O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito do alumínio sobre a fermentação alcoólica utilizando diferentes linhagens industriais de leveduras (CAT-1, BG-1, PE-2, Fleischmann e colônias de leveduras selvagens isoladas do processo de produção de álcool combustível denominadas C1, C5, C6, C8, C10 e C11) em diferentes concentrações de alumínio e também analisar o acúmulo do metal nessas leveduras durante o processo fermentativo com reciclos de células, semelhante ao processo industrial, para tal, foram avaliados parâmetros como: produção de etanol, rendimento fermentativo, formação de biomassa, produção de glicerol, utilização da trealose, eficiência fermentativa e acúmulo de Al pelas leveduras. Os experimentos foram divididos em três partes: 1a avaliar a ação tóxica do alumínio frente às leveduras industriais BG-1, CAT-1, Fleischmann e PE-2 na fermentação de mosto de caldo de cana (19% ART) com 130 ppm Al; 2a avaliar a ação tóxica do alumínio frente à levedura industrial CAT-1 e as colônias de leveduras C1, C5, e C6 isoladas de uma destilaria produtora de álcool combustível fermentando mosto de caldo de cana (19% ART) com 54 ppm Al com 5 reciclos de células e a 3a foi avaliar a ação tóxica do alumínio frente à levedura industrial CAT-1 e as colônias de leveduras C8, C10, e C11 isoladas de uma destilaria produtora de álcool combustível fermentando mosto de caldo de cana (19% ART) com 54 ppm Al com 5 reciclos de células. Os resultados mostram que no primeiro experimento, a ação tóxica do alumínio em mosto de caldo acarreta efeitos estressantes diferenciados dependendo da linhagem de levedura avaliada. As linhagens CAT-1 e BG-1 são as mais tolerantes ao alumínio, quando comparadas com a PE-2 e Fleischmann, sendo esta última a mais vulnerável em relação a todos os parâmetros estudados. No segundo experimento os resultados obtidos nos permitem concluir que nível tóxico de alumínio em mosto de caldo exerce uma ação diferenciada em relação às leveduras industriais. Inferindo que a CAT-1 foi a mais tolerante ao metal mesmo acumulando mais alumínio, o rendimento foi o maior e os teores de trealose também foram menores. No entanto, de uma forma geral se pode inferir que as leveduras C6 e CAT-1 são mais tolerantes ao alumínio do que a levedura C1 e C5. No terceiro ensaio, concluiu-se que a CAT-1 foi a mais tolerante ao metal Al comparada com as linhagens selvagens C8, C10 e C11, tendo como principal efeito na diminuição da viabilidade e aumento do tempo fermentativo. No geral a linhagem de levedura CAT- 1 apresentou melhor desempenho fermentativo frente a ação tóxica do alumínio. / This study aimed to assess the effect of aluminium on the alcoholic fermentation using different strains of industrial yeasts (CAT-1, BG-1, PE-2, Fleischmann and wild yeast colonies isolated from production of alcohol fuel called C1, C5 , C6, C8, C10 and C11) in different concentrations of aluminium and also examine the accumulation of metal in yeast during fermentation with reused of cells, similar to industrial process, for such parameters have been assessed as: production of ethanol, fermentation rate, formation of biomass, glycerol production, use of trehalose, fermentative efficiency and accumulation of Al by yeasts. The experiments were divided into three parts: 1st available the toxic action of the aluminum front of industrial yeasts BG-1, CAT-1, Fleischmann and PE-2 in the fermentation of grape juice from cane (19% TS) with 130 ppm Al. 2nd available the toxic action of the aluminium front of the yeast industrial CAT-1 and the colonies of yeast C1, C5 and C6 isolated from a distillery producing alcohol fuel molasses fermenting of sugar cane juice (19% TS) with 54 ppm Al with 5 recyclation of cells and the 3rd was to evaluate the toxic action of the aluminium front of the industrial CAT-1 yeast and yeast colonies of C8, C10 and C11 isolated from a distillery producing alcohol fuel molasses fermenting of sugar cane juice (19% TS) with 54 ppm Al with 5 recyclation of cell. The results showed that in the first experiment, the toxic action of aluminium in the broth must involve stressful effects depending on different strain of yeast evaluated. The strain CAT-1 and BG-1 are the most tolerant to aluminium, compared with PE-2 and Fleischmann, the latter being the most vulnerable regarding all parameters studied. In the second the results allow us to conclude that toxic levels of aluminum in the broth must exercise a differentiated action in relation to industrial yeast. Deducing that the CAT-1 was the most tolerant even the metal accumulated more aluminum, the yield was the highest levels and levels of trehalose were also lower. However, in general it can be inferred that the yeast C6 and CAT-1 are more tolerant to aluminum than the yeast C1 and C5. In the third test, it was concluded that the CAT-1 was the most tolerant to the metal Al compared with the wild strains C8, C10 and C11, with the main effect in reducing the viability and growth of fermentation time. Overall the strain of yeast CAT-1 showed better performance fermentation front of toxic action of aluminium.

O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento e aprimoramento da técnica de execução de ensaios mecânicos a altas taxas de deformação (cerca de 1000 a 5000 s-1), por meio do desenvolvimento de um equipamento do tipo Split Hopkinson Bar (SHB), com corpos-de-prova no formato cilíndrico. A construção de tal equipamento fez-se necessária para a obtenção de informações acerca do comportamento dinâmico dos materiais, quando utilizados em condições de impacto, para aplicações de engenharia. Foram definidos os requisitos técnicos para a construção do equipamento SHB para a modalidade de ensaios em tração. Os elementos mecânicos foram projetados, usinados e montados, segundo a configuração de teste adotada. Determinou-se as dimensões e geometrias dos corpos-de-prova, confeccionados em aço ABNT 1020. Realizou-se ainda a instrumentação do equipamento SHB, para a determinação da resposta tensão-deformação dos corpos-de-prova. Adicionalmente, utilizou-se uma câmera de alta velocidade, com capacidade para filmar até 100.000 quadros/s, no intuito de estudar o comportamento do corpo-de-prova durante carregamento dinâmico. Os resultados dos testes realizados indicaram que, apesar da construção mecânica satisfatória do primeiro protótipo, a pressão usada no carregamento (8 kgf/cm²) foi insuficiente para assegurar que a falha do material testado ocorresse durante a propagação do primeiro pulso trativo ao longo do comprimento do corpo-de-prova, que sofreu sucessivos carregamentos até a fratura. Este comportamento é chamado efeito sanfona. Para que o corpo-de-prova se quebrasse após a propagação de apenas um pulso trativo foram sugeridas melhorias na vedação da câmara de gás e o aumento da pressão de trabalho. A utilização de extensômetros de menor grade também foi indicada como melhoria futura. A sincronização entre a câmera de alta velocidade e o sistema de aquisição deverá ser aprimorada, pois é fundamental para a precisão na determinação do instante da colisão entre o projétil e a barra incidente, assim como do instante da ruptura do corpo-de-prova. A continuidade dessa pesquisa, com a busca da solução dos desafios tecnológicos oriundos da construção e teste desse primeiro protótipo, será tema de trabalhos futuros desse grupo de pesquisa. / The present work consist in the development and improvement of execution technique of mechanical tests at high strain rates (about 1000 to 5000 s-1), with an equipment tensile split Hopkinson bar (SHB) using cylindrical specimen. The construction of such equipment was necessary to obtain information about the dynamic behavior of materials, when used under impact conditions, for engineering applications. Technical requirement are defined for construction of SHB equipment for tensile type tests. The mechanical elements were designed, machined and assembled according to the test configuration adopted. Determined the dimensions and geometries the specimens, made of AISI 1020. Also realized the SHB equipment instrumentation to determine the stress-strain response of specimen. Additionally, used a high speed camera, capable of record up to100,000 frames/s, with the aim of study the behavior of specimen during dynamic loading. The results of tests indicate that despite the satisfactory mechanical structure, of the first prototype, the pressure used in the load (8 kgf/cm²) was insufficient to ensure that the material failure occurred during the propagation of the first tensile pulse along the specimen length, which undergo successive loading until the fracture. This behavior is named concertina effect. For the specimen is broke after propagation of only one tensile pulse, improved in sealing the gas gun and an increase the work pressure, wave been suggested. The use of strain gages smaller grid was also suggested as a future improvement. The synchronization between high speed camera and the system of acquisition should be improved, because it is fundamental to the accuracy in determining the instant collision between the hammer and the incident bar as well as the instant failure of specimen. The continuation of this research, with the pursuit of technological solutions arising from the construction and tests this first prototype will be the subject of future work of this research group.

Esta dissertação apresenta um projeto de um dispositivo para levantar dados característicos de materiais submetidos às altas taxas de deformação, dispositivo este que leva o nome do seu idealizador o engenheiro Inglês Sir Bertram Hopkinson. Mais especificamente, esta dissertação está inseparavelmente ligada ao desenvolvimento de um embalado para transporte de elementos radioativos como sendo uma das partes do escopo geral, de um projeto da CAPES em convênio com o Centro de Ciência e Tecnologia de Materiais - CCTM do, Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IPEN - CNEN/SP, autarquia associada à Universidade de São Paulo. O desenvolvimento do dispositivo faz parte do escopo de obtenção, e levantamento dos dados necessários para o projeto, e a construção do embalado. Esta dissertação versa sobre a concepção mecânica do dispositivo, importante, dividida em duas partes, dimensionamento das barras, que seriam a barra de impacto, a barra de entrada, e a barra de saída, e o dimensionamento do dispositivo de impacto. O dimensionamento das barras envolve conhecimentos do conceito de ondas elásticas em meios sólidos para que o comprimento das barras seja estimado de forma a servir de guia das ondas elásticas, que provocarão a deformação no corpo de prova, e possibilite a boa leitura dessas ondas para análise dos dados. O dispositivo de impacto, este tem que ser robusto o suficiente para produzir a onda de tensão que deforme o corpo de prova, mas não para deformar plasticamente as barras, que terão que continuar durante todo o teste dentro do regime elástico. / This dissertation presents a design of a device to collect characteristic data of materials submitted to the high strain rates, device that takes the name of its idealizer the English engineer Sir Bertram Hopkinson. More specifically, this dissertation is inseparably linked to the development of a package for the transport of radioactive elements as part of the general scope of a CAPES project in partnership with the Materials Science and Technology Center (CCTM), Nuclear and Energy Research Institute IPEN - CNEN / SP, autarchy associated with the University of São Paulo. The development of the device is part of the scope of procurement, and collection of data required for the design, and the construction of the packaging. This dissertation deals with the mechanical design of the device, important, divided into two parts, dimensioning of the bars, which would be the impact bar, the input and output bars and the design of the impact device. The sizing of the bars involves knowledge of the concept of elastic waves in solid media so that the length of the bars is estimated in order to serve as a guide for the elastic waves, which will cause deformation in the test body, and enable a good reading of these waves for analysis of the data. The impact device has to be robust enough to produce the stress wave that deforms the test body but not to deform the bars plastically, which will have to continue throughout the test within the elastic regime.

Atualmente, os implantes são utilizados em diversos tipos de tratamento na reabilitação oral. Para manutenção da osseointegração, é essencial que o conjunto prótese/implante/osso seja submetido a forças às quais estejam aptos a suportar. Os diferentes tipos de desadaptações das infraestruturas das próteses sobre implantes são fatores que podem contribuir para o aumento das tensões na região peri-implantar. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência das desadaptações angulares unilaterais na distribuição de tensões na região periimplantar de pilares tipo UCLA, no momento da pré-carga e carga axial. Infraestruturas de CoCr, confeccionadas utilizando-se pilares tipo UCLA, foram divididas em quatro grupos: Grupo A (adaptado), Grupo B, Grupo C e Grupo D (50, 100 e 200 &#x3BC;m de desadaptação unilateral angular por vestibular, respectivamente). Cada grupo foi representado por quatro infraestruturas (n=4). Quatro implantes (4.1mm/15mm) foram posicionados em uma matriz metálica, onde posteriormente foi vazado o poliuretano (PU), com função de simular o tecido ósseo. Quatro extensômetros (strain gauges) foram posicionados na região vestibular, distal, lingual e mesial de cada implante, para aferir a quantidade de deformação; cada grupo foi posicionado em seu respectivo implante. Foram realizados dois testes: o teste de pré-carga com um torque de 32Ncm e o teste de carga com uma força axial estática de 300N. Cada infraestrutura foi sujeita aos dois testes, por cinco vezes. Para análise estatística dos dados, foram utilizados ANOVA (dois critérios) e o teste de Tukey (p<0,05). Os resultados mostraram que os grupos A e B tiveram menos deformação da região peri-implantar em ambos os testes, quando comparados aos grupos C e D. A estatística também mostrou que o Grupo A apresentou melhor distribuição de tensões em sua região, peri-implantar quando comparado aos outros três grupos (p<0,05). Como conclusões, este estudo mostrou que as desadaptações influem na distribuição das tensões da região peri-implantar e que quanto maior o nível de desadaptação, mais altas são as tensões geradas. / Nowadays implants are used in several kinds of oral rehabilitation treatments. For the osseointegration maintenance it is important that crow/implant/bone are subjected to forces which are able to withstand. Different kinds of misfit on the crown frameworks are factors that could lead to an increase of strain around the implanted bone. This study aimed to evaluate the influence of the unilateral angular misfit in frameworks made of UCLA on the peri-implant strain distribution, subjected to preload and axial load. Frameworks made of chrome-cobalt were fabricated on UCLA abutments and divided in 4 groups: Group A (no misfit), Group B, Group C, Group D (50, 100, and 200 of unilateral angular misfit by buccal side, respectively). Each group was represented for 4 frameworks (n=4). Four implants (4.1mm/15mm) were positioned in a metallic matrix which was subsequently poured the polyurethane (PU) to simulate the bone. Four strain gauges were positioned on the buccal, distal, lingual and mesial sides of each implant to assess the amount of strain, each group was connected on its respectively implant. It was performed 2 tests: the preload test with a 32Ncm torque and the load test by applying an axial force of 300N. Each framework was subjected to the both test five times. To the statistics analysis ANOVA (2 ways) and Turkeys test were performed. The results showed that the Groups A and B presented less deformation when compared to Groups C and D. The statistics also showed that the Group A presented better distribution of strain on its peri-implant bone when compared to the other three groups (p<0,05). In conclusion this study showed that misfit had influence on the strain distribution on the peri-implant bone and that strain increased on the Groups C and D which presented higher levels of misfit.

Este trabalho teve como objetivo principal contribuir para aprimoramento dos procedimentos de ensaio e da metodologia de medição dos deslocamentos para determinação das deformações específicas de retração das madeiras de Eucalyptus urophylla, E. saligna e do híbrido urograndis nas direções radial e tangencial utilizando o método da Thin-plate Spline - TPS. Foi realizado um estudo teórico e prático de maneira a contribuir para a revisão do texto da Norma Brasileira NBR 7190/97 no sentido de otimizar os ensaios de variação dimensional, principalmente no que se refere à especificação dos corpos-de-prova e ao método utilizado para o cálculo das deformações específicas por retração. Para o desenvolvimento da pesquisa, foram utilizadas 30 árvores das espécies Eucalyptus urophylla, E. saligna, e urograndis provenientes da Estação Experimental de Ciências Florestais de Anhembi, SP. A análise estatística foi feita segundo o delineamento inteiramente casualizado, com amostragem independente e cinco repetições utilizando-se os esquemas fatoriais 3 x 2 x 4 (espécie x altura x posição radial) para o estudo das variáveis obtidas dos corpos de prova em forma de cunha; 3 x 2 (espécie x altura) para o estudo das variáveis obtidas dos corpos-de-prova da NBR 7190/97 e dos discos de umidade; e 3 x 2 x 3 (espécie x altura x método) para o estudo das variáveis obtidas entre os métodos TPScunha, TPS-NBR e NBR. O método proposto mostrou-se sensível às deformações sofridas pelas amostras e possibilita uma análise detalhada das deformações em toda a superfície de um corpode- prova. Foram verificadas variações da retração no sentido medula-casca verificando-se que o método da TPS aplicado no corpo de prova do tipo cunha forneceu valores de retração sempre inferiores aos obtidos através dos procedimentos normatizados. Quando aplicado no corpo cúbico forneceu valores estatisticamente iguais aos obtidos pelo uso da NBR 7190/97. A umidade natural da madeira na árvore viva e a densidade básica da madeira não foram suficientes para explicar as variações encontradas na retração mas verificou-se uma tendência de a retração radial decrescer com o aumento dessas duas variáveis e de a retração tangencial crescer com o aumento da umidade natural e densidade básica. / The present research work had the aim to contribute for the development of testing procedures and evaluation of displacements to determine shrinkage of Eucalyptus urophylla, E. saligna and a hybrid E. urograndis in the radial and tangential directions using the Thin-plate Spline TPS method. It was carried out a theoretical and practical study in order to contribute to reviewing of Brazilian Standard NBR 7190/97 looking forward to optimize the dimensional variation testes mainly on the specification of specimen and method of assessment of shrinkage. Thirty trees of those species from the Forest Sciences Experimental Station of Anhembi were utilized for the study. The statistical analysis were made according full randomly experimental design with independent sampling and five replications through factorial scheme 3 x 2 x 4 (species x longitudinal location x radial location) for the study on variables obtained from the specimens which had the wedge shape; 3 x 2 (species x longitudinal location) for the study on variable obtained from the NBR 7190 standardized specimen and for the study on natural moisture content in trees and 3 x 2 x 3 (species x longitudinal location x method) to compare the methods of assessment of wood shrinkage. The proposed method showed to be sensible to samples shrinkage and make possible a detailed analysis of strains in the whole specimen surface. Shrinkages variations from pith to bark were studied observing that the TPS method applied on the wedge shape specimen produced shrinkage values smaller than those obtained through standardized procedures. When applied on cubic specimen produced values statistically the same as those obtained through NBR 7190/97. The natural moisture content in alive tree and the basic density of wood were not enough to explain the verified shrinkage variation but it was verified a tendency of the radial shrinkage to decrease as those variables increase and a tendency of tangential shrinkage to increase as the natural moisture and basic density also increase.

A Mecânica do Dano Contínuo é atualmente uma poderosa ferramenta para se modelar o comportamento não-linear de vários materiais decorrente da evolução de um processo de microfissuração. A perda de rigidez causada pelo processo físico tem sido considerada em modelos constitutivos através de variáveis de dano escalar, vetorial ou tensorial. Quando o carregamento é proporcionalmente crescente as deformações residuais podem ser ignoradas e relações constitutivas simples podem ser obtidas, onde os efeitos do dano aparecem por uma penalização direta das propriedades elásticas. Por outro lado, efeitos de dano podem ser acoplados com deformações residuais levando a relações constitutivas mais gerais. Esse trabalho está relacionado a esses tipos de modelos assumindo que o meio ideal apresenta um comportamento elástico linear com danificação ou elastoplástico com danificação. Um dos principais aspectos discutido relaciona-se à formulação variacional, a qual está baseada em conceitos de Análise Convexa e Não-Convexa. Explorando o fato que a evolução do dano tem correspondência com a idealização de regime de encruamento negativo, a teoria de localização de deformação é abordada e um estudo da condição necessária de singularidade ou perda da condição de elipticidade é realizado. Na sequência, uma proposta preliminar para uma análise de pós-singularidade, baseada na Teoria de Bifurcação, é feita no sentido de caracterizar pontos limite ou pontos de bifurcação de solução, em sistemas conservativos. / Continuum Damage Mechanics is nowadays a powerful tool to model the non-linear behaviour of several materials due to evolution of a microcracking process. The lost of rigidity caused by such physical process has been accounted in the constitutive models through a scalar, vectorial or tensorial damage variables. When proportional loading is considered the residuals strains can be ignored and simple constitutive relations can be obtained in which damage effects appear by direct penalization of the elastic properties. On the other hand, damage effects can be coupled with residual strains leading to more general constitutive relations. This work is related to such kind of models assuming that the ideal medium presents a linear elastic-damage or an elastoplastic-damage behaviour. One of the main topics discussed is related to the variational formulation which is based on Convex and Non-Convex Analysis concepts. Exploring the fact that damage evolution has correspondence with a softening idealised regime, the strain localization theory is treated and a study of a necessary condition for singularity or ellipticity tose condition is developed. In the sequence, a introductory poscritical analysis is proposed, based in the bifurcation theory and aiming to detect if the singularity corresponds to a limit or a bifurcation point solution, in conservative systems.

Com o crescimento do ciclismo como opção para lazer, meio de transporte e, principalmente, esporte voltado à competição, estudos mais aprofundados fizeram-se necessários visando à maximização do desempenho de atletas de alto nível. De forma complementar, muitos são os desenvolvimentos na área de sistemas de instrumentação com o objetivo primordial de possibilitar a medição e a caracterização dos diversos parâmetros de interesse dos pesquisadores na área do ciclismo. Tendo em vista o surgimento de diversos sistemas comerciais que permitem realizar a medição de grandezas como força e potência mecânica gerada pelo ciclista, este trabalho propôs instrumentar e caracterizar as medições provenientes dos pedais e pedivelas de uma bicicleta de estrada com a finalidade de, posteriormente, compará-las com base em métodos estatísticos adequados. Em função das limitações mecânicas inerentes à bicicleta e presentes no movimento de rotação nos pedais e pedivelas, foram criados sistemas completamente independentes, com alimentações elétricas feitas por baterias, e a sincronização para o início das aquisições, através de módulos ZigBee. Os ensaios contaram com a participação de dez voluntários, os quais foram responsáveis por gerar vinte sprints de dados, cada, que serviram para avaliar estatisticamente e concluir, por meio de Análises de Variância, que as forças aplicadas pelos ciclistas se diferenciaram significativamente para pelo menos uma das células de carga. / Cycling has grown as a leisure activity, means of transport and mainly as a professional sport. Therefore, deeper studies and research aiming at maximizing the performance of high-level athletes have been made necessary. Additionally to such studies, the area of instrumentation schemes has developed seeking to make possible the measuring and characterization of several parameters for researchers interested in cycling. Regarding the vibrant surging of systems that allow the measuring of magnitudes such as the forces and mechanical power generated by the cyclist, the present research aims at implementing and characterizing the measuring deriving from pedals and crankset for a road bicycle so as to analyze the results with appropriate statistic methods. Considering the mechanical limitations inherent to the bicycle the movement of pedals and crankset independent electrical systems charged by batteries were created, as well as the synchronization for the beginning of data acquisitions through ZigBee modules. Ten volunteers participated on the practices. They generated twenty sprints of data each. Such data served to statistically evaluate and conclude, based on variance analysis, that the power applied by the cyclists are significantly different for one of the load cell.

O crescimento da produção de petróleo offshore traz consigo a demanda por tubulações para escoamento de hidrocarbonetos capazes de conciliar elevada resistência mecânica, elevada resistência à corrosão e baixo peso estrutural. Para tal, após o projeto mecânico, faz-se necessária a qualificação dessas estruturas por intermédio de ensaios mecânicos. Um dos métodos de teste em risers rígidos que alia baixos custos em equipamentos à rapidez de execução é o teste de fadiga por ressonância. Usualmente, este tipo de teste é controlado através do nível de deformação lido por extensômetros instalados na região central da amostra. Contudo, o tempo de instalação e a fragilidade dos sensores acabam por aumentar significativamente o tempo total de teste. Portanto, o presente estudo propõe que o controle do teste seja feito por intermédio dos níveis de aceleração no centro do tubo, uma vez que acelerômetros são mais robustos e mais fáceis de instalar. Assim, o trabalho traz uma correlação numérica e experimental entre os níveis de deformação e aceleração no centro de tubos submetidos a testes de fadiga por ressonância. Foram realizados testes nas amostras sem água, com água, e com pressão interna de 200 Bar. Foi constatado que a relação entre a aceleração e a deformação no centro das amostras para frequências próximas à frequência de ressonância é linear. Além disso, as diferenças observadas entre os resultados experimentais e os numéricos variaram de 0,13% a 14,73%. Em conclusão, o modelo numérico apresentou resultados consistentes em grande parte dos casos estudados, o que evidencia a viabilidade de implementação do sistema de controle por aceleração. Para tal, foram apresentadas sugestões de melhoria para aplicação em testes futuros, a fim de otimizar a uniformidade dos resultados e completar a validação do modelo numérico. / The development of offshore oil production implies the demand of pipelines for the hydrocarbon flow, which are capable of combining high mechanical and corrosion resistance with low structural weight. For this, after the mechanical design, it is required to qualify these structures by means of mechanical tests. One method of test for rigid risers that combines low equipment costs with quick execution is the resonance fatigue test. Usually, this type of test is controlled by strain levels obtained by strain gauges installed at the pipe center. However, the installation lead time and the sensors fragility increase significantly the overall test time. Therefore, the present study proposes that the test controlling system could be performed by means of the acceleration levels at the middle of the sample, since accelerometers are more robust and the installation is simpler. Thus, this work brings a numerical and experimental relationship between strain and acceleration levels at the center of pipes submitted to resonance fatigue test. Tests were performed on the samples without water, with water, and with internal pressure of 200 Bar. It was found that the relationship between strain and acceleration at the center of the samples is linear for frequencies near the resonant frequency. In addition, the differences between experimental and numerical results ranged from 0.13% to 14.73%. In conclusion, the numerical model presented consistent results in most of the studied cases, which evidences the feasibility of implementing the acceleration controlling system. For this purpose, improvement suggestions for application in future tests were presented in order to optimize the uniformity of the results and to complete the numerical model validation.

Friction stir welding (FSW) and aluminium alloy 2139-T8 are currently being considered for use in future military vehicles. However, stringent regulations on weld integrity under extreme loading conditions limit the adoption of new technologies. Moreover, current finite element (FE) based methods do not give reliable predictions of strain distribution in welds, which makes it difficult to assess the performance of structures. Therefore, an extensive research program was carried out to develop a generalised finite element (FE) based methodology to predict the response of welded structures under complex loading configurations. The methodology enables the complex distribution of mechanical properties arising from welding, which is linked to microstructural variation, to be incorporated into a macro scale structural model. The method is general, and is applicable for any heat treatable aluminium alloy under a range of joining processes. To achieve this, the microstructure of 2139-T8 alloy was characterised at a range of length scales, with particular emphasis on the size and distribution of strengthening Omega precipitates. 2139-T8 was subjected to bead on plate FSW to enable characterisation of the effects of processing on the local microstructure. In addition, kinetic data for 2139-T8 was generated, allowing a simple softening model to be developed; this allowed the post-weld strength distribution to be predicted. The model was also used to recreate bulk specimens of 2139-T8 with equivalent local weld microstructure, which was verified by transmission electron microscopy. Material with equivalent microstructure was used to estimate the local mechanical property distributions across the weld, including the initial yield stress and plastic response; the mechanical properties of 2139-T8 are known to be representative of 2139-T84. From observations of this combined data, a methodology was developed to enable the estimation of the complex mechanical property distributions arising during welding. Furthermore, an automated computer program was written to implement the property distributions into FE based models. The methodology was verified using data generated for 2139-T8 and was used to simulate the response of FSW 2139-T8 loaded in uniaxial tension. The simulations were verified experimentally using digital image correlation (DIC) and the methodology was shown to demonstrate increased accuracy and reliability over existing FE methods, with respect to strain predictions. In addition, the method eliminates the need to calibrate the structural model to a particular loading configuration. Theoretically, the models are insensitive to loading and this property was tested by extending the model to simulate the strain distribution of large scale welded panels subject to explosive blast loading. The simulations were verified against blast tests where FSW 2139-T84 panels were subjected to blast loading from the detonation of plastic explosive. The results indicate that the modelling methodology developed is capable of producing accurate and reliable predictions of strain distribution in welded structures under complex loading configurations.

The research reported in this PhD thesis provides a novel approach to estimate 3D pitting corrosion kinetics of austenitic stainless steel with exposure to chloride-containing aqueous environments. A quasi-in-situ X-ray computed tomography (X-ray CT) approach was developed, with the aim of providing an experimental methodology to estimate 3D pitting corrosion kinetics under different exposure conditions. The first part summarises a set of preliminary investigations to identify the pitting corrosion behaviour of three austenitic stainless steels (type 303 bar, type 304 plate and type 304L wire) with different inclusion contents. All observed pit densities were related to the inclusion contents, providing confidence in moving to the next stage of the project, for conducting in-situ corrosion studies using X-ray CT. The second section describes the construction of an in-situ electrochemical cell for X-ray CT studies, the aim being to provide an experimental methodology to estimate 3D pitting corrosion kinetics. Pit growth kinetics of individual pits were estimated from segmented 3D X-ray CT data. The evolution of pit current densities, associated pit stability products, and diffusivity parameters over time were obtained. The study also showed that the kinetics of multiple pits could be estimated using this novel approach, based on separating the current response of each pit over time. This was obtained by electrochemical polarisation control and measuring the total current evolution. The third section discusses the effect of plastic strain on 3D pitting corrosion kinetics. Several in-situ X-ray CT experiments were conducted, with a focus on obtaining 3D pit growth, passivation, and re-activation kinetics, to elucidate the effect of applied strain on pit stability and growth. This section explains a possible mechanism for the re-activation of pre-existing corrosion pits, showing that pits grew more rapidly during reactivation than those grown before plastic strain was applied. A marked difference in pit morphology with fractured lacy metal covers was observed with the application of strain. The implications of this observation are discussed in light of stress corrosion crack nucleation mechanisms.