Tese de mestrado. Engenharia Mecânica. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Materiais e Processos de Fabrico, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Viriato Teixeira Abreu Antunes

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Paulo M.S.T. de Castro e Artur Portela

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-01-23Bitstream added on 2014-06-13T19:34:57Z : No. of bitstreams: 1 siqueira_rhm_me_guara.pdf: 2998846 bytes, checksum: 93d53da99dcf0c77fbfd2d8211be16f7 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A soldagem a laser (laser beam wealding – LBW) é uma tecnologia promissora entre os novos processos utilizados na fabricação de estruturas aeronáuticas. A tecnologia LBW pode ser aplicada na soldagem dos reforçadores ao revestimento em substituição ao processo tradicional de rebitagem. Este trabalho pretende realizar a caracterização química, microestrutural e mecânica de juntas, tipo “T”, de alumínio aeronáutico AA 6013 soldadas a laser, sem a introdução de metal de adição, e submetidas a dois diferentes tratamentos térmicos pós-soldagem. As analises químicas e microestruturais foram realizadas para avaliar as alterações geradas pela soldagem nas regiões próximas ao cordão de solda e a influência do tratamento térmico pós-soldagem, em relação à composição química e a microestrutural. E os ensaios mecânicos foram realizados para avaliar as propriedades mecânicas da junta e o ganho em resistência mecânica nas amostras submetidas a tratamento térmico pós-soldagem. A análise química revelou que há uma variação nas concentrações dos principiais elementos de liga e a análise microestrutural mostrou que no cordão de solda existe a presença de microtrincas e na interface entre o material de base e o cordão de solda há a formação de zonas de liquação. Já o ensaio de dureza mostrou que os tratamentos térmicos pós-soldagem não promovem alterações nos valores de dureza no cordão de solda, apenas no material de base, o ensaio de tração revelou que os tratamentos térmicos aumentam o limite de resistência, mas diminui a deformação para as amostras tratadas pós-soldagem e o ensaio de fadiga mostrou que os defeitos observados na análise microestrutural são determinantes na vida em fadiga. Portanto... / Laser Beam Welding (LBW) is a promising technology among the new processes used in aeronautical structures fabrication. The LBW technology may be applied in the welding of stringer of the skin and is able to replace the traditional method of reveting. This work intends to make a chemical, microstructural and mechanical characterization of “T” joints, using a laser welded AA 6013 aeronautical aluminum, without filler addition and after two different post welding heat treatments. The chemical and microstructural analyses were made in order to evaluate welding effects near to the weld and the influence of the post welding heat treatment. Mechanical tests were realized in order to evaluate the welding joint properties and the effects of post welding thermal treatments. The chemical analysis showed that there is a changing in concentration of main alloy elements. The microstructural analysis revealed that there exist some microcracks and there is a liquidation zone between the weld and the base material. The hardness tests showed no changes on hardness of the weld after post weld heat treatment, but there is a difference in the base material. The tensile tests showed an increase in the ultimate strength after post weld heat treatments but with a decrease in elongation. The fatigue tests showed that the defects observed in the microstructural analyses are important to the fatigue life. Hence, after these tests and analysis, we can state that LBW technology is promising to the replacement of riveting processes, but the defects observed must be controlled in order to increase the fatigue life

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-05Bitstream added on 2014-06-13T20:16:12Z : No. of bitstreams: 1 martins_ms_me_guara.pdf: 4378638 bytes, checksum: 5ab218d0c5345113e4a7e43df186b4af (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova proposta de produção do aço para molas de válvulas para motores de combustão interna SAE 9258. Atualmente, este aço é produzido pela rota de lingotamento convencional, e pretende-se adotar o processo de lingotamento contínuo, mantendo-se todas as características mecânicas e metalúrgicas do aço produzido convencionalmente. Cuidados especiais durante o processo de refino secundário (fase líquida) foram levados em consideração para que sejam obtidas inclusões de silicatos deformáveis, essenciais para se conseguir uma vida em fadiga segura para as molas durante a vida útil do motor. Para avaliar essas características do aço foram feitas análises metalográficas da microestrutura em amostras na fase de processamento do aço (fio-máquina) e na fase final do processo (arames), realizados ensaios de tração, ensaios de fadiga axial em corpos-de-prova padronizados (ASTM E 466), ensaios de fadiga por flexão rotativa no arame (Nakamura test), ensaio de fadiga nas molas e análise das superfícies de fratura por fadiga com auxílio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), para as duas rotas de produção (lingotamento convencional e contínuo). Os resultados obtidos mostram que não há diferenças com relação a microestrutura, propriedades mecânicas e comportamento em fadiga do aço na fase final de produção (arame) e na forma de produto (molas). Por outro lado, os resultados obtidos para o aço na fase intermediária do processamento (fiomáquina) mostram diferenças com relação à microestrutura, (presença de maior quantidade de carbonetos nas amostras do lingotamento contínuo), e menor redução de área com a consequente redução da resistência à fadiga. / This paper aims to present a new proposal for production of steel for valve springs for internal combustion engines SAE 9258. Currently this steel is produced by ingot casting route, and intended to adopt the continuous casting process, maintaining all the mechanical and metallurgical characteristics of the steel produced conventionally. Special attention during the process of refinement (liquid phase) were taken into account are obtained for silicate inclusions deformable essential to achieving a safe fatigue life for the springs during the life of the engine. To evaluate these features were made of steel metallographic analysis of microstructure in specimens during processing of steel (wire rod) and the final stage (wires) performed tensile tests, axial fatigue tests on specimens standard (ASTM E 466), fatigue tests in rotating bending on the wire (Nakamura test), the fatigue test the springs and examination of the areas of fatigue fracture with the aid of scanning electron microscopy (SEM) for the two production routes (ingot and continuous casting). The results show no differences with respect to microstructure, mechanical properties and fatigue behavior of steel in the final stages of production (wire) and the product form (spring). Moreover, the results obtained for steel in the intermediate stage of processing (wire rod) show differences from the microstructure (the larger amount of carbides in the samples of the continuous casting), lower area reduction with the consequent reduction resistance to fatigue.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-01-26Bitstream added on 2014-06-13T20:16:13Z : No. of bitstreams: 1 marques_tpz_me_guara.pdf: 7111627 bytes, checksum: 6e3208be9c6bd1d049644a4aa33de525 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Superfícies de fratura apresentam a evolução entrópica durante a propagação de trincas, demonstrando relações entre componentes estruturais, campos de tensões locais e formações típicas de relevo. No caso das ligas metálicas, a evolução das formações topográficas pode indicar as linhas de ação de carga, a dinâmica do processo de fratura, falhas de uso ou de processamento, e outros. Neste trabalho, foram realizadas análises da relação entre a dimensão fractal e a variação do fator intensidade de tensão, da relação entre a dimensão fractal e a posição à frente da trinca, além do estudo da influência da espessura nos valores de dimensão fractal. Esses estudos foram efetuados a partir da topografia das superfícies fraturadas do aço 15-5PH obtidas em ensaios de propagação de trincas por fadiga, conforme ASTM E647. A investigação das fraturas foi feita por meio do método de reconstrução por extensão de foco, com o qual foi possível calcular os valores de dimensão monofractal (Df), dimensão textural (Dt) e dimensão estrutural (Ds), utilizando os mapas de elevações gerados pelo método. Os resultados das análises mostraram que os valores de Ds foram sensíveis à mudança dos micromecanismos de fratura, sendo que eles aumentaram até a transição do estágio II para o estágio III, sofrendo uma leve queda quando a trinca se propagava de forma instável e, em seguida, voltaram a aumentar quando a trinca estava perto de atingir seu tamanho crítico. Também foi observado que os valores de Ds e Dt se comportaram de forma inversa com o aumento da velocidade de propagação da trinca, em que os valores de Ds aumentaram e os de Dt decresceram em relação à evolução de K. Sendo, então, a dimensão estrutural responsável por descrever o comportamento anisotrópico do relevo, devido à evolução... / Fracture surfaces present the entropic evolution during the crack propagation, demonstrating relationship between structural components, local stress fields and typical relief formation. Regarding metallic alloys, the evolution of topographical formations may indicate the load action lines, the dynamism of the fracture process, during the processing or in use failures. In this work, it was performed the analysis of the relation between the fractal dimension and the stress intensity factor deviation, the relation between the fractal dimension and the crack tip position and also the study of the thickness influence in the fractal dimension values. These studies were performed by means of the topography of the 15-5PH steel fracture surfaces obtained throughout the fatigue crack propagation tests, in accordance with ASTM E647. The fractures investigation was executed using the 3-D reconstruction by extended depth of field method, allowing the possibility to calculate the values of the monofractal dimension (Df), textural dimension (Dt) and structural dimension (Ds), using of the elevation maps generated by the method. The analysis results showed that Ds was sensitive to changes on fracture micromechanisms, once they have increased up to the stage II to stage III transition, appearing a smooth reduction during the crack propagation at the unstable region and, after this, the values turned back to increase when the crack was near to achieve the critical length. It was also observed the Ds and Dt values presented an inverse behavior due the increase of the crack propagation velocity, while Ds raised the Dt values diminished related to the K evolution. Hence, the structural dimension is the responsible to describe the anisotropic behavior of the relief due the stress fields evolution in the crack tip... (Complete abstract click eletronic access below)

Orientador: Carlos Marcelo Pastre / Banca: Fabio Mícolis de Azevedo / Banca: Fabio do Nascimento Bastos / Resumo: Introdução: Testes confiáveis que sejam capazes de mensurar a resistência são importantes ferramentas no contexto clínico, auxiliando nos processos de avaliação física e progressão no quadro clínico de pacientes submetidos ao treinamento resistido e reabilitação física. Uma alternativa que têm crescente popularidade é a utilização de tubos elásticos. Os dispositivos elásticos se destacam pelo fácil manuseio, baixo custo, praticidade e viabilidade de uso. Por outro lado, sendo o dinamômetro isocinético, um equipamento considerado "padrão ouro" em testes de habilidades físicas, considerou-se pertinente a inserção de avaliação do método proposto também neste equipamento, a fim de analisar os desfechos em ambas estratégias utilizadas. Objetivos: Avaliar a confiabilidade teste-reteste do teste de resistência a fadiga muscular localizada (TRF) em duas ferramentas tubos elásticos e dinamômetro isocinético. Métodos: Foram recrutados jovens saudáveis, do sexo masculino, com idades entre 18 e 30 anos para participarem do estudo, que foram divididos em dois grupos: resistência elástica (GRE) e dinamômetro isocinético (GRI). Um total de 179 participantes concluíram o estudo (GRE n=81; GRI n=98). Ambos os grupos realizaram três etapas prévias ao teste intituladas: orientação, apresentação de cargas e familiarização aos equipamentos. Posteriormente, os participantes realizaram o TRF, em duas ocasiões, com intervalo de sete dias entre elas. As análises de confiabilidade foram realizadas por... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Reliable tests that are capable of measuring resistance are important tools in the clinical context, assisting with the physical evaluation and progression of patients submitted to resistance training and physical rehabilitation. An alternative method with increasing popularity is the use of elastic bands, because they are easy to handle, have low cost, feasibility and practicality. On the other hand, the isokinetic dynamometer is considered the "gold standard" for physical skills tests, and we considered pertinent to reproduce physical skills test also with this equipment, to analyze the outcomes. Objective: To analyze the testretest reliability of the localized muscle fatigue resistance test (TRF) using elastic bands and an isokinetic dynamometer. Methods: A total of healthy young adults were recruited to participate in the study, and were divided into two groups: elastic resistance (GRE) and isokinetic dynamometer (GRI). A total of 179 participants completed the study (GRE n = 81; GRI n = 98) The two groups performed four sessions prior to the test, as follows: orientation, presentation of loads, equipment adaptation, and test. Participants performed TRF in two occasions, with a seven-day interval between sessions. We used the intraclass correlation coefficient (ICC) with 95% confidence interval, typical measurement error (ETM) and coefficient of variation (CV) expressed as percentage, to verify the reliability of the tests. Results: In the GRE, the relative ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] A pesquisa foi motivada pelo fato de, em diversas Companhias Aéreas, ocorrer fratura nos parafusos que fixam os semi-cubos das rodas dos trens de pousos dos Boeing 747. A despeito da especificação de vida infinita preconizada pelo fabricante, a presente investigação, realizada com parafusos disponíveis no Centro de Manutenção (CEMAN) da VARIG, revelou fratura prematura, cuja causa é atribuída à inadequação do projeto. Com base nesta dissertação, foi realizado um estudo de fadiga dos parafusos e recomendações técnicas são apresentadas para evitar a fratura prematura. A sistemática do processo mecânico de manutenção dos parafusos pode contribuir positiva ou negativamente à vida destes. Portanto, complementando o estudo da fadiga dos parafusos, apresentam-se reflexões da prática da Qualidade Total como estratégia de otimização e racionalização do processo mecânico de manutenção dos parafusos, normalmente utilizados no CEMAN. / [en] This research was motivated by a problem: the fracture of the bolt connectors of the half-wheels of the landing gear of the 747 Boeing, a problem many airlines have to face and solve. In spite of the manufactor s claiming infinite life for the bolts, present study, held with the bolts avaliable at CEMAN (Centro de Manutenção da VARIG), detected premature fracture of the bolts, the cause of which seems to be due to the design of the bolts itself. A study of bolt fatigue was undertaken based on this evidence. Moreover, technical recommendations are presented so as to avoid early bolt failure. The way the mechanical bolt maintenance process is done can contribute to its life span either negatively or positively. Therefore, as a complement to the study of bolt fatigue, reflections on the Total Quality practice are presented. These reflections deal with the optimization and the racionalization strategy of the mechanical bolt maintenance process commonly used at CEMAN.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-05-17T13:36:13Z No. of bitstreams: 1 2016_KarenVivianaFabaraHernandez.pdf: 2185435 bytes, checksum: 0726fcb5f1846fde5cefba17fee5a10d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-24T20:09:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_KarenVivianaFabaraHernandez.pdf: 2185435 bytes, checksum: 0726fcb5f1846fde5cefba17fee5a10d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T20:09:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_KarenVivianaFabaraHernandez.pdf: 2185435 bytes, checksum: 0726fcb5f1846fde5cefba17fee5a10d (MD5) / O presente trabalho investiga o comportamento tensão-deformação cíclico e em fadiga da liga de alumínio 7050-T7451. Corpos de prova de seção circular cheia foram submetidos a deformação uniaxial controlada com razão de deformação igual a -1 e 0,01. Nos ensaios com -1, observou-se um pequeno amolecimento cíclico do material para amplitudes de deformação superiores a 0,85%. Para amplitudes de deformação inferiores a 0,85% o material não exibiu encruamento cíclico. A análise dos laços de histerese estabilizados indica que o material investigado exibe comportamento não-Masing para amplitudes de deformação inferiores a 0,6%. Nos ensaios com 0,01 observou-se um pequeno endurecimento cíclico do material para amplitudes de deformação acima de 0,5%. Para amplitudes de deformação inferiores a 0,5% o material não exibiu encruamento cíclico. Observou-se ainda que a tensão média de tração observada no primeiro ciclo de carregamento sofre um relaxamento, sendo este mais pronunciado nos primeiros ciclos de carregamento. Foram determinadas as propriedades cíclicas do material presente no interior e próximo à superfície da placa laminada utilizada para fabricação dos corpos de prova. Não foi observada uma variação significativa das propriedades cíclicas ao longo da espessura do bloco. A correlação entre as vidas observadas e as estimadas com a relação de Smith, Watson e Topper foi bastante satisfatória (todos os dados dentro de uma banda de fator 2). _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The cyclic stress-strain and fatigue behaviors of aluminum alloy 7050-T7451 are investigated in this work. Solid cylindrical specimens were subjected to strain-controlled uniaxial loading with strain ratio equal to -1 and 0.01. For , small cyclic softening of the material was observed for strain amplitudes greater than 0.85%. For strain amplitudes less than 0.85%, no cyclic hardening/softening was observed. The stabilized hysteresis loops of the material exhibit non-Masing behavior for strain amplitudes less than 0.6%. For 0.01, small cyclic hardening was observed in the material for strain amplitudes greater than 0.5%. For strain amplitudes less than 0.5%, no cyclic hardening/softening was observed. No significant variation of the cyclic properties along the thickness of the alloy 7050 plate was observed in the range of fatigue lives investigated (10105 cycles to failure). The mithWatsonTopper (SWT) parameter can satisfactorily correlate all the fatigue experiments on 7050-T7451 conducted in this study.