Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12Bitstream added on 2014-06-13T19:07:18Z : No. of bitstreams: 1 monteiro_fl_me_guara.pdf: 2693716 bytes, checksum: 79334c2a393c7aaa40e71c0ef9ab7905 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Estudo de falha por fratura em eixo da laminadora de aros Leifeld, fabricado em aço de baixa liga e alta resistência, ABNT 4340, forjado, temperado e revenido, com dureza de 39 HRc, abordando aspectos de modelagem pelo método de elementos finitos, utilizando o programa Ansys e critérios de fadiga utilizando o diagrama de Goodman modificado como ferramenta de definição do limite de tensão alternada para fadiga e propostas de mudanças geométricas no eixo a fim de minimizar as tensões sobre a aba da árvore bem como eliminar a possibilidade de fratura por fadiga da mesma. O estudo procura mostrar de forma clara a montagem de um modelo sólido através de um software comercial e a interação com a realidade vivida na manutenção de fábrica, sendo que o estudo surgiu devido a falhas freqüentes e prematuras de árvores em máquinas de repuxamento de aros, de procedência alemã, usada para a fabricação de aros para pneu com câmara utilizados em caminhões e ônibus, máquina esta de propriedade da empresa Maxion Sistemas Automotivos S/A. / This is a fracture failure analysis of a Leifeld flow forming machine spindle, manufactured in a low alloy and high resistance, ABNT 4340 steel, forged, quenched and tempered with hardness of 39 HRc, approaching modeling aspects in finite elements method using the program Ansys and also approaching fatigue criteria using the diagram of Goodman modified as a tool for definition criterion of fatigue alternate stress limit and proposed of geometric changes in the spindle in order to minimize the tensions on the brim of it as well as to eliminate the fracture possibility for fatigue of the same. The study tries to show the assembly of a solid model in a clear way through a commercial software and the interaction with the reality lived in the factory maintenance, the study was proposed due the frequent and premature spindles failures in the flow forming machine, made in Germany, used for the production of rim for tire with tube used in trucks and buses, this machine is property of Maxion Sistemas Automotivos S/A company.

Pour répondre aux exigences de la miniaturisation des dispositifs microélectroniques, des systèmes innovants de stockage de l’énergie voient le jour et sont en mesure de franchir la phase d’industrialisation à grande échelle. L’objectif de la thèse est de réaliser l’étude approfondie de la fiabilité de microbatteries à base de LiCoO2 développées selon une approche « tout solide ». A partir de l’analyse des performances du système en fonctionnement, le vieillissement des microbatteries a été caractérisé en stockage et en cyclage électrochimique. Par le biais d’une fonction exponentielle adaptée de la loi de probabilité de défaillance de Weibull, le vieillissement des microbatteries a pu être modélisé. Finalement, un outil mathématique dédié à la prédiction de la durée de vie des dispositifs en application a pu être développé. Par ailleurs, grâce au concours de la caractérisation électrochimique des différentes couches et interfaces du système ainsi que d’une méthodologie de lecture des courbes de décharge galvanostatique, la source principale de défaillance a été identifiée. La convergence des résultats a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de l’électrode positive de LiCoO2 sur les mécanismes conduisant au vieillissement des microbatteries. Dès lors, un scénario de défaillance et des perspectives d’amélioration des performances en fiabilité ont été proposés. / To meet the requirements of microelectronic devices miniaturization, innovative energy storage systems are emerging and are able to cross the large scale industrialization phase. The goal of this thesis is to achieve a comprehensive reliability study of LiCoO2 based microbatteries developed by an « all-solid » approach. From the performance analysis of the operating system, aging of the microbatteries was characterized in storage and electrochemical cycling modes. Through an adapted exponential function from the Weibull failure probability law, the aging of the microbatteries has been modeled. Finally, a mathematical tool dedicated to the lifetime prediction of the devices in application has been developed. Otherwise, with the help of the electrochemical characterization of the different layers and interfaces of the system and a reading methodology of galvanostatic discharge curves, the main failure source has been identified. The convergence of results made it possible to highlight the leading role of the LiCoO2 positive electrode on the mechanisms leading to aging of the microbatteries. Thenceforth, a failure scenario and reliability performance improvement opportunities have been proposed.

abstract: Integrated oxide/semiconductor heterostructures have attracted intense interest for device applications which require sharp interfaces and controlled defects. The research of this dissertation has focused on the characterization of perovskite oxide/oxide and oxide/semiconductor heterostructures, and the analysis of interfaces and defect structures, using scanning transmission electrom microscopy (STEM) and related techniques. The SrTiO3/Si system was initially studied to develop a basic understanding of the integration of perovskite oxides with semiconductors, and successful integration with abrupt interfaces was demonstrated. Defect analysis showed no misfit dislocations but only anti-phase boundaries (APBs) in the SrTiO3 (STO) films. Similar defects were later observed in other perovskite oxide heterostructures. Ferroelectric BaTiO3 (BTO) thin films deposited directly onto STO substrates, or STO buffer layers with Ge substrates, were grown by molecular beam epitaxy (MBE) in order to control the polarization orientation for field-effect transistors (FETs). STEM imaging and elemental mapping by electron energy-loss spectroscopy (EELS) showed structurally and chemically abrupt interfaces, and the BTO films retained the c-axis-oriented tetragonal structure for both BTO/STO and BTO/STO/Ge heterostructures. The polarization displacement in the BTO films of TiN/BTO/STO heterostructures was investigated. The Ti4+ atomic column displacements and lattice parameters were measured directly using HAADF images. A polarization gradient, which switched from upwards to downwards, was observed in the BTO thin film, and evidence was found for positively-charged oxygen vacancies. Heterostructures grown on Ge substrates by atomic layer deposition (ALD) were characterized and compared with MBE-grown samples. A two-step process was needed to overcome interlayer reaction at the beginning of ALD growth. A-site-rich oxide films with thicknesses of at least 2-nm had to be deposited and then crystallized before initiating deposition of the following perovskite oxide layer in order to suppress the formation of amorphous oxide layers on the Ge surface. BTO/STO/Ge, BTO/Ge, SrHfTiO3/Ge and SrZrO3/Ge thin films with excellent crystallinity were grown using this process. Metal-insulator-metal (MIM) heterostructures were fabricated as ferroelectric capacitors and then electrically stressed to the point of breakdown to correlate structural changes with electrical and physical properties. BaTiO3 on Nb:STO was patterned with different top metal electrodes by focused-ion-beam milling, Au/Ni liftoff, and an isolation-defined approach. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Materials Science and Engineering 2018

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Esta Dissertação, submetida à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, tem como objetivo a caracterização de fratura por fadiga em componentes mecânicos. Esse estudo foi motivado por dois casos de falha: barras estabilizadoras de truques de trem para transporte de minério, e engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Foi apresentada uma revisão da literatura sobre nucleação e propagação de trincas de fadiga, sobre fadiga de contato e por flexão de dentes, os dois principais modos de falha de engrenagens, e sobre a dinâmica do truque de trem. As amostras coletadas de barras falhadas foram caracterizadas e suas superfícies de fratura foram examinadas. A trinca de fadiga iniciou-se em uma das dobras do rebaixo, em local com dano por corrosão, que favoreceram sua nucleação. Uma análise por elementos finitos foi realizada para analisar as tensões residuais devido ao processo de dobra da barra e conformação do rebaixo e as tensões devido à operação, num caso crítico de warp tracionando a barra. Os resultados mostraram que localmente a tensão de escoamento do material foi superada, especialmente nas regiões de pequeno raio de curvatura devido ao rebaixo. Para o caso das engrenagens, foi feita uma análise de confiabilidade por distribuição de Weibull com base nos tempos de vida dos componentes falhados e do restante fabricado. Do resultado inferiu-se que as falhas consistiram na \"mortalidade infantil\" dos componentes. Havia apenas uma amostra de engrenagem falhada disponível para análise, a qual foi detalhadamente caracterizada e cuja superfície de fratura foi minuciosamente estudada, a fim de determinar o modo e o mecanismo de falha, o início da trinca e, com isso, a causa da falha. Pôde-se concluir que a engrenagem falhou devido a fadiga por flexão de dente devido a um desalinhamento na montagem. Determinadas as causas das falhas, podem-se sugerir soluções, aumentando assim a confiabilidade dos componentes. As sugestões podem dizer respeito ao próprio projeto, à seleção de materiais, aos processos de fabricação, ao tratamento térmico, à montagem, ou ao sistema de lubrificação. / This Dissertation, submitted to the Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, aims to characterize fatigue fracture in mechanical components. This study was motivated by two cases of failure: frame brace of train bogies for ore transportation, and gears of large transmission systems, applied to turbogenerators in cogeneration power plants. A literature review was presented on nucleation and propagation of fatigue cracks, contact and tooth bending fatigue, which are the two main modes of failure of gears, and train bogie dynamics. Samples collected of failed bars were characterized and their fracture surfaces were examined. The fatigue crack initiated at one of the bends of the \"fillister\", where corrosion damage took place - both of which favoured the nucleation. A finite element analysis was performed to analyze the residual stresses due to the bending process of the bar and the forming of the \"fillister\" and the stresses due to operation, in a critical case of warp tensioning the bar. The results showed that locally the yield stress of the material was exceeded, especially in the regions of small radius of curvature due to the \"fillister\". For the case of the gears, a reliability analysis was performed by Weibull distribution based on the lifetimes of the failed components and the remainder manufactured. From the result it was inferred that the failures consisted of the \"infant mortality\" of the components. Only one failed gear sample was available for the analysis, which was thoroughly characterised and whose fracture surface was minutely studied, in order to determine the mode and mechanism of failure, crack initiation and, hence, cause of failure. It was concluded that the gear failed due to tooth bending fatigue due to misalignment in the assembly. Having determined the causes of failures, solutions can be suggested, thus increasing the reliability of the components. Suggestions may concern the design itself, materials selection, manufacturing processes, heat treatment, assembly, or lubrication system.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A perfilagem de colunas por raios gama (column gamma scan) é uma técnica nuclear empregada para solucionar problemas em equipamentos de processos industriais, nas refinarias e petroquímicas. Consiste na utilização de uma fonte selada e um detector de radiação [NaI(Tl)], obtendo-se o perfil de densidade unidimensional (1D) do equipamento. Nas últimas décadas, ocorreram algumas melhorias na técnica de perfilagem, tais como, na digitalização contínua das informações e nos sistemas de detecção da radiação (wireless). Novos aplicativos melhoraram a qualidade da apresentação dos resultados. Entretanto, a condição da técnica não mudou drasticamente, desde sua criação. Seu resultado é simplesmente um gráfico 1D da densidade média, em função da altura do equipamento industrial. A tecnologia inovadora proposta neste trabalho de Mestrado utiliza a reconstrução tomográfica industrial, via algoritmos iterativos derivados da ART (Algebraic Reconstruction Technique) e do MART (Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique), para apresentar o resultado de perfilagem como uma imagem bidimensional (2D) da distribuição de densidade, ao invés de um gráfico 1D. Nitidamente, uma imagem 2D possui mais informações técnicas do equipamento em análise, permitindo um avanço na tecnologia de ensaios não destrutivos (END). Assim, muitos problemas operacionais não detectáveis em equipamentos de processos industriais podem ser descobertos e solucionados de forma on-line, usando-se o imageamento 2D. Esta tecnologia permitiu que um pedido de patente fosse depositado junto ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A demanda crescente na complexidade, eficiência e confiabilidade nos sistemas industriais modernos têm estimulado os estudos da teoria de controle aplicada no desenvolvimento de sistemas de Monitoração e Detecção de Falhas. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia inédita de Monitoração e Detecção de Falhas através do algoritmo GMDH e Redes Neurais Artificiais (RNA) que foi aplicada ao reator de pesquisas do IPEN, IEA-R1. O desenvolvimento deste trabalho foi dividido em duas etapas: sendo a primeira etapa dedicada ao pré-processamento das informações, realizada através do algoritmo GMDH; e a segunda o processamento das informações através de RNA. O algoritmo GMDH foi utilizado de duas maneiras diferentes: primeiramente, o algoritmo GMDH foi utilizado para gerar uma melhor estimativa da base de dados, tendo como resultado uma matriz denominada matriz_z, que foi utilizada no treinamento das RNA. Logo após, o GMDH foi utilizado no estudo das variáveis mais relevantes, sendo estas variáveis utilizadas no processamento das informações. Para realizar as simulações computacionais, foram propostos cinco modelos: Modelo 1 (Modelo Teórico) e Modelos 2, 3, 4 e 5 (Dados de operação do reator). Após a realização de um estudo exaustivo dedicado a Monitoração, iniciou-se a etapa de Detecção de Falhas em sensores, onde foram simuladas falhas na base de dados dos sensores. Para tanto as leituras dos sensores tiveram um acréscimo dos seguintes valores: 5%, 10%, 15% e 20%. Os resultados obtidos utilizando o algoritmo GMDH na escolha das melhores variáveis de entrada para as RNA foram melhores do que aqueles obtidos utilizando apenas RNA, o que viabiliza o uso da nova metodologia de Monitoração e Detecção de Falhas em sensores apresentada. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

[pt] Até há bem pouco tempo atrás, os Registradores de Perturbação utilizados em subestações de energia elétrica eram baseados em circuitos analógicos sendo a plotagem realizada através de Oscilógrafos que se utilizavam de papel foto-sensível ou gráfico. Como saída, estes equipamentos forneciam uma plotagem das formas de onda das tensões e correntes da pré-falta e da falta mas, no entanto, devido à tecnologia utilizada, não era possível se obter nem precisão das grandezas monitoradas (tensão ou corrente) nem informações sobre harmônicos presentes no sistema. Devido ao desenvolvimento de sistemas de aquisição de dados baseados em microprocessadores, novos Registradores de Perturbação (RP) têm sido desenvolvidos tendo como características: maior precisão na aquisição das grandezas; integração de funções de registros e cálculos variados; transferência de dados adquiridos via sistema de comunicação para os centros de análise; armazenamento dos dados em memória de massa (fita ou disco) para posterior manipulação matemática por computadores; sistemas de autodiagnóstico e automonitoramento para falhas em hardware e software, etc. Este trabalho se propõe apresentar alguns programas de pós- processamento que se utilizam dos dados adquiridos pelos RP, permitindo de uma forma rápida e de baixo custo informações como: tipo de falta ocorrida, componentes simétricas de seqüência positiva, negativa e zero; componentes harmônicas, a partir da análise espectral das grandezas adquiridas; localização da falta em LT`s, com indicação da distância do ponto de falta. Vários programas de teste foram desenvolvidos, além da utilização do EMTP (Electromagnectic Transient Program) e uma unidade de aquisição ARTUS para a comprovação dos algoritmos propostos. / [en] Up until recently, disturbance recorder utilized in electric energy sub-stations were based on analog circuits and the plotting was done by oscilographs that utilized photo-sensitive paper or graph paper. As a result, these instruments provided a plotting of the kinds of waves of tensions and current of the pre-fault and of the fault. However, because of the technology that was used, it was not possible to get either precision of the monitored data (tension/current) or information about harmonic elements present in the system. Due to the development of data acquisition systems based on microprocessors, new disturbance recorders have been developed with the following characteristics: greater precision in acquisition of the data; integration of the functions of registers and various calculation; transfer of acquired data to the center of analysis through a communication system; storage of data in mass memory (tape or disc) for later mathematic manipulation by computer; systems of auto-diagnosis and auto-monitoring of hardware and software failures, etc. This work presents a few programs of post-processing that utilize data acquired by the disturbance recorder providing a fast, low-cost way to get information such as: the kind of failure that occurred; symmetrical components of positive, negative and zero sequences; harmonic components from the spectral analysis of the acquired data; localization of failures on LT`S, indicating the distance of the point of failure. Several test programs were developed to prove the proposed algorythms, including the utilization of EMTP (Electromagnectic Transient Program) and a unit of acquisition ARTUS.

Les techniques de localisation de défauts basées sur la stimulation laser restent aujourd'hui les techniques parmi les plus avancées qui existent. Elles permettent la stimulation thermique ou photoélectrique de façon très localisée sans contact physique. Les travaux dans ce mémoire sont consacrés au développement et à l’application de techniques d'analyse par faisceau laser impulsionnelles destinées à l'analyse des circuits intégrés. Le développement matériel et les investigations de méthodologies d'analyse ont été portés par la motivation du projet MADISON (Méthodes d’Analyse de Défaillances Innovantes par Stimulation Optique dyNamique), qui a pour but d'augmenter le taux de succès des analyses des circuits complexes VLSI par stimulation laser. L'utilisation de systèmes optiques très performants comprenant des sources laser impulsionnelles fibrées nous a permis d'explorer les capacités en termes d'analyse par stimulation laser photoélectrique impulsionelle. Une étude originale de l’étude du phénomène Latchup a montré une augmentation de la résolution latérale avec l'utilisation du processus d’absorption non linéaire. / The fault location based on laser stimulation are now among the most advanced available techniques. They allow thermal or photoelectric stimulation localized without physical contact.This Ph.D works was devoted to the development and application of techniques using pulsed laser for integrated circuits’ analyses.Material development and investigation of analysis methodologies have been held by the motivation of the MADISON project (Methods of Analysis of Failures by Innovative Dynamic Optical Stimulation), which aims to increase the success rate analysis of complex circuits VLSI by laser stimulation.We used high-performance optical systems including fibered pulsed laser sources to explore the capabilities in terms of analysis by photoelectric laser stimulation. An original study of the Latchup phenomenon showed an improving lateral resolution by using nonlinear absorption process.