Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:39:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193672.pdf: 3597516 bytes, checksum: 5361291ad78e072e81108ad4453b333e (MD5) / A evolução das câmeras CCD e sistemas de processamento de imagens viabilizaram o desenvolvimento da holografia digital. O filme fotográfico pôde ser substituído por sensores CCD de elevada resolução, capazes de registrar os complexos padrões de interferência. A reconstrução do holograma é efetuada inteiramente de forma digital, sendo possível registrar com precisão pequenos campos de deslocamentos e deformações. Na holografia clássica, assim como na holografia digital e na holografia digital complexa um fator limitante que inviabiliza medições em campo é a elevada sensibilidade às perturbações externas do arranjo holográfico. É fundamental que o arranjo seja isolado de perturbações externas, o que torna a prática destas medições restrita a um ambiente de laboratório. A nova configuração proposta neste trabalho utiliza um interferômetro "shearing" para produzir uma onda de referência implícita. A informação de intensidade e a informação de fase são utilizadas para a reconstrução da frente de onda. O holograma resultante deste processo está sendo denominado "holograma digital complexo". Este trabalho apresenta em detalhes o princípio da nova configuração. Diferentes algoritmos foram criados e testados para o cálculo do "holograma digital complexo". Experimentos monitorados foram realizados e demonstram a viabilidade da técnica para futuras aplicações para a medição de deslocamentos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T22:51:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196507.pdf: 2078860 bytes, checksum: 9f49955a113dc0547607d084d1958fc6 (MD5) / Este trabalho tem como enfoque o estudo do atrito de um atuador hidráulico e sua compensação em malha fechada com o controlador em cascata fixo. Mostra-se de forma teórica que o atrito causa erros de seguimento de trajetória com o controlador em cascata fixo e que estes erros são reduzidos quando a compensação de atrito é realizada. Utiliza-se o modelo do coeficiente de atrito viscoso variável, com seus parâmetros identificados experimentalmente, para representar o atrito não-linear no modelo dinâmico do atuador hidráulico e, com isto, observa-se em simulação, o efeito "stick-slip" e a influência do atrito no controle em malha aberta do atuador hidráulico. No controle em malha fechada com compensação de atrito, a força de atrito é estimada através de uma rede neural artificial feedforward Multi-Layer Perceptron treinada através do algoritmo backpropagation. Mostra-se, através resultados experimentais, que utilizando o controlador em cascata fixo e a rede neural a compensação de atrito é realizada e os erros de seguimento de trajetória são reduzidos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190910.pdf: 1155553 bytes, checksum: cb19e3a57cc95bf557f558e890c5ca9f (MD5) / Este trabalho analisa teórica e experimentalmente a condutância/resistência térmica de contato em baixas pressões de contato. Vários pesquisadores da área apresentam estudos comparativos entre os modelos existentes e dados experimentais nos quais os modelos subestimam os experimentos em baixas pressões de contado. Esses pesquisadores têm proposto explicações qualitativas para este inesperado fenômeno como sendo devido a dilatações térmicas diferenciais das amostras testadas, no entanto nenhum modelo capaz de prever quantitativamente o fenômeno foi proposto. Neste trabalho, são apresentadas fortes evidências de que o inesperado fenômeno da condutância/resistência de contato a baixas pressões é devido ao truncamento das rugosidades que compõem as superfícies. Os modelos até então disponíveis assumem que as alturas das rugosidades das superfícies reais apresentam distribuição Gaussiana. Este trabalho propõe um novo modelo geométrico para a rugosidade da superfície, no qual a distribuição de alturas das rugosidades é na verdade Gaussiana Truncada. Segundo este modelo, as superfícies reais não apresentam rugosidades mais altas que um determinado valor, chamado de nível de truncamento da distribuição de alturas das rugosidades. Como decorrência de as rugosidades mais altas serem mais curtas que o previsto pela teoria atual, os modelos teóricos disponíveis subestimam a condutância térmica de contato a baixas pressões de contato. O novo modelo teórico de condutância térmica de contato desenvolvido neste trabalho é então comparado com dados experimentais coletados por outro pesquisador da área, bem como com novos dados experimentais coletados durante este estudo. A comparação entre o novo modelo, chamado Gaussiano Truncado e os dados experimentais é muito boa, com o novo modelo prevendo a condutância de contato muito bem em toda faixa de teste da pressão de contato. O modelo Gaussiano Truncado de condutância térmica de contato necessita de um parâmetro a mais de rugosidade que os outros modelos até então existentes, que é o nível de truncamento da distribuição de alturas. Infelizmente, os atuais padrões e equipamentos disponíveis para medição de rugosidade superficial não são capazes de medir este novo parâmetro com a precisão necessária. A maneira mais rápida e precisa de se obter informação a respeito deste novo aspecto da geometria superficial é por meio de experimentos de condutância térmica de contato em baixas pressões de contato. Neste trabalho, amostras de Aço Inox AISI 304 e Níquel 200 com superfícies planas e jateadas por esferas de vidro e com três níveis de rugosidade para cada metal foram testadas. Os níveis de truncamento para superfícies com essas características são medidos e apresentados. Os resultados mostram que o nível de truncamento em geral diminuiu com o aumento da rugosidade das amostras, e que o Ni 200 apresenta níveis de truncamento maiores que o Aço Inox AISI 304.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:24:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho obtém-se uma solução exata das equações de Stokes transientes no movimento de translação arbitrário de uma gota partindo do repouso em um fluido Newtoniano infinito; as expressões para a força hidrodinâmica sobre a gota e para os campos de pressão e velocidade nos escoamentos interno e externo à gota, são dadas em termos da velocidade arbitrária da gota . A solução é obtida aplicando-se a transformada de Laplace na solução funcional de HACKENBERG (1969) e a inversa é calculada através de um método desenvolvido neste trabalho que possibilita a remoção de pontos de bifurcação de transformadas. Na solução, as viscosidades são arbitrárias e para valores altos da viscosidade do fluido da gota em relação à do fluido externo recupera-se a expressão de BASSET (1888) para a força hidrodinâmica sobre uma esfera sólida e na situação inversa a solução de HACKENBERG (1977) e a de YANG et LEAL (1991) para uma esfera invíscida. Estabelece-se a identidade entre a expressão no domínio s de KIM et KARILLA (1991) para a força hidrodinâmica sobre uma gota e a solução transformada obtida neste trabalho. Em seguida obtém-se a solução exata para o movimento gravitacional acelerado da gota no regime de Stokes. Desta solução e de valores limite dos parâmetros, recupera-se : A solução de BOGGIO (1907) para o movimento transiente de uma esfera sólida em campo gravitacional ; a extensão de VILLAT et KRAVACHENKO (1943) para o caso especial de uma razão de massas específicas e; a solução de HACKENBERG (1977) para uma esfera invíscida. A solução de HADAMARD (1911) e RYBCZYNSKI (1911) é obtida diretamente da solução funcional e também como solução limite quando . Expressando-se através de funções hiperbólicas o núcleo resolvente de uma das equações da solução funcional transformada foi possível identificar no espaço de Laplace a solução para a velocidade da gota com as soluções de CHISNELL (1987) e de SY et LIGHTFOOT (1971), obtidas por técnicas analíticas diferentes do presente trabalho. Além destes resultados, é desenvolvido um método que possibilita a determinação da solução estacionária diretamente da solução funcional, um método de análise de modificação de raízes em operações com funções associadas e é demonstrado dentro do formalismo dos sistemas de solução de HACKENBERG (1969) que no movimento gravitacional acelerado no regime de Stokes, o formato da gota inicialmente esférica é mantido independentemente do número de capilaridade. Finalmente, com a solução exata para a força sobre a gota no movimento transiente no regime de Stokes obtém-se através do trabalho de LOVALENTI et BRADY (1993b) a equação para o movimento transiente de corpos esféricos em número de Reynolds pequenos mas finitos, correta em .

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T06:49:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194027.pdf: 4314234 bytes, checksum: 2c5e3b5fbe58508762812d9d9e49156c (MD5) / No atual trabalho foram demonstradas as influências das técnicas de metalização e dos ciclos térmicos de união na qualidade de juntas Al2O3/Al2O3 e Al2O3/Fe-Ni-Co produzidas por brasagem indireta utilizando a liga de adição convencional VH-780, (72%Ag-28%Cu; Tfusão = 780°C). O revestimento do substrato cerâmico foi realizado por metalização mecânica e por magnetron sputtering utilizando Ti como metal ativo. Testes em forno de alto vácuo (<3,0 x 10-5 mbar) com a temperatura variando de 820oC a 910oC e o tempo de 7min a 20min proporcionaram boa molhabilidade do filme de Ti para ambas técnicas de metalização. Do ponto de vista macroestrutural, as uniões apresentaram bom aspecto visual em todas as condições analisadas, não sendo observada a presença de trincas, porosidade significativa e/ou defeitos na interface. Testes de estanqueidade em corpos de prova de Al2O3/Fe-Ni-Co indicaram que as juntas são tecnicamente estanques. A caracterização detalhada da microestrutura da zona de ligação metal-cerâmica, por microscopia eletrônica de varredura, permitiu discutir a influência dos parâmetros de processo (temperatura de brasagem, tempo de patamar e tipo de metalização) na formação da camada de reação e na extensão da zona de precipitação na interface da junta. Os ensaios mecânicos tiveram resultados satisfatórios tanto para metalização mecânica como por magnetron sputtering, com as juntas apresentando uma boa resistência mecânica e evidenciando a formação de uma união efetiva através de ligações químicas fortes. Verificou-se ainda, que para o caso das juntas cerâmica/cerâmica, além de ser possível metalizar apenas uma das superfícies, esta é a condição mais adequada tanto do ponto de vista mecânico e microestrutural quanto econômico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T05:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 212202.pdf: 3041535 bytes, checksum: fc3ed2f2bb418b95b573191900228c2b (MD5) / O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para a simulação numérica de compressores alternativos de refrigeração. Em um compressor alternativo a pressão no cilindro varia de acordo com a posição do pistão, e de acordo com esta pressão as válvulas de descarga e sucção são acionadas. O entendimento detalhado do escoamento através das válvulas é muito importante no projeto de um compressor de alta eficiência, uma vez que o próprio escoamento atua nos seus movimentos de abertura e fechamento. A metodologia desenvolvida nesta dissertação combina duas formulações: i) a primeira é do tipo diferencial e é empregada para resolver o escoamento no cilindro e através da válvula de descarga, durante o processo de esvaziamento do cilindro; ii) a outra é escrita na forma integral e utilizada no restante do ciclo de compressão. O escoamento através da válvula de descarga é turbulento e

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:43:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235269.pdf: 2083841 bytes, checksum: 922898ff29eda5f92a2a318c252450ca (MD5) / O tubo venturi é um dispositivo comumente utilizado para a medição de vazão de escoamentos monofásicos. Nas últimas décadas, este dispositivo tem sido investigado para a determinação das vazões em escoamentos bifásicos. Alternativamente aos métodos convencionais de medição de vazão, o emprego do venturi visa à redução de custos e à maior flexibilidade operacional de equipamentos industriais que operam com sistemas bifásicos. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de um sistema de medição de vazão em escoamentos bifásicos utilizando-se o tubo venturi. Para tanto, escoamentos bifásicos ar-água, à pressão atmosférica e com título de gás de até 0,25%, foram estudados em uma seção de teste na posição vertical. O sistema de medição de vazão de escoamentos bifásicos consiste, além do tubo venturi, de um medidor de fração de vazio. Cinco modelos baseados na equação clássica para o cálculo da vazão de escoamentos monofásicos através de dispositivos deprimogênios, foram implementados para o cálculo da vazão dos escoamentos bifásico, nas condições testadas. As vazões calculadas pelos modelos foram comparadas com as vazões medidas pelos rotâmetros antes da mistura de ar e água. Também foram realizados testes em um tubo reto de seção circular e os resultados foram comparados com modelos de predição da queda de pressão. Referente à instrumentação da bancada experimental, atenção especial foi dada ao medidor de fração de vazio, cujo desenvolvimento representou uma parte importante do presente trabalho. O princípio de funcionamento deste medidor baseia-se na variação da impedância elétrica com a composição da mistura ar-água que escoa entre os eletrodos, que conectados a um circuito de processamento fornece um sinal de corrente-contínua proporcional à fração de vazio. A comparação dos resultados experimentais com os previstos pelos modelos testados, em relação às vazões, mostrou que os menores valores do RMS dos desvios foram de 7,4%, no caso do modelo de Zhang et al. (2005), e de 8,6%, no caso do modelo de Chisholm (1967).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T23:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 187008.pdf: 1899276 bytes, checksum: 7d60bff27a4c1b8477347505f31813ea (MD5) / Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de investigar a preparação e caracterização de estruturas metálicas magnéticas eletrodepositadas em silício. O sistema magnético escolhido consiste de camadas alternadas finas (denominadas de multicamadas) de metais magnéticos e não magnéticos, com espessuras da ordem unidades a dezenas de nanômetros, que apresentam o fenômeno físico conhecido por

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-18T07:10:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:43:58Z : No. of bitstreams: 1 181552.pdf: 21726401 bytes, checksum: 150f0ab93c3161278522bbcc34e7b0b7 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-18T10:24:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:38:11Z : No. of bitstreams: 1 182628.pdf: 6730808 bytes, checksum: ba4cffa673991cf94380719ca3b6d3b3 (MD5) / A ênfase do presente trabalho é a análise experimental do escoamento de HCFC-22 através de tubos capilares adiabáticos visando aplicações de refrigeração comercial. Uma bancada experimental foi desenvolvida com o objetivo de gerar um banco de dados que possibilite o desenvolvimento de correlações empíricas para estimar o fluxo de massa a partir das condições de operação e da geometria do capilar. Os tubos capilares foram ensaiados sob uma faixa de condições geométricas e de operação típicas de refrigeração comercial. Os experimentos foram planejados através de um projeto fatorial misto envolvendo variáveis de 2 e 3 níveis.As correlações empíricas foram geradas através de regressão polinomial e também através de análise dimensional.Uma comparação com as previsões do programa CAPILAR foi também realizada, quando observou-se uma boa concordância entre resultados numéricos e experimentais. Os resultados experimentais foram ainda comparados com duas correlações do trabalho de Bittle et al. (1995). Neste caso a concordância revelou-se razoável apenas dentro das faixas de operação e de geometria utilizadas no desenvolvimento das correlações.