Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-11-27T11:52:24Z No. of bitstreams: 1 2013_EduardBenavidesVillamarino.pdf: 2771351 bytes, checksum: ffa3fe3b46e5a136484e3cfefdd0c66d (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-12-10T12:54:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_EduardBenavidesVillamarino.pdf: 2771351 bytes, checksum: ffa3fe3b46e5a136484e3cfefdd0c66d (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-10T12:54:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_EduardBenavidesVillamarino.pdf: 2771351 bytes, checksum: ffa3fe3b46e5a136484e3cfefdd0c66d (MD5) / Neste trabalho, foi desenvolvida a caracterização de uma liga de níquel titânio (Ni-Ti), com aproximadamente 57% em peso Ni e propriedades mecânicas pseudoelásticas. Com o objetivo de estudar suas propriedades micro-estruturais e conhecer as temperaturas de transformação de fase e resposta a tratamentos térmicos, para tudo isso foram utilizados diferentes métodos de análise, incluindo microscopia óptica (MO), fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios X (XRD), microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria diferencial de varredura (DSC) testes de dureza e microdureza. As análises foram realizadas no estado como recebido e depois de tratamentos térmicos a temperaturas entre 350 ° C e 600 ° C. As amostras como recebido apresentaram uma microestrutura totalmente austenítica a temperatura ambiente e após análise em DSC foi observado a presença da transformação de fase em múltiplos passos (B19’- R- B2), o que evidenciou o aparecimento de fase R durante aquecimento e resfriamento. Após tratamento térmico a 350 ° C foi observado o aparecimento da fase R a temperatura ambiente, juntamente com a austenita. O tratamento térmico a 600° C solubilizou a fase R e proporcionou a transformação de fase da liga com uma única etapa, ou seja, transformação direta de austenita em martensita e vice-versa. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work was developed to characterize an alloy of nickel-titanium (Ni-Ti), with about 57 wt % Ni and mechanical properties pseudoelásticas. With the aim of studying their micro-structural properties and know the temperature of phase transformation and response to heat treatment, for all that were used different methods of analysis, including optical microscopy (OM), X-ray fluorescence (XRF) X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC) tests hardness and microhardness. The analyzes were performed in the state as received and after heat treatment at temperatures between 350 ° C and 600 ° C. The samples as received had a fully austenitic microstructure at room temperature and after DSC analysis was observed in the presence of a phase transformation in multiple steps (B19'-B2-R) which showed the appearance of R phase during heating and cooling. After annealing at 350 ° C was observed for the appearance of the R phase at room temperature, along with the austenite. The thermal treatment at 600 ° C, the R phase and solubilized provided an alloy phase transformation with a single step, ie, direct transformation of austenite to martensite or vice versa..

The modeling, analysis and experimental verification of a two-degree-of-freedom typical aeroelastic section with superelastic shape memory alloy springs are presented. The focus is to investigate the effects of the phase transformation of the shape memory alloy springs on the flutter and post-flutter behaviors of the typical section. The shape memory alloy phase transformation kinetics is described by a modified version of well-known phenomenological models. The shape memory alloy spring model is based on classical spring design (with the pure shear assumption) and modified to account for the nonlinear effects of phase transformation. The cross-section of the shape memory alloy wire is represented by a linear radial distribution of shear strain and nonlinear radial distributions of shear stress and martensitic fraction. The equations of motion of a linear typical section are modified to include the shape memory alloy springs. A linear unsteady aerodynamic model is employed to determine the aerodynamic loads. The proposed model is cast into state-space representation and solved with a Runge-Kutta method. It is numerically and experimentally shown that the phase transformation of shape memory alloy springs can be effectively exploited to enhance the aeroelastic behavior of a typical section by replacing unstable flutter oscillations by stable oscillations of acceptable amplitudes over a range of airflow speeds, providing a useful method of passive aeroelastic control. Since the modified aeroelastic behavior is attractive for wind energy harvesting purposes, electromechanical coupling is also modeled in the plunge degree-of-freedom along with a resistive load in the electrical domain for electrical power estimation. The exploitation of the shape memory alloy phase transformation is more attractive for airfoil-based wind energy harvesting performance than the use of typical concentrated nonlinearities (e.g., hardening steel) in terms of enhanced electrical power output. / A modelagem, análise e verificação experimental de uma seção típica aeroelástica com dois graus de liberdade e molas com memória de forma superelásticas são apresentadas. O foco é investigar os efeitos da histerese pseudoelástica das molas com memória de forma nos comportamentos de flutter e pós-flutter da seção típica. A cinética das transformações de fase nas molas com memória de forma é descrita por uma versão modificada de modelos fenomenológicos amplamente conhecidos. O modelo de molas helicoidais com memória de forma é baseado em teoria clássica de molas (com a hipótese de cisalhamento puro) e modificado para representar os efeitos não lineares de transformação de fase. A seção transversal do fio da mola com memória de forma é representada por uma distribuição radial e linear de deformações de cisalhamento e por distribuições radiais e não lineares de tensões cisalhantes e de frações martensíticas. As equações de movimento de uma seção típica linear são modificadas para incluir as molas com memória de forma. Um modelo aerodinâmico linear não estacionário é utilizado para se determinar as cargas aerodinâmicas. O modelo proposto é representado em espaço de estados e resolvido com um método Runge-Kutta. Mostra-se, numérica e experimentalmente, que a histerese pseudoelástica de molas com memória de forma pode ser efetivamente explorada para melhorar o comportamento aeroelástico de uma seção típica ao transformar oscilações instáveis de flutter em oscilações estáveis e de amplitudes aceitáveis em uma faixa de velocidades do escoamento, provendo um método útil de controle aeroelástico passivo. Como o comportamento aeroelástico modificado (pela histerese pseudoelástica) é atrativo para a coleta de energia do escoamento, um acoplamento eletromecânico é modelado no grau de liberdade de deslocamento linear, juntamente com uma carga resistiva no domínio elétrico do problema para se estimar a potência elétrica gerada. A exploração da histerese pseudoelástica das molas com memória de forma é mais atrativa para a performance da coleta aeroelástica de energia do que o uso de não linearidades concentradas típicas (como o enrijecimento não linear do aço) em termos de melhoria na potência elétrica gerada.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-16T13:34:47Z No. of bitstreams: 1 ECLYS DE OLIVEIRA SOARES MONTENEGRO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 5996362 bytes, checksum: 84827496654dcae4004aea6958439570 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T13:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ECLYS DE OLIVEIRA SOARES MONTENEGRO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 5996362 bytes, checksum: 84827496654dcae4004aea6958439570 (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Estudos recentes têm mostrado que as telas de titânio estão sendo utilizadas para auxiliar na recuperação de fraturas ósseas em diversas partes do corpo humano, como face, mandíbula, crânio e joelho. Esses componentes apresentam como vantagens uma elevada resistência mecânica somada a uma baixa espessura, necessária para a ancoragem de partes fraturadas e importante para prevenir a irritação no processo pós-operatório, buscando ainda reduzir a taxa de re-operação. Assim, vislumbrando uma melhor eficiência futura dessa aplicação, surge o interesse em analisar o comportamento termomecânico desse tipo de implante, porém fabricado a partir das ligas com memória de forma (LMF), que são materiais que apresentam propriedades funcionais como o efeito memória de forma (EMF) e a superelasticidade (SE). Estas peculiaridades, aliadas a biocompatibilidade das LMF Ni-Ti tem levado à sua utilização no desenvolvimento de dispositivos médicos implantáveis. Nesse contexto, aplicar telas de LMF Ni-Ti, com boa resistência mecânica e deformações reversíveis, para potencializar aplicações biomédicas em substituição a telas de titânio, é um desafio tecnológico atual. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo realizar a caracterização termomecânica de telas de LMF Ni-Ti e Ni-Ti-Cu produzidas por fundição de precisão com três geometrias celulares distintas (circular, hexagonal e quadrada) e em três estados (brutas de fundição, tratadas termicamente e laminadas). Os resultados obtidos mostraram que as telas produzidas apresentaram a transformação de fase característica dos fenômenos de EMF e SE, além de deformações reversíveis em tração da ordem de até 5%. O tipo de geometria celular foi o fator de maior influência nos valores de resistência mecânica e os melhores resultados foram verificados nas telas de geometria circular. Nos ensaios termomecânicos de flexão, além do tipo de célula, os resultados foram bastante influenciados pela espessura das telas e tratamentos térmicos utilizados. Dessa forma, as telas produzidas apresentam características funcionais adequadas para potencializar aplicações biomédicas a partir de LMF Ni-Ti em substituição as telas de titânio puro, que não se beneficiam de propriedades funcionais de EMF e SE. / Recent studies have shown that titanium meshes are being used to assist in the recovery of bone fractures in various parts of the human body such as the face, jaw, skull and knee. These components have advantages as a high strength coupled with a low thickness required for anchoring of fractured parts important to prevent irritation postoperatively process still looking to reduce the rate of re-operation. Thus, by anticipating a future better efficiency of this application, arises interest in analyzing the thermomechanical behavior of this type of implant, but manufactured from alloys with shape memory (SMA), which are materials that exhibit functional properties such as shape memory effect (SME) and superelastic (SE). These peculiarities, coupled with biocompatibility of LMF NiTi has led to their use in the development of implantable medical devices. In this context, apply SMA meshes, with good mechanical strength and reversible deformation to enhance biomedical applications replacing titanium screens, it is a current technological challenge. Therefore, this study aimed to carry out the thermomechanical characterization of Ni-Ti and Ni-Ti-Cu SMA meshes produced by precision casting with three different cell geometries (circular, hexagonal and square) and three states (as foundry, thermally treated and laminated). The results showed that the screens produced showed the phase transformation phenomena characteristic of EMF and SE, and reversible deformation in order draw up to 5%. The type of cell geometry was the most influential factor in the strength values and the best results were obtained in the circular geometry screens. In the thermomechanical bending tests, and the type of cell, results were greatly influenced by the thickness of the screens and thermal treatments. Thus, the meshes produced had enough features to enhance biomedical applications from SMA to replace the titanium meshes, which do not benefit from functional properties.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-26T19:19:12Z No. of bitstreams: 1 HENRIQUE MARTINNI RAMOS DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 5119070 bytes, checksum: 23504b03a49c79c4f4d5a4f8815ee9ac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T19:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HENRIQUE MARTINNI RAMOS DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 5119070 bytes, checksum: 23504b03a49c79c4f4d5a4f8815ee9ac (MD5) Previous issue date: 2014-08-01 / CNPq / Capes / As Ligas com Memória de Forma (LMF) devem seu comportamento único a uma transformação de fase reversível entre duas estruturas cristalinas: martensita (baixa temperatura e menor rigidez) e austenita (alta temperatura e maior rigidez). Essa transformação pode ocorrer em consequência de dois estímulos diferentes: uma mudança de temperatura ou aplicação de tensão mecânica, ambos acima de valores críticos característicos desses materiais. Do segundo caso resulta o fenômeno da superelasticidade, que é a capacidade de recuperar totalmente a deformação após o carregamento e descarregamento mecânico na fase de mais alta temperatura (austenita). No decorrer dessa deformação ocorre a transformação de fase induzida por tensão da austenita para a martensita. Esta transformação é exotérmica e tende a se estabilizar após certo número de ciclos de deformação. Estudos sobre as propriedades dinâmicas das LMF mostram que o comportamento superelástico é dependente da taxa de deformação, ou em outras palavras, da frequência de excitação. Este comportamento resulta da combinação complexa entre tensão mecânica, temperatura e taxa de dissipação do calor latente gerado no material. Observou-se também que altas frequências diminuem a capacidade de dissipação de calor latente, resultando no aumento de temperatura do material e valores de tensão de transformação de fase maiores. Considerações como estas são importantes para a modelagem do comportamento dinâmico do material, aplicável, por exemplo, em sistemas de absorção de vibração de construções civis. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é estudar experimentalmente a influência da frequência sobre o comportamento dinâmico superelástico de fios de LMF Ni-Ti pré-estabilizados, assim como os efeitos da geração de calor sobre as propriedades mecânicas avaliadas. Os testes realizados corresponderam a ensaios dinâmicos de tração uniaxial em fios superelásticos de LMF Ni-Ti com variação de freqüência e simultâneo acompanhamento de temperatura do material, usando uma máquina de ensaios da marca MTS modelo MTS 793 series. / Shape Memory Alloys (SMA) owe their behavior unique to a reversible phase transformation between two crystalline structures: martensite (low temperature and stiffness) and austenite (high temperature and stiffness). This phase change can occur as a result of two distinct stimuli: a change in temperature or an applied mechanical stress, both over certain critical values, characteristic of this materials. From the latter it results the phenomenon of the superelasticity, which is the ability to totally recover a deformation after simply ceasing the load. During this deformation occurs a stressinduced martensitic transformation from austenite to martensite, being it an exothermal process and that tends to stabilize after a certain number of cycles. Investigation concerning dynamic properties of SMA demonstrate that its superelastic behavior depends on the strain rate, or in other words, on the excitation frequency. This behavior results from the complex combination of mechanical stress, temperature and rate of latent heat dissipation generated in the material. It was also observed that high frequencies diminish the capacity of dissipation of latent heat, resulting in an increase in the material temperature and, therefore, in higher values of phase transformation stresses. This kind of consideration is fundamental in dynamic behavior modeling, applicable for instance, in vibration absorption systems in civil building. In this context, the objective of this work is experimentally study the influence of the frequency on superelastic behavior of pre-stabilized Ni-Ti SMA superelastic wires, as well as the effects of heat generation on the evaluated mechanical properties. Dynamical tests were performed in a uniaxial tensile mode in Ni-Ti SMA superelastic wires varying the frequency and simultaneously monitoring sample’s temperature, using a test machine from MTS, model MTS 793 series.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-30T18:14:28Z No. of bitstreams: 1 ORLANDO TOMAZ DA SILVA NETO – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 7124483 bytes, checksum: b1fb3855e470f87f0e7d5c3081fcf9f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-30T18:14:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ORLANDO TOMAZ DA SILVA NETO – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 7124483 bytes, checksum: b1fb3855e470f87f0e7d5c3081fcf9f1 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / A busca por aumento no desempenho das aeronaves tem direcionado, entre outras coisas, ao aumento da razão de aspecto da asa e ao uso de materiais avançados; essas soluções tem levado ao aumento de flexibilidade, resultando em problemas aeroelásticos ‒ aeroelasticidade é a ciência que estuda os fenômenos provenientes das interações entre forças aerodinâmicas, elásticas e inerciais ‒. Nessa área, destaca-se o flutter, fenômenos aeroelásticos de estabilidade dinâmica. Dentro deste contexto, este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento em flutter de uma asa flexível com alta razão de aspecto com atuadores passivos de Ligas com Memória de Forma (LMF) submetida a um escoamento subsônico. Para isso fez-se o projeto, construção e testes de um modelo aeroelástico para ser ensaiado em túnel de vento, o desenvolvimento desse protótipo contou com uma abordagem numérico-experimental; finalizados os testes do modelo, fez-se a seleção e caracterização termomecânica do atuador; por fim, realizou-se os teste no túnel de vento. Os resultados obtidos mostraram que para determinadas disposições dos atuadores na asa o comportamento aeroelástico sofreu um ganho de desempenho bastante significativo como, aumento na velocidade crítica de ocorrência de flutter de aproximadamente 28%, entretanto, para outro arranjo observou-se uma diminuição de 15% na velocidade crítica. Com a análise dos resultados foi possível concluir que deve ser realizado um estudo minucioso do comportamento dinâmico do sistema sob efeito dos atuadores; além disso do efeito de cada arranjo deles na estrutura, para que assim o efeito desejado seja alcançado. / The search for increase in the performance of the aircraft has directed, among other things, to the increase of the aspect ratio of the wing and to the use of advanced materials; These solutions led to an increase of flexibility, resulting in aeroelastic problems - aeroelasticity is the science that studies the phenomena arising from the interactions between aerodynamic, elastic and inertial forces. In this area, we highlight the flutter, dynamic stability aeroelastic phenomenon. In this context, this work aims to analyze the behavior of a flexible wing with high aspect ratio with passive actuators of Shape Memory Alloys (SMA) in flutter, submitted to a subsonic flow. For this, the design, construction and testing of an aeroelastic model was carried out to be tested in a wind tunnel, the development of this prototype counted on a numerical-experimental approach; After finished model tests, the thermomechanical selection and characterization of the actuator was done; Finally, the tests were carried out in the wind tunnel. The results showed that, for certain arrangements of the actuators in the wing, the aeroelastic behavior underwent a very significant performance gain as, an increase of approximately 28% in the critical rate of flutter occurrence. With the results analysis, it was possible to conclude that a detailed study of the dynamic behavior of the actuators and of the effect of each arrangement of them on the structure must be carried out so that the desired effect may be achieved.

The modeling, analysis and experimental verification of a two-degree-of-freedom typical aeroelastic section with superelastic shape memory alloy springs are presented. The focus is to investigate the effects of the phase transformation of the shape memory alloy springs on the flutter and post-flutter behaviors of the typical section. The shape memory alloy phase transformation kinetics is described by a modified version of well-known phenomenological models. The shape memory alloy spring model is based on classical spring design (with the pure shear assumption) and modified to account for the nonlinear effects of phase transformation. The cross-section of the shape memory alloy wire is represented by a linear radial distribution of shear strain and nonlinear radial distributions of shear stress and martensitic fraction. The equations of motion of a linear typical section are modified to include the shape memory alloy springs. A linear unsteady aerodynamic model is employed to determine the aerodynamic loads. The proposed model is cast into state-space representation and solved with a Runge-Kutta method. It is numerically and experimentally shown that the phase transformation of shape memory alloy springs can be effectively exploited to enhance the aeroelastic behavior of a typical section by replacing unstable flutter oscillations by stable oscillations of acceptable amplitudes over a range of airflow speeds, providing a useful method of passive aeroelastic control. Since the modified aeroelastic behavior is attractive for wind energy harvesting purposes, electromechanical coupling is also modeled in the plunge degree-of-freedom along with a resistive load in the electrical domain for electrical power estimation. The exploitation of the shape memory alloy phase transformation is more attractive for airfoil-based wind energy harvesting performance than the use of typical concentrated nonlinearities (e.g., hardening steel) in terms of enhanced electrical power output. / A modelagem, análise e verificação experimental de uma seção típica aeroelástica com dois graus de liberdade e molas com memória de forma superelásticas são apresentadas. O foco é investigar os efeitos da histerese pseudoelástica das molas com memória de forma nos comportamentos de flutter e pós-flutter da seção típica. A cinética das transformações de fase nas molas com memória de forma é descrita por uma versão modificada de modelos fenomenológicos amplamente conhecidos. O modelo de molas helicoidais com memória de forma é baseado em teoria clássica de molas (com a hipótese de cisalhamento puro) e modificado para representar os efeitos não lineares de transformação de fase. A seção transversal do fio da mola com memória de forma é representada por uma distribuição radial e linear de deformações de cisalhamento e por distribuições radiais e não lineares de tensões cisalhantes e de frações martensíticas. As equações de movimento de uma seção típica linear são modificadas para incluir as molas com memória de forma. Um modelo aerodinâmico linear não estacionário é utilizado para se determinar as cargas aerodinâmicas. O modelo proposto é representado em espaço de estados e resolvido com um método Runge-Kutta. Mostra-se, numérica e experimentalmente, que a histerese pseudoelástica de molas com memória de forma pode ser efetivamente explorada para melhorar o comportamento aeroelástico de uma seção típica ao transformar oscilações instáveis de flutter em oscilações estáveis e de amplitudes aceitáveis em uma faixa de velocidades do escoamento, provendo um método útil de controle aeroelástico passivo. Como o comportamento aeroelástico modificado (pela histerese pseudoelástica) é atrativo para a coleta de energia do escoamento, um acoplamento eletromecânico é modelado no grau de liberdade de deslocamento linear, juntamente com uma carga resistiva no domínio elétrico do problema para se estimar a potência elétrica gerada. A exploração da histerese pseudoelástica das molas com memória de forma é mais atrativa para a performance da coleta aeroelástica de energia do que o uso de não linearidades concentradas típicas (como o enrijecimento não linear do aço) em termos de melhoria na potência elétrica gerada.

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-08-30T12:06:28Z No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-09-06T18:24:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-09-06T18:33:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T18:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) Previous issue date: 2017-02-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Shape memory alloys (SMA) are alloys that undergo martensitic transformation due to an external solicitation (temperature, stress, strain or magnetic field) and are capable of recovering permanent deformation when heated above a critical temperature. The most used shape memory alloys are Ti-Ni- and Cu-based. Cu-based SMA have some advantages due to better thermal and electrical conductivity, lower production cost and are easier to process. The main disadvantage of Cu-based SMA is its low ductility. This property is improved by decreasing the grain size and by a reduction of microstructural heterogeneities. This can be achieved at the surface of structural components after LASER remelting, through which the surface of the material is remelted by a LASER beam and solidifies under extremely high cooling rates. In this context, the aim of the present work is to investigate the influence of LASER surface remelting in the microstructure, thermal stability and mechanical properties of Cu-11.8Al-3.2Ni-3Mn (wt. %) SMA plates obtained by suction casting. The samples were characterized by optical and scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, electron backscatter diffraction, X-ray computed tomography, X-ray diffraction, differential scanning calorimetry as well as by tensile and microhardness tests. The results show that small shifts in the transformation temperatures occur due to the LASER treatment. It was observed that only the monoclinic β’1 martensitic phase formed in the as cast and LASER treated samples. The LASER treatment provided an improvement in mechanical properties with an increase of up to 162 MPa in fracture stress, up to 2.2% in fracture strain and up to 21 HV in microhardness when compared with the as-cast sample. This makes the surface remelting treatment a promising method for improving the mechanical properties of Cu-based SMA. / Ligas com memória de forma (LMF) sofrem transformação martensítica devido a uma solicitação externa (temperatura, tensão, deformação ou campo magnético) e são capazes de recuperar deformações permanentes quando aquecidas acima de uma temperatura crítica. Dentre as LMF mais utilizadas se destacam aquelas à base de Ti e Ni e aquelas à base de Cu. As à base de Cu apresentam vantagens devido a melhor condutividade térmica e elétrica, menor custo de produção e maior facilidade de processamento. A principal desvantagem das LMF à base de cobre é a baixa ductilidade. Uma forma de melhorar essa propriedade é promovendo uma diminuição no tamanho de grão e uma redução das heterogeneidades microestruturais. Isso pode ser obtido no tratamento de refusão superficial a LASER, no qual a superfície do material é refundida por um feixe de LASER e solidificada sob altas taxas de resfriamento. Nesse contexto, o objetivo da presente dissertação de mestrado é analisar a influência do tratamento de refusão superficial a LASER na microestrutura, na estabilidade térmica e nas propriedades mecânicas de placas da LMF Cu-11,8Al-3,2Ni-3Mn (% peso) obtidas através de fundição por sucção. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, espectometria de energia dispersiva de raios X, difração de elétrons retroespalhados, tomografia computacional por raios X, calorimetria diferencial de varredura, difração de raios X, ensaio de tração e microdureza. A análise dos resultados mostrou que as temperaturas de transformação sofreram pequenas variações e nenhuma nova fase foi observada após o tratamento de refusão a LASER, sendo observada apenas a presença da fase monoclínica martensítica β’1. O tratamento propiciou uma melhoria nas propriedades mecânicas das placas obtidas por fundição por sucção, com um aumento em até 162 MPa na tensão de fratura, em até 2,2 % na deformação de fratua e em até 21 HV na microdureza, fazendo deste tratamento um método promissor para melhorar as propriedades mecânicas das LMF à base de Cu. / CNPq: 132132/2015-0 / FAPESP: 2015/04134-7

Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-12T15:38:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-14T11:25:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-14T13:50:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2017-12-18T10:25:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 miazaki_m_me_ilha.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-18T10:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 miazaki_m_me_ilha.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de molas helicoidais de liga com memória de forma presentes em rotores flexíveis para a atenuação dos deslocamentos laterais decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. Num primeiro momento, o trabalho apresenta os principais modelos constitutivos de ligas com memória de forma (LMF), onde o princípio de funcionamento deste tipo de material é demonstrado por meio de simulações numéricas, e os resultados obtidos são confrontados com dados disponíveis na literatura. Discute-se também a questão da utilização de um modelo mais simplificado para representar o comportamento da liga para diferentes carregamentos termomecânicos. Dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando representar adequadamente o comportamento termomecânico da LMF durante as transformações de fase. O trabalho evolui para a construção do modelo matemático via elementos finitos de rotores flexíveis contendo molas helicoidais de LMF e por fim apresenta um conjunto de simulações numéricas para comprovar a eficiência e a potencialidade do procedimento teórico formulado. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / This work proposes shape memory alloy helical springs present in flexible rotors for the attenuation of lateral displacements mainly caused by unbalance forces. This work presents some constitutive models of shape memory alloys (SMA). The principle of operation of this type of material is demonstrated by numerical simulations and the results obtained are compared with data available in the literature. The present work investigates the use of a simplified model to represent the behavior of the SMA for different thermomechanical loads. Two thermomechanical models are numerically confronted in order to represent properly the thermomechanical behavior of the SMA during the phase transformations. Based on the finite element model of flexible rotors containing helical springs of SMA, the efficiency and the potentiality of the theoretical procedure are shown through numerical simulations. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented.

Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de molas helicoidais de liga com memória de forma presentes em rotores flexíveis para a atenuação dos deslocamentos laterais decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. Num primeiro momento, o trabalho apresenta os principais modelos constitutivos de ligas com memória de forma (LMF), onde o princípio de funcionamento deste tipo de material é demonstrado por meio de simulações numéricas, e os resultados obtidos são confrontados com dados disponíveis na literatura. Discute-se também a questão da utilização de um modelo mais simplificado para representar o comportamento da liga para diferentes carregamentos termomecânicos. Dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando representar adequadamente o comportamento termomecânico da LMF durante as transformações de fase. O trabalho evolui para a construção do modelo matemático via elementos finitos de rotores flexíveis contendo molas helicoidais de LMF e por fim apresenta um conjunto de simulações numéricas para comprovar a eficiência e a potencialidade do procedimento teórico formulado. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / Abstract: This work proposes shape memory alloy helical springs present in flexible rotors for the attenuation of lateral displacements mainly caused by unbalance forces. This work presents some constitutive models of shape memory alloys (SMA). The principle of operation of this type of material is demonstrated by numerical simulations and the results obtained are compared with data available in the literature. The present work investigates the use of a simplified model to represent the behavior of the SMA for different thermomechanical loads. Two thermomechanical models are numerically confronted in order to represent properly the thermomechanical behavior of the SMA during the phase transformations. Based on the finite element model of flexible rotors containing helical springs of SMA, the efficiency and the potentiality of the theoretical procedure are shown through numerical simulations. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented. / Mestre