Nesta pesquisa foi avaliado o efeito que diferentes tipos de usina podem ter na resistência à fadiga de concretos asfálticos. Para tanto foram escolhidas, aleatoriamente, três usinas gravimétricas e três usinas volumétricas. A mistura asfáltica foi produzida seguindo os procedimentos usuais empregados pelas usinas, sem qualquer orientação externa, que mudasse a rotina de produção. Logo, buscou-se elucidar o efeito da oxidação devido à usinagem na vida de fadiga e foi avaliado se o "check - list" usualmente empregado para liberação de usina é suficiente para garantir a produção de mistura de boa qualidade. Os resultados dos ensaios de resistência à fadiga indicam que as misturas asfálticas produzidas em usinas volumétricas, exceto as de fluxo paralelo, podem apresentar comportamento semelhante ao das usinas gravimétricas, desde que o método de trabalho empregado siga as orientações técnicas operacionais adequadas, com equipe motivada e treinada. Foi observado também que o tipo de ligante tem influência, com o asfalto borracha mostrando maior resistência à oxidação de usinagem. As usinas volumétricas com misturador externo oxidam muito pouco o ligante, mesmo para o cimento asfáltico de petróleo comum.

Este estudo teve por objetivo verificar a influência da camada anodizada e de concentrador de tensões, no comportamento mecânico de corpos-de-prova usinados, de perfil estrudado da liga de alumínio 7150 - T77511, sob esforço de fadiga de baixo ciclo. Os ensaios de fadiga de baixo ciclo foram realizados em corpos-de-prova retirados de duas regiões distintas do perfil extrudado. Trabalhou-se com corpos-de-prova, em quatro situações: como recebido (sem e com concentrador de tensões) e anodizados (sem e com concentrador de tensões). O concentrador de tensões apresenta forma circular, sendo localizado no centro do corpo-de-prova, com valor de Kt igual a 2,6. Levantaram-se as curvas S-N dos ensaios de fadiga e, por método comparativo, avaliaram-se as influências do concentrador de tensões e do processo de anodização crômica nas propriedades de fadiga de baixo ciclo. Os corpos-de-prova com concentrador de tensões tiveram uma redução aproximada de 80 a 90% da sua resistência, para as duas regiões analisadas, tanto na condição como recebido como anodizada. Na comparação entre estas duas condições, sob tensões maiores, 80% do st, há uma redução da resistência de 17% nos corpos-de-prova como recebido, sob tensões menores, 50% st, varia de 35 a 46%, nas condições como recebido e anodizado, respectivamente. Foi realizada também uma análise da superfície de fratura, dos corpos-de-prova ensaiados, através de estereoscópio e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados experimentais estão de acordo com os da literatura e representam uma contribuição à pesquisa, em particular no que se refere às ligas de alumínio de emprego aeronáutico.

O cálculo da vida útil de estruturas quanto à fadiga aborda, entre outros aspectos, a análise da propagação de trincas ao longo da vida operacional. Neste sentido, o enfoque determinístico é consagrado na indústria por ter sua teoria amadurecida (isto é, trata-se de um método mais antigo), bem como por ser amplamente reconhecido e aceito pelos órgãos certificadores. O presente trabalho aborda outro enfoque da avaliação quanto à fadiga, que é o enfoque probabilístico. Entre outros aspectos, este enfoque emprega conceitos de estatísticas e probabilidades na avaliação de configurações estruturais submetidas a carregamentos cíclicos. Serão apresentados ao logo deste trabalho o conceito de EIFS (equivalent initial flaw size) e uma metodologia desenvolvida para a sua determinação a partir de resultados de ensaios de fadiga. Os resultados de ensaios de fadiga analisados no presente trabalho são provenientes de dois componentes estruturais: um olhal e uma junta de cisalhamento. Estes componentes foram selecionados para esta avaliação devido a sua vasta aplicação na indústria. Foram ilustrados ao longo do trabalho os ganhos decorrentes da aplicação do enfoque probabilístico, para as duas configurações. Conforme será detalhado, foi verificado que para a junta de cisalhamento o enfoque probabilístico levaria ao cálculo de uma vida operacional maior que a determinada por meio do enfoque determinístico tradicional. Para o olhal, tal aumento só foi verificado para uma pequena faixa de tensões de carregamento. O conceito de EIFS consiste em um dos pilares da análise de confiabilidade de estruturas, posto que é um dos parâmetros de entrada para uma análise integrada, em que diversos fatores são considerados simultaneamente. Recentemente o meio acadêmico está abordando com maior frequência o enfoque probabilístico e a indústria está paulatinamente reconhecendo os ganhos que podem advir da sua aplicação consistente.

Orientador: Michelle Leali Costa / Coorientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Bruno Ribeiro / Banca: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Antonio Carlos Ancelotti Junior / Resumo: Os avanços tecnológicos na área dos compósitos poliméricos criaram novas oportunidades para estruturas de alto desempenho e com baixo peso, favorecendo o desenvolvimento de sistemas estratégicos em diversos setores, principalmente o aeronáutico. Dentro deste contexto os compósitos poliméricos nanoestruturados encontram-se em uma posição vantajosa em relação a outros materiais, pois seus constituintes podem agregar melhorias nos desempenhos mecânico, térmico e elétrico. Neste trabalho, compósitos nanoestruturados de poli(éter-imida) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (PEI/MWCNT) foram obtidos a partir da técnica de mistura em solução. Posteriormente, foi realizada a consolidação do compósito nanoestruturado reforçado com fibra de carbono (PEI/MWCNT/FC) via moldagem por compressão a quente. A partir das análises térmicas de termogravimetria (TGA) e dinâmico-mecânica (DMA) realizadas no compósito PEI/MWCNT, verificou-se uma melhoria na resistência térmica e nas propriedades viscoelásticas do material. Além disso, as melhorias nas propriedades físicas ocasionadas pela adição de MWCNT a matriz polimérica, influenciaram positivamente na qualidade de processamento dos laminados. Após os ensaios de ILSS e CST observou-se que a adição do nanoreforço gerou um incremento de 16% e 58%, respectivamente, sugerindo uma melhoria na adesão interfacial do compósito. O comportamento em tração não sofreu influência significativa a partir da adição de MWCNT, levando apenas uma melhoria d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Technological advances in polymer composites area have been created new opportunities for high-performance and lightweight structures, promoting the development of strategic systems in several sectors of industry, especially on the aerospace field. In this context, the nanostructured polymer composites are in an advantageous position compared to other materials, since its constituents may add improvements in mechanical, thermal and electrical performance. In this work, PEI/MWCNT nanostructured composites were obtained from solution mixing technique. Subsequently, the consolidation of the composite reinforced with carbon fiber, was performed by hot compression molding. TGA and DMA analyzes performed on PEI/MWCNT composite film revealed that there was an improvement in the thermal resistance and the viscoelastic properties of the material. In addition, the enhancement in physical properties due to the incorporation of MWCNT in polymer matrix had a positive role in the quality of the laminates. After ILSS and CST tests, it was observed that the addition of the nanofiller led to an increment of 16% and 58%, respectively, suggesting an improvement in the interfacial adhesion of the composite. The tensile behavior did not present a significant influence from the addition of MWCNT, leading to only a 5% improvement in tensile strength and 2% in the modulus of elasticity of the material. The addition of MWCNT did not significantly influence the fatigue strength of the laminates when a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The aim of this study was to evaluate the cyclic and torsional fatigue resistance of Nickel-Titanium rotary instruments manufactured by different thermal treatments. Were tested a total of 140 rotary instruments (n=20): Genius (GN size 25, .04 taper), Trushape (TS size 25, .06 taper), Logic (LOG size 25, .06 taper), Vortex Blue (VB size 25, .06 taper), ProTaper Gold (PTG size 25, .08 taper), Hyflex CM (HCM size 25, .06 taper) and Hyflex EDM (EDM size 25, .08 taper). Cyclic fatigue resistance testing was performed using an artificial stainless steel canal with a curvature (60° angle and 5- mm radius) located at 5 mm from the tip. The files (n=10) rotated until fracture and time was recorded in seconds. The torsional test evaluated the angular deflection and torque at failure of the instruments (n=10) at 3 mm from the tip according to ISO 3630- 1. The fractured surface of five instruments of each brand was observed by using scanning electron microscopy (SEM). Data were analysed using one-way ANOVA and Tukey tests, and the level of significance was set at 5%. The cyclic fatigue resistance value of EDM size 25, .08 taper was significantly higher than those of all instruments tested (P<0.05). The LOG size 25, .06 taper showed a higher cyclic fatigue resistance than those of GN size 25, .04 taper; TS size 25, .06 taper (P<0.05). There was no difference among the others groups. The torsional test showed that PTG size 25, .08 taper had the highest torsional strength value of all instruments tested followed by VB size 25, .06 taper and EDM size 25, .06 taper (P<0.05). The LOG size 25, .06 taper showed significant difference only with GN size 25, .04 taper (P<0.05). No difference was found among the others groups (P>0.05). In relation to angular deflection, the GN size 25, .04 taper; TS size 25, .06 taper; HCM size 25, .06 taper, and EDM size 25, .08 taper showed significantly higher values until fracture than the others groups (P<0.05). No difference was found among PTG size 25, .08 taper, LOG size 25, .06 taper, and VB size 25, .06 taper (P<0.05). The EDM size 25, .08 taper presented the highest cyclic fatigue resistance among all the tested instruments. For the torsional test, the PTG size 25, .08 taper showed highest torsional strength and lowest angular deflection values. / O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência às fadigas cíclica e torsional de instrumentos rotatórios de Níquel - Titânio fabricados por diferentes tratamentos térmicos. Foram testados o total de 140 instrumentos (n=20): Genius (GN diâmetro 25, conicidade .04), Trushape (TS diâmetro 25, conicidade .06), Logic (LOG diâmetro 25, conicidade .06), Vortex Blue (VB diâmetro 25, conicidade .06), ProTaper Gold (PTG diâmetro 25, conicidade .08), Hyflex CM (HCM diâmetro 25, conicidade .06) e Hyflex EDM (EDM diâmetro 25, conicidade .08). O teste de resistência à fadiga cíclica foi realizado utilizando um canal artificial de aço inoxidável com curvatura (ângulo de 60° e raio de 5mm) localizada a 5 mm da ponta. Os instrumentos (n=10) foram rotacionados até a fratura e tempo foi registrado em segundos. O teste torsional avaliou a deflexão angular e torque até a falha dos instrumentos (n=10) a 3 mm da ponta de acordo com a ISO 3630-1. A superfície da fratura de 5 instrumentos de cada fabricante foi observado utilizando o microscópio eletrônico de varredura (MEV). A análise-estatística foi realizada utilizando o teste de análise de variância com um fator ANOVA e teste de Tukey, o nível de significância foi de 5%. O valor de resistência a fadiga cíclica do EDM diâmetro 25, conicidade .08 foi significantemente maior que todos os instrumentos testados (P<0.05). A LOG diâmetro 25, conicidade .06 mostrou maior resistência à fadiga cíclica que o GN diâmetro 25, conicidade .04; TS diâmetro 25, conicidade .06 (P<0.05). Não houve diferença significante entre os outros grupos. O teste torsional mostrou que PTG diâmetro 25, conicidade .08 obteve o maior valor de torque até a fratura de todos os instrumentos testados seguido por VB diâmetro 25, conicidade .06 e EDM diâmetro 25, conicidade .06 (P<0.05). O LOG diâmetro 25, conicidade .06 mostrou diferença significativa apenas com com GN diâmetro 25, conicidade .04 (P<0.05). Não houve diferença significativa entre os outros grupos (P>0.05). Em relação a deflexão angula, o GN diâmetro 25, conicidade .04; TS diâmetro 25, conicidade .06; HCM diâmetro 25, conicidade .06 e EDM diâmetro 25, conicidade .08 apresentou significantimente o maior valor até a fratura que os outros grupos (P<0.05). Nao foi encontrado diferença significativa entre PTG diâmetro 25, conicidade .08, LOG diâmetro 25, conicidade .06, e VB diâmetro 25, conicidade .06 (P<0.05). O EDM diâmetro 25, conicidade .08 apresentou a maior resistência a fadiga cíclica entre todos os instrumentos testados. Para o teste torsional, o PTG diâmetro 25, conicidade .08 apresentou o maior valor de torque e menor deflexão angular.

A presente dissertação procurou determinar as fases do pacing strategy em \"U\" e analisar o desenvolvimento da fadiga neuromuscular e o perfil metabolômico em um teste contrarrelógio de 4 km no ciclismo (4 km CT). No estudo 1, foi proposto dois modelos (visual e matemático) para determinar as três fases do pacing strategy em \"U\" durante um 4 km CT. Foram recrutados 15 ciclistas para realizar dois testes 4 km CT em dias separados. Para o modelo visual, quatro avaliadores experientes analisaram o pacing strategy duas vezes, sete dias de diferença. O modelo matemático foi composto pela média da potência durante a fase 2 (1 até 3 km) mais dois desvios padrões, identificando o ponto de mudança (PM) da fase 2 entre fase 1 (PM1) e 3 (PM2). O PM1 ocorreu em 419 ± 186 e 415 ± 178 m e PM2 ocorreu em 3646 ± 228 e 3809 ± 213 m para o modelo visual e matemático. Não houve diferença entre os modelos para ambos PM (p > 0,05). A reprodutibilidade intra avaliadores no modelo visual para PM1 e PM2 foi ICC >= 0,87 e >= 0,96 (p < 0,05), e entre avaliadores foi ICC >= 0,89 (p < 0,05). Gráficos de Bland-Altman mostraram boa concordância entre modelos, maioria da diferença ficou abaixo de 5%. O estudo 1 sugere que ambos modelos são reprodutíveis e produzem valores similares para determinar as fases do pacing strategy em \"U\". No estudo 2, 11 ciclistas visitaram o laboratório em seis ocasiões, sendo familiarizados três vezes com 4 km CT e técnica de estimulação elétrica no nervo femoral. Nas últimas três visitas, o mesmo pacing strategy da familiarização foi reproduzido, porém foram interrompidos ao final da fase 1 (F1FINAL), fase 2 (F2FINAL) e fase 3 (F3FINAL), randomizado. Antes e logo após o exercício, os ciclistas realizaram a técnica de estimulação elétrica e amostras sanguíneas foram coletadas para determinar o perfil metabolômico. A F1 teve duração de 68 ± 14 s (83,1% acima do ponto de compensação respiratória (PCR), em relação ao tempo total da F1), a F2 durou 287 ± 17 s (24,9% acima do PCR, tempo total da F2) e F3 durou 33 ± 7 s (74,5% acima do PCR, tempo total da F3). Houve apenas efeito principal de tempo para maioria das variáveis neuromusculares (p < 0,05) e não houve efeito principal de condição (p > 0,05). Apenas 5 metabólitos tiveram diferença estatística. Valores menores de 2-oxoisocarporate e dimatilamina para F1FINAL comparado com F2FINAL (p < 0,05). Valores menores de succinato para F1FINAL comparado com F3FINAL (p < 0,05). Asparagina e lactato apresentaram valores menores para F1FINAL em comparação à F2FINAL e F3FINAL (p < 0,05). Esses achados sugerem que, ao longo de um teste 4 km CT, o nível de fadiga neuromuscular é estabelecido logo no início e mantido até o final da tarefa. Não obstante, o perfil metabolômico parece estar associado com metabólitos da via oxidativa e outros marcadores relevantes para o SNC controlar a intensidade do exercício / The present dissertation aimed to determine the distinct phases of \"U\" pacing strategy and the development of neuromuscular fatigue and metabolomic profile during a 4 km cycling time trial (4 km TT). The study 1 developed two models (visual and mathematical) to determine the three different phases of \"U\" pacing strategy during a 4 km TT. Fifteen cyclists were recruited to perform two 4 km TT at different days. For the visual model, four experienced evaluators analysed the pacing twice, seven days apart. The mathematical model was composed by the mean of power output during phase 2 (1 until 3 km) plus two standard deviation, which was the criteria to distinguish the change point (CP) of phase 2 among phase 1 (CP1) and 3 (CP2). CP1 occurred at 419 ± 186 and 415 ± 178 m and CP2 occurred at 3646 ± 228 and 3809 ± 213 m for the visual and mathematical models. There was no difference between models for both CP (p > 0.05). The intra-evaluator reliability of visual model for CP1 and CP2 were ICC >= 0.87 and >= 0.96 (p < 0.05), and the betweenevaluator was ICC >= 0.89 (p < 0.05). The Bland-Altman plots showed great agreement between models, with most values lower than 5% of difference. In conclusion, both models were reliable and produced similar values to distinguish the phases during \"U\" pacing strategy. At study 2, 11 cyclists visited the lab on six occasions, where they were familiarized three times with the 4 km TT and the femoral nerve stimulation technique. On the last three visits, the same pacing strategy from the familiarization was performed, but the cyclists were interrupted at the end of phase 1 (P1END), end of phase 2 (P2END) and end of phase 3 (P3END), randomized. Before and immediately after the exercise, the cyclists performed the stimulation technique and blood samples were collected to determine the metabolimic profile. The P1 had duration of 68 ± 14 s (83.1% above the respiratory compensation point (RCP), in relation with total time of P1), P2 lasted 287 ± 17 s (24.9% above RCP, from total time at P2) and P3 lasted 33 ± 7 s (74.5% above RCP, from total time at P3). Most of neuromuscular variables showed main effect of time (p < 0.05) but no main effect of condition (p > 0.05). Only five metabolites were statistically different among conditions. 2- oxoisocarporate and dimethylamine were lower for P1END compared with P2END. Succinate was lower for P1END compared with P3END. Asparagine and lactate were lower for P1END compared with P2 END and P3END. Those findings suggest that during a 4 km TT, the level of neuromuscular fatigue is established at P1END and maintained until the end of the exercise task. Moreover, the metabolimic profile might be associated with oxidative metabolites and other relevant markers for central nervous system, which may act as feedback to control the exercise intensity

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Este estudo apresenta uma abordagem para a avaliação do impacto de parâmetros operacionais de laminação a quente no processo de degradação da superfície do cilindro pelo mecanismo de fadiga térmica. Foi realizado um planejamento de experimentos (DOE) em um laminador piloto, localizado no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT), para avaliar a influência de três parâmetros de laminação a quente na temperatura superficial dos cilindros. São eles: temperatura do material, rotação dos cilindros e redução da altura do passe durante a laminação. O experimento permitiu a criação de um modelo para determinação da severidade da campanha de laminação, denominado Coeficiente de Dano à Superfície (k). Foram calculadas a temperatura superficial e a profundidade da camada aquecida de vários cilindros de três laminadores industriais e do laminador experimental do IPT. Os dados foram correlacionados com três parâmetros operacionais de laminação a quente e com o Coeficiente de Dano à Superfície (k). Os resultados mostram uma melhor correlação com a temperatura superficial do cilindro do que com a profundidade da camada aquecida. A aplicação do Coeficiente de Dano à Superfície mostrou-se satisfatória como medida de severidade ao dano térmico. Este coeficiente foi então relacionado com o gradiente de deformação plástica que ocorre em cada ciclo térmico para os laminadores industriais, que foram confrontados com valores obtidos através do cálculo numérico, demonstrando coerência e uma possível tendência linear entre o Coeficiente de Dano à Superfície e a deformação plástica total. / This study analyzes the impact of operational parameters in the process of degradation of roll surface by thermal fatigue in rolling mill. A design of experiments (DOE) analysis was run at a reversible pilot-scale hot rolling mill at the Brazilian Institute for Technological Research (IPT), to evaluate the influence of hot rolling parameters on the roll surface temperature. The data were correlated with three operational hot rolling parameters: temperature of material, roll speed and the cross-section reduction during the rolling pass. The experiment allowed the development of a model to determine the severity of the rolling campaign, called Surface Damage Coefficient (k). The roll surface temperature and the heat-penetration depth for each stand, considering three industrial rolling mills and the reversible pilot-scale hot rolling mill at IPT were calculated. The data were correlated with the three hot rolling parameters and with the Surface Damage Coefficient (k). The results show a better correlation with the roll surface temperature than with the heat-penetration depth. The use of the Surface Damage Coefficient was satisfactory as a measure of severity to the thermal damage. A relationship between this coefficient and the total plastic strain of the roll material was established and it was also compared with numerical results using the Finite Element Method (FEM).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-25Bitstream added on 2014-06-13T18:55:38Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_lg_me_guara.pdf: 3165585 bytes, checksum: b01429d4faacda4b94f4a66fa205c617 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / 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... / 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)