Os sistemas de freio a disco, quando comparados aos sistemas de freio a tambor atualmente utilizado em veículos comerciais, apresentam significativas vantagens como por exemplo: maior desempenho em função de temperatura e velocidade e melhor conforto de frenagem. Em contrapartida, a utilização destes, acaba por submeter os discos de freio a solicitações mecânicas e térmicas muito superiores às apresentadas em sistemas de disco de freio de veículos de passeio. Estas solicitações acabam por provocar o aparecimento de trincas térmicas nos discos de freio, as quais podem limitar a segurança do veículo, a durabilidade das pastilhas de freio e também do próprio disco de freio. A busca de soluções visando desenvolver pastilhas de freio menos propícias à geração de trincas térmicas vem sendo uma busca constante dos fabricantes de materiais de atrito. Contudo, os métodos de análise do potencial de geração de trincas térmicas costumam se caracterizar pelo grande tempo de execução e pela utilização de equipamentos de elevado custo operacional. Através da otimização de parâmetros de ensaio e o desenvolvimento de um procedimento em escala para avaliação de materiais de atrito quanto ao seu potencial de geração de trincas térmicas, este trabalho visa reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento de materiais de atrito. Foram caracterizados diversos discos e sistemas de freio encontrados no mercado, assim como os procedimentos de ensaio existentes. Após isto, parâmetros de ensaio foram escolhidos para serem utilizados em forma de um procedimento de ensaio em escala, o qual utilizou um disco de freio com características físicas e químicas similares ao disco tomado com padrão de estudo. Foram ensaiados três materiais de atrito com características de geração de trincas conhecidas, a fim de validar o procedimento de ensaio em escala desenvolvido. Os parâmetros para a validação do procedimento de ensaio em escala levaram em conta: a freqüência de manchas térmicas na pista do disco de freio medidas com câmera de infravermelho; taxa de crescimento das trincas; e o tempo de ensaio e de vida útil do disco de freio. Além disto, foram estabelecidas relações entre a ocorrência de trincas térmicas em relação a características físicas dos materiais de atrito como compressibilidade, dureza e resistência mecânica. Como resultado deste trabalho, demonstramos que é possível utilizar, para o desenvolvimento de materiais de atrito, um procedimento em escala que utiliza parâmetros físicos similares aos do ensaio padrão, com a vantagem de apresentar um tempo de ensaio reduzido quando comparado com o ensaio padrão. Além disto, foi demonstrado que a geração de trincas térmicas está associada diretamente à característica de rigidez estrutural dos materiais de atrito que, somada a deformações e fluxos de calor não uniformes dos discos de freio, acabam por gerar o aparecimento de trincas térmicas na superfície de atrito dos discos de freio de veículos comerciais. / The disc brake systems, when compared with the drum brake systems currently used in heavy-duty vehicles, resent significant advantages, such as: better performance in relation to temperature and speed and better braking comfort. On the other hand, the use of those systems submits the brake discs to much higher mechanical and thermal stress than that in brake disc systems used in light vehicles. Such stress frequently causes thermal cracks in the brake discs, which can limit the safety of the vehicle, the durability of the brake pads and also of the brake disc itself. The search for solutions to develop brake pads less likely to generate thermal cracks has been carried out constantly by manufacturers of friction materials. However, the methods of analyzing materials for their potential to generate hermal cracks usually take a long time and involve the use of equipment with a high operational cost. Through the optimization of test parameters and the development of a procedure for small scale evaluation of friction materials in regard to their potential for generating thermal cracks, this study aims to reduce the time and cost of development of friction materials. Various discs and brake systems found in the market, as well as the existing test procedures, were characterized. After this, test parameters were chosen to be used in a small-scale test procedure, which used a brake disc with physical characteristics and a chemical composition similar to the disc used in the full-scale test. Three friction materials whose capability of generating cracks is well-known were tested in order to validate the small-scale test procedure. The parameters for the validation of the small-scale test procedure took into account: the frequency of thermal spots on the brake disc friction surface measured with an infrared camera; the rate of growth of the cracks; the test time and the life of the brake disc. In addition, relations between the occurrence of thermal cracks and the physical characteristics of the friction materials, such as compressibility, hardness and mechanical resistance, were established. As a result of this research, we have demonstrated that it is possible to use, for the development of friction materials, a small-scale test procedure with physical parameters similar to those of the full-scale test, but with reduced time when compared with the standard testing method. Besides, we have shown that the generation of thermal cracks is associated directly with the characteristic of structural rigidity of the friction materials, which, along with the deformations and non-uniform heat flows encountered in the brake disc, cause thermal cracks on the friction surface of the brake discs of commercial vehicles.

Orientador: Sérgio Tosi Rodrigues / Resumo: O envelhecimento populacional está associado a profundas mudanças sociais, econômicas e culturais. O comprometimento perceptual e cognitivo resultante do envelhecimento pode provocar falhas durante o desempenho da condução de automóvel. Os fatores humanos desempenham um papel fundamental nos riscos de acidentes de trânsito. O objetivo do presente estudo foi determinar os efeitos do envelhecimento do motorista e da luminosidade do ambiente sobre o tempo de reação da frenagem, durante a condução simulada de automóveis. Quinze motoristas adultos jovens e quinze motoristas idosos realizaram uma tarefa de condução na qual foram mensurados os tempos de reação envolvidos na frenagem (retirada do pé do pedal do acelerador e acionamento do pedal de freio) em um simulador de direção de um automóvel. A tarefa dos participantes foi seguir por um percurso de 5 km um carro à frente, que freava bruscamente acendendo a luz vermelha traseiro do carro, em duas condições: uma com luminosidade diurna e outra com luminosidade noturna. Um pré-teste de tempo de reação simples utilizando os pedais de acelerador e freio, fora do cenário simulado da condução, foi realizado como situação controle. Os dados da condução simulada foram submetidos à análise de variância do grupo (adultos, idosos) por luminosidade (diurna, noturna), com medidas repetidas no segundo fator. Nas condições de condução do veículo, os idosos mostraram tempo de reação maior tanto para retirar o pé do acelerador quando para acionar... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Population aging is associated with profound social, economic and cultural changes. The perceptual and cognitive impairment resulting from aging can cause failures during car driving performance. Human factors play a key role in the risks of traffic accidents. The aim of this study was to determine the effects of driver’s aging and ambient luminosity on the braking reaction time during simulated car driving. Fifteen young adult drivers and fifteen elderly drivers performed a driving task in which the reaction times involved in braking (removing the foot from gas pedal and pressing brake pedal) were measured in a car driving simulator. Participants’ task was to follow a car in front of them during a 5 km path, which braked abruptly with the rear red light turning on, in two conditions: day and night light conditions. A simple reaction time pre-test utilizing gas and brake pedals, out of the simulated driving scenario, was conducted as a control situation. Data from driving conditions were submitted to a group (adults, elderly) by luminosity (day, night) analysis of variance, with repeated measures in the second factor. During driving conditions, the elderly group showed greater reaction time to release the gas pedal and to press the brake pedal; the same occurred to the total reaction time in the total reaction time. Interestingly, reaction times during day light luminosity were greater than those during night luminosity for gas pedal and total reaction times. Results are disc... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to get a better part quality in sheet metal forming, the rate of the material flow into the die cavity must be efficiently controlled. This control is made by a restraining force supplied either by the blankholder, the drawbeads or both. When the restraining force required is too high, the use of drawbeads is necessary, although excessive deformations may be produced. Some others disadvantages, such as difficulties of adjustment during die try-outs in order to determine the actual Drawbead Restraining Force (DBRF), may also be emphasized. To solve these problems and to reduce the number of die try-outs, which are very time consuming, accurate enough drawbeads concepts are necessary. Aiming to understand the influence of the most important parameters on the DBRF and to establish a pre-estimate DBRF theory, in this study a methodology has been developed using similitude. The data bases were achieved by Finite Element (FE) simulations done with an explicit code. Two different materials were used: A-K Steel and 2036-T4 Aluminum. The results have been compared with experimental databases of Nine(1978, 1982) and with the analytical model of Stoughton(1988). The average of absolute error with respect to experimental data bases was about 6 % and, for those cases studied, the maximum discrepancy was found to be less than 11%. For analytical ones, the average of absolute error was about 5 % and, for the cases studied, the maximum error was about 7%. Predictions made with this approach have a very good precision when compared with analytical and experimental results. For this reason, it was used as a contribution for STAMPACK®, an explicit finit element code used to simulate forming process. / Para se obter peças com a melhor qualidade possível em um processo de estampagem de chapas metálicas, a taxa de fluxo de material para dentro da matriz deve ser eficientemente controlada. Este controle é feito por uma força de retenção (FR) originada no prensachapas, nos freios de estampagem ou em ambos. Quando a FR requerida é muito alta, o uso dos freios se torna ainda mais necessário, embora excessivas deformações possam ocorrer na peça estampada por causa do contato com os freios. Outros tipos de efeitos indesejáveis decorrentes do uso deste tipo de dispositivos ainda podem ocorrer, tais como dificuldades para se determinar o valor adequado da FR, o que pode consumir muito tempo. Para se resolver estes problemas e reduzir o número das tentativas de ajustes, são necessários conceitos mais precisos sobre os freios de estampagem. Com a finalidade de se avaliar a influência dos parâmetros mais importantes na FR e de se estabelecer uma teoria para se fazer a predição da FR, desenvolveu-se neste estudo uma metodologia híbrida, empregando-se a teoria da similitude com bases de dados gerados através de simulações numéricas pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). Os resultados foram comparados com os experimentos de Nine (1978, 1982) e com o modelo analítico de Stoughton (1988). A média dos desvios absolutos com respeito aos dados experimentais foi de 6% e, para os casos estudados, a discrepância máxima foi sempre menor ou igual a 11%. Em relação ao modelo analítico, a média dos desvios absolutos foi de 5% e, para os casos estudados, o desvio máximo nunca foi superior a 7%. Predições feitas com esta abordagem tiveram, portanto, uma boa precisão, quando comparadas com o modelo analítico e com os dados experimentais. Por este motivo, esta teoria foi aceita como contribuição para o programa STAMPACK®, um código de solução explícita utilizado na simulação de processos de estampagem de chapas metálicas. / Doutor em Engenharia Mecânica

O objetivo desse trabalho é utilizar uma abordagem híbrida baseada nas ferramentas Simulink e Stateflow para verificar contra um conjunto de requisitos de engenharia o modelo de um sistema de controle de freios de aplicação aeronáutica do tipo anti-blocante, ou simplesmente anti-skid. Sistemas híbridos no contexto dessa tese são sistemas dinâmicos caracterizados tanto por variáveis contínuas no tempo quanto por estados discretos alcançáveis através de eventos sem dependência temporal. Neste trabalho em particular, os estados discretos são modelados em statecharts por meio da ferramenta Stateflow do MATLAB. A ferramenta Simulink do MATLAB é utilizada para modelar o comportamento dinâmico contínuo do sistema. Sistemas de freios do tipo anti-skid previnem o travamento das rodas durante a corrida de frenagem de um avião. O tipo de pista, contaminantes, a sustentação do avião e o seu peso são elementos com significativa influência do desempenho de frenagem. Sistemas de controle de freios modernos são capazes de modular continuamente o torque de frenagem aplicado às rodas, maximizando a todo instante o coeficiente de frenagem entre os pneus e a pista independente das condições da pista. Para esse trabalho de verificação é necessário modelar não somente o sistema de controle de freios, mas também o comportamento dinâmico do avião e a interface entre pneus e pista. Condições de falha e seus efeitos no desempenho de frenagem também são considerados no modelo. Falhas típicas em sistemas de freio são tipicamente associadas à realimentação de pressão hidráulica, transdutores de pressão, transdutores de posição de pedal, servo-válvulas e transdutores de velocidade de roda.

O objetivo desta tese é modelar o sistema anti-skid de uma aeronave utilizando o aplicativo AMESIM e analisar os resultados apresentados por meio de simulação. Considera-se o comportamento normal do sistema e o efeito da ocorrência de diferentes tipos de falhas. Este aplicativo é baseado na teoria de Grafos de Ligação e permite a construção de modelos dinâmicos com elevado grau de detalhamento. O modelo elaborado visa à utilização na validação de propostas de estratégias de controle para o sistema anti-skid.

Submitted by Filipe dos Santos (fsantos@pucsp.br) on 2017-12-21T11:26:21Z No. of bitstreams: 1 Beatriz Meneghel Chagas Camargo.pdf: 1131638 bytes, checksum: 901a754fca66a7e2d1aaf9c639a3132b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-21T11:26:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Beatriz Meneghel Chagas Camargo.pdf: 1131638 bytes, checksum: 901a754fca66a7e2d1aaf9c639a3132b (MD5) Previous issue date: 2017-12-11 / The present study aimed to analyze whether the checks and balances in the Federal Constitution of 1988 ensure the balance between the Executive, Legislative and Judicial Powers. The separation of powers and the mechanisms of checks and balances were conceived with the intention of, in containing the abuse of the holders of the powers, to guarantee the fundamental rights of the individuals. The question that arises in this study is whether the way in which such instruments of mutual control are distributed among the three Powers, in the Federal Constitution of 1988, responds to the current Brazilian reality, in which the Judiciary has been gaining a prominent position / O presente estudo tem como objetivo analisar se os freios e contrapesos na Constituição Federal de 1988 asseguram o equilíbrio entre os Poderes Executivo, Legislativo e Judiciário. A separação dos poderes e os mecanismos de freios e contrapesos foram concebidos com o intuito de, ao conter o abuso dos titulares dos poderes, assegurar os direitos fundamentais dos indivíduos. Questão que se coloca neste estudo é se a forma como distribuídos tais instrumentos de controle recíproco entre os três Poderes, na Constituição Federal de 1988, atende à atual realidade brasileira, em que o Poder Judiciário vem ganhando posição de preeminência

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a aplicação, para sistema de frenagem veicular, de uma máquina elétrica sem escovas, de armadura toroidal, e fluxo magnético axial produzido por ímãs permanentes de terras raras, a chamada máquina Torus. A máquina foi construída no LMEAE e estudada inicialmente como motor em outro trabalho. Mas, para que se possa avaliar seu funcionamento em sistema de frenagem, o foco é do ponto de vista da máquina como gerador. São realizados testes dinâmicos e estáticos experimentalmente e modelo numérico pelo método dos elementos finitos com um formato de ímãs permanentes de seção setorial, possibilitando o comparativo com a versão anterior da máquina que empregou ímãs de seção quadrada. Mudanças físicas e no sistema de acionamento da máquina, e ensaios de frenagem dinâmica foram realizados. Modelagem analítica para indução magnética foi desenvolvida utilizando-se da técnica de Transformação Conforme. O trabalho busca apresentar as características da máquina e justificativas que demonstram o seu potencial de aplicabilidade em um subsistema veicular sob frenagem regenerativa e a capacidade de fornecimento de energia a um sistema de armazenamento com uma parte de energia cinética, ou seja, baterias e supercapacitores. / This work is carried out with the aim to study the application, by a vehicular braking system, of a brushless electrical machine with a toroidal armature core, and axial magnetic flux delivered by rare earth permanent magnets, the so-called Torus machine. The machine was built in the LMEAE, and previously studied as a motor by other work. However, in order to assess its performance in a braking system, the focus is the point of view of the machine as a generator. Static and dynamic tests are implemented as well as a numerical model by means of the finite element method, in order to compare the machine with sector poles permanent magnets and with square magnet poles. Physical changes and on the driving system of the machine, and dynamic braking tests are performed. The analytical modelling for the magnetic induction was developed using the technique of conformal transformation. The study aims to present the features of the machine and demonstrates its potential applicability to a vehicular subsystem under regenerative braking and the ability to supply an energy storage system with part of the kinetic energy, i.e. batteries and super capacitors.

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a aplicação, para sistema de frenagem veicular, de uma máquina elétrica sem escovas, de armadura toroidal, e fluxo magnético axial produzido por ímãs permanentes de terras raras, a chamada máquina Torus. A máquina foi construída no LMEAE e estudada inicialmente como motor em outro trabalho. Mas, para que se possa avaliar seu funcionamento em sistema de frenagem, o foco é do ponto de vista da máquina como gerador. São realizados testes dinâmicos e estáticos experimentalmente e modelo numérico pelo método dos elementos finitos com um formato de ímãs permanentes de seção setorial, possibilitando o comparativo com a versão anterior da máquina que empregou ímãs de seção quadrada. Mudanças físicas e no sistema de acionamento da máquina, e ensaios de frenagem dinâmica foram realizados. Modelagem analítica para indução magnética foi desenvolvida utilizando-se da técnica de Transformação Conforme. O trabalho busca apresentar as características da máquina e justificativas que demonstram o seu potencial de aplicabilidade em um subsistema veicular sob frenagem regenerativa e a capacidade de fornecimento de energia a um sistema de armazenamento com uma parte de energia cinética, ou seja, baterias e supercapacitores. / This work is carried out with the aim to study the application, by a vehicular braking system, of a brushless electrical machine with a toroidal armature core, and axial magnetic flux delivered by rare earth permanent magnets, the so-called Torus machine. The machine was built in the LMEAE, and previously studied as a motor by other work. However, in order to assess its performance in a braking system, the focus is the point of view of the machine as a generator. Static and dynamic tests are implemented as well as a numerical model by means of the finite element method, in order to compare the machine with sector poles permanent magnets and with square magnet poles. Physical changes and on the driving system of the machine, and dynamic braking tests are performed. The analytical modelling for the magnetic induction was developed using the technique of conformal transformation. The study aims to present the features of the machine and demonstrates its potential applicability to a vehicular subsystem under regenerative braking and the ability to supply an energy storage system with part of the kinetic energy, i.e. batteries and super capacitors.

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a aplicação, para sistema de frenagem veicular, de uma máquina elétrica sem escovas, de armadura toroidal, e fluxo magnético axial produzido por ímãs permanentes de terras raras, a chamada máquina Torus. A máquina foi construída no LMEAE e estudada inicialmente como motor em outro trabalho. Mas, para que se possa avaliar seu funcionamento em sistema de frenagem, o foco é do ponto de vista da máquina como gerador. São realizados testes dinâmicos e estáticos experimentalmente e modelo numérico pelo método dos elementos finitos com um formato de ímãs permanentes de seção setorial, possibilitando o comparativo com a versão anterior da máquina que empregou ímãs de seção quadrada. Mudanças físicas e no sistema de acionamento da máquina, e ensaios de frenagem dinâmica foram realizados. Modelagem analítica para indução magnética foi desenvolvida utilizando-se da técnica de Transformação Conforme. O trabalho busca apresentar as características da máquina e justificativas que demonstram o seu potencial de aplicabilidade em um subsistema veicular sob frenagem regenerativa e a capacidade de fornecimento de energia a um sistema de armazenamento com uma parte de energia cinética, ou seja, baterias e supercapacitores. / This work is carried out with the aim to study the application, by a vehicular braking system, of a brushless electrical machine with a toroidal armature core, and axial magnetic flux delivered by rare earth permanent magnets, the so-called Torus machine. The machine was built in the LMEAE, and previously studied as a motor by other work. However, in order to assess its performance in a braking system, the focus is the point of view of the machine as a generator. Static and dynamic tests are implemented as well as a numerical model by means of the finite element method, in order to compare the machine with sector poles permanent magnets and with square magnet poles. Physical changes and on the driving system of the machine, and dynamic braking tests are performed. The analytical modelling for the magnetic induction was developed using the technique of conformal transformation. The study aims to present the features of the machine and demonstrates its potential applicability to a vehicular subsystem under regenerative braking and the ability to supply an energy storage system with part of the kinetic energy, i.e. batteries and super capacitors.

O objetivo desse trabalho é apresentar o desenvolvimento de modelos numéricos baseados no método dos elementos finitos, para investigar o comportamento termoelástico, de um freio a tambor utilizado em veículos pesados. O acoplamento de fenômenos físicos e mecânicos durante o processo de frenagem é uma etapa fundamental para o projeto com foco em confiabilidade. A identificação de falhas potenciais decorrentes dos diferentes processos de frenagens, ainda na fase do projeto preliminar, permite o desenvolvimento de projetos mais robustos, incluindo reduções de tempo e nos custos de ensaios experimentais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um modelo computacional baseado no comportamento termoelástico dos principais elementos mecânicos de um freio a tambor envolvidos no processo de frenagem. Foram consideradas três condições principais de análise: estática de corpos rígidos, estática de corpos flexíveis e dinâmica em regime permanente com corpos flexíveis. O objetivo é investigar e estimar valores de pressão de contato, cargas resultantes nos apoios, bem como obter o gradiente de temperatura e tensão devido à carga térmica em regiões de interesse. Essa análise pode melhorar o entendimento dos fenômenos envolvidos nos diferentes processos de frenagens, auxiliando as tomadas de decisões técnicas, principalmente na antecipação de falhas prematuras relacionadas com fadiga térmica e desgaste adesivo. / This work presents the development of a numerical model based on thermoelastic behavior of a drum brake applied to heavy vehicles. The coupling of physics and mechanical phenomena during the braking process represents an important phase in the design vehicle systems. The identification of potential failures during the braking processes, considering the preliminary design phase gives robustness to the design. This characteristic allows reducing the time and cost of experimental set-up. This work presents the development and preliminary results of a numerical model based on thermal-elastic behavior of an automotive drum brake. It was considered three main conditions for the analysis: rigid bodies statics, flexible bodies statics and flexible bodies steady state dynamic analysis. The main objective of this study is investigate and estimate the relationship between the design parameters, as strain, stress as well thermal loads and temperature gradient, in conditions of static and quasi-static steady state regime. The estimative of these parameters to support the technical decisions related to reliability design, mainly to anticipate failures arising to thermal fatigue and adhesive wear.