Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-03-12T17:27:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Leandro Claudino.pdf: 4894266 bytes, checksum: f65af739722f202c62db9f213cf0dd14 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-12T17:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Leandro Claudino.pdf: 4894266 bytes, checksum: f65af739722f202c62db9f213cf0dd14 (MD5) Previous issue date: 2017-01-10 / CAPES / Devido à dificuldade de extração de petróleo em alto mar, tornou-se necessário o investimento em sistemas tecnológicos de obtenção deste produto, que em muitos casos se encontra a mais de 2000 metros de lâmina d’água, como é o caso da camada pré-sal. Os risers são os sistemas responsáveis por fazerem a ligação entre os poços de petróleo às unidades flutuantes, entretanto, devido à dificuldade existente de se extrair petróleo em águas muito profundas, a utilização de risers rígidos desponta como uma ótima alternativa. Para tanto, faz-se necessário o uso de aços especiais para desempenho deste trabalho, visto a agressividade do meio em que os risers estarão sendo submetidos, onde o aço API 5CT P110 aparece como uma alternativa promissora, por apresentar excelente resistência mecânica e boa tenacidade. Devido a essa agressividade, pode ocorrer o surgimento de trincas, e se essas não forem avaliadas e tomadas as providências necessárias, reparando ou substituindo as partes danificadas, a estrutura pode vir a falhar. Por isso, a avaliação da integridade estrutural desses componentes, através da Mecânica da Fratura, desponta como um procedimento de elevada importância, pois esta técnica visa analisar de maneira minuciosa as trincas existentes numa estrutura, aplicando princípios que garantam sua operacionalidade. Portanto, este estudo tem como objetivo avaliar a integridade estrutural de risers rígidos de injeção trincados, por meio do diagrama FAD (Failure Assessment Diagram), baseando-se na metodologia recomendada pela norma britânica BS 7910, comparando estes resultados com os obtidos através de simulações computacionais realizadas com o software Abaqus. Os resultados alcançados mostraram a importância de se utilizar estes procedimentos de avaliação, visto que é possível postergar, em alguns casos, a troca de um riser reduzindo os custos associados ao novo riser e aos processos operacionais de troca. / Due to the difficulty of oil extraction in the high seas, it became necessary to invest in technological systems to obtain this product, which in many cases is more than 2000 meters of water, such as the pre- salt. Risers are the systems responsible for linking oil wells to floating units. However, due to the difficulty of extracting oil in ultra deep waters, the use of rigid risers is a great alternative. In order to do so, it is necessary to use special steels to perform this work, considering the aggressiveness of the medium in which the risers will be submitted, where API 5CT P110 steel appears as a promising alternative, as it presents excellent mechanical strength and good toughness. Because of this aggressiveness, cracking may occur, and if these are not evaluated and taken care of by repairing or replacing damaged parts, the structure may fail. For this reason, the evaluation of the structural integrity of these components, through Fracture Mechanics, emerges as a procedure of great importance, since this technique aims to analyze in detail the cracks in a structure, applying principles that guarantee its operability. Therefore, this study aims to evaluate the structural integrity of rigid injection risers, through the FAD (Failure Assessment Diagram) diagram, based on the methodology recommended by the British standard BS 7910, comparing these results with those obtained through simulations with Abaqus software. The results showed the importance of using these valuation procedures, since it is possible to postpone, in some cases, the exchange of a riser, reducing the costs associated with the new riser and the operational processes of exchange.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-31T19:47:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE José Manoel de Sousa.pdf: 5234006 bytes, checksum: d0c67b3a526933cbc2e8574c3e43b9d3 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-01T21:51:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE José Manoel de Sousa.pdf: 5234006 bytes, checksum: d0c67b3a526933cbc2e8574c3e43b9d3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-01T21:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE José Manoel de Sousa.pdf: 5234006 bytes, checksum: d0c67b3a526933cbc2e8574c3e43b9d3 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Este estudo desenvolve-se no eixo de integridade estrutural de dutos por onde escoam petróleo e derivados. Tem-se como vetor a normatização internacional vigente. Quanto aos critérios de aceitação de dutos indentados (mossas). Uma parcela das normas vigentes toma como critério de rejeição, a profundidade da mossa, ou uma relação desta com o diâmetro externo da tubulação. Embora existam relatos de acidentes que ocorreram em dutos, cujos critérios estavam dentro dos parâmetros destas normas, razão pela qual tenta-se através deste trabalho, alternativas de pesquisa que forneçam outros meios, quando possível, além dos estabelecidos nestes regramentos internacionais. Este estudo compreende parte experimental, onde elabora-se corpo de prova devidamente normatizado, após esta etapa executa-se o processo de indentação, que consiste de criação de mossa. Em seguida, de posse do corpo de prova indentado (mossa), utilizou-se o laboratório da General Eletric, onde procedeu-se a criação da geometria deformada real em 3D. Para tanto foi utilizado o único tomógrafo industrial existente na América Latina. Após esta etapa, passa-se ao trabalho de refinamento do modelo através de software específicos, pois o modelo inicial oriundo da GE contém 1.399.466 faces, e 699.724 vértices. Para definir as propriedades do aço API 5L X80 foram realizados três ensaios de tração com corpos de provas normatizados, conforme ASTM E8/E8M-09 (2010), recomendação da API 5L. Foi realizada a simulação de teste de pressão no espécime sendo submetido este corpo a uma pressão de 50 MPa, conforme API 5L, obteve-se uma tensão de Mises de 370 MPa. Outra simulação realizada foi com um duto de 24 Polegadas e meia de espessura de parede, foram executados seis casos com mossas de profundidade diferentes, após cada teste de indentação foi utilizado o APDL do ANSYS® para recuperar a geometria deformada e iniciar nova simulação de pressurização de cada caso, as pressões impostas foram regidas conforme dois casos: O primeiro foi submetida a pressão conforme a norma CFR 192, que versa sobre a MAOP, o segundo caso de pressão foi baseado conforme a norma API 5L que define que para este espécime de 24” e material X80, a pressão máxima de teste é de 20,7 MPa. Tendo apenas a mossa do caso 6 não sido aprovada. / This study is developed in the axis of structural integrity of pipelines through which oil and derivatives flow. The current international standardization is a vector. Concerning the acceptance criteria for indented pipelines (dents). A part of the current norms take as criterion of rejection, the depth of the ditch, or a relation of this with the external diameter of the pipe. Although there are reports of accidents that occurred in pipelines, whose criteria were within the parameters of these norms, which is why we try through this work research alternatives that provide other means, when possible, in addition to those established in these international regulations. This study comprises an experimental part, where a properly normalized proof body is elaborated, after this stage the indentation process is carried out, which consists of creation of the dent. Then, with the indented specimen (dent), the General Electric laboratory was used, where the real deformed geometry was created in 3D. For this purpose, the only industrial tomographer in Latin America was used. After this step, we proceed to the work of model refinement through specific software, since the initial model from GE contains 1,399,466 faces, and 699,724 vertex. In order to define the properties of API 5L X80 steel three tensile tests were carried out with normalized test bodies, according to ASTM E8 / E8M-09 (2010), API 5L recommendation. The pressure test simulation was performed on the specimen and the body was subjected to a pressure of 50 MPa, according to API 5L, a Mises tension of 370 MPa was obtained. Another simulation was performed with a duct of 24 Inches and a half of wall thickness, six cases with different depth dips were executed, after each indentation test the ANSYS APDL was used to recover the deformed geometry and to initiate new simulation of pressurizing of In each case, the imposed pressures were governed according to two cases: The first one was subjected to pressure according to CFR 192, which deals with MAOP, the second pressure case was based on the API 5L standard that defines that for this specimen of 24 "And X80 material, the maximum test pressure is 20.7 MPa. Having just the dent of case 6 not been approved.

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:31:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Loureiro_Daniel_M.pdf: 3345826 bytes, checksum: a140e145cbae9ae1a5f3f14eaee94c0f (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As ligas de níquel são utilizadas em diversos setores industriais sempre que há necessidade de se associar elevada resistência mecânica com resistência à corrosão, ao desgaste e à oxidação. No entanto, as ligas de níquel apresentam baixa usinabilidade, implicando em processos relativamente ineficientes nos quais o desgaste da ferramenta e a integridade superficial são os principais fatores limitantes. A baixa usinabilidade destas ligas está relacionada com as suas características inerentes, tais como: alta dureza e resistência mecânica a quente, altas tensões de cisalhamento durante o processo de corte, alta taxa de encruamento, presença de carbonetos abrasivos na matriz, baixa condutividade térmica e soldagem da peça e da aresta de corte. Dentre as ligas de níquel, uma que apresenta propriedades desejadas para a indústria de exploração de petróleo é a liga 625. O objetivo do presente trabalho é a verificação da integridade da superfície usinada da liga 625, pela caracterização através da rugosidade, microestrutura, microdureza Vickers da superfície e da subsuperfície e da tensão residual de oito diferentes superfícies torneadas com diferentes geometrias da ferramenta (positiva e negativa) e diferentes condições de usinagem. Neste trabalho foram avaliados os danos que o torneamento em condições de acabamento proporciona à superfície usinada e que podem resultar em variação da resistência à corrosão e à fadiga. Dentre os principais resultados destaca-se aquele que aponta que as superfícies torneadas com geometria positiva da ferramenta produziram tensões compressivas na superfície, enquanto aquelas torneadas com ferramentas negativas produziram tensões trativas na superfície / Abstract: The nickel alloys are used in many industrial sectors where there is a need to associate high mechanical strength with resistance to corrosion, wear and oxidation. However, nickel alloys have poor machinability, resulting in relatively inefficient process wherein tool wear and surface integrity are the limiting primary factors. The low machinability of these alloys is related to their inherent characteristics, such as hot hardness and mechanical resistance, high shear rates during the cutting process, high work hardening rate, presence of abrasive carbides in the matrix, low thermal conductivity and welding the workpiece and cutting edge. Among the nickel alloys, one that has desired properties to the oil exploration industry is the alloy 625. The aim of this work is the check of the surface integrity through the characterization by roughness, microstructure, microhardness of the surface and sub- surface and residual stress, of eight turned different surfaces with different geometries tool (positive and negative) and machining conditions. This study evaluated the damage that finish conditions provides to the machined surface and witch can result in variations of resistance to corrosion and fatigue. Among the main results stands out the one who points out that turned surfaces with positive tool geometry produced compressive residual stresses on the surface, while those with negative turned tools produced tensile residual stresses on the surface / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Fabricio Guimarães Baptista / Banca: Luiz Gonçalves Junior / Banca: Mário Anderson de Oliveira / Resumo: A técnica da impedância eletromecânica (E/M) tem sido amplamente estudada nas últimas décadas como um método não destrutivo para detectar danos estruturais em aplicações de monitoramento de integridade estrutural (SHM - structural health monitoring) usando transdutores piezelétricos de baixo custo. Esses transdutores operam simultaneamente como sensor e atuador e são fixados à estrutura monitorada utilizando um adesivo a base de cianoacrilato. Embora muitos estudos tenham relatado a eficácia desse método de detecção, inúmeros problemas práticos têm sido reportados, como os efeitos de ruído e vibração, que precisam ser considerados para permitir o uso eficaz desse método em aplicações reais. Portanto, esta dissertação de mestrado apresenta uma análise experimental dos efeitos do ruído e das vibrações na detecção de danos estruturais em sistemas de SHM baseados na técnica da impedância eletromecânica. Os experimentos foram realizados em uma barra de alumínio usando dois diafragmas piezelétricos, sendo que um deles foi usado para obter as assinaturas de impedância elétrica e o outro foi usado como atuador para introduzir ruído e vibração controlada. Para a simulação de dano foi utilizada uma pequena massa metálica fixada na estrutura com uso de adesivo a base de cianoacrilato. Os efeitos do ruído e da vibração sobre as assinaturas de impedância foram avaliados por meio do cálculo da função de coerência e de índices básicos de dano. Os resultados indicam que a vibração e o ruído ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The electromechanical impedance (EMI) technique has been extensively studied in recent decades as a non-destructive method for detecting structural damage in structural health monitoring (SHM) applications using low-cost piezoelectric transducers. These transducers operate simultaneously as actuator and sensor and they are fixed to the structure using cyanoacrylate-based glue. Although many studies have reported the effectiveness of this detection method, a lot of practical problems shown up, such as the noise effects and vibration, that need to be addressed to enable this method's effective use in real applications. Therefore, this master's thesis presents an experimental analysis of noise and vibration effects on the structural damage detection in impedance-based SHM systems. The experiments were performed on an aluminum bar using two piezoelectric diaphragms, where one was used to measure the electrical impedance signatures and the other was used as an actuator to introduce noise and controlled vibration. To simulate damage, a small metal mass was fixed to the structure using cyanoacrylate glue. The effects of noise and vibration on the impedance signatures were evaluated by computing the coherence function and basic damage indices. The results indicate that vibration and noise significantly affect the threshold of the lowest detectable damage, which can be compensated by increasing the excitation signal of the piezoelectric transducer that measure the electrical impedance... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] O presente trabalho analisa o impacto de uma mossa simples transversal na integridade estrutural de espécimes tubulares de paredes finas com dimensões e características semelhantes aos dutos usados para transporte de óleo e gás. O estudo da mossa simples envolveu as etapas de criação, recuperação elástica e avaliação da sua resistência estática e cíclica. A abordagem do problema fundamentou-se na análise de dados experimentais e na modelagem numérica por elementos finitos. Na análise por elementos finitos foram consideradas: não linearidade por contato, plasticidade, grandes deslocamentos e grandes deformações. Adicionalmente, foram feitas comparações entre os resultados e os procedimentos usados na indústria, de modo a avaliar criticamente eventuais diferenças e semelhanças entre estes. Como resultado, a avaliação da ruptura estática permitiu verificar a pouca influência de mossas, com a geometria estudada, na resistência à ruptura. Entretanto, os códigos de projeto estudados não aceitam mossas com profundidades e deformações menores que as estudadas. A avaliação de resistência cíclica permitiu verificar a influência deste tipo de dano na vida à fadiga. No final foi elaborada uma rotina simples, baseada em fundamentos teóricos, que permite quantificar a vida à fadiga de mossas, com características similares, a partir do seu fator de concentração de tensão. / [en] This work analyzes the impact of transverse plain dents in the structural integrity of thin-thickness pipe specimens with similar dimensions and properties than typical pipelines. The dent analyzes included the following topics: creation, burst and fatigue evaluation and elastic recuperation. The problem was based in the study of experimental data and numerical modeling by finite elements. The numerical modeling considered: non linearity by contact, plasticity, large displacement and large strain. Finally, comparisons were made between the results and the typical industry procedures, in order to identify eventual differences and similarities. The burst evaluation indicated the low influence of the studied plain dents in the burst resistance. Otherwise, the project standards do not accept dents with the depth and strain levels like those studied. The cyclic analyze verified the influence of this type of damage in the fatigue life. At the end of this study, a simple procedure was developed based in theoric fundamentals to quantify the fatigue life of plain dents, with similar characteristics studied above, using their intensity stress factor.

A demanda crescente por energia tem motivado a procura por petróleo e gás natural em ambientes com condições extremas, como operações em águas profundas e o transporte de fluídos corrosivos. Avanços tecnológicos recentes favorecem o uso de tubos de aço contendo uma camada interna resistente a corrosão (comumente chamados de Lined ou Clad Pipes) para o transporte de tais fluidos agressivos. Além disso, as tubulações submarinas são sujeitas a condições de instalação muito severas e, um caso de interesse, é o procedimento de reeling que permite com que a fabricação e inspeção da tubulação seja feita em terra. Apesar de possuir vantagens econômicas, a avaliação da integridade estrutural e especificação dos tamanhos toleráveis de trinca em juntas soldadas, nestas condições, torna-se uma tarefa complexa, devido a natureza dissimilar dos materiais e ao grande nível de deformação plástica no processo. Dessa maneira, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um procedimento de avaliação de forças motrizes elasto-plásticas em tubos contendo juntas soldadas circunferenciais sujeitos a flexão, para uma extensa gama de configurações geométricas. Dois métodos distintos foram desenvolvidos e analisados: a metodologia EPRI e o procedimento que utiliza a curva de tensão vs. deformação equivalente. As análises numéricas 3D fornecem os parâmetros de fratura necessários para a resolução do problema e a acurácia dos procedimentos é verificada a partir de estudos de casos e análises paramétricas. / The increasing demand for energy has motivated the oil and natural gas exploration in very hostile environments, including very deep water operation and the transport of corrosive fluids. Technological advances favor the use of high strength steel pipelines either clad or mechanically lined with a corrosion resistant alloy (CRA), such as Alloy 625, for the transport of corrosive hydrocarbons. Moreover, these pipelines are subjected to severe installation conditions and a case of interest is the pipe reeling process, which allows pipe welding and inspection to be conducted at onshore facilities. While cost effective, fracture assessments and specification of critical flaw sizes for the girth welds of lined/clad pipes are more complex due to the dissimilar nature of these materials and the high levels of plastic strain imposed during installation. In particular, effective analyses of crack driving forces in undermatched or partially mismatched pipe girth welds remain essential to determine more accurate acceptable flaw sizes for the piping system based upon conventional ECA procedures. This work focuses on the development of a procedure to determine the elastic-plastic crack driving forces for pipe girth welds with circumferential surface cracks subjected to bending load for a wide range of geometries and weld mismatch levels based upon based methodologies: the GE-EPRI framework and the equivalente stress vs. strain curve. The study also addresses the potential effects of an undermatching girth weld on critical flaw sizes. The extensive nonlinear, 3-D numerical analysis provide the fracture parameters for cracked pipes and cylinders with mismatched girth welds which will be applied in case studies and parametric analyses in order to verify the accuracy of the methods.

Este trabalho busca avaliar o efeito da sobrepressão interna na avaliação crítica de engenharia (ECA) de dutos submersos sujeitos a flambagem lateral controlada, que essencialmente consiste na análise de carregamentos combinados associados a grandes deformações longitudinais. O objetivo principal é avaliar a viabilidade da adoção de corpos-de-prova SENT na avaliação da resistência à fratura em dutos sujeitos a esforços combinados utilizando procedimentos analíticos que incorporam do aumento das forças motrizes devido à sobrepressão interna. Este estudo apresenta uma revisão sobre os procedimentos de ECA utilizados em dutos submersos e sobre o efeito da pressão interna na capacidade de deformação de dutos. Os procedimentos adotados atualmente e procedimentos alternativos são discutidos e implementados em um problema prático envolvendo diferentes razões de diâmetros por espessuras, expoentes de encruamento, níveis de sobrepressão e deformação longitudinal. Alguns casos selecionados são comparados com soluções elasto-plásticas de J, e.g. EPRI. Os resultados apresentados fornecem uma boa compreensão sobre as vantagens e limitações de cada procedimento, incluindo a possibilidade de estender sua aplicação além do limite normativo de 0,4% de deformação longitudinal. / This work aims to evaluate the effect of internal overpressure on the engineering critical assessment (ECA) of submarine pipelines subjected to controlled lateral buckling, which essentially consists of the analysis of combined loading with large longitudinal strains at the buckle crown. The main goal is to evaluate the feasibility of using SENT specimens to characterize the fracture resistance in the assessments of pipelines subjected to combined loadings using analytical procedures that takes into account the increase of crack driving force due to internal overpressure. This study presents a revision about ECA procedures used in submarine pipelines and about the effect of biaxial stresses their tensile strain capacity. Both standard and alternative procedures are discussed and implemented in a practical problem involving different diameter to thickness ratios, hardening exponents, levels of internal pressure and longitudinal strain. Some selected cases are compared with full elastic-plastic J solutions, e.g. EPRI. The results provide useful insights regarding the advantage and limitations of each procedure, including the possibilities to extend their applicability beyond the standard limit of 0,4% of longitudinal strain.

Este trabalho trata sobre o estudo numérico das forças motrizes (J e CTOD) em corpos-de-prova SE(T), usualmente extraídos da junta soldada do componente estrutural defeituoso, especificamente dutos submarinas (risers) com trincas circunferências alocadas no metal de solda. Durante o processo de instalação (reeling method) o duto é submetido a grandes carregamentos cíclicos (principalmente momentos de flexão) os quais introduzem fortes deformações plásticas (~2 e ~3%) afetando diretamente a integridade estrutural e a operação segura do sistema dutoviário. Procedimentos correntes aplicados na determinação da tenacidade à fratura de materiais, frequentemente, baseiam-se no coeficiente adimensional de proporcionalidade plástica (o fator n) e tem se mostrado válido em espécimes homogêneos. Para configurações com dissimilaridade mecânica, a aplicação direta deste método fica comprometida pelo grau de complexidade que existe entre a relação acoplada das forças motrizes (J e CTOD) e carregamento remoto com a dissimilaridade mecânica introduzida pelo processo de soldagem. O objetivo da presente tese é desenvolver um procedimento numérico de estimação de parâmetros de mecânica da fratura aplicáveis em configurações não padronizadas SE(T) para condições de dissimilaridade mecânica (weld strength mismatch). Uma extensiva análise de elementos finitos é desenvolvida na obtenção dos fatores n aplicáveis para espécimes SE(T) com várias profundidades de trincas (a/W) e níveis de dissimilaridade mecânica (My) para dois tipo de carregamento: garra (clamped end) e pino (pin loading). Três diferentes, mas correlatos métodos são aplicados para a obtenção acurada dos fatores n em condição de dissimilaridade mecânica, a saber, são: trabalho plástico, separação de cargas e carga limite. Os efeitos tridimensionais são analisados de forma sistemática para diferentes valores de espessura (B/W) e comprimentos do espécime (H/W) com a finalidade de avaliar a robustez das soluções obtidas das análises em estado plano de deformação. Finalmente, os resultados obtidos fornecem suporte para uso de espécimes SE(T) em procedimentos de avaliação de defeitos em dutos soldados submetidos a carregamento de flexão. / This work focuses on the numerical study of crack driving forces (J and CTOD) on single edge notch in tension (SE(T)) specimens usually extracted from defective structural components, specifically, circumferentially welded cracked pipes. The most efficient procedure to deploy submarine pipes (risers) on the sea floor is the reeling method. This procedure introduces a huge amount of cyclic loading to the girth welded pipe during the installation causing permanent plastic deformation (around ~2 to ~3%), which can affect the structural integrity and safe operation of the pipeline system. Current material fracture toughness procedures rely upon accuracy of proportionality plastic coefficient (also known n factor), which has to be effective for homogeneous condition. For mismatched configurations, where the strength of the weld metal is higher than the strength of base metal (also referred as overmatching), the direct applicability of such procedures remains a key aspect for defect assessment procedures and fitness for service codes, due to the complexity of the univocal relationship between crack driving forces and remote loading and the weld strength mismatch effect. The goal of the present thesis is to develop an estimation procedure of fracture mechanics parameters (J and CTOD) for SE(T) specimens in heterogeneous conditions. Extensive finite element analyses were conducted in order to obtain n factors for mismatched SE(T) specimens with varying crack lengths (a/W), different levels of overmatch (My) and two loading schemes (clamped and pin loading). Three different but related methods are applied to compute the n factor for welded mismatch configurations, namely the plastic work, load separation and limit load method. Also, the 3D effects are systematically analyzed for different thickness (B/W) and different specimen lengths (H/W) in order to prove the robustness of the proposed solutions derived from FE analyses in plane strain conditions. Finally, the results provide strong support for the use of constraint designed SE(T) specimens in fracture assessments of circumferential surface cracks in girth welded pipes subjected to bending moment.

Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Co-orientador: Fabrício Guimarães Baptista / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Rosemar Batista da Silva / Banca: Samuel da Silva / Resumo: O processo de retificação é considerado um dos últimos na cadeia de produção de peças de precisão, sendo, portanto, essencial ter um sistema de monitoramento confiável para avaliar a condição da superfície da peça. Neste trabalho é proposto o uso do método da impedância eletromecânica (EMI) para monitorar, em tempo real, o processo de retificação plana, especialmente no que diz respeito à condição da peça retificada. O método EMI se destaca por sua simplicidade e por utilizar componentes de baixo custo, tais como os transdutores piezelétricos de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate). A fim de avaliar a viabilidade do método EMI no processo de retificação, ensaios experimentais foram realizados numa máquina retificadora plana empregando-se rebolo CBN e peça de aço SAE 1020, com transdutores de PZT instalados na peça e no seu suporte. Durante o processo de retificação, a impedância elétrica do transdutor foi medida e índices de dano foram calculados e comparados com o desgaste dad peça. Os resultados experimentais indicam que o método EMI pode ser uma alternativa eficiente e de baixo custo para o monitoramento de peças de precisão no processo de retificação plana / Abstract: Grinding is considered one of the last processes in precision parts manufacturing, which makes it indispensable to have a reliable monitoring system to evaluate workpiece surface integrity. This paper proposes the use of the electromechanical impedance (EMI) method to monitor the surface grinding in real time, paritularly the surface integrity of the ground workpiece. The EMI method stands out for its simplicity and for using low-cost components such as PZT (lead zirconate titanate) piezoelectric transducers. In order to assess the feasibility of applying the EMI method to the grinding process, experimental tests were performed on a surface grinder using a CBN wheel and a SAE 1020 steel workpiece, with PZT transducers mounted on the workpiece and its holder. During the grinding process, the electrical impedance of the transducers was measured and damage indices were calculated and compared with workpiece wear. The experimental results indicate that the EMI method can be an efficient and cost effective alternative for monitoring precision workpieces during the surface grinding process / Doutor

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Co-orientador: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Ivan Rizzo Guilherme / Resumo: Nesta dissertação de mestrado apresentam-se duas metodologias para o desenvolvimento de sistemas de monitoramento de integridade de estruturas mecânicas e aeronáuticas, utilizando técnicas de computação inteligente, tais como as redes neurais artificiais e os sistemas imunológicos artificiais. Neste contexto, emprega-se uma rede neural artificial ARTMAP-Fuzzy e o algoritmo de seleção negativa. Ambas as técnicas são empregadas para realizar a análise, identificação e caracterização das falhas estruturais decorrentes da estrutura. A principal aplicação destes métodos é auxiliar no processo de inspeção de estruturas mecânicas e aeronáuticas, visando detectar e caracterizar falhas, bem como, a tomada de decisões, a fim de evitar catástrofes/acidentes. Com estas propostas busca-se a concepção de novos sistemas de monitoramento de integridade estrutural que possam ser modificados facilmente, para atender a permanente evolução das tecnologias e da indústria. Para avaliar as metodologias propostas, foram realizados experimentos em laboratório para gerar um banco de dados de sinais capturados em uma viga de alumínio. Os resultados obtidos pelos métodos são excelentes, apresentando robustez e precisão / Abstract: In this dissertation presents two methodologies to develop health monitoring of aircraft structures and mechanical systems, using intelligent computing techniques such as artificial neural networks and artificial immune systems. In this context, uses an ARTMAP-Fuzzy artificial neural network and the negative selection algorithm. Both techniques are used for the analysis, identification and characterization of structural failure due to the structure. The main application of these methods is to assist in the inspection of mechanical and aeronautical structures, to detect and characterize flaws as well, making decisions in order to avoid disasters/accidents. With these proposals one seeks to designing new systems for structural health monitoring that can be modified easily to cater to permanent evolution technologies and industry. To evaluate the proposed methodologies, experiments were performed in the laboratory to generate a database of captured signals in an aluminum beam. The results obtained by the methods are excellent, with robustness and accuracy / Mestre