A utilização de materiais compósitos tem-se tornado cada vez mais frequente em função das excelentes propriedades físicas e estruturais, aliadas à baixa densidade que apresentam. O aumento dos campos de aplicação dos materiais compósitos somente foi possível devido à evolução dos reforços utilizados. A utilização de tecidos tri direcionais como reforços de materiais compósitos melhoram o desempenho e possibilitam sua utilização em campos cada vez mais exigentes, principalmente por reduzir a incidência de falhas por delaminação. Este estudo apresenta o desenvolvimento de um tecido multicamadas tri direcional em fibra de carbono, composto por 6 camadas entrelaçadas entre si, que possa ser utilizado como reforço de materiais compósitos. Utilizando-se o tecido desenvolvido neste trabalho, foram produzidos placas de compósitos pelo processo de saco de vácuo. As propriedades dos compósitos obtidos foram avaliadas por ensaios destrutivos e não destrutivos. Para avaliação das propriedades dinâmico-mecânicas, foi utilizado ensaio não destrutivo de vibração livre amortecida. Os resultados obtidos foram comparados com resultados reportados em literatura para compósitos similares. Para as propriedades de cisalhamento, foi utilizado ensaio de resistência ao cisalhamento, modo Iosipescu, que é um ensaio destrutivo. Os resultados obtidos também foram comparados com os reportados em literatura para compósitos similares. Apesar da baixa uniformidade apresentada pelo tecido, uma vez que o mesmo foi desenvolvido utilizando-se um tear artesanal, os resultados obtidos para os compósitos produzidos com o tecido desenvolvido neste trabalho se mostraram semelhantes aos obtidos em literatura. O que permite afirmar que o tecido multicamadas tri direcionais pode ser utilizado para a fabricação de peças estruturais.

Este trabalho apresenta um estudo prático da aplicação do conceito Leak Before Break (LBB), usualmente aplicado em usinas nucleares, em uma tubulação fabricada a partir de aço AISI 316LN soldada com a utilização de eletrodo revestido AISI 316L. O LBB é um critério fundamentado em análises de mecânica da fratura, que considera que um vazamento proveniente de uma trinca, presente em uma tubulação, possa ser detectado por sistemas de detecção de vazamento, antes que esta trinca alcance um tamanho crítico que implique na falha da tubulação. Na tubulação estudada, foram realizados ensaios mecânicos de tração e análises de Ramberg-Osgood, bem como ensaios de tenacidade à fratura para a obtenção da curva de resistência J-R do material. Os ensaios foram realizados considerando o metal base, a solda e a zona termicamente afetada (ZTA), nas temperaturas de operação de uma planta nuclear. Para as propriedades mecânicas encontradas nos ensaios foram realizadas análises de carga limite para se determinar o tamanho da trinca que cause um vazamento detectável e, também, o seu tamanho crítico que cause a falha por colapso plástico. Para o tamanho crítico de trinca encontrado na solda, região que apresentou a menor tenacidade, foram realizadas análises de Integral J e de módulo de rasgamento T, considerando falha por rasgamento dúctil. Os resultados demonstram um comportamento bem definido entre o metal base, a ZTA e a solda, onde o metal base apresenta um comportamento altamente tenaz, a solda um comportamento pouco tenaz e a ZTA apresentou propriedades mecânicas intermediárias entre o metal base e a solda. Utilizando o software PICEP, foram determinadas as curvas de taxa de vazamento versus tamanho de trinca e também o tamanho crítico da trinca, considerando análise por carga limite. Observou-se que, após certo tamanho de trinca, a taxa de vazamento do metal base é muito maior do que para a ZTA e solda, para um mesmo comprimento de trinca. Isso ocorre porque é esperado que a trinca cresça de forma mais arredondada no metal base, devido à sua maior tenacidade. O menor tamanho crítico de trinca foi encontrado para o metal base para trincas circunferenciais. Para as análises de Integral J realizadas na solda, foi demonstrado que a falha por rasgamento dúctil não ocorrerá nas condições consideradas e essa hipótese foi sedimentada pela análise de mecânica da fratura elasto-plástica (MFEL) com o uso do diagrama J/T. Dessa forma, pode-se concluir que a tubulação estudada estaria apta a ser empregada em um circuito primário de um reator que utilizasse o critério de LBB, nas condições de carregamento e geometria consideradas. Adicionalmente, concluiu-se que nessas condições apenas o modo de falha por colapso plástico é esperado. / This work presents a study of application of the Leak Before Break (LBB) concept, usually applied in nuclear power plants, in a pipe made from steel AISI type 316LN welded a coated electrode AISI type 316L. LBB concept is a criterion based on fracture mechanics analysis to show that a crack leak, present in a pipe, can be detected by leak detection systems, before this crack reaches a critical size that results in pipe fail. In the studied pipe, tensile tests and Ramberg-Osgood analyses were performed, as well as fracture toughness tests for obtaining the material resistance curve J-R. The tests were performed considering the base metal, weld and heat affected zone (HAZ), at the same operating temperatures of a nuclear power plant. For the mechanical properties found in these tests, load limit analyses were performed in order to determine the size of a crack which could cause a detectable leakage and the critical crack size, considering failure by plastic collapse. For the critical crack size found in the weld, which is the region that presented the lowest toughness, Integral J and tearing modulus T analyses were performed, considering failure by tearing instability. Results show a well-defined behavior between the base metal, HAZ and weld zones, where the base metal has a high toughness behavior, the weld has a low toughness behavior and the HAZ showed intermediate mechanical properties between the base metal and the weld. Using the PICEP software, the leak rate curves versus crack size and also the critical crack size were determined by considering load limit analysis. It was observed that after a certain crack size, the leak rate in base metal is much higher than for the HAZ and the weld, considering the same crack length. This occurs because in the base metal crack, it is expected that the crack grows in a more rounded form due to its higher toughness. The lowest critical crack size was found for the base metal presenting circumferential cracks. For the Integral J analyses performed in the weld, it was demonstrated that the failure by tearing instability will not occur under the considered conditions and this hypothesis was confirmed by elastic-plastic fracture mechanic (EPFM) analysis using the J/T diagram. Thereby, it can be concluded that it would be possible to apply the investigated pipe in a primary circuit of a reactor that utilizes the criterion LBB under the considered geometry and load conditions. Additionally, it was found that under these conditions, only the failure mode by plastic collapse is expected.

Os concretos refratários são materiais que apresentam estrutura complexa contendo uma fração de partículas finas (D < 100?m) chamada de matriz e outra mais grosseira da ordem de até centímetros compostas por agregados. Dentre as propriedades importantes durante a aplicação dos concretos refratários, este trabalho aborda principalmente a energia de fratura e a resistência à erosão. Para a avaliação dessas propriedades vários estudos vêm sendo desenvolvidos nos últimos anos. A introdução do método da cunha para propagação estável da trinca é um exemplo, pois este método é utilizado para materiais com estrutura grosseira, como é o caso dos concretos. Já em se tratando de resistência a erosão, pouco se encontra na literatura a respeito desse assunto para concretos refratários. Tendo em vista a aplicação destes materiais, foi avaliado o comportamento da energia de fratura e resistência à erosão de concretos refratário aluminoso convencional antierosivo utilizado na indústria petroquímica com o objetivo de correlacionar os resultados de energia de fratura e a resistência à erosão. Para o desenvolvimento do trabalho foram usados dois concretos a com mesma composição química, variando somente o tamanho de agregado. Foram avaliadas além da energia de fratura e da resistência à erosão outras propriedades foram avaliadas como: os módulos elástico e de ruptura, porosidade aparente, fases cristalinas e microestrutura, e ainda foi realizado um estudo da matriz do concreto. Os resultados mostraram que a energia de fratura aumenta com o aumento do tamanho de agregado para o concreto estudado e a resistência a erosão aumenta com a temperatura de tratamento térmico devido a ceramização da matriz, conforme análise das imagens. Em função dos resultados, pode-se concluir que não foi observada uma boa correlação entre energia de fratura e resistência à erosão. Mas esta correlação de energia de fratura e de resistência à erosão pode ter o mesmo comportamento que a correlação entre comprimento característico e resistência á erosão para faixas específicas de tamanho de agregado. / Castables materials are known to be formed by a complex microstructure containing a fine fraction known as matrix (D<100?m) and another one known as aggregate containing thicker particles up to centimeters in size. Among its most notable properties regarding application, this research primarily addresses to the fracture energy and its erosion resistance. In recent years, some studies have been performed concerning such assessments. As an example, the wedge splitting procedure has been applied in the stable crack propagation method used for some thicker structured materials evaluation such the castables ones. On the other hand, a few data have been gathered concerning castable\'s erosion resistance. Facing such applications the main goal was the study of conventional aluminous anti erosive castables once it has been used in the petrochemical industry in order to correlate fracture energy and erosion resistance results. On this research, two castables samples with the same chemical composition were tested differing only its aggregate particle grain sizes. Besides fracture energy and erosion resistance, other important properties were evaluated as following: elastic modulus, rupture modulus, apparent porosity, crystalline phases and a castable matrix study was also carried out. The results demonstrate an increase on fracture energy as the studied castable aggregate size also increases and according to images studied, the erosion resistance suffers another increment regarding the thermal treatment temperature increase due matrix ceramization. Based on the obtained results, it can be concluded that no observation was made regarding the fracture energy and erosion resistance but it may exist an energy correlation between them once there is some observed between the characteristic length and the erosion resistance concerning the aggregate size range.

Esta Dissertação, submetida à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, tem como objetivo a caracterização de fratura por fadiga em componentes mecânicos. Esse estudo foi motivado por dois casos de falha: barras estabilizadoras de truques de trem para transporte de minério, e engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Foi apresentada uma revisão da literatura sobre nucleação e propagação de trincas de fadiga, sobre fadiga de contato e por flexão de dentes, os dois principais modos de falha de engrenagens, e sobre a dinâmica do truque de trem. As amostras coletadas de barras falhadas foram caracterizadas e suas superfícies de fratura foram examinadas. A trinca de fadiga iniciou-se em uma das dobras do rebaixo, em local com dano por corrosão, que favoreceram sua nucleação. Uma análise por elementos finitos foi realizada para analisar as tensões residuais devido ao processo de dobra da barra e conformação do rebaixo e as tensões devido à operação, num caso crítico de warp tracionando a barra. Os resultados mostraram que localmente a tensão de escoamento do material foi superada, especialmente nas regiões de pequeno raio de curvatura devido ao rebaixo. Para o caso das engrenagens, foi feita uma análise de confiabilidade por distribuição de Weibull com base nos tempos de vida dos componentes falhados e do restante fabricado. Do resultado inferiu-se que as falhas consistiram na \"mortalidade infantil\" dos componentes. Havia apenas uma amostra de engrenagem falhada disponível para análise, a qual foi detalhadamente caracterizada e cuja superfície de fratura foi minuciosamente estudada, a fim de determinar o modo e o mecanismo de falha, o início da trinca e, com isso, a causa da falha. Pôde-se concluir que a engrenagem falhou devido a fadiga por flexão de dente devido a um desalinhamento na montagem. Determinadas as causas das falhas, podem-se sugerir soluções, aumentando assim a confiabilidade dos componentes. As sugestões podem dizer respeito ao próprio projeto, à seleção de materiais, aos processos de fabricação, ao tratamento térmico, à montagem, ou ao sistema de lubrificação. / This Dissertation, submitted to the Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, aims to characterize fatigue fracture in mechanical components. This study was motivated by two cases of failure: frame brace of train bogies for ore transportation, and gears of large transmission systems, applied to turbogenerators in cogeneration power plants. A literature review was presented on nucleation and propagation of fatigue cracks, contact and tooth bending fatigue, which are the two main modes of failure of gears, and train bogie dynamics. Samples collected of failed bars were characterized and their fracture surfaces were examined. The fatigue crack initiated at one of the bends of the \"fillister\", where corrosion damage took place - both of which favoured the nucleation. A finite element analysis was performed to analyze the residual stresses due to the bending process of the bar and the forming of the \"fillister\" and the stresses due to operation, in a critical case of warp tensioning the bar. The results showed that locally the yield stress of the material was exceeded, especially in the regions of small radius of curvature due to the \"fillister\". For the case of the gears, a reliability analysis was performed by Weibull distribution based on the lifetimes of the failed components and the remainder manufactured. From the result it was inferred that the failures consisted of the \"infant mortality\" of the components. Only one failed gear sample was available for the analysis, which was thoroughly characterised and whose fracture surface was minutely studied, in order to determine the mode and mechanism of failure, crack initiation and, hence, cause of failure. It was concluded that the gear failed due to tooth bending fatigue due to misalignment in the assembly. Having determined the causes of failures, solutions can be suggested, thus increasing the reliability of the components. Suggestions may concern the design itself, materials selection, manufacturing processes, heat treatment, assembly, or lubrication system.

O acúmulo de gordura corporal é considerado um problema de saúde pública com diversas consequências negativas, inclusive relacionado à redução da qualidade do osso, que afeta cada vez mais indivíduos jovens. São crescentes as investigações que buscam esclarecer a relação entre massa gorda e massa óssea. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar o efeito do consumo excessivo de lipídios na estrutura e no processo de consolidação óssea em tíbias de ratas em crescimento. Foram utilizadas cinquenta e duas ratas Wistar com 21 dias de vida, distribuídas em quatro grupos (n=13), sendo: animais submetidos à dieta padrão (DP), animais submetidos à dieta hiperlipídica (DH), animais submetidos à dieta padrão e osteotomia (DPO) e animais submetidos à dieta hiperlipídica e osteotomia (DHO). Cada um deles com período experimental de 5 semanas. Os animais dos grupos DP e DH foram mantidos sem intervenção, enquanto os animais dos grupos DPO e DHO foram submetidos à osteotomia da tíbia esquerda na terceira semana experimental. Durante o experimento a massa corporal e o consumo de ração dos animais foram avaliados. Um dia precedente à eutanásia foi realizado o teste de tolerância à insulina em 5 animais de cada grupo. Após a eutanásia a tíbia esquerda de cada rata foi dissecada, limpa das partes moles e submetidas a análises macroscópica, densitometria, ensaio mecânico, histomorfometria, estereologia do osso neoformado e imunohistoquímica. Os dados foram analisados por teste estatístico em modelo linear geral com ajuste para múltiplas comparações de Bonferroni para comparação entre as variáveis, e teste T-Student e Mann-Whitney para comparação entre dois grupos. Ao final do experimento os animais alimentados com dieta hiperlipídica apresentaram massa corporal similar aos animais alimentados com dieta padrão (p=0,115), no entanto tiveram consumo reduzido de ração (p<0,001) e menor sensibilidade à insulina (p=0,018). A variável cirurgia afetou o consumo de ração sendo que animais operados consumiram menos ração do que animais não operados (p=0,017). Os animais alimentados com dieta hiperlipídica tiveram tíbias mais compridas (p=0,041), menor força máxima (p<0,001) e rigidez relativa (p=0,003) quando comparados aos animais alimentados com dieta padrão, embora a densidade mineral óssea (DMO) tenha sido similar (p=0,958). Os animais operados tiveram menor força máxima (p<0,001), rigidez (p=0,020) e menor quantidade de colágeno proximal (p=0,029) quando comparados aos não operados. O volume de osso neoformado das tíbias submetidas à osteotomia tendeu a ser menor no grupo DHO ao grupo DPO (p=0,054). A avaliação imunohistoquímica não revelou diferença entre os grupos DHO e DPO (p<0,05). Concluímos que a dieta hiperlipídica prejudicou a resistência mecânica das tíbias e causou uma redução do volume de osso neoformado, prejudicando dessa forma a estrutura e consolidação óssea das tíbias de ratas em crescimento / The body fat accumulation have been considered a public health issue with several negative consequences, including reduction of bone quality, that affects young people increasingly. The studies that seek to clarify the relationship between fat mass and bone mass have been increasing. Therefore the aim of this study was to investigate the effect of high consumption of lipids on bone structure and bone healing in growing rats. Fifty-two female Wistar rats 21 days old were used, divided into four groups (n=13), as follows: animals treated with standard diet (SD), animals treated with high-fat diet (HFD), animals treated with standard diet and osteotomy (SDO) and animals treated with high-fat diet and osteotomy (HFDO). Experimental period was of 5 weeks for every groups. The SD and HFD animals were maintained without intervention, while SDO and HFDO groups were submitted to osteotomy in left tibia at third experimental week. Animal body mass and feed intake were assessed during experimental period. One day before euthanasia insulin tolerance test was performed in 5 animal of each group. After euthanasia, the left tibia of each rat was dissected and cleaned of soft tissues and submitted to macroscopy analysis, densitometry, mechanical analysis, histomorphometry, stereology of newly formed bone and immunohistochemistry. Data were analyzed by general linear model with adjustment to multiple comparisons of Bonferroni for comparisons between variables and TStudent e Mann-Whitney test for comparisons between two groups. At end of the experiment the high-fat diet fed animals had body mass similar to standard diet fed animals (p=0.115), however they had lower feed intake (p<0.001) and lower insulin sensibility (p=0.018). Surgery affected feed intake, operated animals had lower feed intake than non-operated animals (p=0.017). High-fat diet fed animals had longer tibias (p=0,041), lower maximal load (p<0.001) and lower stiffness (p=0,003) than standard diet fed animals, although bone mineral density (BMD) had been similar (p=0,958). Operated animals had lower maximal load (p<0.001), stiffness (p=0.020) and lower collagen quantity (p=0.029) than non-operated animals. Newly formed bone of tibias submitted to osteotomy trended to be lower in HFDO group than SDO group (p=0.054). Immunohistochemistry presented no difference between HFDO e SDO group (p<0.05). We concluded high-fat diet affected bone in order to harm tibia strength and caused a decrease in the newly formed bone volume, impairing structure and bone healing

Fraturas de quadril e fêmur são um problema de saúde pública emergente, associado a um elevado índice de mortalidade e morbidade em todo mundo, com alto impacto na qualidade de vida dos pacientes. A Úlcera por Pressão (UP) é uma complicação que pode interferir para aumento destes índices. O estudo teve como objetivos identificar e caracterizar os pacientes que sofreram fratura de quadril e fêmur atendidos em um Hospital Universitário do interior Paulista; verificar a incidência e prevalência da UP e descrever a evolução das lesões até a alta; relacionar a presença de UP com as variáveis clinicas, incluindo o risco para UP por meio da Escala de Braden e o grau de independência para as Atividades de Vida Diária (AVD) pelo Índice de Katz; e analisar o valor preditivo dos escores da escala de Braden para esta população. Após aprovação pelo Comitê de Ética, foram incluídos na amostra 30 pacientes que aceitaram participar. Os dados foram coletados na admissão, no 1º dia pós-operatório ou no 5º dia de internação e na alta. Os participantes eram predominantemente do sexo feminino (53,3%), brancos (76,7%), acima dos 60 anos de idade (56,7%), alfabetizados (60%) e aposentados (33,3%). O local anatômico mais comum da fratura foi o colo do fêmur. A comorbidade mais comum foi do Sistema Cardiocirculatório (53,3%). O tempo médio entre a admissão e a cirurgia foi de 2,92 dias. O tempo total de cirurgia variou entre 2 a 4 horas. O tempo médio de internação foi 14,20 dias. A complicação mais comum no pós-operatório foi a confusão e agitação (66,7%). Em relação à independência funcional para as AVD, 50% eram totalmente dependentes na primeira e segunda avaliação e 40% no momento da alta. Quanto ao risco para UP, o escore médio da Escala de Braden na admissão foi 12,66 (DP: 2,52), no segundo momento 13,73 (DP: 3,10) e na Alta 15,03 (DP: 3,83). Para os pacientes que tiveram UP durante a internação os escores foram menores em todos os momentos (p\"0,05). A prevalência de UP foi de 33,3% e a incidência 26,6%. No momento da Alta, dos 10 casos considerados no estudo de prevalência, 9 ainda apresentavam UP. Na análise dos resultados pela regressão logística identificou-se que das covariáveis sócio-demográficas e clínicas investigadas apenas o escore da escala de Braden explicava a ocorrência da UP (p\"0,05). A análise do valor preditivo dos escores da escala de Braden pelo Teste de Fisher identificou que quanto menor a pontuação na escala, maior a quantidade de pacientes com UP no segundo e terceiro momentos (p\"0,05). / Fractures of hip and femur are an emerging public health problem, associated with a high rate of mortality and morbidity worldwide, with a high impact on the quality of life of patients. The Pressure Ulcer by (PU) is a complication that can interfere to increase these rates. The study aimed to identify and characterize the patients who suffered from hip and femur fracture treated in a University Hospital from inside Paulista; check the incidence and prevalence of UP and describe the evolution of the injury until discharge; relate the presence of the UP clinical variables, including the risk to UP by Scale of Braden and the degree of independence for the Activities of Daily Living (AVD) by Katz Index, and examine the predictive value of the scores of the scale of Braden for this population. After approval by the Ethics Committee, were included in the sample 30 patients who agreed to participate. Data were collected at admission, at 1 postoperative day or on the 5th day of hospitalization and discharge. Participants were predominantly female (53.3%), white (76.7%), over 60 years of age (56.7%), literacy (60%) and retirees (33.3%). The most common anatomical location of the fracture was the lap of the femur The most common comorbidity was System Cardiac (53.3%). The average time between admission and surgery was 2.92 days. The total time of surgery ranged from 2 to 4 hours. The average length of stay was 14.20 days. The most common complication in the postoperative period was the confusion and agitation (66.7%). Regarding the functional independence for the AVD, 50% were totally dependent on the first and second evaluation, and 40% at the time of discharge. The likelihood for UP, the scoring average of Braden Scale at admission was 12,66 (SD: 2,52), the second time 13,73 (SD: 3,10) and the High 15.03 (SD: 3,83). For patients who had UP during hospitalization the scores were lower at all times (p 0.05). The prevalence of UP was 33.3% and 26.6% incidence. At the time of Discharge, of the 10 cases considered in the study of prevalence, 9 still had UP. In the analysis of the results by logistic regression identified that the covariates socio-demographic and clinical investigated only the score of the scale of Braden explained the occurrence of UP (p 0.05). The analysis of the predictive value of the scores of the scale of the test Braden Fisher identified that the lower the score on the scale, the greater the number of patients with UP in the second and third times (p 0.05).

As cerâmicas a base de carbeto de silício, SiC, tem muitas aplicações na engenharia devido às suas excelentes propriedade mecânicas, térmicas e químicas. Para a produção de cerâmicas de SiC com propriedades específicas, seu processamento deve ser escolhido de maneira a se produzirem microestruturas adequadas para cada aplicação. Para isso, na maioria das vezes, essas cerâmicas são sinterizadas via fase líquida, usando como aditivos formadores dessa fase misturas de óxidos de alumínio e algumas terras raras. Esta dissertação tem dois objetivos principais: implantar o método SEVNB no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMAR), na Escola de Engenharia de Lorena (EEL), para medida de KIC, propriedades mecânicas que, muitas vezes, limita aplicações das cerâmicas, e introduzir mais dois óxidos de terras raras para formação da fase líquida na sinterização do SiC, os óxidos de disprósio e itérbio. Após a mistura e secagem das matérias primas, os pós foram prensados com dupla ação de pistões e isostaticamente, e em seguida foram sinterizados em atmosfera de argônio utilizando seis ciclos diferentes para cada sistema de aditivos. Após sinterização as amostras foram caracterizadas e entalhadas com lâmina de barbear utilizando pastas diamantadas de 6 e 0,25 ?m e flexionadas em 4 pontos. Os resultados mostraram uma maior densificação para o sistema de aditivos Al2O3/ Yb2O3, de aproximadamente 97% da densidade teórica, prensados a 400 MPa e sinterizados na temperatura de 1950ºC por 1 hora, com formação de ?-SiC, DyAG e YbAG em todas as temperaturas estudadas. A máquina fabricada para entalhamento das amostras se mostrou eficiente, produzindo raios de entalhes atendendo a norma ISSO 23146:2008. Quanto as propriedades mecânicas, o sistema com itérbia possui os maiores valores de módulo de elasticidade e dureza, porém menor tenacidade à fratura em relação a cada ciclo de sinterização, resultado que sugere a influência do raio catiônico das terras raras formadoras da fase secundária nas cerâmicas a base de SiC. / The silicon carbide, SiC, has many applications in engineering due to its excellent mechanical, thermal and chemical properties. For the production of SiC ceramics with specific properties, the processing should be chosen to produce microstructures suitable for each application. For this reason, in most cases, these ceramics are liquid phase sintered using additives such as formers of this phase mixed oxides of aluminum and certain rare-earths. This dissertation has two main objectives: to implement the method SEVNB at Department of Materials Engineering (DEMAR), Engineering School of Lorena (EEL), to measure KIC, mechanical propertie, which often limits the ceramic\'s applications, and introduce two more rare-earth oxides for the formation of liquid phase sintering SiC, dysprosium and ytterbium oxide . After mixing and drying, the powders were pressed with a double acting piston and isostatically, and then sintered in an argon atmosphere using six different cycles for each additive system. After sintered, samples were characterized and V-notched using a razor blade and diamond pastes of 6 and 0.25 ?m and four-point flexured. The results showed a higher densification for the system Al2O3 / Yb2O3, approximately 97% , pressed at 400 MPa and sintered at a temperature of 1950 ° C for 1 hour, with formation of ?-SiC, DyAG and YbAG at all temperatures studied. The machine used to notched the samples proved to be effective, producing notch root according to the standard ISO 23146:2008. As for the mechanical properties, the system with ytterbium oxide has higher values of elastic modulus and hardness, but lower fracture toughness for each sintering cycle studied, result that suggests the influence of the rare-earth\'s cationic radius that forming the secondary phase in the SiC.

O polietileno tem sido muito empregado em transmissão de água potável, particularmente em ramais prediais. Este polímero apresenta vantagens em relação a seus concorrentes, como flexibilidade, baixo preço, facilidade de instalação e resistência à corrosão. Os tubos fabricados com polietileno de alta densidade –PEAD, como o material é genericamente conhecido na indústria de saneamento básico no Brasil - são suscetíveis de apresentar falhas em serviço por fratura em fluência, as quais provocam vazamentos e perdas de água e incorrem em maiores custos de manutenção. Os principais fatores que influenciam a vida dos tubos de polietileno são: material, meio, condições de carga e técnicas de instalação. A busca de melhores materiais tem levado a indústria petroquímica ao contínuo desenvolvimento de novas resinas, com maior resistência às falhas, que ocorrem através do crescimento lento de trincas. Essa resistência à falha em serviço dos tubos geralmente é avaliada através de ensaios de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração, realizados em diferentes temperaturas. Nestes ensaios observa-se que o PEAD apresenta comportamento dúctil (acompanhado de significativa deformação plástica) e falha em menor período de tempo a níveis elevados de tensão, enquanto que em níveis mais baixos de tensão o material apresenta falhas com aparência frágil - sem deformação plástica visível apreciável - após longos períodos de tempo. As falhas em serviço são predominantemente deste último tipo. Esta transição 'dúctil-frágil' no comportamento do material, pelo menos ao nível da falha macroscópica, é muito importante e precisa ser bem compreendida pois pode abreviar a vida útil do tubo através de falhas precoces. Dados de tensão circunferencial versus tempo de ruptura dos tubos podem ser plotados em escala bi-logarítmica, formando o que se conhece na prática industrial por 'curva de regressão', a qual é linear, com inclinação negativa e com maior inclinação (em módulo) na região correspondente às falhas do modo frágil. Dessa forma, a transição 'dúctil-frágil' apresenta-se na 'curva de regressão' como um ponto de inflexão. A tensão de transição dúctil-frágil é característica de uma dada formulação (composto) e não é facilmente determinada em ensaios conduzidos à temperatura ambiente. Apesar de sua ampla aceitação na indústria os testes de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração devem ser criticados pois são muito longos, caros e pouco práticos para efeito de controle de qualidade dos tubos de polietileno. Além disso, a maioria dos dados são coletados a altas pressões internas (ou seja, na região 'dúctil') para economizar tempo, enquanto que os tubos operam na região 'frágil'. A filosofia desses testes, como empregados na indústria, também implica que o tempo de falha é uma propriedade do material, enquanto que fatores extrínsecos, como defeitos introduzidos durante a instalação, podem reduzir o tempo de nucleação da fratura, levando à falha precoce. O crescente emprego de tubos de polietileno em sistemas de distribuição de água, além de outras aplicações, como em sistemas de gás, requer o desenvolvimento de novos métodos de avaliação de desempenho, que levem em conta não apenas o tempo de falha como também os mecanismos de fratura. Busca-se desenvolver métodos de laboratório, de curta duração, para se estabelecer o comportamento dos tubos a longo prazo, principalmente para prevenir falhas precoces, do tipo frágil, dentro do período de vida útil esperado. A mecânica da fratura é justamente a disciplina que estuda o comportamento dos materiais na presença de trincas. Neste sentido duas abordagens são propostas no presente trabalho: 'Ramp Test' e o método do Trabalho Essencial de Fratura. O método do 'ramp test' permite estimar a tensão crítica correspondente à transição dúctil-frágil da 'curva de regressão' a partir de ensaios simples de tração. Por outro lado, o método do Trabalho Essencial de Fratura permite estimar diretamente as partes essencial e não essencial do trabalho específico de fratura. São analisadas cinco resinas provenientes de fornecedores tradicionais de matérias-primas para a produção de tubos de polietileno e duas outras resinas, desenvolvidas para outros fins. Os resultados permitem concluir que os ensaios propostos são viáveis como substitutos ou complementares ao ensaios de resistência à pressão hidrostática na avaliação da tendência de tubos de polietileno apresentarem falhas em serviço. / Polyethylene has been largely used in potable water distribution systems, mainly in service lines. This polymer offers many advantages over its competitors: flexibility, low cost, ease installation and corrosion resistance. Pipes made with high density polyethylene – HDPE, the generic designation of the material in the sanitation industry in Brazil – fail in service by fracture due creep, giving rise to leakage and water losses, resulting in higher maintenance costs. Main factors that affect the service life of polyethylene pipes are: material, environment, load and settlement. The search for improved materials leads the petrochemical industry to the continuous development of new resins, with increased resistance to failure, which occurs via slow crack growth. This resistance to in-service failure is usually measured in long-term hydrostatic strength tests, at different temperatures. In these tests HDPE behaves like ductile material (followed by significant plastic deformation) and fails in lower period of time under high stress levels, whereas under lower stress levels it fails in a brittle-like mode - with no visible permanent plastic deformation - after longer times. Failures in service are mainly brittle-like. This ductile-fragile transition in the behavior of the material at least at macroscopic scale, is very important and must be well understood, because it can abbreviate the service life of the tube, through early failure. Time-stress failure data can be ploted in bi-log scale to form what is known in the industrial praxis as regression curve, which is linear, with negative slopes, and a larger slope in modulus for the brittle-like fracture mode. In this way, the ductile-fragile transition appears as a point of inflection. The 'ductile-to-brittle' transition stress is claracteristic of a given formulation and is not easily determined in tests conducted at room temperatures. In spite of its widespread acceptance in the industry, the long-term hydrostatic strength test must be criticized because it has long duration, is expensive and not practical for pipes’ quality control. Beside that, most of the data are collected at high inner pressures to save time, while the tube is expected to operate in the 'brittle-like' region. The philosophy of these tests, as used in the industry, also implies that the time-to-failure is a material property, while extrinsic factors may shorten the fracture nucleation time, leading to a premature failure. The rising use of polyethylene pipes in water distribution systems, beside other applications as in gas systems, requires the development of new performance evaluation methods, that take into account not the time to failure but also the fracture mechanisms. It is desirable for developing short-term laboratory tests to establish the long-term behavior of pipes, to prevent premature brittle-like failures in the desired service life. Fracture mechanics is just the subject which studies the behavior of materials in the presence of cracks. In this way, two approaches are suggested for the present work : 'ramp test' and the Essential Work of Fracture method. The 'ramp test' method allows to estimate the critical stress that corresponds to the ductile-brittle transition in the regression curve using standard tensile test samples. On the other hand, the Essential Work of Fracture allows a direct estimation of the essential and the non-essential parts of the specific work of fracture. Five different resins for production of polyethylene pipes obtained from traditional raw material suppliers and two other resins designed for other purposes are analysed. The results allow to conclude that the suggested tests are feasible as substitutes or complementaries to the long-term hydrostatic stress tests to evaluate the tendency of the polyethylene pipes to present service failures.

Na ortopedia humana e veterinária é frequente a necessidade de reparação óssea após grandes traumas e fraturas, sendo indispensável o uso de implantes para correção estética e funcional dos membros. Os materiais de origem biológica, conhecidos como biomateriais, estão sendo usados principalmente na confecção de próteses e órteses. A utilização de ferramentas não invasivas e com menor ônus no pós-operatório de cirurgias ortopédicas está em grande avanço, e a utilização do Power Doppler na visualização de neovascularização auxilia na previsão de regeneração, assim como as variações térmicas verificadas pela termografia auxiliam na previsão de não-união, ou processo inflamatório exacerbado. Falhas ósseas foram realizadas nas tíbias de ovinos e preenchidas com biomaterial à base de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, sendo que um membro foi considerado controle e outro membro tratado segundo estudo randomizado. Foram realizadas avaliações termográficas e por ultrassonografia Power Doppler em todos os animais do estudo, semanalmente, por 56 dias do período pós-operatório. Não houve diferenças significativas com relação à temperatura mínima, máxima e média entre os grupos com biomaterial e controle nas imagens termográficas. Houve variações estatísticas com relação ao tempo dentro de ambos os grupos. Com relação à presença de vasos na ultrassonografia Power Doppler não houve diferenças estatísticas entre os grupos, exceto no dia 21 (p = 0,031). O Power Doppler foi realizado com duas configurações PRF 1 (1,4 kHz) e PRF 2 (6, 7 kHz). Houve diferença significativa entre os grupos com biomaterial e controle na PRF 1 nos dias 21 (p = 0,016) e 28 (p = 0,031), onde o grupo controle apresentou maior número de vasos nos dois momentos. Não houve diferença estatisticamente significativa com relação à mesma avaliação com a PRF 2. Na observação cruzada entre presença de vasos e temperatura houve diferença significativa no dia 21 dos membros com biomaterial, para a temperatura mínima (p = 0,049), máxima (p = 0,056) e média (p = 0,052), onde nos membros que não apresentaram vasos esta mostrou-se maior quando comparada aos que possuíam neovascularização, o que não ocorreu no caso dos membros controles. Dentro das possibilidades de avaliação que os exames de imagem fornecem, a termografia e a ultrassonografia Power Doppler mostraram-se ferramentas não invasivas de avaliação pós-operatória de processo inflamatório e neovascularização, e não houve indícios de complicações relacionadas ao biomaterial / Trauma and large fractures frequently need repair in human and veterinary medicine, and bone implants are imperative for esthetics and functional limb correction. Biological material, known as biomaterials has been used in the manufacture of prostheses and orthoses. Non-invasive methods with lower burden for the orthopedic postoperative period are in great advance, and Power Doppler for neovascularization evaluation aid in regeneration forecast, such as thermal variations visualized with thermography supports non-union or inflammation exacerbation. Bone defects was performed in both ovine tibia and it was filled with chitosan, collagen and hydroxyapatite biomaterial. One limb was filled with the biomaterial and the other one was left as control following randomized study. Thermographic and Power Doppler ultrasonography assessment was performed in all animals, weekly, for 56 postoperative days. There was no difference in minimum, maximum and average temperature between the biomaterial and control groups in the thermographic evaluation. Statistical variations were visualized according to the time in both groups. Neovascularization evaluated by Power Doppler showed no statistic variation between groups, except at 21 postoperative days (p = 0,031). Two Power Doppler PRF configuration was performed PRF 1 (1,4 kHz) e PRF 2 (6, 7 kHz). Significant difference among biomaterial and control groups was noted with PRF 1 at the 21 (p = 0,016) and 28 (p = 0,031) postoperative days, in which the control group demonstrated higher number of vessels, in both moments. No statistical differences were founded in the same evaluation with PRF 2. In crossing information (neovascularization presence and temperature) at the 21 day, the biomaterial group presented higher minimum (p = 0,049), maximum (p = 0,056) and average (p =0,052) in the without vessels limbs. This was not visualized in the control group. Within the imaging evaluation possibilities, thermography and Power Doppler ultrasonography presented noninvasive potential for the postoperative period inflammatory and neovascularization evaluation and there was no evidence of biomaterial related complications

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JULIANO Swiech Ciesielski.pdf: 2201955 bytes, checksum: acf9e0e88f80e1076d0bd050b2d0f0a7 (MD5) Previous issue date: 2012-07-31 / Many of the compounds multilayers are manufactured from advanced ceramic compositions, which seeks higher mechanical performance, the manufacture of these compositions based materials, ceramic structural has been little studied. Aiming to increase the fracture energy in ceramics traditional was investigated in this study the mechanical behavior of a multilayer system formed by stacking mullite and monoporosa. The mullite is an important raw material used in the manufacture of refractory ceramic for structural, because the physical and mechanical properties at high temperatures as high melting point, low expansion, fracture toughness and thermal shock that, high resistance fluency and low dielectric constant. The monoporosa has a high resistance which gives excellent mechanical and chemical properties and is widely used as coating mass on floors and re-investments outer. The increase in fracture energy was determined by comparing the curves of three point bending of the multilayer system with its monolithic references. The fractures were characterized by optical microscopy and MEV for microstructure analysis was carried out X-ray diffraction. Samples developed were evaluated multilayer reference to the materials employed in the formation of each layer in relation to these reference strains were obtained averages to 2.58 times larger and fracture energies of up to 7 times larger. / Muitos dos compostos multicamadas são fabricados a partir de composições de cerâmica avançada, em que se busca elevado desempenho mecânico, a fabricação destes materiais a base de composições de cerâmicas estruturais tem sido muito pouco estudado. Com o objetivo de aumentar a energia de fratura em cerâmicas tradicionais, foi pesquisado nesse trabalho o comportamento mecânico de um sistema multicamadas formado pelo empilhamento de mulita e monoporosa. A mulita é uma importante matéria-prima utilizada na fabricação de refratário para cerâmicas estruturais, devido as propriedades físicas e mecânicas a altas temperaturas como alto ponto de fusão, baixa expansão, resistência a fratura e ao choque térmico, alta resistência a fluência e baixa constante dielétrica. A monoporosa possui uma alta resistência o que confere excelentes propriedades mecânicas e químicas, sendo muito utilizado como massa de revestimento em pavimentos e revestimentos exteriores. O aumento na energia de fratura foi determinado comparando as de curvas de flexão em três pontos do sistema multicamadas com as de suas referências monolíticas. As fraturas foram caracterizadas por microscopia óptica e MEV, para análise da microestrutura realizou-se difração de raios X. As amostras multicamadas desenvolvidas foram avaliadas tomando como referência os materiais empregados na constituição de cada camada, em relação a estas referencias foram conseguidas deformações médias de até 2,58 vezes maiores e energias de fratura de até 7 vezes maiores.