Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-08Bitstream added on 2014-06-13T19:04:56Z : No. of bitstreams: 1 gomes_ca_dr_guara.pdf: 1499739 bytes, checksum: 60f7316322a172d85926849b00235b4a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A proposta do presente estudo foi a de desenvolver e viabilizar a elaboração de um instrumento endodôntico para facilitar e minimizar os riscos causados pela técnica utilizada pelos dentistas durante a finalização do tratamento do canal radicular (endodôntico). Analisando o procedimento utilizado atualmente para o corte e a remoção do excesso de material endodôntico, os chamados cones de guta percha, julga-se apropriado o desenvolvimento de um instrumento inovador para executar esta tarefa. Esta necessidade se deve ao fato de não existir no mercado odontológico um instrumento específico para tal finalidade. Atualmente, os dentistas utilizam uma espátula metálica em aço inoxidável aquecida em chama para o corte do excesso do cone endodôntico, sendo que esta espátula (os chamados condensadores Paiva) atinge temperaturas elevadas, aproximadamente 230◦ C, podendo causar trauma na cavidade oral. O presente trabalho se propõe ainda a avaliar a efetividade das ponteiras metálicas do instrumento, quanto ao seu uso e ciclos de esterilização em autoclave. Os materiais utilizados para confecção das ponteiras e utilizados para os ensaios mecânicos serão: o aço inoxidável 304 L e o titânio Grau 2. Para que o excesso de guta percha seja removido do canal radicular será necessária a confecção de diferentes diâmetros de ponteiras em titânio ou aço inoxidável 304 L, que serão conectadas a extremidade do instrumento elétrico e posteriormente aquecidas. Ensaios mecânicos de fadiga axial foram realizados em 16 corpos de prova: 8 em titânio e 8 em aço inoxidável 304 L, segundo norma ASTM E8. A metade da amostra foi submetida a quinze ciclos de esterilização em autoclave. Pode-se observar que o aço inoxidável 304 L apresentou resistência à fadiga superior ao do Titânio Grau 2. Após os ensaios de fadiga, definiu-se que o material utilizado... / The aim of the present study was to develop the preparation of an endodontic instrument to facilitate and minimize the risks caused by the technique used by dentists during the root canal treatment completion (endodontic). Analyzing the current procedure for cutting and removal of excess endodontic material (gutta-percha), it is deemed appropriate the development of an innovative tool. The necessity is due to the fact that there is no specific instrument in dentistry for such purpose. Currently, dentists use a heated stainless steel spatula for cutting the excess part of the endodontic cone and this spatula reaches high temperatures (around 230 ◦ C) that may cause oral cavity trauma. Given the above, this work aims to develop an electric instrument for cutting and removing the excess of gutta-percha after root canal treatment thereby optimizing the technique and minimizing the risks to the patient. This study also evaluates the effectiveness of the instrument metal tip on its use and sterilization cycles by autoclaving. The materials used for the manufacturing of the metal tips and mechanical tests are: 304 L stainless steel and Grade 2 titanium. The manufacturing of different diameters metal tips either of titanium or stainless steel (which are attached to the end of the electrical apparatus and then heated.) is required for the removal of the excess of gutta-percha from the root canal. Axial fatigue mechanical tests were performed which verified the materials fatigue behavior specimens were manufactured for the axial fatigue tests, originating 16 specimens: 8 in titanium and 8 in 304 L stainless steel, according to ASTM E8. Half of the samples were subjected to 15 cycles of autoclave sterilization. It was observed that 304 L stainless steel showed fatigue resistance superior to that of Grade 2 Titanium. The results showed that even after the heat treatment... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-03. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:02Z : No. of bitstreams: 1 000835291.pdf: 3862011 bytes, checksum: 8c3bbe208c8fc0423fb5d535a677500c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A Engenharia Biomecânica consiste na aplicação da engenharia com a finalidade de adaptação de equipamentos e dispositivos para a manutenção e suporte à vida. Nas áreas da Engenharia Biomecânica destacam-se os estudos de próteses odontológicas. As próteses odontológicassão estruturas tipicamente biomecânicas, pois restituem a função mastigatória e são responsáveis por substituir os componentes danificados. Muitos dos estudos em próteses odontológicas envolvem, em muitos casos, situações nas quais a experimentação é difícil de ser realizada e, muitas vezes, soluções analíticas tradicionais são de difícil aplicação. Por outro lado, o avanço da informática proporcionou a utilização e a implementação dos métodos numéricos, como o Método de Elementos Finitos (MEF). Através do MEF é possível avaliar situações não lineares, como no caso de próteses odontológicas. Além disso, a utilização deste método prmite a avaliação e a previsão da ocorrência de falhas. A natureza ciclica do carregamento à qual os componentes são submetidos sugere que as falhas por fadiga são as que possuem maior relevância nestes tipos de estruturas. O objetivo deste trabalho foi o de desenvolver um modelo computacional em Elementos finitos, utilizando-se de técnicas de aquisição e manipulação de imagens, de uma prótese odontológica implanto-suportada unitária, de verificar à funcionalidade deste modelo através de uma simulação numérica de um procedimento experimental e, após isto, de realizar a simulação e estudo de fadiga dos parafusos da prótese. A prótese é composta por um implante unitário, um parafuso do intermediário, um intermediário, um parafuso de fixação e uma coroa protética unitária. Os resultados mostraram que, através da aquisição de dados de imagem, Micro-CT e escaneamento, consegue-se modelar uma estrutura complexa, como as prótesess odontológicas, uma vez que os... / The Biomechanical Engineering consists in the application of engineering concepts in order to developd and to adapt equipments to help in the maintenance and in the support of the life. One of the fields of Biomechanical Engineering is on dental prostheses studies. The dental prostheses are typical biomechanical structures because they restitute the mastification function and they are responsible in replace damaged components. In dental prostheses studies, the experimentation process are, sometimes, hard to preceed due to biological characteristics and, many times, an analytical solution is difficult to achieve. On the other hand, the advances in computer allow the use and implementation of numerical methods, as the Finite Element Method (FEM). By FEM, nonlinear situations can be evaluated, like in dental prostheses cases. Furthermore, the uses of this method allow failure evaluation and its forecast occurrence. The cyclic nature of the loading which the dental prostheses components are exposed means that fatigue failures are the type of failure which needs more attention int these kinds of structures. The aim of this research was to develop a Finite Elment model of single implant-supported prosthesis, by image acquisition and manipulation techniques, to check the model functionality, by experimental and numerical analysis comparison, and then, to do a numerical simulation in order to study the failure in prosthesis' screws. The prosthesis will be compounded by a single implant, an abutment's screw, an abutment, a fixation's screw and a single crown. The results showed that image acquisition, Micro-CT and scanning, are able to construct a complex geometry, like dental prostheses, because the numerical results were checked by experimental procedures. The results from fatigue analysis demonstrated that abutment screw will have finite life in the most of failures criteria analyzed and the fixation screw will be an infinite life in all...

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-11-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:47:34Z : No. of bitstreams: 1 000843443.pdf: 2177016 bytes, checksum: 71f202b6e55005851b1e6a866d1c1f0e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O estudo avaliou a vida em fadiga de coroas cerâmicas com infraestrutura em zircônia (Vita In-Ceram® YZ) recobertas com cerâmica feldspática (Vita VM9). Foram utilizados 60 molares hígidos, preparados para coroa total e distribuídos em 3 grupos de acordo com o tratamento de superfície: primer (MDP); silicatização (Jateamento de óxido de alumínio 30 μm revestida por sílica + silano); vitrificação (glaze + ácido fluorídrico 10% + silano). A porcelana foi aplicada sobre os copings de zircônia seguindo a anatomia do primeiro molar superior. As coroas foram tratadas internamente, cimentadas com RelyX ARC e cicladas em máquina de fadiga deslizante (BIOPDI Sliding) na vertente interna da cúspide mésio vestibular. Para fadiga foi utilizada carga de 200 N, a 3 Hz de frequência e um pistão 3,18 mm de diâmetro, até falharem ou até completarem 2x106 ciclos. A cada 500.000 ciclos os espécimes foram inspecionados para verificar a presença de falhas, em estereomicroscópio. Para a determinação da confiabilidade foi feita a análise de Weibull, comum intervalo de confiança bilateral de 95%. As falhas predominantes foram trincas ocorrendo também falhas por lascamento e delaminação. Os parâmetros de Weibull (beta e eta) para os grupos primer, silicatização e vitrificação foram respectivamente: 1,51 e 1,6.106 ciclos; 1,50 e 0,739 .106 ciclos; 1,53 e 0,882. 106 ciclos. A confiabilidade de todas as coroas diminuiu com o tempo, mas as coroas que receberão o tratamento interno com um primer MDP apresentaram as taxas de sobrevivência mais elevadas. Significado Clínico: O uso de um primer MDP antes da cimentação de uma coroa com infraestrutura em zircônia pode aumentar a sua tolerância aos danos / The aim of the present study was to evaluate the fatigue life of zircônia crowns veneered with feldspathic porcelain. Sixty first molars were selected, prepared for full crown and divided into 3 groups according to surface treatment: primer (MDP); tribochemical silica coating (Rocatec Soft + silane); glaze (Vita Akzent + Hydrofluoric acid 10 % + silane). The veneering porcelain was applied respecting the anatomy of upper first molar. The zirconia inner surface was treated according to the group, cemented using resin cement. The specimens were cycled in sliding fatigue machine (200N, 3Hz), using a piston of 3.18 mm diameter, on the inner side of the mesial buccal cusp, until specimens fail or up to 2x106 cycles. Every 500,000 cycles, the specimens were evaluated for the presence of flaws in stereomicroscope (10 ×). To determine the probability of survival (reliability), Weibull analysis was performed, considering a two-sided confidence interval of 95 %. The predominant type of failure was cracking and chipping of the feldsphatic porcelain followed by delamination. Weibull parameters (beta and eta) for primer, silica coating and glaze groups were respectively 1,51 and 1,6.106 cycles; 1,50 and 0,739.106 cycles; 1,53 and 0,882.106 cycles. The reliability of all crowns decreased with time, but the crowns cemented with an MDP primer presented higher survival rates. Clinical Significance: The use on an MDP primer before cementation of a veneered zirconia crown can increase its tolerance to damage

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-22Bitstream added on 2014-12-02T11:21:40Z : No. of bitstreams: 1 000788627.pdf: 548132 bytes, checksum: 8a6600cf6982bdf105244f679c02b863 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A força muscular é um importante fator da avaliação e do treinamento em busca de um melhor desempenho esportivo. Na natação, o comprometimento da técnica, do alinhamento do corpo e o aumento do arrasto nas competições têm sido relacionados ao desenvolvimento da fadiga, que corresponde à reduzida capacidade de produzir força. Os objetivos deste estudo foram: 1) Analisar a reprodutibilidade do pico de torque isométrico (PTI), pico do torque concêntrico nas velocidades de 60°.s-1 e 180°.s-1 (PTC60 e PTC180, respectivamente) e da taxa de desenvolvimento de força (TDF) dos músculos flexores do cotovelo (FC) e extensores do cotovelo (EC); 2) Analisar o efeito do exercício exaustivo nas variáveis de força, potência e técnica de nado (frequência de braçada - FB e comprimento de braçada - CB, fases da braçada - A, B, C e D e índice de coordenação - IdC), e; 3) Analisar a relação entre a resposta dos parâmetros neuromusculares, dos índices técnicos e das fases da braçada, em um exercício exaustivo realizado no nado crawl. Participaram deste estudo, 15 nadadores treinados, os quais foram submetidos aos seguintes protocolos: 1) Inicialmente foram obtidas as medidas antropométricas e logo em seguida foi feita a familiarização ao dinamômetro, os atletas também realizaram performance máxima na distância de 400 m, em uma piscina de 25 m para determinar a performance aeróbia (V400); 2) Testes de força no dinamômetro isocinético, para a determinação do PTI, PTC60, PTC180 e TDF, realizados imediatamente antes e após um teste na natação em velocidade constante até a exaustão a 100%V400 (T1); 3) Foram realizados os mesmos testes e na mesma ordem dos feitos no segundo dia (T2). A velocidade média (1,34 ± 0,09 m.s-1 e 1,35 ± 0,15 m.s-1, respectivamente) nas condições T1 e T2 foi similar (p > 0,05). Para os músculos FC não houve diferença no PTI, PTC60 e PTC180 e na TDF, nas condições T1 e T2... / Muscle strength is an important factor of the evaluation and training aiming a better sport performance. In swimming, the impairment of technique, body alignment and the increase of drag during races have been related to the development of fatigue, which corresponds to the reduced capacity to produce force. The objectives of this study were: 1) To analyze the reliability of the isometric peak torque (IPT), concentric peak torque at 60°.s-1 and 180°.s-1 (CPT60 and CPT180, respectively) and the rate of force development (RFD) of elbow flexors (EF) and elbow extensors (EE); 2) To analyze the effect of an exhaustive exercise on the strength and power variables, and swim technique (stroke frequency - SF and stroke length - SL, stroke phases - A, B, C and D and the coordination index - IdC), and; 3) To analyze the relationship between the responses of neuromuscular parameters, technical indexes and stroke phases, in an exhaustive exercise performed in front crawl. Fifteen trained swimmers participated of this study, and were submitted to the following protocols: 1) Initially, the anthropometric measurements were obtained and afterward the familiarization to the dynamometer was performed and maximal 400-m trial, in a 25-m swimming pool to determine the aerobic performance (V400); 2) Strength tests in an isokinetic dynamometer, to determine the IPT, CPT60, CPT180 and RFD, performed immediately before and after a constant-speed test to exhaustion at 100%V400 (T1); 3) The same tests at the same sequence of the second day (T2). The mean speed (1.34 ± 0.09 m.s-1 and 1.35 ± 0.15 m.s-1, respectively) at T1 and T2 conditions was similar (p > 0.05). There was no significant difference on IPT, CPT60, CPT180 and RFD at T1 and T2 conditions for EF (p > 0.05). In the same way, there was no significant difference on IPT, CPT60, CPT180 and RFD at T1 and T2 conditions for EE (p > 0.05). There was significant correlation between T1 and T2 conditions for... / FAPESP: 12/15078-2

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-05-07T18:41:32Z No. of bitstreams: 1 2018_CainãBemficadeBarros.pdf: 12251436 bytes, checksum: 876fa05cf00aed82da7e296be39eec5e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-23T11:34:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_CainãBemficadeBarros.pdf: 12251436 bytes, checksum: 876fa05cf00aed82da7e296be39eec5e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T11:34:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_CainãBemficadeBarros.pdf: 12251436 bytes, checksum: 876fa05cf00aed82da7e296be39eec5e (MD5) Previous issue date: 2018-05-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / Os objetivos deste trabalho são investigar o comportamento tensão-deformação cíclico e a fadiga multiaxial do aço inoxidável 304L por meio de ensaios axiais, torsionais e axiais-torsionais proporcionais totalmente alternados controlados por deformação à temperatura ambiente e avaliar os modelos de fadiga do tipo plano crítico propostos por Smith, Watson e Topper (1970), e Fatemi e Socie (1988) em relação à previsão de vida à fadiga e à orientação das trincas macroscópicas. Corpos de prova tubulares com paredes finas usinados após o tratamento térmico de normalização foram submetidos a amplitudes de deformação equivalente de von Mises tais que 0,20% ≤ Δ/2 ≤ 1,00%. Devido à dependência da taxa de carregamento do comportamento tensão deformação do aço inoxidável 304L, todos os ensaios foram realizados com frequências (0,30-2,00 Hz) tais que a taxa de deformação equivalente de von Mises fosse igual a 10-2 s-1. Observou-se que o endurecimento secundário nos ensaios proporcionais só ocorreu para amplitudes de deformação equivalente Δ/2 ≥ 0,80% enquanto todos os ensaios axiais-torsionais apresentaram endurecimento secundário. Baseado na comparação entre os estados de tensão, concluiu-se que há falha por fadiga antes que o endurecimento secundário se torne significativo para os ensaios proporcionais cuja Δ/2 ≤ 0,60%. Observou-se um comportamento do tipo Masing para uma faixa de deformação axial Δ/2 ≤ 0,40% e torsional Δ/2 ≤ 0,61% para ensaios axiais, torsionais e proporcionais. A deformação equivalente de von Mises não pode ser usada como parâmetro limite para o comportamento Masing já que o ensaio proporcional cuja Δ/2 = 0,50% apresenta comportamento semelhante àquele de ensaios cuja Δ/2 ≤0,50%, o que não ocorre para o ensaio axial de mesma amplitude de deformação equivalente. Observou-se não proporcionalidade nos espaços das tensões desviadoras e das deformações plásticas para os ensaios proporcionais no espaço das deformações totais. No entanto, não se observou um aumento na amplitude de tensão destes ensaios quando comparados a ensaios axiais e torsionais, o que sugere que o endurecimento não proporcional está associado à não proporcionalidade no espaço das deformações totais. Não houve influência significativa do endurecimento secundário na análise de fadiga, já que não houve diferença significativa entre as estimativas de vida realizadas com constantes materiais obtidas de diferentes ciclos de referência para os dois modelos. Os modelos investigados previram a vida à fadiga com boa acurária, mas falharam em prever a orientação das trincas para todas as três histórias de deformação. / The goals of this work are to investigate the cyclic stress-strain behaviour and the multiaxial fatigue of the 304L stainless steel through fully reversed strain-controlled axial, torsional and proportional axial-torsional experiments at room temperature and to evaluate the critical plane fatigue models proposed by Smith, Watson and Topper (1970), and Fatemi and Socie (1988) regarding the fatigue life and the macroscopic fatigue crack orientation. Thin-walled tubular specimens machined after a normalization heat treatment were submitted equivalent von Mises strain amplitudes such that 0:20% "eq=2 1:00%. Due to the rate-dependent cyclic stressstrain behaviour of the 304L stainless steel, all experiments were performed with frequencies (0.30{2.00 Hz) such that the equivalent von Mises strain rate was equal to 102 s1. It was observed that the secondary hardening upon proportional loads occurred only for "eq=2 0:80%, whilst it occurred for all axial and torsional experiments. Based upon the comparison between stress states, it was concluded that fatigue failure occurs before the secondary hardening becomes important for proportional experiments whose "eq=2 0:60%. A Masing-type behaviour was observed for a range of axial strain "=2 0:40% and torsional strain sur=2 0:61% for axial, torsional and proportional experiments. The equivalent von Mises strain amplitude cannot be used as a threshold since the proportional experiment whose "eq=2 = 0:50% exhibits a behaviour similar to experiments whose "eq=2 < 0:50%, which does not occur for the axial experiment with the same equivalent strain amplitude. non-proportionality upon deviatoric stress and plastic strain spaces was observed for proportional experiments upon total strain space. Nonetheless, an increase in stress amplitude was not observed for those experiments when compared to axial and torsional ones, which suggests that non-proportional hardening is related to non-proportionality upon the total strain space. There was no signi cant inuence of secondary hardening upon fatigue analysis since there was no signi cant di erence between life predictions generated from material constants obtained from di erent reference cycles for both models. The investigated models predicted accurately fatigue life, but failed to predict crack orientation for all the three strain histories.

Este trabalho apresenta um estudo de camada “duplex” em aços para trabalho à quente da classe AISI H13, com enfoque em matrizes de injeção de ligas de alumínio, visando otimizar a vida das matrizes atuando tanto sobre os mecanismos de ataque superficial da matriz pelo alumínio como sobre a formação de trincas por fadiga térmica. O tratamento duplex consistiu em nitretação à plasma, com gás contendo 5% de nitrogênio e diferentes parâmetros de tempos e temperaturas, sendo as amostras posteriormente revestidas com nitreto de titânio (TiN) ou nitreto de cromo (CrN). As camadas nitretadas foram avaliadas através de análises metalográficas, perfis de dureza e difração de raios X, buscando caracterizar e qualificar a camada nitretada. Tendo sido observado na difração de raios X a presença de camada de compostos (nitretos de ferro ε e γ’) mesmo com a utilização de gás pobre em nitrogênio, foram também avaliados substratos nitretados sem a remoção mecânica dos nitretos e com um polimento para remoção destes antes da deposição. A rugosidade dos substratos nitretados com e sem a realização do polimento mecânico também foram determinados, buscando relação deste parâmetro com os resultados obtidos. O conjunto camada nitretada e depósitos (TiN ou CrN) com e sem o polimento mecânico após-nitretação foram avaliados em termos de adesão com ensaios de indentação Rockwell C com análise em microscopia eletrônica de varredura (qualitativamente) e com o teste do risco (quantitativamente) avaliando tanto as cargas críticas para a falha do filme como o modo de falha também em microscopia eletrônica de varredura. Além disso, foram realizados testes de fadiga térmica em banho de alumínio para simulação e avaliação do desempenho da camada “duplex” em condições de trabalho, bem como foram testadas duas condições de nitretação com TiN ou CrN em regime industrial. Os resultados mostram ganhos de adesão crescentes com o aumento dos tempos e das temperaturas de nitretação, além de maiores ganhos com a remoção mecânica (polimento) do substrato nitretado antes da deposição dos filmes. O comportamento, frente às condições de trabalho também foi superior para condições de nitretação com maiores tempos e temperaturas, tanto nos ensaios de laboratório com nos testes em regime industrial.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-04-24T17:36:58Z No. of bitstreams: 1 2017_GustavoReinke.pdf: 8656820 bytes, checksum: 98fc7c5fa66be5bb0b7d8a071da172c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-24T20:45:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_GustavoReinke.pdf: 8656820 bytes, checksum: 98fc7c5fa66be5bb0b7d8a071da172c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T20:45:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_GustavoReinke.pdf: 8656820 bytes, checksum: 98fc7c5fa66be5bb0b7d8a071da172c8 (MD5) / Foi avaliado neste trabalho o comportamento à fadiga dos cabos condutores “A” e “B”, fabricados com a mesma liga de alumínio 6201 e teoricamente submetidos ao mesmo tratamento térmico, ensaiados em bancada de ensaios de fadiga de cabos e submetidos a condições de carregamentos dinâmicos similares as observadas em linhas de transmissão reais. Nesse sentido foi desenvolvido um programa experimental para a geração das curvas de previsão de vida (S-N) dos cabos em diferentes amplitudes de deslocamento. A partir dos resultados obtidos constatou-se vidas em fadiga inferiores para o cabo condutor “A”, abaixo a curva de segurança proposta por CIGRÈ (CSBL), obtendo-se vidas bem menores – cerca de 3 vezes – quando comparadas com as do cabo condutor “B” e apresentando resultados muito dispersos. Com o objetivo de identificarem-se as possíveis causas das diferenças nos resultados dos ensaios de fadiga dos cabos, foram efetuadas análises detalhadas de falha nas superfícies de fraturas dos fios rompidos e caracterizações mecânicas e microestruturais destes fios. Além disso, foram efetuados alguns tratamentos térmicos com variações de temperatura de solubilização e tempo de envelhecimento em fios do cabo condutor “A”, visando avaliar a influência destes tratamentos na dureza Vickers dos fios. Com base nos resultados obtidos nessas analises, observou-se que as superfícies de fratura dos fios rompidos de ambos os cabos condutores apresentaram características condizentes com processo de falha por fadiga, com nucleação da trinca no ponto de restrição do movimento dos cabos. As amostras fraturadas apresentaram dimples equiaxiais, resultantes de fraturas dúcteis, na direção de maior carregamento. Devido à complexidade dos carregamentos não foi possível, baseando-se nas imagens fractográficas, estabelecer com precisão as causas do comportamento diferenciado dos fios em termos de vida em fadiga. Através das imagens topográficas obtidas por elétrons retroespalhados do Microscópio eletrônico de varredura, observou-se que as amostras do cabo “B” apresentavam precipitados de Al-Fe-Si menores e com distribuição mais homogênea dos que os precipitados encontrados nos fios do cabo “A”. Estas imagens são indicativas de que o tratamento térmico de solubilização realizado nos fios do cabo “A” não foi efetivo para que as partículas de Fe entrassem em solução sólida. Das análises das propriedades mecânicas, pode-se constatar que o fio do cabo “A” apresenta desempenho inferior em termos de dureza, resistência à tração, limite de escoamento e alongamento quando comparado com os fios do cabo “B”. Este desempenho tem forte correlação com possíveis diferenças nos tratamentos termomecânicos aplicados aos dois cabos condutores, tendo em vista a similaridade na composição química de ambos os fios. Nas medições de dureza dos fios do cabo “A” submetidos a tratamentos térmicos diferenciados, verificou-se que existe uma combinação temperatura de solubilização/tempo de envelhecimento onde ocorre um pico de dureza do fio do cabo “A”, com valor semelhante à dureza do fio do cabo “B”. Este aumento da dureza no fio do cabo “A” demonstra que as propriedades deste fio podem ser melhoradas com tratamentos térmicos adequados que resultem numa liga de alumínio com características microestruturais ideais, com precipitados finos, pequenos, espalhados e coerentes com a matriz. A vida em fadiga inferior do cabo condutor “A” em relação ao condutor “B” ocorreu devido a um tratamento térmico conduzido de forma ineficiente no cabo “A”. Com este tratamento, as partículas endurecedoras da liga – partículas β’’ – não se distribuíram de forma dispersa e homogênea na matriz de alumínio. Estas partículas formaram aglomerados heterogeneamente distribuídos e não contribuíram de forma efetiva no travamento das discordâncias e na manutenção das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas. / Fatigue tests of electric conductors “A” and “B” , manufactured with aluminum alloy 6201 and theoretically with similar heat treatment were carried out using fatigue test apparatus, with test conditions similar to those found at actual transmission lines. An experimental program was carried out aiming S-N curve generation with different displacement amplitude. From obtained results it was identified lower fatigue lives for “A” conductor, below the CIGRE Safe Border Line, with life approximately three times lower when compared to “B” conductor life. Aiming to identify possible sources of fatigue results dissimilarities, detailed failure analysis was performed at broken wire surfaces. Mechanical properties determination and microstrutural evaluation were carried out. Moreover, some heat treatment with variation of solubilization temperature and aging times were accomplished at wires of conductor “A”, aiming to evaluate the influence of heat treatment at wire Vickers hardness. Based on obtained results, fractured surface of broken wires from both conductors showed characteristics related to fatigue failure, with crack nucleation at cables restraining points. Fracture surfaces showed equiaxial dimples, caused by ductile fracture at highest load direction. Considering the loading complexity, it was not possible to determinate causes of different fatigue resistance behavior of wires of the evaluated conductors. Topographic images obtained with backscattered electrons of scanning electron microscope showed smaller precipitates of Al-Fe-Si in samples from conductor “B”, with more homogeneous distribution at aluminum matrix than those obtained at conductor “A” wires. These images are indicative that solubilization heat treatment at wire of conductor “A” was not effective to cause solid solution of Fe particles. From mechanical properties determination, it was clear that wires from conductor “A” had low performance in terms of hardness, tensile strength, yield strength, elongation when compared to wires from conductor “B”. This performance has strong correlation with possible differences on heat treatment applied to both conductors, bearing in mind the similar chemical composition of both conductors. Hardness measurements of wire from “A” conductor, heat treated at different conditions, demonstrated that there was a better combination solubilisation temperature/aging time where a hardness maximum is achieved by wire from “A” conductor, with similar value of hardness from wire “B”. This hardness increase of wire from conductor “A” shows that mechanical properties of this wire can be improved with adequate heat treatment, producing an aluminum alloy with ideal microstructural characteristics, with fine precipitates, small, scattered and coherent with matrix. The lower fatigue life of “A” conductor when compared with conductor “B” was associated to inadequate heat treatment of conductor A. With this heat treatment, hardener particles - β’’- were not distributed homogeneously at aluminum matrix. Those particles formed agglomerates heterogeneously distributed and therefore did not contributed effectively blocking dislocations and showed poor static and dynamic properties.

No início do século XIX, com a Revolução Industrial, o aço passou a ser um material competitivo e utilizado na construção de pontes que, até então, eram de pedra ou madeira. Assim, surgiram as primeiras pontes ferroviárias vencendo grandes vãos, ou seja, estruturas metálicas tracionadas submetidas a milhões de ciclos de carga, condições ideais para a fadiga de alto ciclo. Muitas destas estruturas ainda estão em tráfego, com mais de 100 anos de serviço e submetidas a carregamentos crescentes. Dado este cenário, este trabalho objetiva caracterizar as pontes metálicas ferroviárias, determinando os materiais empregados, tipos estruturais adotados e cargas utilizadas. Além disso, através de uma revisão da teoria de fadiga em aços e dos procedimentos recomendados pelas principais normas de estruturas metálicas, realiza-se um estudo de caso real de uma ponte que apresentou falha por fadiga em suas longarinas. Para tal, modela-se numericamente a estrutura e realiza-se análise experimental da mesma, através de medições in situ, para a calibração do modelo. Após, aplica-se as metodologias apresentadas nas normas e na teoria, a fim de efetuar-se a verificação à fadiga desta estrutura determinando a vida residual de seus elementos. / In the beginning of century XIX, with the Industrial Revolution, the steel started to be a competitive and used material in the construction of bridges that, until then, were of rock or wood. Thus, first great railroad bridges being successful vain, or either, tensile steel structures submitted the millions of load cycles had appeared, ideal conditions for the fatigue of high cycle. Many of these structures still are in traffic, with more than 100 years of service and submitted increasing loads. Get this scene, this objective work to characterize the railroad steel bridges, determining the used materials, structural types adopted and used loads. Moreover, through a revision of the theory of fatigue in steel and of the procedures recommended for the main codes of steel structures, is become a study of real case of a bridge that presented damage for fatigue in its stringers. For such, becomes a numerical model of the structure and experimental analysis of the same one, through measurements in situ, for the calibration of the model. After, one applies the methodologies presented in the codes and the theory, in order to effect it verification to the fatigue of this structure determining the residual life of its elements.

O estudo da propagação de trincas transversais de fadiga em trilhos ferroviários foi o objetivo principal deste trabalho. Para tanto foram utilizados trilhos do tipo Vignole do aço Niobras 200 com perfil 136 RE, produzido pela Companhia Siderúrgica Nacional, sendo um lote de trilhos manufaturado na década de 80 e outro no decorrer do ano de 1995, para serem utilizados na Estrada de Ferro Carajás. A análise do desempenho destes materiais foi feita através da interpretação dos resultados obtidos em uma bateria de ensaios mecânicos e exames metalográficos. A avaliação metalográfica dos materiais foi feita através da análise da composição química, da identificação da microestrutura existente, das análises qualitativa e quantitativa das inclusões não metálicas, da determinação do tamanho de grão austenítico prévio e da medição do espaçamento interlamelar da perlita. Os ensaios mecânicos visaram determinar valores numéricos que caracterizassem as propriedades mecânicas e, para isso, foram feitos ensaios de dureza, tração, tenacidade à fratura, fadiga por flexão rotativa e a determinação das curvas da taxa de propagação de trincas por fadiga (da/dN x ..1K). Foram, também, desenvolvidas técnicas e metodologia para a realização de ensaios de fadiga usando segmentos de trilhos em tamanho real, que propiciaram a obtenção das curvas de da/dN x ..1Kem ensaios de flexão a três pontos e curvas de (J x N em ensaios de flexão a quatro pontos. Os resultados destes testes mostraram que a qualidade metalúrgica do aço dos trilhos da década de 80 é superior a dos trilhos mais recentes e isto se reflete no desempenho em fadiga, mostrando que os trilhos antigos tem maior período de vida útil. Entretanto os resultados também revelaram que as taxas de propagação de trincas nestes materiais possuem valores muito próximos, mostrando que depois de nucleada uma trinca, seja ela em um trilho novo ou antigo, o tempo que estas levaram para atingir seu tamanho crítico é praticamente o mesmo. Foi possível, também, constatar que a metodologia desenvolvida para avaliar o comportamento em fadiga para os segmentos de trilhos em tamanho real correspondeu as expectativas e servem como parâmetro para a qualificação do material, ajudando na tomada de decisão na hora de escolha entre tipos distintos de materiais para trilhos. / This study is centered on the propagation of transversal fatigue crack on railroad rails. For this work, Vigllole rails of Niobras 200 steel with 136RE profile produced by Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) were used. Part of the rails studied was manufactured in the 80s and the rest in 1995, with the purpose of being use at the Carajás Railway. The materiaIs characterization was accomplished through results obtained from a battery of mechanical and metallographics analyzes. The metallographic evaluation of these materiaIs consisted of chemical analysis, microstructure identification, quantitative and qualitative analysis of the non-metallic inc1usions,determination of the previous austenitics grain size and measurement of the pearlite interlamelIar spacing. The mechanical properties characterization considered several tests, such as hardness, tensile test and fracture toughness test, rotating bending fatigue test and fatigue crack growth rates curves (da/dN x ∆1K). A methodology was developed in order to obtain da/dN x ∆1Kcurves from real size rail segments in three point bending test and σx N curves in four paint bending tests. The results of these tests showed that the metallurgical quality of the steel rails from the 80s is superior comparing with the more recent.ones, and this can be seen in the fatigue performance, it shows that old rails have a larger usefullifetime. Meanwhile, the results also reveals that the fatigue crack growth rates in these materiais is very similar showing that after nuc1eating a crack, in a new or old rail, the time spent to get to its critical size is almost the same. The methodology developed to evaluate the behaviour in fatigue of rail segment corresponded to the expectations na serves as a parameter of material qualification, assisting in the decision making process when choosing between distinct type of materiaIs for rails.

Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são largamente utilizados na indústria de óleo e gás. As principais vantagens são suas propriedades relacionadas à soldabilidade, tenacidade e resistência mecânica. Tubos produzidos com esses aços são utilizados na fabricação de dutos através do emprego de soldas circunferenciais. Os dutos então são usados para transporte de grandes volumes de produtos sob altas pressões. As tubulações inevitavelmente serão expostas a carregamentos dinâmicos, principalmente em aplicações de dutos em alto mar (offshore). Dentro desse contexto, o tubo estará exposto à água do mar em sua superfície externa e fluido de produção na parte interna. De fato, esse último é a maior preocupação, visto que pode ser composto de soluções aquosas com alta concentração de cloretos, contaminadas pelos gases H2S e CO2. Desse modo, a determinação da vida remanescente em corrosão fadiga das soldas fabricadas com essa classe de aços é de suma importância, principalmente na região da raiz das soldas circunferenciais, expostas ao meio agressivo interno. Esse trabalho tem por objetivo determinar a vida em corrosão fadiga de juntas soldadas do aço ARBL API 5L X65 em soluções contendo cloretos, e saturadas com diferentes pressões parciais de CO2. Foram ensaiados corpos de prova de juntas soldadas desse aço em solução contendo 115.000 ppm de cloretos e saturada com pressões de 3, 8 e 15 psia de CO2 a 35ºC. Os ensaios de fadiga foram realizados em um dispositivo de flexão a quatro pontos, com frequência de 0,2 Hz e razão de carregamento alternado de 0,1. Os resultados encontrados indicaram que o aumento da pressão parcial de CO2 tende a aumentar a taxa de corrosão e diminuir a vida remanescente em corrosão fadiga. Isso foi verificado principalmente para altos níveis de carregamento. Entretanto, quando os corpos de prova foram submetidos a carregamentos dinâmicos de menor magnitude, a curva de fadiga da maior pressão parcial de CO2 estudada apresenta uma tendência de “recuperação” (devido à inclinação mais positiva da curva S-N), permanecendo assim mais próxima às curvas encontradas para as outras condições estudadas de menor pressão parcial do gás. Com base na literatura consultada, foram criadas algumas justificativas para tal comportamento. Tudo indica que o fenômeno de “recuperação” da vida em corrosão fadiga foi atribuído à formação de camadas de carbonato não fraturadas e à dissolução anódica de microdeformações típicas da nucleação de trincas de fadiga (microintrusões e microextrusões). / High strength low alloy steels (HSLA) are widely applied in the oil and gas industry. The main advantages from this steel class are good weldability, toughness and mechanical strength. Pipelines are manufactured using girth welding process of tubes sections fabricated with this material. These pipelines are particularly useful for high pressure high volume products transportation. Regarding offshore application, pipelines are inevitably submitted to dynamic loading. The steel is externally exposed to sea water, and internally, to production fluids. In fact, the later is a big concern, since it may contain high chloride content aqueous solution saturated with the H2S and CO2 gases. In this way the corrosion fatigue life determination of HSLA girth welding root are important. These weld joint regions are exposed to environments such as found in the internal side of pipelines. So in order to evaluate CO2 influence on design life of such pipelines, this work aims to determine corrosion fatigue life of API 5L X65 girth welds exposed to high chloride content solution saturated with different partial pressures of CO2. The steel’s girth weld specimens were tested in aqueous solution with chloride content of 115.000 ppm saturated with different partial pressures of 3, 8 and 15psia of CO2 at 35ºC. Four point bend test device were applied for dynamic loading at 0,2 Hz frequency and 0,1 loading ratio. Results found shown that the increase of CO2 partial pressure increases corrosion rate and so decreases the corrosion fatigue life. This was clearly verified for high levels of applied loading. On the other hand, corrosion fatigue life at conditions of elevated partial pressure of CO2 seems to produce some “recovery” when submitted to low stress range levels (due to higher slope of S-N curve), thus recovering fatigue life until it matches with the other two corrosive conditions with lower gas partial pressure. Such behavior of S-N curves was explained based on literature. The “recovery” phenomenon for corrosion fatigue life was attributed to non fractured carbonate scale layers formation and also due to anodic dissolution of microstrain deformations formed during initial corrosion fatigue process (intrusions and extrusions).