This thesis documents the usefulness and accuracy of uncalibrated simulations to determine for what end-uses these simulations should be used. The study was divided into three segments 1)comparison of the accuracy of two simulation models, massless and advanced, against measured data 2) comparison of the results from two simulations models, simplistic and massless, to determine the sensitivity of envelope shape and details for two weather conditions 3) identification of the parameters that have a significant impact on the simulation output. Five buildings were selected as the test sample. Four of the buildings were multi story commercial buildings. The fifth was a single-family residential house. For the first segment of the study two simulation models were created for all the buildings; the massless model with emphasis on the envelope using massless construction and typical values for system parameters and the advanced model with the inclusion of thermal mass and extensive as-built details of the systems. For the second part of the research the simplistic model was created having a single floor one-zone with glazing and conditioned areas equivalent to the massless model. The sensitivity analysis was done using the massless model and selected variables from the loads and systems as sensitivity parameters. By following the procedure mentioned, it was found that uncalibrated simulation models do not depict the real operating conditions of a building. For some cases the simulated values are higher than the measured data while for others they are significantly lower. The CV (RMSE) between the measured and simulated values ranges from 30 to 150%. From the comparison of the simplistic and massless model, it was concluded that the outer envelope shape and details have an impact on the heating and cooling energy use irrespective of the weather conditions. For internally load dominated buildings this impact is more on the heating loads than on the cooling loads. The conclusions from the sensitivity analysis were that outside air fraction and the total supply air have the most significant impact on the simulation output while thermal mass has a small impact.

Inaugurele rede Maastricht. / Met lit. opg.

Regenerative braking in conjunction with friction braking represents one of the most common braking strategies employed in electric and hybrid vehicles. As the friction brake accounts for about 5 to 85% of total braking in these “blended scenarios”, this warrants for more research into the development of new lightweight, wear resistant, and sustainable friction materials and also for reviewing the existing testing procedures.This research primarily focuses on generation of new knowledge related to development of environmentally friendly, lightweight friction material for vehicles with regenerative braking systems. A sample formulation was initially developed from knowledge gained by literature review and analysis of existing commercially available brake linings. Design of experiments based on Taguchi method and other statistical analysis tools were used to optimize the sample formulation. The density, porosity, shore D hardness, thermal stability, damping capacity of these pads were measured and compared with commercially available friction material. Pads were tested against commercially available rotors (ASTM A48 C30 gray cast iron) coated with ceramic material. Friction performance tests were completed using Universal Mechanical Tester (Tribolab by Bruker) and the scaled-down ISO SAE J2522 procedure. Friction surfaces of pads and rotors were analyzed in order to understand their surface chemistry and morphology, as well as their impact on performance of the tested friction material. The final optimized pad based on design of experiments (DOE 9) showed high and stable friction levels in high temperature sections (Section 9, Section 12.2 and Section 14 in ISO/SAE J2522 testing procedure) and excellent recovery capabilities at lower temperatures (Section 10, Section 13 and Section 15). This pad material was compatible with coated rotors, had low wear, and meets all the industry specifications and standards. SEM and EDX analysis showed that the pads developed stable friction layer on the friction surfaces and this capacity to develop friction material contributed towards overall friction stability of the material.

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Na presente tese foi investigado o desempenho de camadas de organo-silanos sobre chapas de aço-carbono, similares às utilizadas na fabricação de veículos da indústria automobilística. As técnicas utilizadas neste estudo compreenderam a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) e a Resistência de Polarização Linear, por meio das quais foram determinadas respectivamente, as propriedades resistivas dos filmes e a redução das velocidades de corrosão do substrato. O estudo compreendeu a avaliação de diversos organo-silanos funcionais e não-funcionais, submetidos a diferentes condições experimentais. Os ensaios preliminares tiveram por finalidade selecionar aqueles com melhor desempenho como sistemas de proteção em monocamadas. A partir desta seleção e,, informações da literatura, novos ensaios foram conduzidos por meio de um Projeto Fatorial de Experimentos, combinando os silanos funcionais com melhor desempenho com outro silano não-funcional, designado como 1,2-bis(trietoxilsilil)etano (BTSE). Esta combinação teve por finalidade produzir camadas duplas de silanos para proteger o aço-carbono. As variáveis independentes estudadas foram a combinação entre as camadas de BTSE e do silano funcional, além das condições de hidrólise, temperatura e tempo de cura destes filmes. As variáveis dependentes ou resposta utilizadas foram: a impedância real a 0,03 Hz, obtida no ensaio de EIE, e a densidade de corrente de corrosão, originada das medidas de Resistência de Polarização Linear. Dentre as várias alternativas testadas, os melhores resultados foram apresentados pela combinação de camadas de BTSE com bis-(g-trimetoxisililpropil)amina (BTSPA) e BTSE com VS (viniltrietoxisilano) onde a primeira combinação determinou uma redução da ordem de 95% na velocidade de corrosão em relação a uma chapa sem tratamento e uma perda de espessura da ordem de 70% menor que um corpo-deprova revestido apenas com uma camada convencional de fosfatização. O BTSPA já na seleção inicial havia demonstrado excelentes resultados de proteção apenas como película monocamada, tendo seu desempenho melhorado consideravelmente em conjunto como o BTSE. Na segunda combinação, a velocidade de corrosão foi 90% menor do que num corpo-de-prova desprotegido e até 40% menor do que num corpo-de-prova revestido com uma camada de fosfato. / The aim of this thesis was the investigation performance of organo-silane layers on mild steel, similar to that used in car bodies in automotive assembly plants. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the polarization resistance (Rp) were used as tools to evaluate the resistive layers properties and the substrate corrosion rate, respectively. Several non-functional and functional silanes were evaluated under different experimental conditions. Preliminary testing was conducted in order to select the silane with best performance as monolayer protection. Based on this preliminary performance results and supplementary information from papers, new tests were conducted using a design of experiments (DOE), combining the best functional monolayers silanes with the non-functional silane 1,2- bis(triethoxylsilyl)ethane (BTSE). This combination had the intention to produce double-layers silane films to protect the mild steel. The independent variables tested in DOE were: combination between the BTSE and the functional silane layers, hydrolysis parameters, temperature and the time film curing. The real impedance values at 0,03 Hz, obtained in the EIE tests, and the polarization resistance were taken as response (dependent) variables to evaluate the design. Among the different alternatives, the best results were presented by combining the BTSE layer with the BTSPA (bis-(g trimetoxysilylpropyl)amine layer and BTSE layer with VS (vinyl triethoxy silane) layer. The first silanes combination had shown a 95% decrease in corrosion rate when compared to a non-treated sheet and a thickness loss 70% lower than on a specimen coated with ordinary phosphate layer. Already in the initial selection the BTSPA did show excellent protection results just as monolayer film, and its performance increased significantly when applied together with BTSE. The second silanes combination, had presented a 90% decrease in corrosion rate when compared to a non-treated sheet and a thickness loss 40% lower than a specimen coated with ordinary phosphate layer.

Um requisito do processo de manufatura é a necessidade de se obter peças processadas, caracterizadas pela boa qualidade de acabamento superficial, baixa rugosidade e a conservação de suas propriedades metalúrgicas. Essas condições motivaram o desenvolvimento deste estudo, no qual selecionou-se o processamento de materiais a laser para o corte do titânio, unindo uma tecnologia a um metal de recente aplicação. Além disso, a versatilidade e as vantagens, como também a tendência global do setor industrial, tornaram-se fatores preponderantes na utilização do laser como ferramenta de usinagem. Neste presente trabalho foram investigados os efeitos da usinagem por laser pulsado de Nd:YAG sobre a qualidade, como também a formação de fases na superfície de corte e analisados pela aplicação do planejamento experimental. Para isso, chapas de titânio comercialmente puro (grau 2) e da liga Ti-6Al-4V (grau 5), com espessuras de 0,5 e 1,0 milímetros, foram empregadas na realização dos ensaios sob ação do laser. As amostras obtidas foram analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica por varredura (MEV), ensaios de microdureza e inspeção superficial da rugosidade. Capturaram-se digitalmente as imagens do material ressolidificado, aderido na superfície de corte para determinação da formação de rebarbas. Com base nestes dados construíram-se arranjos fatoriais, por meio da metodologia de planejamento experimental (DOE), a fim de avaliar o grau de influência dos parâmetros e suas possíveis interações e assim averiguar sua significância estatística. Verificou-se um endurecimento superficial na região do corte a laser com nitrogênio, em virtude da formação de nitretos (TiN) sob uma fina camada da zona de ressolidificação. Apesar da complexidade das interações entre os diversos parâmetros envolvidos no processamento a laser, os resultados corroboram que a otimização do processo de corte a laser do titânio pode ser factível. / The main goal of this work was to establish the requirements for laser processed parts to satisfy uniform surface finish, low roughness and preservation of the mechanical and functional properties of the parts. Lasers became a versatile machining tool that satisfies the modern trends in material processing. In this study, the cutting quality factors of sheets of pure titanium and its alloys, by pulsed Nd:Yag laser, were investigated according to the Design and Analysis of Experiments. Laser pulse energy, laser pulse length, pressure of the protective/reactive gas, cutting speed, were considered the key laser parameter processing factors. In this Design, a factorial arrangement, regarding several combinations of these different processing factors, was performed and the influence of each one was also taken into consideration. The cutting process was performed on commercially pure titanium (grade 2) and the alloy Ti-6Al-4V (grade 5) sheets. The obtained samples were analyzed through optical microscopy in order to determine the edge roughness formations. The samples were also analyzed by scanning electron microscopy and submitted to micro hardness tests and surface roughness inspections. An increase on the surface hardness on the cut region and the formation of nitrogen precipitates under a thin layer of a melted zone were verified. In spite of the complexity of the interactions between this diversity of parameters, it is possible to optimize the titanium laser cutting.

Um requisito do processo de manufatura é a necessidade de se obter peças processadas, caracterizadas pela boa qualidade de acabamento superficial, baixa rugosidade e a conservação de suas propriedades metalúrgicas. Essas condições motivaram o desenvolvimento deste estudo, no qual selecionou-se o processamento de materiais a laser para o corte do titânio, unindo uma tecnologia a um metal de recente aplicação. Além disso, a versatilidade e as vantagens, como também a tendência global do setor industrial, tornaram-se fatores preponderantes na utilização do laser como ferramenta de usinagem. Neste presente trabalho foram investigados os efeitos da usinagem por laser pulsado de Nd:YAG sobre a qualidade, como também a formação de fases na superfície de corte e analisados pela aplicação do planejamento experimental. Para isso, chapas de titânio comercialmente puro (grau 2) e da liga Ti-6Al-4V (grau 5), com espessuras de 0,5 e 1,0 milímetros, foram empregadas na realização dos ensaios sob ação do laser. As amostras obtidas foram analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica por varredura (MEV), ensaios de microdureza e inspeção superficial da rugosidade. Capturaram-se digitalmente as imagens do material ressolidificado, aderido na superfície de corte para determinação da formação de rebarbas. Com base nestes dados construíram-se arranjos fatoriais, por meio da metodologia de planejamento experimental (DOE), a fim de avaliar o grau de influência dos parâmetros e suas possíveis interações e assim averiguar sua significância estatística. Verificou-se um endurecimento superficial na região do corte a laser com nitrogênio, em virtude da formação de nitretos (TiN) sob uma fina camada da zona de ressolidificação. Apesar da complexidade das interações entre os diversos parâmetros envolvidos no processamento a laser, os resultados corroboram que a otimização do processo de corte a laser do titânio pode ser factível. / The main goal of this work was to establish the requirements for laser processed parts to satisfy uniform surface finish, low roughness and preservation of the mechanical and functional properties of the parts. Lasers became a versatile machining tool that satisfies the modern trends in material processing. In this study, the cutting quality factors of sheets of pure titanium and its alloys, by pulsed Nd:Yag laser, were investigated according to the Design and Analysis of Experiments. Laser pulse energy, laser pulse length, pressure of the protective/reactive gas, cutting speed, were considered the key laser parameter processing factors. In this Design, a factorial arrangement, regarding several combinations of these different processing factors, was performed and the influence of each one was also taken into consideration. The cutting process was performed on commercially pure titanium (grade 2) and the alloy Ti-6Al-4V (grade 5) sheets. The obtained samples were analyzed through optical microscopy in order to determine the edge roughness formations. The samples were also analyzed by scanning electron microscopy and submitted to micro hardness tests and surface roughness inspections. An increase on the surface hardness on the cut region and the formation of nitrogen precipitates under a thin layer of a melted zone were verified. In spite of the complexity of the interactions between this diversity of parameters, it is possible to optimize the titanium laser cutting.

As formas orais sólidas são as mais utilizadas pela sua facilidade de administração e transporte, além de proporcionarem maior estabilidade, se comparadas às líquidas ou semi-sólidas. Dentre os sólidos orais, os comprimidos destacam-se por apresentarem processo de fabricação relativamente fácil, com alta produtividade e baixo custo. A compressão direta é o método preferencial para a produção de comprimidos pois economiza tempo e energia, é ambientalmente menos agressiva e reduz investimentos em equipamentos e na estrutura da área de produção, por requerer menor número de etapas no processamento que os métodos tradicionais de granulação. A principal limitação para a aplicação desse processo é a baixa capacidade de compactação dos fármacos que requerem altas concentrações para obtenção do efeito terapêutico. Com o objetivo de desenvolver formulações contendo alto teor de fármaco por compressão direta foi utilizado o planejamento estatístico de mistura e o paracetamol como fármaco modelo, pelas propriedades deficientes de escoamento e compactação. O programa Design Expert® foi empregado e forneceu 19 formulações, que foram produzidas e avaliadas quanto ao índice de compressibilidade, ângulo de repouso, umidade, peso médio, friabilidade, dureza, doseamento, desintegração e dissolução. O programa Design Expert® foi alimentado com os resultados obtidos e as formulações foram otimizadas. A formulação otimizada que atendeu a todos os parâmetros de qualidade foi produzida e analisada. Os resultados encontrados foram muito próximos aos previstos pela análise de regressão, demonstrando que o projeto de mistura é uma ótima opção para a pesquisa e desenvolvimento, diminuindo o tempo despendido e o número de experimentos. / The solid oral forms are widely used, by easy administration and transport. They provide larger stability than a liquid or semi-solid. Among the solids orals the tablets appear for they present production process relatively easy, with high productivity and low cost. The direct compression is the preferential method for the production of tablets because is less aggressive for the environment, saves time and energy and reduces investments in equipments and in the structure of the production area, for requiring smaller number of stages in the production\'s process than the traditional methods of granulation. The main limitation for the application of that process is the low compaction capacity of the drugs that require high percentages for the therapeutic effect. The aim of this study was developing formulations containing high amount of drug by direct compression using the statistical planning of mixture and the paracetamol as drug model, for the deficient flow and compaction properties. The program Design Expert® was used and supplied 19 formulations that were produced and the compressibility index, angle, humidity, weight, friablility, hardness, assay, disintegration and dissolution were analyzed. The program Design Expert® was fed with the obtained results and the formulations were optimized. The formulation optimized that assisted all quality parameters was produced and analyzed. The obtained results were very close with the regression analysis, demonstrating that the mixture project is a great option for the research and development, reducing the spent time and the number of experiments.

Na presente tese foi investigado o desempenho de camadas de organo-silanos sobre chapas de aço-carbono, similares às utilizadas na fabricação de veículos da indústria automobilística. As técnicas utilizadas neste estudo compreenderam a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) e a Resistência de Polarização Linear, por meio das quais foram determinadas respectivamente, as propriedades resistivas dos filmes e a redução das velocidades de corrosão do substrato. O estudo compreendeu a avaliação de diversos organo-silanos funcionais e não-funcionais, submetidos a diferentes condições experimentais. Os ensaios preliminares tiveram por finalidade selecionar aqueles com melhor desempenho como sistemas de proteção em monocamadas. A partir desta seleção e,, informações da literatura, novos ensaios foram conduzidos por meio de um Projeto Fatorial de Experimentos, combinando os silanos funcionais com melhor desempenho com outro silano não-funcional, designado como 1,2-bis(trietoxilsilil)etano (BTSE). Esta combinação teve por finalidade produzir camadas duplas de silanos para proteger o aço-carbono. As variáveis independentes estudadas foram a combinação entre as camadas de BTSE e do silano funcional, além das condições de hidrólise, temperatura e tempo de cura destes filmes. As variáveis dependentes ou resposta utilizadas foram: a impedância real a 0,03 Hz, obtida no ensaio de EIE, e a densidade de corrente de corrosão, originada das medidas de Resistência de Polarização Linear. Dentre as várias alternativas testadas, os melhores resultados foram apresentados pela combinação de camadas de BTSE com bis-(g-trimetoxisililpropil)amina (BTSPA) e BTSE com VS (viniltrietoxisilano) onde a primeira combinação determinou uma redução da ordem de 95% na velocidade de corrosão em relação a uma chapa sem tratamento e uma perda de espessura da ordem de 70% menor que um corpo-deprova revestido apenas com uma camada convencional de fosfatização. O BTSPA já na seleção inicial havia demonstrado excelentes resultados de proteção apenas como película monocamada, tendo seu desempenho melhorado consideravelmente em conjunto como o BTSE. Na segunda combinação, a velocidade de corrosão foi 90% menor do que num corpo-de-prova desprotegido e até 40% menor do que num corpo-de-prova revestido com uma camada de fosfato. / The aim of this thesis was the investigation performance of organo-silane layers on mild steel, similar to that used in car bodies in automotive assembly plants. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the polarization resistance (Rp) were used as tools to evaluate the resistive layers properties and the substrate corrosion rate, respectively. Several non-functional and functional silanes were evaluated under different experimental conditions. Preliminary testing was conducted in order to select the silane with best performance as monolayer protection. Based on this preliminary performance results and supplementary information from papers, new tests were conducted using a design of experiments (DOE), combining the best functional monolayers silanes with the non-functional silane 1,2- bis(triethoxylsilyl)ethane (BTSE). This combination had the intention to produce double-layers silane films to protect the mild steel. The independent variables tested in DOE were: combination between the BTSE and the functional silane layers, hydrolysis parameters, temperature and the time film curing. The real impedance values at 0,03 Hz, obtained in the EIE tests, and the polarization resistance were taken as response (dependent) variables to evaluate the design. Among the different alternatives, the best results were presented by combining the BTSE layer with the BTSPA (bis-(g trimetoxysilylpropyl)amine layer and BTSE layer with VS (vinyl triethoxy silane) layer. The first silanes combination had shown a 95% decrease in corrosion rate when compared to a non-treated sheet and a thickness loss 70% lower than on a specimen coated with ordinary phosphate layer. Already in the initial selection the BTSPA did show excellent protection results just as monolayer film, and its performance increased significantly when applied together with BTSE. The second silanes combination, had presented a 90% decrease in corrosion rate when compared to a non-treated sheet and a thickness loss 40% lower than a specimen coated with ordinary phosphate layer.

As formas orais sólidas são as mais utilizadas pela sua facilidade de administração e transporte, além de proporcionarem maior estabilidade, se comparadas às líquidas ou semi-sólidas. Dentre os sólidos orais, os comprimidos destacam-se por apresentarem processo de fabricação relativamente fácil, com alta produtividade e baixo custo. A compressão direta é o método preferencial para a produção de comprimidos pois economiza tempo e energia, é ambientalmente menos agressiva e reduz investimentos em equipamentos e na estrutura da área de produção, por requerer menor número de etapas no processamento que os métodos tradicionais de granulação. A principal limitação para a aplicação desse processo é a baixa capacidade de compactação dos fármacos que requerem altas concentrações para obtenção do efeito terapêutico. Com o objetivo de desenvolver formulações contendo alto teor de fármaco por compressão direta foi utilizado o planejamento estatístico de mistura e o paracetamol como fármaco modelo, pelas propriedades deficientes de escoamento e compactação. O programa Design Expert® foi empregado e forneceu 19 formulações, que foram produzidas e avaliadas quanto ao índice de compressibilidade, ângulo de repouso, umidade, peso médio, friabilidade, dureza, doseamento, desintegração e dissolução. O programa Design Expert® foi alimentado com os resultados obtidos e as formulações foram otimizadas. A formulação otimizada que atendeu a todos os parâmetros de qualidade foi produzida e analisada. Os resultados encontrados foram muito próximos aos previstos pela análise de regressão, demonstrando que o projeto de mistura é uma ótima opção para a pesquisa e desenvolvimento, diminuindo o tempo despendido e o número de experimentos. / The solid oral forms are widely used, by easy administration and transport. They provide larger stability than a liquid or semi-solid. Among the solids orals the tablets appear for they present production process relatively easy, with high productivity and low cost. The direct compression is the preferential method for the production of tablets because is less aggressive for the environment, saves time and energy and reduces investments in equipments and in the structure of the production area, for requiring smaller number of stages in the production\'s process than the traditional methods of granulation. The main limitation for the application of that process is the low compaction capacity of the drugs that require high percentages for the therapeutic effect. The aim of this study was developing formulations containing high amount of drug by direct compression using the statistical planning of mixture and the paracetamol as drug model, for the deficient flow and compaction properties. The program Design Expert® was used and supplied 19 formulations that were produced and the compressibility index, angle, humidity, weight, friablility, hardness, assay, disintegration and dissolution were analyzed. The program Design Expert® was fed with the obtained results and the formulations were optimized. The formulation optimized that assisted all quality parameters was produced and analyzed. The obtained results were very close with the regression analysis, demonstrating that the mixture project is a great option for the research and development, reducing the spent time and the number of experiments.