstract click electronic address below). / Mestre

Orientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Miguel Justino Ribeiro Barboza / Resumo: No presente trabalho foi feita a analise quantitativa das superfícies de fratura obtidas através da propagação de trinca em fadiga. As trincas em fadiga são o modo de falha que ocorre por uma carga cíclica e repetida aplicada a um corpo de prova, o que irá causar a nucleação, propagação da trinca até a sua ruptura. Utilizou-se a ferramente da dimensão fractal para analisarmos correlações com a propagação de trincas. Os materiais que foram ensaiados são: liga de alumínio AA7475 e aço 300M, ambos materiais de uso aeronáutico. Foram realizados ensaios de propagação de trinca em fadiga em corpos de prova do tipo C(T) para a obtenção da superfície de fratura para análise. Posteriormente as superfícies foram analisadas em microscopio óptico e em microscópio eletrônico de varredura. Foi realizada a medição da dimensão monofractal (DF), quando a superfície é descrita por um único valor, também os valores de dimensão textural (DT), quando temos macroescalas e a dimensão estrutural (DS), quando temos microescalas. Com os resultados obtidos podemos analisar que o DS é quem melhor representa o comportamento das superfícies de fratura, já que este indica os micromecanismos de fratura presentes. Os valores de DS são menos dispersos na identificação das regiões de fadiga (pré-trinca, propagação estável e propagação instável da trinca),possibilitando a comparação com as imagens obtidas de cada etapa do mecanismo de fratura. Os valores de DT são melhores representados pelas reconstruções em microscópio óptico, pois estas permitem descrição mais precisa da topografia do material, considerando que o DT é característico em macroescalas. Já os valores de DS são melhores descritos em análises de microscopia eletrônica de varredura, já que esta apresenta melhor definição para a observação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this paper we make quantitative analysis of fracture surfaces obtained through from fatigue crack propagation. The fatigue cracks are in the mode of failure that occurs for a repetead cycling loading and applied to a specimen, which will cause the nucleation, crack propagation until rupture. We will use the tool of fractal dimension to analyze correlations with the crack propagation. The materials that were tasted are: AA7475 aluminum alloy and 300M steel, both materials for aeronautical use. Tested were performed in fatigue crack propagation inspecimens of type C(T) to obtain the fracture surface for analysis. Subsequently the surfaces were examines in optical microscope and scanning electron microscope. Was performed to measure the monofractal dimension (DF), when the surface is described by a single value, so the textural dimension values (DT), and when we involved macroescale and finally structural dimension (DS) when was presente microscale. With the results we can analyze the DS is who represents the best value for the fractal fracture surface, as this indicates the micromechanics of fracture surfaces. The DS values are less dispersed in the identification of regions of fatigue (pre-crack propagation stable and unstable crack propagation), allowing comparison with the images obtained from each step of the mechanism of fracture. The values of DT are better represented when we do analysis in an optical microscope, because it a achieves the best results of the topography of the material, whereas the DT is characteristic macroscale. The values of DS are best described in the analysis of scanning electron microscopy, since it show better the micromechanics of fracture. So we can say the the DS would be the best representative of the fractal dimension to the analysis of micromechanics of fracture surfaces to their good representation at the microscale / Mestre

Orientador: Valdir Alves Guimarães / Banca: Aelcio Zangrandi / Banca: Marcos Venicius Soares Pereira / Resumo: Atualmente a crescente necessidade de aumento da carga por eixo e do número de passageiros transportados pelos trens, fez com que as ferrovias em todo o mundo iniciassem pesquisas voltadas para o desenvolvimento de novos materiais e processamentos térmicos. O aumento da confiabilidade dos sistemas ferroviários é uma exigência do mercado, o que é definido como sendo a garantia de que não ocorra falhas nos componentes no período entre as inspeções de rotina, ou seja, que um defeito possa ser detectado e reparado antes que atinja um tamanho crítico que leve a ruptura do componente. Por se tratar de um equipamento fundamental nos trens, os eixos ferroviários são alvos de grande parte das recentes pesquisas na área de fadiga, desenvolvimento de novos materiais e segurança dos intervalos de inspeção, uma vez que sua falha, certamente ocasionará um descarrilamento do vagão ou locomotiva. O comportamento em fadiga dos materiais empregados na fabricação de eixos ferroviários vem sendo estudado através de ensaios de propagação de trinca por fadiga, a fim de se obter dados experimentais para definição de intervalos de inspeção. Neste trabalho, foram estudados os aços SAE-1050, comumente utilizado na fabricação de eixos ferroviários, e o SAE- 4130, que recentemente vem sendo empregado para este fim. Estes materiais foram processados por dois diferentes tipos de tratamentos térmicos, sendo um composto por normalização e alívio de tensões, e o outro por normalização, têmpera e revenimento. O comportamento mecânico dos aços foi avaliado através de ensaios de tração, charpy em diversas temperaturas e tenacidade à fratura ( IC K ). O comportamento em fadiga, por sua vez, foi avaliado através de ensaios de propagação de trinca por fadiga, realizados em corpos de prova tração compacto (CT). Para a determinação da influência da razão... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently the growing need of increase in axle load and numbers of passengers transported by the trains, prompted the railroads all over the world began researches about the development of new materials and heat treatments. The increase of the reliability for railway systems is a requirement of the market, and can be defined as the warranty that doesn't occur failures in the components between the inspection intervals, in other words, that a defect can be detected and repaired before it reaches a critical size to take the rupture of the component. Axles are one of the most important components in railway vehicle, thus are present in the great part of the recent researches into fatigue, new materials and safe inspection intervals, since its flaw, certainly will cause a derailment of the wagon or locomotive. The fatigue behavior of the employed materials in the production of railway axles has been studied with aid of fatigue crack growth tests, in order to obtain experimental data for definition of inspection intervals. The present work, studied the steels SAE-1050, commonly used in the production of railway axles, and SAE-4130, that recently has been used for this application. These materials were submitted to different heat treatments: normalizing and stress relief, and normalizing, quenching and tempering. The mechanical properties of the steels were evaluated through tensile test, impact test in different temperatures and fracture toughness test. The fatigue behavior was evaluated through of fatigue crack growth tests in compact tension specimens (CT). The influence of the load ratio " R ", on fatigue crack growth was evaluated using the ratio of 0,1 and 0,3. The results showed that the steel SAE-4130, normalized, quenched and tempered, achieved the best mechanical properties and the smallest fatigue crack growth rate, being therefore, the best option as... (Complete abstract click electronic acccess below) / Mestre

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Vicente Lopes Júnior / Banca: Raquel Santini Leandro Rade / Resumo: Hoje em dia um dos fatores de interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas é a preocupação com a segurança de seus sistemas, tendo-se a necessidade de supervisão e monitoramento de modo que as falhas sejam detectadas e corrigidas o mais rápido possível. Verifica-se na prática que determinados parâmetros dos sistemas podem variar durante o processo, devido a características específicas ou o desgaste natural de seus componentes. Sabe-se também que, mesmo nos sistemas bem projetados, a ocorrência de trincas em alguns componentes pode provocar perdas econômicas ou conduzir a situações perigosas. Os observadores de estado podem reconstruir os estados não medidos do sistema, desde que os mesmos sejam observáveis, tornando possível, desta forma, estimar as medidas nos pontos de difícil acesso. A técnica dos observadores de estado consiste em desenvolver um modelo para o sistema em análise e comparar a estimativa da saída com a saída medida, a diferença entre os dois sinais presentes resulta em um resíduo que é utilizado para análise. Neste trabalho foi montado um banco de observadores associado a um modelo de trinca de modo a acompanhar o progresso da mesma. Os resultados obtidos através de simulações computacionais em uma placa engastada discretizada pela técnica dos elementos finitos e as análises experimentais realizadas foram bastante satisfatórios, validando a metodologia desenvolvida. / Abstract: Nowadays a main factor of interest in industries in the development of new techniques for detection and localization of faults is the concern with the security of its systems. There is the need of supervising and monitoring the machines to detect and correct the fault as soon as possible. In practice it is verified that some determined parameters of the systems can vary during the process, due to the specific characteristics or the natural wearing of its components. It is known that even in well-designed systems the occurrence of cracks in some components can induce economic losses or lead to dangerous situations. The state observers methodology can reconstruct the unmeasured states of the system, since they are observable, becoming possible in this way to estimate the measures at points of difficult access. The technique of state observers consists of developing a model for the system under analysis and to compare the estimated with the measured exit, and the difference between these two signals results in a residue that is used for analysis. In this work was set up a bank of observers associated to a model of crack in order to follow its progress. The results obtained through computational simulations in a cantilever plate discretized by using the finite elements technique and the accomplished experimental analysis were sufficiently satisfactory, validating the developed methodology. / Mestre