Apesar da vida em fadiga de risers flexíveis ser de grande importância na explotação “off-shore”, os dados disponíveis são bastante restritos. A interação entre as suas várias camadas, as inúmeras combinações realizadas entre elas para se obter diferentes características e os recentes avanços em termos de materiais, nos obrigam a estudá-los constantemente. Este trabalho tinha como objetivo principal a construção de um equipamento para possibilitar o estudo da vida em fadiga de risers, através de movimentos de tração combinada com flexão, referentes ao teste “a” da classe II da norma API 17B, bem como todos os outros testes da classe I da referida norma. Foram projetadas a estrutura e todos os demais componentes, que posteriormente foram redimensionados pelos resultados obtidos em simulações numéricas (elementos finitos). Posteriormente, de posse de todos os componentes, realizou-se a montagem do equipamento, seguida de um teste final, que foi acompanhado por uma análise extensométrica dos principais pontos da estrutura. A conclusão básica deste trabalho foi obtida através da comparação das análises por elementos finitos e extensométrica, onde foi constatado que o equipamento estava apto a entrar em operação para a realização de ensaios estáticos ou dinâmicos, observando-se apenas algumas restrições comentadas.

Neste trabalho, aplicando-se metodologia da mecânica da fratura dependente do tempo, analisa-se o comportamento de corpos de prova pré-trincados do aço API P22 de tubulação petroquímica, na forma usada (1 20.000 horas de trabalho a 538OC e a 115 Kgf/cm2 de pressão de vapor), e nova (sem uso), em testes de fadiga, fadiga-fluência em ondas trapezoidais de carregamento, e fluência com carga constante, aplicada por meio de pesos mortos, todos realizados a 538OC. Nas diversas condições de ensaio planejadas, pôde-se comparar o desempenho do material novo com o usado. Concluiu-se que o material usado tem melhor desempenho nas condições de fadiga testadas. Nas condições de fluência o material novo mostrou-se com melhor desempenho. E nas condições de fadigafluência, dependendo do tempo de espera (ou de aplicação do carregamento) observou-se a existência de um tempo de transição além do qual as condições de fadiga-fluência aumentam o tempo de ruptura, tornando a fluência simples mais prejudicial. Conclui-se então que numa situação de análise de integridade estrutural, das três situações de carregamento analisadas (fadiga, fadiga-fluência e fluência), fadiga pura é mais danosa, sendo o fator limitante de vida (em tempos de espera curtos ou altas frequências). E, dependendo do tempo de espera, ou de aplicação de carga, a interação entre a fadiga e a fluência pode ser o fator limitante, sendo mais perigosa que a fluência simples. / In this work the time dependent fracture mechanics methodology is applied to the analysis of the behavior of pre-cracked specimens of API P22 steel pipe used in a petrochemical industry. Samples of new material and specimens extracted from a pipe in service for 120000 hours at a pressure of 115 Kgf/cm2 of steam at 538OC, were tested. Fatigue tests, fatigue-creep interaction tests with trapezoidal loading, and creep tests at constant load were performed at 538OC. The results showed that for all the conditions of the fatigue test, the used material had the best performance. However, the creep resistance of the new material was superior. In the fatigue-creep tests it was observed the existence of a hold time transition above which the time for rupture grows rapidly a simple creep for the same load is more critical. Overall we conclude that for the structural integrity analysis, for short hold times, fatigue is the most important factor and should be considered for the lifetime evaluation. When comparing creep with fatigue-creep behavior a threshold was observed, for long hold times simple creep was dominant, while the interaction fatigue-creep was more important for shorter periods.

O ferro fundido vermicular é um material de destaque para aplicações em componentes que estão sujeitos a choques e variações térmicas. O mesmo apresenta boa combinação de propriedades tipo condutividade térmica, resistência e tenacidade. Desta forma, a disponibilidade de informações sobre a influência de diferentes composições químicas sobre o comportamento diante de exigências térmicas, vem contribuir para consolidar o uso deste material em componentes automotivos. No caso do ferro vermicular, a resistência ao surgimento de trincas por solicitações térmicas pode ser melhorada com adições de elementos de liga como: cromo, molibdênio, vanádio e outros. Ferros fundidos vermiculares com diferentes teores de molibdênio e silício são investigados neste trabalho. Corpos de prova na forma de discos finos (4mm) foram submetidos a três diferentes gradientes de temperatura (50 à 450, 500, e 550"C). Investigou-se, ainda, a influência de cantos vivos deixados pela usinagem dos corpos de prova. Para os ensaios de ciclagem térmica foi desenvolvido um ensaio que consiste em aquecer uma das faces do corpo de prova por chama, submetendo a outra face ao resfriamento por jato d'água até a temperatura de 50°C. Resultados mostram que o método desenvolvido para a realização do ensaio foi eficiente para avaliar as variáveis em questão. Pode-se concluir a partir dos resultados que o molibdênio aumenta a resistência à fadiga térmica. A temperatura máxima do ensaio é determinante para a vida em fadiga térmica e materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 450°C resistiram duas vezes mais que materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 550°C, e por fim, corpos de prova com o canto vivo amenizado tiveram um desempenho de 1,5 à 2,6 vezes melhor que os com o canto vivo pronunciado. / The compacted grapite iron is a suitable material for application on components subject to thermal shock and thermal variation. This material shows a good combination o f properties like thermal conductivity, strength and toughness. By this way, the availability o f information about the influence o f chemical composition over performance under thermal conditions, contributes to consolidate the use of this material in automotive components. In case of compacted graphite iron, the resistance to crack initiation due to thermal solicitation can be improved by the addition of alloying elements like: chromium, molybdenum, vanadium and others. Compacted graphite irons with different contents of molybdenum and silicon were investigatted in this work. The specimens in shape of thin disks (4mm) were submitted to three different thermal gradients, from 50 to 450, 500 and 550°C. Also, · the influence of the sharp edges left after machining of specimens was investigated. A procedure was developed for the thermal cyclic tests, consisting in warming one of the faces of the specimen with a heating flame while keeping the other (face) cooled by a water jet to a temperature of 50°C. The results show that the method devoloped for the execution of the test was efficient to evaluate the variables in question. The results indicate that the molybdenum improves thermal fatigue resistance. The maximum temperature of the test is decisive for life in thermal fatigue, and material tested on temperatures up to 450°C resisted twice more than the material tested on temperatures up to 550°C. Finaly, specimens wih smooth edges had a performance 1,5-2,6 times better than specimens with sharp edges.

Neste trabalho, apresenta-se um programa de computador criado para automatizar os procedimentos para a verificação à fadiga de seções de concreto armado, submetidas a solicitações normais, conforme as recomendações do Projeto de revisão da NBR 6118/2001 (Texto conclusivo). o programa calcula as tensões e as variações de tensões, necessárias para as verificações, no regime elástico (estádio 11),qualquer que seja a solicitação (reta ou desviada) e qualquer que seja a seção transversal da barra (suposta poligonal). Este programa tem grande utilidade prática na verificação de lajes, vigas e pilares de concreto armado. Devido à sua simplicidade e à quantidade de conhecimentos básicos, de cálculo diferencial e integral, cálculo numérico, geometria das massas, resistência dos materiais e concreto armado, envolvidos no seu desenvolvimento, pode ser usado também para fins didáticos.

Este trabalho teve como objetivo geral avaliar a influência do sistema de cura da borracha natural utilizada na fabricação de compostos elastoméricos nas propriedades mecânicas, dinâmicas e de fadiga aplicados em coxins de motor. A avaliação comparativa entre um composto de referência já utilizado comercialmente e os demais visou basicamente variar a densidade de reticulação e o tipo de ligações cruzadas através do teor de enxofre e acelerador. Foram investigados ao total nove compostos elastoméricos, sendo oito à base de enxofre e sulfenamida e um à base de peróxido. Para os compostos elastoméricos reticulados por enxofre variou-se a razão enxofre/acelerador a fim de se promover diferentes tipos de ligações cruzadas, bem como diferentes densidades de reticulação do elastômero. Os ensaios utilizados para avaliação dos compostos elastoméricos foram aqueles de maior interesse na caracterização do comportamento e característica de compostos de borracha aplicados em coxins de motor de automóveis. As propriedades mecânicas como dureza, tensão de ruptura, alongamento à ruptura, deformação permanente, etc. foram determinadas através de ensaios laboratoriais normatizados. As propriedades dinâmico-mecânicas (rigidez dinâmica, ângulo de perda, coeficiente de amortecimento, módulos e energias de armazenamento e de perda) e de fadiga foram caracterizadas através de ensaios de MTS e DMA. Os compostos de NR também foram avaliados quanto à cura (análise reológica), estabilidade térmica (ensaio de TGA), geração de calor, dureza e propriedades mecânicas antes e após envelhecimento térmico. Os resultados obtidos mostraram que a quantidade de enxofre e a variação da razão enxofre/acelerador, que determinam a densidade e o tipo de ligações cruzadas possuem forte influência nas propriedades mecânicas dos compostos elastoméricos. A resposta dinâmico-mecânica dos compostos de NR também foi muito sensível às alterações do sistema de cura dos compostos elastoméricos, bem como a resistência à fadiga destes materiais onde, por exemplo, o sistema de cura convencional apresentou melhor performance. A variação das quantidades relativas dos componentes da formulação mostrou ser parâmetro importante na performance do produto final. / The aim of this work was to evaluate the cure system influence on the mechanical and dynamic properties and the fatigue life of the natural rubber compounds applied on engine cushions. For that relative quantities of the sulphur and accelerator were varied and so the crosslinking type and density. A commercially NR compound already used for engine cushions was comparatively evaluated as a compound reference. The tests used for evaluation of the NR compounds were those of interest in the behavior characterization of rubber compounds applied on automobiles engine cushions. The mechanical properties as hardness, tensile strength, elongation at rupture, permanent deformation and so one were determined through standardized laboratorials assays. The dynamic-mechanical properties (dynamic stiffness, phase angle, damping coefficient, storage and loss modules and energies) and fatigue life had been characterized through MTS and DMA tests. The NR compounds had been also evaluated regarding their rheology (rheological analysis), thermal stability (TGA analisys), heat build up, and thermal aging effects on the hardness and mechanical properties. The gotten results had shown that the amount of sulphur and the variation of the sulphur/accelerator rate, that determine the density and crosslink type have had influence on the mechanical properties of elastomeric compounds. The dynamic-mechanic properties and the fatigue resistance of the NR composites were very dependent on the cure system of the elastomeric compounds, where the conventional cure system presented better performance. The variation of the relative components amounts showed to be an important parameter for the final product performance.

O uso da bicicleta tem sido difundido, tanto para atividades de lazer quanto para a prática de esportes. Este meio de transporte tem ocupado grande espaço na sociedade, principalmente naquelas mais numerosas - Índia e China, por exemplo. Da segunda metade do século XX para o presente, o estudo da fadiga ganhou relevância para buscar o entendimento/explicação para algumas falhas catastróficas que ocorreram neste período. O ciclismo não poderia ser diferente, acompanhou a evolução, tanto de técnica quanto de materiais. Apesar deste desenvolvimento algumas estruturas - quadros de bicicleta sofrem falhas durante o uso, apresentando trincas ou até mesmo entrando em colapso súbito. Os esforços gerados durante a prática do ciclismo de estrada diferem daqueles gerados durante a prática do mountain bike. Tendo como ponto de partida um quadro de bicicleta que falhou – trincou, no desenvolvimento do trabalho simula-se um carregamento capaz de avaliar a resistência da junta soldada de fácil reprodução em teste, retratando uma condição de uso. O comportamento da estrutura com o carregamento proposto foi simulado utilizando a técnica de elementos finitos. A tensão máxima localizada coincidiu com o ponto em que surgiu a falha no quadro analisado, a magnitude da tensão naquele ponto também foi avaliada. Aplicando-se o procedimento de cálculo para a vida em fadiga de uma estrutura, obteve-se um resultado de tensão que atingiu 40% do valor necessário para desencadear o processo – fadiga, naquele ponto. A análise confrontou a resistência do projeto com o carregamento proposto para verificar sua capacidade para absorver esforços da ordem ou superiores ao analisado. Sabe-se que ciclistas mais radicais poderiam valer-se da combinação deste carregamento com outras situações onde a massa do ciclista pode facilmente ser amplificada por efeitos dinâmicos, altas velocidades e obstáculos diversos. Esta condição adversa é complexa para ser reproduzida em uma simulação porque se desconhecem os valores relativos às deformações, assim como as velocidades, ângulos e movimentos que o ciclista possa estar realizando durante este tipo de uso, comumente verificado durante a prática do esporte – mountain bike. / The bicycle use has been diffused among the population in general, the people started to see it as a way of transport. It has been used both for transportation and for professional cyclists who use it as tool to reach their goals or to win bicycle races. The evolution, both on materials and cycling/bike riding techniques in the second half of last century has changed. In the other hand, fatigue cases which follow some disasters got some relevancy. The first goal was to find some explanation for what happened and how to avoid the problem – the crack, or in some cases the disaster. The cyclism followed the evolution, both on materials, on the road bikes and off-road bikes. Actually many riders know that some samples of bike frames have failed during use or even worse the crack appeared and the frame broke down suddenly. The discussion concerning the bicycle frame resistance doesn’t look finished. The cyclists demands are different. The loads encountered during cycling can be very different comparing on and off-road bikes – Road and Mountain Bike. The start point for the present work involved a sample of a Mountain Bike frame which had failed. The work development was to propose a kind of load which could test the fatigue strength of the material analyzed. The load proposed should be easy to simulate in finite element analysis – FEA, and it must reproduce a normal use condition. The the load were defined, the structure were simulated using a specific software – FEA. Finite element analysis. After the test the responses were collected. The primary goals were to find the location of the main tensile and its measurement in the frame. It coincided exactly with the crack in the real bike frame. Using the normal procedure to predict the fatigue life in the welded joint, the result reached 40% of the fatigue resistance for that joint, considering the load applied. The analysis compared the project resistance to the load to check its capacity to absorb loads igual or above the one which were used. Some riders that are more strength, those who can apply more than the load proposed or even those who are more radical in their way of riding could use the combination of these situations making the load easly amplified by dynamics effects, bumps and high speed for example. This hard condition of use is complex to be reproduced because there isn’t any information concerning strain, speed, angles and the montion that the rider could do when riding a mountain bike.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a resistência à corrosão-fadiga do aço API 5CT P110 em meio aquoso salino contendo CO2 e H2S e comparar com os resultados de fadiga ao ar, bem como avaliar a sua adequação ao uso nessas condições conforme normas vigentes e revisão da literatura. Esse aço é classificado como sendo do tipo ARBL (alta resistência, baixa liga) e é especificado principalmente para uso em colunas de revestimento (casing) e colunas de produção (tubing) para poços de petróleo e gás. As colunas de revestimento e de produção para poços de petróleo offshore necessitam operar sob altas pressões em profundidades cada vez mais elevadas, necessitando apresentar alta resistência e boa tenacidade para suportar as solicitações de tração, pressão interna, colapso e fadiga ao longo da sua vida útil. Adicionalmente, essas tubulações precisam resistir também à corrosão causada pela fase aquosa produzida juntamente com o petróleo e gás extraídos, os quais podem conter gases agressivos dissolvidos, tais como o CO2 e o H2S, além de espécies agressivas como os íons cloretos. As condições do meio agressivo do ensaio de corrosão-fadiga foram escolhidas para simular condições possíveis de serem encontradas em poços de petróleo e gás offshore. Para atingir estes objetivos foram realizados ensaios de fadiga ao ar e ensaios de corrosão-fadiga utilizando um controle de carga sob flexão a três pontos. Para os ensaios de fadiga ao ar, foi utilizada uma máquina servo-hidráulica, razão de carregamento de 0,1, frequência de 20 Hz e run out de 10 milhões de ciclos. Já os ensaios de corrosão-fadiga foram realizados em um equipamento especial para ensaios de corrosão-fadiga, contendo todo um sistema específico para automação e controle dos ensaios. Para corrosão-fadiga foi utilizada a razão de carregamento de 0,1, frequência de 0,5 Hz e run out de 1 milhão de ciclos. Para os ensaios de corrosão-fadiga foi utilizada uma solução aquosa salina contendo 115.000 ppm de cloretos, previamente desaerada. Dentro da cuba, durante o ensaio, a solução foi saturada com uma mistura gasosa composta de CO2 contendo 10.000 ppm de H2S. A cuba de ensaio foi pressurizada com a mistura gasosa até atingir a pressão atmosférica e a temperatura de ensaio de 50°C. Foram ensaiados oito corpos de prova em fadiga ao ar e seis em corrosão-fadiga. As amostras foram usinadas a partir de um segmento de tubo e foram previamente lixadas para retirar os riscos de usinagem e evitar concentradores de tensão na superfície. Os resultados foram plotados em um mesmo gráfico de amplitude de tensão (Δσ) no eixo das ordenadas e logaritmo do número de ciclos até a fratura no eixo das abscissas para a construção das curvas de Wöhler. O comportamento em corrosão-fadiga apresentou uma redução significativa na vida em fadiga em relação à fadiga ao ar, demonstrando a forte agressividade do meio causada principalmente pela presença do H2S. Desse modo, este trabalho apresenta resultados indicando uma grande queda no desempenho em fadiga do aço API 5CT P110 frente a meios contendo H2S na produção de óleo e gás, principalmente associado ao mecanismo de trincamento sob tensão em presença de sulfeto (sulfide stress cracking). / Casing and tubing for offshore wells in the petroleum and natural gas industries are subjected to high pressures under increasing well depths, so they increasingly require high strength and good toughness in order to support the tensile stresses, internal pressure, collapse and fatigue during the predicted lifetime. Additionally, these casing and tubing need to support the corrosion caused by the aqueous phase produced together with the petroleum and gas extracted that may also contain aggressive dissolved gases such as CO2 and H2S and even aggressive species such as chloride ions. Thus, this work aims to determine and compare the fatigue and corrosion fatigue behavior of the API 5CT P110 steel in the presence of water with high chloride content containing CO2 and 10.000 ppm of H2S and evaluate the fitness for purpose in this environment based on current standards and literature review. This steel is classified as a high strength low alloy steel (HSLA) and is specified for use as casing and tubing for wells in the petroleum and natural gas industries. Fatigue and corrosion fatigue tests were performed in air and in aggressive environment. The experiments were conducted using three point bend test and a frequency of 20 Hz in air and 0,5 Hz in aggressive environment. All final data are presented on a Wöhler curve. The corrosion fatigue behavior showed a significant reduction in fatigue life compared to fatigue in air, demonstrating the strong aggressiveness of the environment mainly caused by the H2S presence. Thereby, this work presents results indicating a large decrease in fatigue performance of API 5CT P110 steel facing H2S containing environments in oil and gas production, mainly associated with the mechanism of sulfide stress cracking.

O uso de tubos metálicos como componentes integrantes de umbilicais submarinos vem apresentando uma tendência de crescimento na costa brasileira. Apesar de ser uma tecnologia madura, já difundida em outras regiões de produção de petróleo em mar no mundo, o ineditismo de sua aplicação no Brasil traz a necessidade de se estudar algumas questões específicas na busca de se garantir a adequada implementação da tecnologia. Um dos aspectos peculiares à costa brasileira diz respeito ao tipo de embarcações especializadas à instalação dos umbilicais. Tomando-se a instalação de um umbilical típico de tubos metálicos sendo feita por estas embarcações observa-se uma condição bastante severa de processo de fadiga de baixo ciclo nos tubos. Trabalhos vem sendo feitos para se estudar o efeito da fadiga de baixo ciclo no desempenho a fadiga de alto ciclo destes tubos, entretanto, nenhum trabalho foi específico para o tipo de regime de fadiga de baixo ciclo que aparece no cenário de instalação da costa brasileira. Neste trabalho foi proposto um método de teste para se simular, em amostras em laboratório, este regime específico de dano de fadiga de baixo ciclo. Após a aplicação deste dano as amostras foram submetidas a um regime de fadiga de alto ciclo para construção de curvas SN e comparação com as curvas disponíveis na literatura. Para a determinação dos carregamentos impostos aos umbilicais e tubos metálicos foram definidos dois cenários de profundidade (lâmina d’agua) e condições ambientais típicos de instalações de umbilicais na costa brasileira. Para determinação das deformações sofridas pelos tubos metálicos foi utilizado um software dedicado a este tipo de análise e que emprega o método de elementos finitos. Nas simulações do software foram utilizadas curvas Tensão-Deformação obtidas de 6 amostras de tubos ensaiadas. O universo de amostras utilizado para os testes em laboratório, simulando o dano à fadiga de baixo ciclo e construção das curvas SN, foi de 15 amostras com espessura de parede de 1,1mm sem solda e 14 amostras com espessura de parede de 1,3mm com solda circunferencial. A aplicação do dano à fadiga de baixo ciclo foi feita utilizando-se o método de teste de flexão em quatro pontos. Para a construção das curvas SN foi utilizado método de fadiga axial. Após o teste de fadiga axial algumas das amostras foram selecionadas para caracterização das superfícies de fratura. Os resultados dos testes indicaram que, apesar do dano de fadiga de baixo ciclo ser em regime bastante diferente dos estudos disponíveis na literatura, o desempenho à fadiga de alto ciclo dos tubos não apresentou queda quando comparado com estes estudos. / The use of steel tubes in subsea umbilicals is showing a continuous growth in offshore Brazil. Although steel tubes are a mature technology in other offshore oil production areas abroad, its ineditism in Brazil brings the necessity of verifying some local specific characteristic to guarantee its adequate implementation. One of these specific characteristics is regarding the umbilical installation fleet. Taking one typical steel tube installation by one of those vessels one can found a very severe low cycle fatigue condition. Studies have been made for understanding the effect of low cycle fatigue in the high cycle fatigue behavior of steel tubes for umbilicals, but, no specific study on the low cycle fatigue regime that figures on brazilian coast installation scenario. This work proposed a test method for simulating, in samples in laboratory, this specific regime of low cycle fatigue, and after imposing this damage the samples was subjected to a high cycle fatigue regime in order to build SN curves and to compare with the curves presented in the literature. For determining the loads imposed to umbilicals and steel tubes two typical installation scenarios of water depth and environmental data was defined. For determining strains on steel tubes it was used a specific finite element method software. On the software simulation it was used 6 stress-strain curves obtained of 6 steel tube samples testes. The sampling universe for the laboratory tests, for simulating the low cycle fatigue and SN curves build, was 15 samples of 1,1mm wall thickness without weld tubes and 14 samples of 1,3mm wall thickness with weld tubes. The low cycle fatigue regime was performed in a four point bending apparatus and axial fatigue test was used for the SN curves. After axial fatigue test some samples were selected for fracture characterization. The tests results indicated that, although low cycle fatigue regime been different to studies in the literature, the steel tubes didn’t show detrimental effects on high cycle fatigue resistance when compared to these studies.

Este trabalho teve como objetivo geral avaliar a influência do sistema de cura da borracha natural utilizada na fabricação de compostos elastoméricos nas propriedades mecânicas, dinâmicas e de fadiga aplicados em coxins de motor. A avaliação comparativa entre um composto de referência já utilizado comercialmente e os demais visou basicamente variar a densidade de reticulação e o tipo de ligações cruzadas através do teor de enxofre e acelerador. Foram investigados ao total nove compostos elastoméricos, sendo oito à base de enxofre e sulfenamida e um à base de peróxido. Para os compostos elastoméricos reticulados por enxofre variou-se a razão enxofre/acelerador a fim de se promover diferentes tipos de ligações cruzadas, bem como diferentes densidades de reticulação do elastômero. Os ensaios utilizados para avaliação dos compostos elastoméricos foram aqueles de maior interesse na caracterização do comportamento e característica de compostos de borracha aplicados em coxins de motor de automóveis. As propriedades mecânicas como dureza, tensão de ruptura, alongamento à ruptura, deformação permanente, etc. foram determinadas através de ensaios laboratoriais normatizados. As propriedades dinâmico-mecânicas (rigidez dinâmica, ângulo de perda, coeficiente de amortecimento, módulos e energias de armazenamento e de perda) e de fadiga foram caracterizadas através de ensaios de MTS e DMA. Os compostos de NR também foram avaliados quanto à cura (análise reológica), estabilidade térmica (ensaio de TGA), geração de calor, dureza e propriedades mecânicas antes e após envelhecimento térmico. Os resultados obtidos mostraram que a quantidade de enxofre e a variação da razão enxofre/acelerador, que determinam a densidade e o tipo de ligações cruzadas possuem forte influência nas propriedades mecânicas dos compostos elastoméricos. A resposta dinâmico-mecânica dos compostos de NR também foi muito sensível às alterações do sistema de cura dos compostos elastoméricos, bem como a resistência à fadiga destes materiais onde, por exemplo, o sistema de cura convencional apresentou melhor performance. A variação das quantidades relativas dos componentes da formulação mostrou ser parâmetro importante na performance do produto final. / The aim of this work was to evaluate the cure system influence on the mechanical and dynamic properties and the fatigue life of the natural rubber compounds applied on engine cushions. For that relative quantities of the sulphur and accelerator were varied and so the crosslinking type and density. A commercially NR compound already used for engine cushions was comparatively evaluated as a compound reference. The tests used for evaluation of the NR compounds were those of interest in the behavior characterization of rubber compounds applied on automobiles engine cushions. The mechanical properties as hardness, tensile strength, elongation at rupture, permanent deformation and so one were determined through standardized laboratorials assays. The dynamic-mechanical properties (dynamic stiffness, phase angle, damping coefficient, storage and loss modules and energies) and fatigue life had been characterized through MTS and DMA tests. The NR compounds had been also evaluated regarding their rheology (rheological analysis), thermal stability (TGA analisys), heat build up, and thermal aging effects on the hardness and mechanical properties. The gotten results had shown that the amount of sulphur and the variation of the sulphur/accelerator rate, that determine the density and crosslink type have had influence on the mechanical properties of elastomeric compounds. The dynamic-mechanic properties and the fatigue resistance of the NR composites were very dependent on the cure system of the elastomeric compounds, where the conventional cure system presented better performance. The variation of the relative components amounts showed to be an important parameter for the final product performance.

O uso da bicicleta tem sido difundido, tanto para atividades de lazer quanto para a prática de esportes. Este meio de transporte tem ocupado grande espaço na sociedade, principalmente naquelas mais numerosas - Índia e China, por exemplo. Da segunda metade do século XX para o presente, o estudo da fadiga ganhou relevância para buscar o entendimento/explicação para algumas falhas catastróficas que ocorreram neste período. O ciclismo não poderia ser diferente, acompanhou a evolução, tanto de técnica quanto de materiais. Apesar deste desenvolvimento algumas estruturas - quadros de bicicleta sofrem falhas durante o uso, apresentando trincas ou até mesmo entrando em colapso súbito. Os esforços gerados durante a prática do ciclismo de estrada diferem daqueles gerados durante a prática do mountain bike. Tendo como ponto de partida um quadro de bicicleta que falhou – trincou, no desenvolvimento do trabalho simula-se um carregamento capaz de avaliar a resistência da junta soldada de fácil reprodução em teste, retratando uma condição de uso. O comportamento da estrutura com o carregamento proposto foi simulado utilizando a técnica de elementos finitos. A tensão máxima localizada coincidiu com o ponto em que surgiu a falha no quadro analisado, a magnitude da tensão naquele ponto também foi avaliada. Aplicando-se o procedimento de cálculo para a vida em fadiga de uma estrutura, obteve-se um resultado de tensão que atingiu 40% do valor necessário para desencadear o processo – fadiga, naquele ponto. A análise confrontou a resistência do projeto com o carregamento proposto para verificar sua capacidade para absorver esforços da ordem ou superiores ao analisado. Sabe-se que ciclistas mais radicais poderiam valer-se da combinação deste carregamento com outras situações onde a massa do ciclista pode facilmente ser amplificada por efeitos dinâmicos, altas velocidades e obstáculos diversos. Esta condição adversa é complexa para ser reproduzida em uma simulação porque se desconhecem os valores relativos às deformações, assim como as velocidades, ângulos e movimentos que o ciclista possa estar realizando durante este tipo de uso, comumente verificado durante a prática do esporte – mountain bike. / The bicycle use has been diffused among the population in general, the people started to see it as a way of transport. It has been used both for transportation and for professional cyclists who use it as tool to reach their goals or to win bicycle races. The evolution, both on materials and cycling/bike riding techniques in the second half of last century has changed. In the other hand, fatigue cases which follow some disasters got some relevancy. The first goal was to find some explanation for what happened and how to avoid the problem – the crack, or in some cases the disaster. The cyclism followed the evolution, both on materials, on the road bikes and off-road bikes. Actually many riders know that some samples of bike frames have failed during use or even worse the crack appeared and the frame broke down suddenly. The discussion concerning the bicycle frame resistance doesn’t look finished. The cyclists demands are different. The loads encountered during cycling can be very different comparing on and off-road bikes – Road and Mountain Bike. The start point for the present work involved a sample of a Mountain Bike frame which had failed. The work development was to propose a kind of load which could test the fatigue strength of the material analyzed. The load proposed should be easy to simulate in finite element analysis – FEA, and it must reproduce a normal use condition. The the load were defined, the structure were simulated using a specific software – FEA. Finite element analysis. After the test the responses were collected. The primary goals were to find the location of the main tensile and its measurement in the frame. It coincided exactly with the crack in the real bike frame. Using the normal procedure to predict the fatigue life in the welded joint, the result reached 40% of the fatigue resistance for that joint, considering the load applied. The analysis compared the project resistance to the load to check its capacity to absorb loads igual or above the one which were used. Some riders that are more strength, those who can apply more than the load proposed or even those who are more radical in their way of riding could use the combination of these situations making the load easly amplified by dynamics effects, bumps and high speed for example. This hard condition of use is complex to be reproduced because there isn’t any information concerning strain, speed, angles and the montion that the rider could do when riding a mountain bike.