Orientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Ana Paulo Rosifini Alves Claro / Banca: Durval Rodrgigues Júnior / Resumo: 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... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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) / Mestre

Orientador: Camila Coelho Greco / Banca: Mauro Gonçalves / Banca: Sérgio Ricardo de Abreu Camarda / Resumo: 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... / Abstract: 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... / Mestre

Orientador: José Geraldo Trani Brandão / Coorientador: Vincent Nougier / Coorientador: Henrique M. Rocha / Banca: Marcelo Sampaio Martins / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Renata Aparecida Ribeiro Custódio / Banca: Paulo Henrique Marchetti / Resumo: A coordenação postura e movimento é um importante requisito para realizar tarefas diárias. Para investigar esta coordenação, dois experimentos foram conduzidos. No primeiro, a demanda cognitiva adicional associada ao controle da postura e do movimento foi estimada usando o paradigma da dupla-tarefa. No segundo, foram investigados os efeitos da fadiga muscular de membros inferiores nesta coordenação. Trinta e seis homens adultos, 20 a 30 anos, futebolistas amadores, foram voluntariamente recrutados, vinte para o primeiro e dezesseis para o segundo experimento. A tarefa consistiu em lançar uma bola até o alvo, o mais precisamente possível, com a parte interna do pé. Parâmetros biomecânicos foram analisados: centro de pressão (CP), centro de massa (CM) e atividade eletromiográfica (EMG). Os valores foram comparados por ANOVAs (p=5%). Resultados do primeiro experimento mostraram que a condição de dupla-tarefa produziu uma diminuição na performance e significante aumento no tempo de execução do movimento. Resultados dos deslocamentos do CP e CM mostraram significantes diferenças somente na direção anteroposterior (p<0,05). Análises do sinal EMG mostraram que a condição dupla-tarefa modificou o modo que os ajustamentos posturais antecipatórios (APAs) foram gerados, enfatizando que os processos cognitivo, postural e motor trabalharam dependentemente. No segundo experimento, os resultados mostraram que a eficácia do lançamento diminuiu com a fadiga. Resultados dos deslocamentos do CP... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The coordination of posture and movement is a necessary requirement to perform daily life tasks. To investigate this coordination, two experiments were conducted. In the first, the additional cognitive demand associated to postural and movement control was estimated using a dual-task paradigm. In the second, were investigated the effects of lower limbs muscular fatigue on this coordination. Thirty six adult men, 20 to 30 years old, amateur footballers, were voluntary recruited, twenty to first and sixteen to the second experiment. Participant's task was to kick a ball with the inside of the right foot, as accurately as possible, toward a target. Biomechanical parameters were analyzed: center of pressure (CP), center of mass (CM) and electromyographic activity (EMG). The values were compared by ANOVAs (p=5%). Results of the first experiment showed that dual-task yielded a decreased kicking performance and a significant increased timing to perform the movement. CP and CM displacements results showed significant differences only in anteroposterior direction (p<0,05). EMG signal analysis showed that dual-task condition modified the way of adjustments postural anticipatory (APAs) were generated, emphasizing that cognitive, postural, and motor processes worked dependently. In the second experiment, results showed that kicking accuracy decreased with fatigue. CP and CM displacement results showed significant differences between conditions, in anteroposterior and mediolateral directi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Edson Antonio Capello / Banca: Cleudmar Amaral de Araujo / Banca: Cesar Renato Foschini / Resumo: 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... / Abstract: 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... / Mestre

Orientador: Fernando de Azevedo Silva o / Banca: Erick Siqueira Guidi / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: A investigação do fenômeno da fadiga em elementos de máquinas é um tema de suma importância na Engenharia Mecânica, pois a maioria das falhas estruturais nestes elementos ocorre devido a esse evento, ou seja, por causa de cargas que variam no tempo e não devido a esforços estáticos. Por isso, o uso do Método dos Elementos Finitos através da simulação computacional para avaliar o campo de tensões e a vida em fadiga do rotor, é o principal objetivo do trabalho. Estas análises em peças complexas responsáveis pela geração da maior parte da energia elétrica de todo o país é a grande motivação para o progresso deste estudo. É importante salientar que um dos principais interesses no desenvolvimento do projeto mecânico estrutural de um componente é a determinação de sua durabilidade ou vida útil, que é alcançada através do estudo da fadiga. Este trabalho expõe a modelagem e simulação numérica, utilizando o programa Ansys, do rotor de um hidrogerador (Usina de Foz do Areia) que apresentou algumas trincas. O surgimento de defeitos em rotores de usinas hidrelétricas com menos de 30 anos não é comum, e por isso é necessária uma análise que represente a condição mais próxima da realidade. Os resultados obtidos, como tensões e deformações, ficaram abaixo do limite admissível para análise estática e por isso não houve falhas desta natureza. Por outro lado, a avaliação de fadiga permitiu deduzir que as trincas desenvolvidas ocorreram devido a este fenômeno, pois o número de ciclos obtidos pela variação dos carregamentos entre a partida e parada de máquina foi extremamente baixo, cerca de três no mês. Por isso, fez-se necessário apresentar possíveis meios para acabar com o problema, como por exemplo, um aumento no raio da solda na região crítica de surgimento das trincas. Este estudo proporcionou ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The investigation of the fatigue phenomenon in machine elements is a theme of great importance in Mechanical Engineering, for the most of structural failures that may happen in these elements is due to this event, namely because to loads that vary in time and not due of static forces. There for, the use of Finite Elements Method through computational simulation to evaluate the stresses and fatigue life of rotor, it is the main objective of this study. These analyzes in complex parts responsible for generating most of the electricity throughout the country is a great motivation for the progress of this study. It is important to point out that one of the main interests in structural mechanical design development of a component is the determination of its durability or useful life, which is achieved through the study of fatigue. This work presents a modeling and numerical simulation, using the software Ansys, of hydro generator rotor (Foz do Areia plant) which showed some cracks. The appearance of faults in rotor of hydroelectric plants with less than thirty years is not common, and it is therefore necessary analysis that simulates closer to reality condition. The results of this analysis, as stresses and strains, were below the admissible limit for static analysis and therefore there was no failure of this nature. Still, the evaluation of fatigue allowed deduce that developed cracks occurred due this phenomenon, because the number of cycles obtained by variation of machine start/stop loads was extremely low, about three in the month. Hence, it was necessary to present possible ways to end the problem, for example, an increase in radius in the critical weld region appearance of cracks. This study provided to characterize the exposed computer problem, through numerical simulation, which has made possible the representation ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Miguel Justino Ribeiro Barboza / Resumo: No presente trabalho foi feita a analise quantitativa das superfícies de fratura obtidas através da propagação de trinca em fadiga. As trincas em fadiga são o modo de falha que ocorre por uma carga cíclica e repetida aplicada a um corpo de prova, o que irá causar a nucleação, propagação da trinca até a sua ruptura. Utilizou-se a ferramente da dimensão fractal para analisarmos correlações com a propagação de trincas. Os materiais que foram ensaiados são: liga de alumínio AA7475 e aço 300M, ambos materiais de uso aeronáutico. Foram realizados ensaios de propagação de trinca em fadiga em corpos de prova do tipo C(T) para a obtenção da superfície de fratura para análise. Posteriormente as superfícies foram analisadas em microscopio óptico e em microscópio eletrônico de varredura. Foi realizada a medição da dimensão monofractal (DF), quando a superfície é descrita por um único valor, também os valores de dimensão textural (DT), quando temos macroescalas e a dimensão estrutural (DS), quando temos microescalas. Com os resultados obtidos podemos analisar que o DS é quem melhor representa o comportamento das superfícies de fratura, já que este indica os micromecanismos de fratura presentes. Os valores de DS são menos dispersos na identificação das regiões de fadiga (pré-trinca, propagação estável e propagação instável da trinca),possibilitando a comparação com as imagens obtidas de cada etapa do mecanismo de fratura. Os valores de DT são melhores representados pelas reconstruções em microscópio óptico, pois estas permitem descrição mais precisa da topografia do material, considerando que o DT é característico em macroescalas. Já os valores de DS são melhores descritos em análises de microscopia eletrônica de varredura, já que esta apresenta melhor definição para a observação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this paper we make quantitative analysis of fracture surfaces obtained through from fatigue crack propagation. The fatigue cracks are in the mode of failure that occurs for a repetead cycling loading and applied to a specimen, which will cause the nucleation, crack propagation until rupture. We will use the tool of fractal dimension to analyze correlations with the crack propagation. The materials that were tasted are: AA7475 aluminum alloy and 300M steel, both materials for aeronautical use. Tested were performed in fatigue crack propagation inspecimens of type C(T) to obtain the fracture surface for analysis. Subsequently the surfaces were examines in optical microscope and scanning electron microscope. Was performed to measure the monofractal dimension (DF), when the surface is described by a single value, so the textural dimension values (DT), and when we involved macroescale and finally structural dimension (DS) when was presente microscale. With the results we can analyze the DS is who represents the best value for the fractal fracture surface, as this indicates the micromechanics of fracture surfaces. The DS values are less dispersed in the identification of regions of fatigue (pre-crack propagation stable and unstable crack propagation), allowing comparison with the images obtained from each step of the mechanism of fracture. The values of DT are better represented when we do analysis in an optical microscope, because it a achieves the best results of the topography of the material, whereas the DT is characteristic macroscale. The values of DS are best described in the analysis of scanning electron microscopy, since it show better the micromechanics of fracture. So we can say the the DS would be the best representative of the fractal dimension to the analysis of micromechanics of fracture surfaces to their good representation at the microscale / Mestre

Orientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Resumo: Tubos de aço utilizados na exploração e prospecção de petróleo e gás natural estão sujeitos a carregamentos dinâmicos durante o transporte (transit fatigue) e também quando em serviço. Por este motivo é imperativo que os tubos utilizados apresentem excelente integridade estrutural a fim de evitar a ocorrência de falhas prematuras devido à fadiga. Contudo, como o processo de fabricação HFIW, largamente utilizado pela indústria, envolve conformação mecânica seguida de soldagem, defeitos estarão inerentemente presentes nos tubos, notadamente uma interface entre as bordas das chapas soldadas. No presente trabalho foi investigado como a junta soldada de tubos de aço API 5CT N80 tipo Q pode contribuir para redução da vida em fadiga e como o processo como um todo pode levar a anisotropia mecânica dos tubos. Para preservar ao máximo as características originais dos tubos foram realizados ensaios de fadiga axiais utilizando corpos de prova não previstos pelas normas técnicas vigentes, com espessuras iguais as das paredes dos tubos dos quais foram retirados. Foi também desenvolvido e testado um dispositivo para realização de ensaios de fadiga utilizando trechos de tubo, o qual mostrou potencial para a realização de ensaios futuros. Os resultados dos ensaios axiais (realizados de modo a comparar a região da junta soldada como uma posição a 90° dela) indicaram que a junta soldada pode agir como um tipo de concentrador de tensões, contribuindo para a diminuição da resistência à fadiga dos tubos de maneira inversamente proporcional à carga aplicada. Também foi observado que defeitos resultantes do processo de fabricação (muitos deles macroscópicos) podem atuar como pontos para a nucleação de trincas de fadiga e que, portanto, não deveriam estar presentes no produto final. Ensaios de tração, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Steel pipes, used in the oil and gas industry in prospection and exploration activities, are often subjected to cyclic loading during their transportation (transit fatigue) and during their service life. Considering this, these steel pipes must have excellent structural integrity in order to avoid premature failure by fatigue mechanisms. However, the HFIW manufacturing process, widely used by the industry, involves mechanical forming and welding and, therefore, defects are inherently present in the finished products, remarkably an interface between the edges of the steel sheets that are welded into tubes. In this work it has been investigated how the HFIW manufacturing process can reduce the fatigue resistance of API 5CT N80 type Q steel tubes and lead to a mechanical anisotropy of the finished product. To keep the specimens characteristics closer to the real steel pipes, axial fatigue tests have been performed with round specimens which had their thickness equal to the thickness of the walls of the pipes from which they had been taken from. It has been developed also a device and a method to test small length sections of steel tubes, which have shown potential to be used in the future as a new methodology for the study of fatigue in steel pipes. The results of the axial fatigue tests (carried out to compare the welded joint to a position situated 90° from it) indicate that the welded joint can act as a stress raiser and contributes to reduce the fatigue resistance of the steel pipes, in a inversely proportional relationship with the increasing of the applied dynamic loading. It has been observed also that some defects, which result from the manufacturing process, can act as points for the nucleation of fatigue cracks and, for this, they should not be present in the manufactured product. Tensile tests, metallographic analysis, ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Herman Jacobus Cornelis / Coorientador: Celso Pinto Morais Pereira / Banca: Carlos Eduardo Silva de Amorim / Banca: Maria Odila Hilario Cioffi / Banca: Carlos de Moura Neto / Banca: Olivério Moreira de Macedo Silva / Resumo: Este estudo objetiva analisar a influência da espessura de uma camada intermediária de níquel químico sob cromo duro eletrodepositado no aço de alta resistência, ABNT 4340 (utilizado em trens de pouso de aeronaves), com dureza de 39 HRc e 52 HRc. A análise é realizada por meio de dados obtidos nos ensaios de fadiga por flexão rotativa, das amostras revestidas com cromo duro, com e sem camada intermediária de níquel químico. As espessuras com melhor desempenho foram submetidas a ensaio de fadiga axial, em corpos de prova com e sem entalhe. Os resultados demonstram que a aplicação da camada de níquel químico é benéfica, em todas as espessuras analisadas, porém, há espessura que seu desempenho é ainda melhor. O tema proposto surgiu do interesse da ELEB - Embraer Liebherr Equipamentos do Brasil, em buscar por novas alternativas ou melhorias ao atual revestimento de cromo duro convencional. / Abstract: The aim of this study is to analyze the effect of the thickness of an intermediate layer of chemical nickel under chromium electroplating on a high resistance steel ABNT 4340 (used in aircrafts landing gears), with hardness of 39 and 52 HRc. The analysis is done through data obtained from rotating bending fatigue tests of samples coated with hard chromium, with and without intermediate layer of chemical nickel. The thickness with better performance are submitted to axial fatigue tests, with and without notch. The results demonstrate that the application of a layer of chemical nickel is beneficial, in all of the analyzed thickness although some thicknesses present even better performance. The proposed work is due to the interest of the Brazilian Company of Aeronautics, Division of Equipments - EMBRAER/ELEB - in searching for new alternatives or improvements to the current coating with conventional hard chromium. / Doutor

Este trabalho buscou avaliar a técnica ultrassônica de Tempo de Voo da Onda Difratada (TOFD - Time-Of-Flight-Diffraction) para o monitoramento de trincas de fadiga nucleadas no interior de tubos de aço Superdúplex. Para isso, foram fabricados corpos de prova do tipo single edge bending SE(B) a partir de um tubo de aço Superdúplex sem costura. Estas amostras foram ensaiadas em fadiga, e o crescimento de trinca foi monitorado com as técnicas de TOFD, de Flexibilidade no Descarregamento (Compliance) – durante os ensaios, foram dadas sobrecargas mecânicas que causaram deformação plástica. As deformações serviram de pontos de referência para analisar o crescimento de trinca. Para aferir a validade os resultados obtidos com o TOFD nos ensaios de fadiga e fazer uma correlação com o monitoramento em campo de defeitos em tubos de aço Superdúplex, foi fabricado um padrão que simulou um tubo com defeito interno conhecido. Este padrão foi inspecionado com o TOFD, empregando os mesmos equipamentos e parâmetros utilizados nos ensaios de fadiga. Foi possível monitorar o crescimento de trinca em fadiga utilizando a técnica de TOFD e houve forte correlação entre os dados obtidos com o TOFD e o Compliance. A inspeção no tubo padrão manteve uma diferença entre a medida real e a obtida com o TOFD proporcional às encontradas durante o monitoramento dos ensaios de fadiga. / This study aimed to evaluate the ultrasonic technique Time-Of-Flight-Diffraction (TOFD) in monitoring fatigue nucleated cracks within super duplex steel pipes. In order to do it, single edge bending SE (B) specimens were manufactured using a super duplex steel seamless pipe. These samples were tested in fatigue and crack growth was monitored with two different techniques: TOFD and Flexibility in Unloading (Compliance). During the tests, it was used mechanical overloadings so deformation would be cause on the steel pipes. The deformations caused by that served as reference points to analyze the cracking growth. Thus, to assess the validity of the data obtained with the TOFD in fatigue tests, it was made a pattern that simulated a tube with known internal defect. This pattern was inspected with the TOFD, using the same equipment and parameters used in the fatigue tests. A correlation with the monitoring of defects field super duplex steel pipes was also made. The experiment has shown it is possible to monitor the cracking growth fatigue using the TOFD technique. Figures indicate, as well, there is a strong correlation between results obtained with the TOFD and Compliance. The inspection of the standard steel pipe maintained a difference between the actual measurement and obtained measurement. That difference was proportional from TOFD data and those found during the monitoring of the fatigue tests.

A crescente produção de petróleo, destacada em função da descoberta dos campos do pré-sal em território brasileiro, tem aumentado a demanda por tubulações de transporte de óleo e gás. Uma vez que estas tubulações estão sujeitas às solicitações impostas pelas correntes marítimas bem como variação de pressões internas é necessária uma criteriosa análise da vida em fadiga de tais componentes. Os códigos atuais de projeto baseados no conceito de adequação ao serviço e tolerância a defeitos, como o API 579 e a BS 7910, definem diretrizes para a análise de componentes que apresentem defeitos do tipo trinca bem como as características esperadas para os materiais frente as mais variadas aplicações. Estudos recentes apontam considerável dispersão de resultados para os métodos de obtenção do limiar de propagação de trincas realizadas pela técnica do K-decrescente como é o caso da norma ASTM E647. Por outro lado, nos últimos anos, alguns trabalhos têm apresentado técnicas alternativas na obtenção das curvas de propagação de trinca como é o caso da técnica conhecida como CPCA (compression precracking constant amplitude). Através de tal técnica de ensaio seriam obtidos valores inferiores de limiar e, portanto, mais conservadores do que os obtidos pela técnica convencional uma vez que os fenômenos de fechamento de trinca seriam suprimidos. Este trabalho emprega corpos de prova do aço API 5L X60 tipo C(T) comparando quatro curvas da/dN x ΔK obtidas pelos métodos CPCA e convencional onde é variada a razão de carregamento (R) com valores distintos de 0,1 e 0,5. Os resultados obtidos demonstram que o método CPCA apresentou menores valores de limiar de propagação quando comparados ao método convencional. Embora para a razão de carregamento de 0,5 tal resultado fique evidente este é ainda mais pronunciado para a razão de 0,1. / The spread in oil production has increased the demand for pipelines transporting oil and gas mainly due to the discovery of the pre-salt fields in Brazil. Since the pipes are subjected to the loads imposed by water currents and internal pressure variations is necessary to conduct a careful analysis of the fatigue endurance of these components. The current design codes based on fitness-for-service and flaw acceptability concepts, as the API 579 and BS 7910, define guidelines for the analysis of components that have cracklike defects and the expected material properties for several applications. Recent studies have shown anomalous fatigue crack growth data generated by the K-decreasing method presented in ASTM E 647 standard. On the other hand the latest researches have presented alternative techniques for obtaining the crack propagation curves. One of the widespread techniques is known as CPCA method (compression precracking constant amplitude). CPCA technique provides lower crack propagation thresholds than the load reduction methods since the crack closure mechanisms are suppressed. This work compares da/dN vs. ΔK curves obtained by conventional and CPCA method. The samples were C(T) type specimens machined of an API 5L X60 steel. Tests were conducted under load stress ratios of 0.1 and 0.5. The obtained results shown lower crack propagation thresholds for the CPCA technique compared to the conventional method. The differences between tests methods were more pronounced for stress ratio of 0.1 although they were also clear for stress ratio of 0.5.