Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-22T07:27:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229908.pdf: 2056929 bytes, checksum: 1c82c0cd05cb481ee85aa55351f453a2 (MD5) / O trabalho descreve quantitativa e qualitativamente a formação do feixe de raios X produzido por um tomógrafo computadorizado que opera no Hospital Regional de São José/SC. Para isso, dividiu-se a abordagem em 3 etapas: i) determinação criteriosa da mancha focal por meio de um código computacional que resolve a equação de Laplace e do movimento de elétrons em colisão com o ânodo; ii) cálculo analítico do espectro de radiação X emitido através de bremsstrahlung, partindo de primeiros princípios, a partir do processo de colisão do feixe de elétrons com o ânodo (sólido), incluindo a auto-atenuação dos fótons gerados; iii) uso do código PENELOPE (algoritmo de Monte Carlo) para a determinação do espectro total de radiação X emitido pelo ânodo. Em todas as etapas, os valores calculados estão muito próximos dos encontrados na literatura. A área da mancha focal simulada possui uma diferença menor que 5% em relação aos valores do fabricante, apesar das limitações do simulador. A equação proposta para o cálculo do espectro de bremsstrahlung emitido, incluindo-se a auto-atenuação, mostrou-se muito simples de calcular, pela ausência de variáveis empíricas ou funções multiparamétricas, em relação a outras apresentadas na literatura. Os resultados, comparados a outros gerados por equações semi-empíricas ou simulação por método Monte Carlo, também são excelentes, com diferenças abaixo de 5%.

A demanda crescente por veículos mais confortáveis e mais seguros apresenta desafios à indústria. Os freios são um dos mais importantes sistemas de segurança dos veículos e também são frequentemente objeto de reclamações de consumidores por motivo de ruído. Os materiais de atrito empregados nos sistemas de freio devem apresentar desempenho satisfatório sob diferentes condições de temperatura e umidade, possuindo resistência à corrosão, longa vida útil, baixo custo e produzindo baixos níveis de ruído. Com o objetivo de caracterizar diferentes materiais quanto ao coeficiente de atrito e à produção de ruído, foram realizados ensaios de frenagem em diferentes condições utilizando um tribômetro. Esse equipamento possui sistemas de medição e controle capazes de registrar os coeficientes de atrito a cada frenagem simulada. O tribômetro também foi instrumentado com uma célula de carga capaz de medir variações da força de atrito. Os ensaios foram realizados em diferentes condições de temperatura e de intervalos de tempo entre as frenagens, alternando etapas quentes e frias. Durante o assentamento dos materiais, foram verificados diferentes comportamentos do coeficiente de atrito. Os materiais ensaiados apresentaram sensibilidade às variações de temperatura e de intervalos de tempo entre frenagens. Foi observada correlação entre as variações da força de atrito e o coeficiente de atrito. Também foram evidenciados os efeitos da velocidade de deslizamento sobre o espectro de frequências de variação da força de atrito. / The growing demand for more comfortable and safer vehicles comes up with new challenges to the industry. The brakes are one of the most important vehicle safety systems and are also often the subject of customer complaints about noise. The brake friction materials need to perform properly under different conditions of temperature and humidity, presenting resistance to corrosion, long life, low cost and producing low noise levels. In order to characterize the friction coefficient and noise generation of different friction materials, different conditions were tested using a tribometer. This equipment has measurement and control systems capable of record each brake stop friction coefficient. The tribometer was also instrumented with a load cell capable of measuring friction force variations. The tests were performed at different temperatures and time intervals between brake applications, alternating hot and cold stages. During the materials running-in, different behaviors of the friction coefficients were found. The friction materials tested showed sensitivity to temperature variations and time intervals between brake applications. There was a correlation between friction force variations and coefficient of friction. There were also effects of the slip speed on the frequency spectrum of the frictional force variations.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um tribômetro para a realização de ensaios com materiais de fricção utilizados em freios veiculares, capaz de servir como uma ferramenta adicional para pesquisa e desenvolvimento de novos produtos. São apresentadas todas as etapas de desenvolvimento da máquina, desde suas premissas básicas, projeto mecânico e de automação e procedimento de calibração até os testes finais para comprovação das suas potencialidades. Construiu-se um equipamento de pequeno porte (dimensões reduzidas), a fim de permitir ensaios rápidos e de baixo custo. O sistema atuador e de rotação foi dimensionado a partir de faixas de velocidade e pressão de contato que ocorrem em sistemas de freio comerciais. O tribômetro permite a troca rápida dos corpos de prova além do ajuste do raio de deslizamento do par de atrito. Além disso, um mecanismo de atuação próprio permite a realização de ensaios sem a influência do tipo de sistema de freio empregado. O sistema de automação, composto por hardware para aquisição de dados e programa para gerar interface gráfica, gerencia todos os processos envolvidos na máquina, além de tornar a sua operacionalidade simples e racional. Um conjunto composto por resistência aquecedora, soprador de ar, relé e termopares é responsável por controlar a temperatura do disco, separando esta variável dos demais parâmetros de operação (pressão e velocidade de escorregamento) durante os ensaios. O procedimento de calibração adotado mostra que o equipamento projetado fornece medições confiáveis da força normal, do torque de frenagem e, conseqüentemente, do coeficiente de atrito. Testes de avaliação do sistema atuador apontam que a força medida sofre a influência da rugosidade do disco, da baixa capacidade do reservatório de ar do sistema pneumático, de efeitos de histerese mecânica e da dilatação térmica e de ruídos eletromagnéticos. Os resultados dos ensaios de frenagem empregados comprovam que a máquina projetada é capaz de separar a variável temperatura do disco dos demais parâmetros de operação e, desta forma, pode servir de ferramenta adicional na compreensão do comportamento do atrito (e do desgaste em um momento posterior) frente às diferentes condições de operação contribuindo, de certa forma, para o aumento do conhecimento dos fenômenos tribológicos. / This work presents the development of a tribometer for friction tests with materials used in vehicular brakes, able to serving as an additional tool for research and development of new products. Every stage of the project are presented since its basic premises, mechanical and automation design, the calibration procedure until the final tests to prove its potential. It was constructed an equipment with small dimensions to enable rapid and low cost testing. The actuator and rotation system has been designed to operate in the range of velocity and contact pressures that occur in commercial brake systems. The tribometer allows the rapid exchange of specimen beyond the adjustment of the wear track radius. Furthermore, a special mechanism of action was designed to allow testing without the influence of the type of brake system employed. The automation system, composed of a data acquisition hardware and software to generate graphical interface, manages all processes involved in the machine, and makes its operation simple and rational. A set composed of heating resistance, air blower, relay and thermocouples is responsible for controlling the temperature of the disk, separating it from other variable operating conditions (pressure and slip velocity) during tests. The calibration procedure performed show that the equipment designed provides reliable measurements of normal force, braking torque and friction coefficient. The tests for evaluating the system actuator suggest that the force measurement has influence of the disk surface roughness, of low air capacity in the tank, of thermal dilation and mechanic hysteresis effects and of electromagnetic noise. The results of braking tests performed show that the designed machine is capable of separating the variable disk temperature of the other operation parameters and thus can serve as an additional tool in understanding the friction behavior (and wear a moment later) under a set of operating conditions. It can contribute, in some way, to enlarge the knowledge with respect to tribologics phenomenons.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um tribômetro para a realização de ensaios com materiais de fricção utilizados em freios veiculares, capaz de servir como uma ferramenta adicional para pesquisa e desenvolvimento de novos produtos. São apresentadas todas as etapas de desenvolvimento da máquina, desde suas premissas básicas, projeto mecânico e de automação e procedimento de calibração até os testes finais para comprovação das suas potencialidades. Construiu-se um equipamento de pequeno porte (dimensões reduzidas), a fim de permitir ensaios rápidos e de baixo custo. O sistema atuador e de rotação foi dimensionado a partir de faixas de velocidade e pressão de contato que ocorrem em sistemas de freio comerciais. O tribômetro permite a troca rápida dos corpos de prova além do ajuste do raio de deslizamento do par de atrito. Além disso, um mecanismo de atuação próprio permite a realização de ensaios sem a influência do tipo de sistema de freio empregado. O sistema de automação, composto por hardware para aquisição de dados e programa para gerar interface gráfica, gerencia todos os processos envolvidos na máquina, além de tornar a sua operacionalidade simples e racional. Um conjunto composto por resistência aquecedora, soprador de ar, relé e termopares é responsável por controlar a temperatura do disco, separando esta variável dos demais parâmetros de operação (pressão e velocidade de escorregamento) durante os ensaios. O procedimento de calibração adotado mostra que o equipamento projetado fornece medições confiáveis da força normal, do torque de frenagem e, conseqüentemente, do coeficiente de atrito. Testes de avaliação do sistema atuador apontam que a força medida sofre a influência da rugosidade do disco, da baixa capacidade do reservatório de ar do sistema pneumático, de efeitos de histerese mecânica e da dilatação térmica e de ruídos eletromagnéticos. Os resultados dos ensaios de frenagem empregados comprovam que a máquina projetada é capaz de separar a variável temperatura do disco dos demais parâmetros de operação e, desta forma, pode servir de ferramenta adicional na compreensão do comportamento do atrito (e do desgaste em um momento posterior) frente às diferentes condições de operação contribuindo, de certa forma, para o aumento do conhecimento dos fenômenos tribológicos. / This work presents the development of a tribometer for friction tests with materials used in vehicular brakes, able to serving as an additional tool for research and development of new products. Every stage of the project are presented since its basic premises, mechanical and automation design, the calibration procedure until the final tests to prove its potential. It was constructed an equipment with small dimensions to enable rapid and low cost testing. The actuator and rotation system has been designed to operate in the range of velocity and contact pressures that occur in commercial brake systems. The tribometer allows the rapid exchange of specimen beyond the adjustment of the wear track radius. Furthermore, a special mechanism of action was designed to allow testing without the influence of the type of brake system employed. The automation system, composed of a data acquisition hardware and software to generate graphical interface, manages all processes involved in the machine, and makes its operation simple and rational. A set composed of heating resistance, air blower, relay and thermocouples is responsible for controlling the temperature of the disk, separating it from other variable operating conditions (pressure and slip velocity) during tests. The calibration procedure performed show that the equipment designed provides reliable measurements of normal force, braking torque and friction coefficient. The tests for evaluating the system actuator suggest that the force measurement has influence of the disk surface roughness, of low air capacity in the tank, of thermal dilation and mechanic hysteresis effects and of electromagnetic noise. The results of braking tests performed show that the designed machine is capable of separating the variable disk temperature of the other operation parameters and thus can serve as an additional tool in understanding the friction behavior (and wear a moment later) under a set of operating conditions. It can contribute, in some way, to enlarge the knowledge with respect to tribologics phenomenons.

Orientador: Roberto Antonio Clemente / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T10:17:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Xavier_ChristineFernandes_D.pdf: 1987811 bytes, checksum: c93687e4e77aad2b24119978aedca0f2 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os processos de relaxação associados aos graus de liberdade vibracional, de dissociação e ionização em bolhas de gás diatômicos e monoatômicos em SBSL (sonoluminescência de uma única bolha) são analisados através da elaboração de modelos hidrodinâmicos apropriados onde o efeito da condução térmica na interface bolha-líquido é incluído de maneira auto-consistente. Simulações numéricas dos diversos processos de relaxação permitiram caracterizar a dinâmica de tais bolhas, além de permitir a obtenção dos valores associados às frações dissociadas e ionizadas dos gases no interior da cavidade. Em conexão com a análise do processo de ionização, um modelo para a emissão de radiação em SBSL é construído, suas conseqüências sendo analisadas e discutidas. O efeito da condução térmica na interface bolha líquido é também considerado / Abstract: We analyze, under appropriate hydrodynamical models, the processes of relaxation associated to vibrational degrees of freedom, dissociation and ionization of diatomic and monoatomic gas bubbles in the sonoluminescence phenomena. Numerical simulations allowed to characterize the dynamics of such bubbles and to infer values for dissociated and ionized fractions of gases that are present inside the cavity. In connection to an analysis of ionization process, we have constructed a model for the emission of SBSL (single bubble sonoluminescence) radiation whose main features are discussed. The effect of thermal conduction at the bubble-liquid interface is also considered. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

O bi-trem é um veículo cada vez mais comum no trânsito brasileiro. Por ser um veículo de grande porte, é capaz de se envolver em acidentes catastróficos caso o sistema de freio não esteja projetado de maneira adequada. Neste contexto é necessário um estudo que permita prever e otimizar o desempenho do sistema de freios para qualquer condição operacional. Para isso foi desenvolvida uma planilha de cálculos para estudar o desempenho da frenagem de um bi-trem. A planilha calcula a aderência que cada eixo utiliza, a desaceleração máxima desenvolvida pelo veículo, o espaço e o tempo de parada, a força de frenagem (e sua porcentagem) em cada eixo, a temperatura final do tambor, a eficiência do sistema de freios, as forças normais ao pavimento, a distribuição real e ideal das forças de frenagem e verifica se o cavalo mecânico e os semi-reboques se enquadram, respectivamente, nos diagramas 3 e 4 do anexo 10 da ECE-R13. Tais cálculos podem ser feitos com o veículo utilizando ou não ABS e com válvula sensível a carga nos semi-reboques e no \"tandem\" do cavalo mecânico. A planilha de cálculo foi aplicada em um veículo exemplo e os resultados são apresentados nesta dissertação. O sistema de freios desse veículo foi otimizado com a utilização da planilha, mostrando como ela pode ser de grande auxílio ao projetista. / The bi-trem (a vehicle similar to a twin trailler truck) is more and more common in the brazilians highways. Because it\'s a large and heavy vehicle it can cause catastrophics accidents if the brakes are not well developed. In this context it is necessary a study that allows to foresee and to optimize the performance of the brakes system for any operational condition. In this work an electronic spread sheet was developed in order to study the braking performance of a bi-trem. The spread sheet calcs the adhesion in each axle, the maximum deceleration, the braking space and the braking time, the braking force (and its percentage) in each axle, the final temperature of the drum, the brake system\'s efficiency, the normal forces, the actual and ideal brake force distribution, and verifies if the tractor and the semi trailers are fitted in the annex 10 of EGE-R13. The reckoning can be made for a vehicle equipped or not with ABS and with the load sensing valve in the semi trailers and in the tandem axle of the tractor. The spread sheet was applied in a example vehicle and the results are presented in this dissertation. The brakes system of this vehicle was optimized with the use of the spread sheet, showing as it can be of great assists the designer.

O bi-trem é um veículo cada vez mais comum no trânsito brasileiro. Por ser um veículo de grande porte, é capaz de se envolver em acidentes catastróficos caso o sistema de freio não esteja projetado de maneira adequada. Neste contexto é necessário um estudo que permita prever e otimizar o desempenho do sistema de freios para qualquer condição operacional. Para isso foi desenvolvida uma planilha de cálculos para estudar o desempenho da frenagem de um bi-trem. A planilha calcula a aderência que cada eixo utiliza, a desaceleração máxima desenvolvida pelo veículo, o espaço e o tempo de parada, a força de frenagem (e sua porcentagem) em cada eixo, a temperatura final do tambor, a eficiência do sistema de freios, as forças normais ao pavimento, a distribuição real e ideal das forças de frenagem e verifica se o cavalo mecânico e os semi-reboques se enquadram, respectivamente, nos diagramas 3 e 4 do anexo 10 da ECE-R13. Tais cálculos podem ser feitos com o veículo utilizando ou não ABS e com válvula sensível a carga nos semi-reboques e no \"tandem\" do cavalo mecânico. A planilha de cálculo foi aplicada em um veículo exemplo e os resultados são apresentados nesta dissertação. O sistema de freios desse veículo foi otimizado com a utilização da planilha, mostrando como ela pode ser de grande auxílio ao projetista. / The bi-trem (a vehicle similar to a twin trailler truck) is more and more common in the brazilians highways. Because it\'s a large and heavy vehicle it can cause catastrophics accidents if the brakes are not well developed. In this context it is necessary a study that allows to foresee and to optimize the performance of the brakes system for any operational condition. In this work an electronic spread sheet was developed in order to study the braking performance of a bi-trem. The spread sheet calcs the adhesion in each axle, the maximum deceleration, the braking space and the braking time, the braking force (and its percentage) in each axle, the final temperature of the drum, the brake system\'s efficiency, the normal forces, the actual and ideal brake force distribution, and verifies if the tractor and the semi trailers are fitted in the annex 10 of EGE-R13. The reckoning can be made for a vehicle equipped or not with ABS and with the load sensing valve in the semi trailers and in the tandem axle of the tractor. The spread sheet was applied in a example vehicle and the results are presented in this dissertation. The brakes system of this vehicle was optimized with the use of the spread sheet, showing as it can be of great assists the designer.

Pulsares são objetos astrofísicos normalmente modelados como estrelas de nêutrons compactas, tendo como origem o colapso de outra estrela. Em um modelo que chamaremos canônico, supõe-se que os pulsares são descritos por corpos extremamente massivos e esféricos que giram em torno de si mesmos, compostos por um dipolo magnético cujo o eixo magnético via de regra se encontra desalinhado com o eixo de rotação. Esse desalinhamento seria responsável pela observação de radiação emitida em intervalos de tempo bem definidos em uma dada orientação (efeito farol), que é a característica observacional típica desse tipo de estrela. Observa-se que a frequência de rotação dos pulsares está decaindo lentamente com o tempo (spin down), implicando uma redução gradativa da velocidade angular de rotação ($Omega$). Esse decaimento pode ser quantificado por um parâmetro adimensional denominado índice de frenagem ("n"; em inglês: braking index), dado por $ n = Omega ddot{Omega}/ dot{Omega}^2$, onde o ponto indica derivada com relação ao tempo. O modelo canônico prevê que este índice possui um valor único para todos os pulsares, igual a três. No entanto, dados observacionais indicam que índices de frenagem reais são inferiores a três, o que representa um enigma. O objetivo principal desta pesquisa é a exploração de um modelo mais preciso para o decaimento do período orbital de pulsares. A partir da configuração de irradiação eletromagnética da energia rotacional de uma estrela de nêutrons proposta por Thomas Gold em 1968 e que é base para o modelo canônico, demonstramos a influência da variação do tamanho de uma estrela de nêutrons, admitindo a variação do seu raio, sobre o índice de frenagem da mesma, a partir da proposta de um modelo teórico. Observamos que o índice de frenagem diminui à medida em que o raio da estrela aumenta, o que também implica um momento de inércia maior. Essa contribuição não altera a irradiação da energia dipolar magnética, mas reduz a velocidade angular da estrela e, portanto, a frequência dos pulsos luminosos do pulsar, conforme se observa.

Considerando o nível de competitividade do mercado automobilístico atual, a satisfação do cliente tem se tornado uma vantagem competitiva a ser considerada, devido ao aumento da expectativa dos clientes em relação à percepção da qualidade. Neste aspecto, uma das maiores dificuldades existentes no projeto de sistemas de freio reside no fato de transformar informações e/ou opiniões subjetivas em informações e/ou dados objetivos, tais como parâmetros de projeto. O presente trabalho investiga a análise objetiva do conforto de frenagem de automóveis de passeio, estabelecendo indicadores que auxiliem e/ou complementem as análises subjetivas normalmente utilizadas pela empresa, para um estudo de caso envolvendo a mudança de material de atrito da pastilha do freio a disco de um automóvel de passeio. Foram utilizados para a análise objetiva, programas de simulação computacional para analisar o desempenho do sistema de freio com relação aos indicadores estabelecidos. Os dados obtidos através desta simulação foram comparados, tanto com os resultados da avaliação subjetiva, quanto aos resultados de medições experimentais do veículo analisado, buscando analisar a correlação dos resultados. Ao final do trabalho, da comparação realizada entre a avaliação subjetiva e a avaliação objetiva observou-se uma melhoria no conforto de frenagem aos usuários, apesar de ser imperceptível na avaliação subjetiva. Esta ferramenta será muito importante no estabelecimento da curva de conforto de frenagem ótima para os novos desenvolvimentos de sistemas de freio eletrohidráulicos, denominados “brake-by-wire" (BBW). / Considering today’s competitive automotive market, the customer satisfaction has become a competitive advantage to be considered, due to the customer expectation increasing regarding the quality perception. In this aspect, one of biggest existing difficulties in the brake system design is to transform subjective information and/or opinions into objective information and/or data, such as design parameters. The present study investigates the objective analysis of the brake pedal feeling for passenger cars, establishing index that can support and/or complement the subjective analysis, usually used by our company, for a study case involving the friction material change of passenger car’s caliper brake pad. The computational simulation program has been used for the objective analysis, to analyze the brake system performance based on established index. The obtained data through this simulation was compared with the subjective evaluation results as much as with experimental measurements results of the analyzed vehicle, analyzing the correlation of results. To the end of this study, based on the comparison between subjective evaluation and objective evaluation, it observed a brake comfort improvement for drivers, instead of this characteristic would be imperceptive in subjective evaluation. This tool will be very important in the optimum comfort curve establishment for the new developments of electro-hydraulic brake systems, called "brake-by-wire" (BBW).

Esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta de critério para a construção de faixas adicionais em rodovias com longos declives. A proposta contempla três aspectos: 1-) Elaboração de um programa de computador que permita calcular a temperatura do sistema de freios de qualquer veículo que esteja operando em qualquer ponto de uma rampa descendente, conhecidas as características do veículo, da massa transportada, da velocidade desenvolvida pelo veículo e da rampa em questão (comprimento e declividade). Em outras palavras: o programa permite gerar as curvas de desempenho para qualquer veículo de carga, em qualquer trecho de descida de uma rodovia; 2-) Determinação da redução de velocidade para caminhões nos trechos estudados; e 3-) Cálculo da porcentagem de veículos de carga no fluxo total de veículos que utilizam a rodovia, valor esse que viabilize economicamente a construção de faixas auxiliares. Esta dissertação aborda mais profundamente o primeiro aspecto da proposta. Os outros dois, devido à sua complexidade, são sugeridos como tema para trabalhos futuros. De posse do programa computacional, o mesmo foi utilizado para simular o comportamento da frota de veículos de carga brasileiros, em greides com comprimento variável de 1.000 a 12.000 metros e inclinações que variam de 1 a 12%. Também foi verificado o impacto da aplicação da resolução 777/93 do CONTRAN - que regulamenta o desempenho e o sistema de freios dos veículos de carga - na frota brasileira de veículos de carga. Os resultados obtidos indicam, além da importância de uma legislação adequada para o tema, uma urgente renovação ou adequação da frota brasileira de veículos de carga, haja visto que grande parte da mesma, por possuir uma elevada idade média, não atinge os requisitos mínimos para circular pelas rodovias brasileiras sem comprometimento das condições de segurança, dirigibilidade, estabilidade e desempenho. / This master thesis presents a criteria\'s proposal to construction of auxiliary lanes in roads with long and steep downgrades. The proposal contemplates three aspects: 1-) Elaboration of a computer\'s program that allows to obtain the brake system\'s temperature of any heavy truck performing at any point of a long and steep downgrade. It\'s necessary to know the truck\'s brake characteristics, the brake-motor power, the total mass transported, the vehicles\'speed and the downhill characteristics (length and percent). With this data, the program calculates the performance curves of brazilian trucks, regarding brakes\'system\'s termical aspects; 2-) Determination of the maximum speed reduction of slow trucks on downhill; and, 3-) Estimation of minimum downgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of declivity help lanes, from costs-effectiveness approach. This master thesis broaches more profundity the first proposal\'s aspects. The aspects two and three, due to its complexity, are suggested to be future studies\'object. The computational program developed in this work was used to simulate the performance of brazilian\'s fleet heavy truck in declivities with lengths from 1.000 till 12.000 meters and declivity that vary from 1 till 12%. It was used, too, to show the impact of the resolution number 777/93 - edited by CONTRAN - applicated in the same fleet. This resolution rules ship vehicles\'brakes\'system and their performance. The obtain results denote, farther importance of a adequate legislation for the theme, a urgent renovation or adequation of brazilian\'s fleet heavy truck due to, a large part of it, with more than ten year of age, is unable to reach the minimum requisites to moving on brazilian roads and highways without implication of security, conductibility, stability and performance\'s conditions.