Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-01-26 / Introdução: É sabido que tanto as isoflavonas da soja (ISO) e a vibração mecânica de baixa intensidade e alta freqüência (VIB) possuem efeitos protetores no tecido ósseo de ratas ooforectomizadas (OVX). Objetivos: estudar os efeitos dos tratamentos com ISO e VIB isolados e combinados no tecido ósseo de ratas OVX. Métodos: 50 ratas Wistar com 6 meses de idade foram SHAM operadas ou OVX e após três meses, divididas em 5 grupos: SHAM; OVX; OVX tratadas diariamente por gavage com 200mg/kg de ISO por 90 dias consecutivos (OVX-ISO); OVX tratadas com VIB, 20 min./dia, 30 Hz, 0.6g, 5 dias por semana por 90 dias (OVX-VIB) e OVX tratadas com ISO e VIB (OVX-ISO+VIB). Após o tratamento, os fêmures e tíbias foram coletados e seus comprimento e espessura foram medidos. Os fêmures foram processados para histomorfometria e aos métodos histoquímicos, bioquímico e do TUNEL. As tíbias foram congeladas e destinadas para testes físicos e biomecânicos. Resultados: Os tratamentos não exerceram efeitos significantes no peso corporal e nas medidas de comprimento e espessura, exceto na espessura das tíbias dos grupos OVX-ISO e OVX-ISO+VIB que foi significantemente maior comparado ao grupo SHAM. Os testes físicos mostraram que o peso imerso, a porcentagem de material orgânico e a densidade óssea foram maiores nos grupos SHAM, OVX-VIB e OVX-ISO+VIB quando comparados aos outros grupos, enquanto que o volume ósseo, a densidade mineral óssea, porc entagem de material mineral e o peso das cinzas foram maiores nos grupos OVX e OVX-ISO do que nos outros grupos e não houve diferenças significantes nos parâmetros biomecânicos analisados entre os grupos. Nos fêmures, os tratamentos não exerceram efeitos significantes no volume ósseo trabecular, porém, o tratamento combinado exerceu efeitos positivos no osso cortical. Os tratamentos tiveram efeitos positivos em relação à quantidade e na organização das fibras colágenas e esse efeito foi mais expressivo no grupo OVX-ISO+VIB. O método do TUNEL não detectou diferenças nas células TUNEL-positivas entre os grupos. Conclusão: Esses resultados demonstram que o tratamento combinado (ISO+VIB) exerce maior efeito nos constituintes do tecido ósseo de ratas ooforectomizadas osteopênicas, quando comparado aos tratamentos isolados. / Introduction: It has been shown that both soy isoflavones (ISO) and low intensity high frequency mechanical vibration (VIB) have protective effects in bone tissue of ovariectomized (OVX) rats. Objective: We investigated whether combined treatments with ISO and VIB would exhibit cooperative effects in bone tissue of OVX rats. Methods: Fifty female Wistar rats at the age of 6 months were either sham-operated or OVX. After operation, the rats were divided in five groups: SHAM; OVX; OVX treated daily by gavage with 200mg/kg/body weight of ISO for 90 days (OVX-ISO); OVX treated with VIB, 20 min./day, at 60 Hz, 0.5g, 5 days/ week for 90 days (OVX-VIB) and OVX treated with ISO and VIB (OVX-ISO+VIB). After treatment, the femurs and tibias were collected and its length and thickness were measured. The femurs were then processed for histomorphometry, histochemistry and biochemical assay. The tibias were frozen for subsequent physical and mechanical tests. Results: Treatments did not have significant effects on body weight and in the bone measurements, except in the tibial thickness of the OVX-ISO and OVX-ISO+VIB groups that was significant higher than the SHAM group. Physical tests showed that the immersed weight, content of organic material and bone density were higher in the SHAM, OVX-VIB and OVX-ISO+VIB groups than the other groups, while the bone volume, bone mineral density, mineral material and the ash weight were higher in the OVX and OVX-ISO groups than the other groups and there were no significant differences in the mechanical tests among the groups. Treatment did not have significant effects in the trabecular bone volume, but it was not detected cortical bone loss in the group treated with the combined therapy. The treatments showed positive effects in the content of glycosaminoglycans, as well as in the organization of collagen fibers and these effects was higher in the OVX-ISO+VIB group. The TUNEL-positive cell profile was similar among the groups. Conclusion: These results demonstrate that the combined treatment (ISO+VIB) have better effects in the bone tissue constituents of ovariectomized osteopenic rats, when compared with the treatments isolated. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

O método de Ibrahim no Domínio do Tempo (ITD) é considerado um dos métodos clássicos de identificação de parâmetros modais de estruturas. As maiores vantagens da sua aplicação residem na identificação de modos muito próximos com boa precisão, em uma faixa relativamente larga de freqüências, além do número reduzido de equipamentos requeridos para a realização de ensaios experimentais. Neste trabalho foi realizada uma aplicação do método ITD no processo de identificação das freqüências naturais, dos fatores de amortecimento e dos modos de vibrar de uma placa quadrada de alumínio, engastada em um dos lados e livre nos demais. Este modelo experimental apresenta alta densidade modal e a análise foi realizada em uma faixa de freqüências de 0 a 1600 Hz através de um ensaio de impacto. Para produzir um conjunto consistente de resultados é necessário utilizar um modelo sobredeterminado para o sistema em estudo. O resultado desta análise, porém, apresenta modos computacionais que devem ser eliminados. Para tanto, foram utilizados dois índices de confiança para qualificar os resultados, sendo estes o Fator de Confiança Modal (MCF) e a Colinearidade de Fase Modal Ponderada (MPCW). Os modos que apresentaram melhores índices de confiança são considerados o resultado final do processo de identificação. / The Ibrahim Time Domain (ITD) method is considered one of the classical modal parameter identification techniques. The greatest advantages of the ITD application consist of the precise identification of closely spaced modes within a wide range of frequencies and the small amount of equipment required to accomplish experimental testing. In this work, the ITD method was applied in the process of identification of natural frequencies, damping factors and mode shapes of a cantilever aluminium plate. High modal density was detected on the experimental model and the analysis was performed on a frequency range from 0 to 1600 Hz by means of impulse testing. However, an oversized model of the test structure must be used, so that a consistent set of results can be achieved. The results, nevertheless, present computational modes that must be removed from the model. Two confidence factors were used to qualify the results, namely the Modal Confidence Factor (MCF) and the Modal Phase Collinearity - Weighted (MPCW). The modes that presented higher confidence factor values were considered as the final result of the identification process.

O aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6NM é utilizado para produzir componentes especiais para turbinas hidráulicas, devido às suas boas propriedades mecânicas combinadas com alta resistência à corrosão e cavitação e uma boa soldabilidade. As turbinas hidráulicas são produzidas por meio de múltiplos passes de solda em peças espessas obtidas por fundição. Durante a operação, estes componentes estão sujeitos à erosão por cavitação e trincas em regiões tensionadas, que são reparados também por meio de soldagem. Após o processo de soldagem, um tratamento térmico pós-soldagem é comumente utilizado para aliviar as tensões residuais. Porém, existem dificuldades significativas para a realização de tratamento térmico nas turbinas hidráulicas, tais como a complexidade da geometria de solda, a possibilidade de distorção no caso de quaisquer cargas mecânicas, dificuldade em aquecer simetricamente, e também o tratamento térmico pode causar degradação das propriedades do material. Assim, existe um grande interesse no desenvolvimento de procedimentos de soldagem que elevem a tenacidade ao impacto e evitem o tratamento térmico pós-soldagem. Neste trabalho, a aplicação de vibrações mecânicas durante e após a soldagem para aliviar tensões residuais foram avaliadas em juntas de aço inoxidável martensítico CA6NM soldadas pelo processo Flux Cored Arc Welding (FCAW). A utilização de vibrações mecânicas para reduzir e redistribuir as tensões residuais das estruturas soldadas através da aplicação de carga vibratória pode gerar muitos benefícios. Testes de impacto Charpy (-20 °C), ensaios de tração e dobramento foram realizados conforme ASME IX, e perfis de microdureza nas diferentes regiões da solda foram conduzidos para a caracterização mecânica das juntas soldadas. A caracterização microestrutural foi realizada utilizando difração de raios X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de propriedades mecânicas das amostras vibradas atenderam as exigências especificadas por norma, na qual o processo com tratamento térmico é recomendado para a soldagem deste tipo de aço, visando atingir os níveis de tenacidade do material original. Com relação à microestrutura não foram observados alterações significativas para as amostras vibradas em comparação com a condição \"como soldado\", porém para a condição com tratamento térmico pós-soldagem foi observado uma pequena quantidade de austenita retida, que são precipitadas após o tratamento térmico e permanecem finamente distribuídas após o resfriamento e auxiliam no ganho de tenacidade das juntas soldadas. / The martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM is used to produce special parts for hydraulic turbines, due to its good mechanical properties combined with high resistance to corrosion and cavitation and good weldability. These components are produced by multiple weld passes in thick parts obtained by casting. During operation, these components are subject to cavitation erosion and cracks in stressed regions, which are also fixed by welding. After the welding process, a post-weld heat treatment (PWHT) is commonly used to relieve the residual stresses. However, there are significant difficulties to perform heat treatment in hydraulic turbines, such as the complexity of the weld geometry, the possibility of distortion in the case of any mechanical loads, difficulty in heat symmetrically, and also heat treatment may cause degradation of the properties of material. Thus, there is great interest in the development of welding procedures that will increase the toughness and avoid post-weld heat treatment. In this work, the application of mechanical vibrations during and after welding to relieve residual stresses were evaluated in martensitic CA6NM stainless steel joints welded by Flux Cored Arc Welding (FCAW). The use of mechanical vibration to reduce and redistribute the residual stresses of welded structures through the vibration loading application can generate many benefits. Charpy impact test (-20 ° C), tensile and bending tests were performed according to ASME IX, and microhardness profiles in different regions of the weld were conducted to evaluate the mechanical properties of the welded joints. Microstructural characterization was performed using X-ray diffraction, optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The results of mechanical properties of vibrated samples met the requirements specified by standard, wherein the PWHT is recommended to weld this type of steel, in order to meet original base metal toughness. Regarding the microstructure were not observed significant changes to the vibrated sample compared to the condition as welded, but for the condition with PWHT was observed a small amount of retained austenite, which are precipitated after heat treatment and remain finely distributed after cooling and promote a better toughness of welded joints.

The recent advancements in electronics and the advents of small scaled instruments has increased the attachment of life and functionality of devices to electrical power sources but at the same time granted the engineers and companies the ability to use smaller sources of power and batteries. Therefore, many scientists have tried to come up with new solutions for a power alternatives. Piezoelectric is a promising material which can readily produce continuous electric power from mechanical inputs. However, their power output is dependent upon several factors such as, system natural frequency, their position in the system, the direction of vibration and many other internal and external factors. In this research the working bandwidth of the system is increased through utilizing of two different piezoelectric beam in different directions. The dependency of output power with respect to rotation angle and also the frequency shift due to the rotation angle is studied.

O desempenho acústico em um veículo é fortemente dependente da interação fluido-estrutura entre o ar no habitáculo do veículo e a estrutura metálica. A maioria dos problemas de ruído e vibração relacionados a esta interação provem dos picos de ressonância da chapa metálica, quando excitada por forças externas (pista, motor, vento). A redução dos picos de ressonância pode ser obtida através da aplicação de placas asfálticas (\"Deadeners\") na estrutura. O problema está no posicionamento das placas, que usualmente é realizado experimentalmente por tentativa e erro. Este trabalho propõe o uso da sensibilidade inerente para o posicionamento de \"Deadeners\" em estruturas metálicas veiculares, em particular no teto do veículo. As funções de resposta em freqüência (FRFs) do teto são obtidas experimentalmente e processadas adotando a técnica da sensibilidade inerente, obtendo assim a sensibilidade dos picos de ressonância e identificando os locais passíveis de instalação de \"Deadeners\". Como resultado da análise, é possivel localizar a posição ótima para o \"Deadener\" que maximizará a redução de picos de resonância de interesse. Após o posicionamento dos \"Deadeners\", foi possível verificar a atenuação dos picos de ressonância no teto do veículo, mostrando a eficácia do método utilizado. A maior vantagem do método é que este requer apenas medições de resposta em frequência do sistema original, sem necessidade de modificações na estrutura do veículo para obter a sensibilidade do sistema a modificações. / The Noise Vibration and Harshness (NVH) performance of passenger vehicles strongly depends on the fluid-structure interaction between the air in the vehicle cavity and the sheet metal structure of the vehicle. Most of noise and vibration problems related to this interaction come from resonance peaks of the sheet metal, which are excited by external forces (road, engine, wind). A reduction of these resonance peaks can be achieved by applying deadeners in the sheet metal. The problem is where these deadeners shall be fixed, which is usually done in a trial-anderror basis. In this work, one proposes the use of embedded sensitivity to locate the deadeners in the sheet metal of the vehicle, more specifically in the vehicle roof. Experimental FRFs of the roof are obtained and data is processed by adopting the embedded sensitivity method, thus obtaining the sensitivity of the resonance peaks on the local increase of stiffness due to the deadeners. As a result, by examining the sensitivity functions, one can find the optimum location of the deadeners that maximize their effect in reducing the resonance peaks of interest. After locating the deadeners in the optimum positions, it was possible to verify a strong reduction in resonance peaks of the vehicle roof, thus showing the efficiency of the procedure. The main advantage of this procedure is that it only requires FRF measurements of the vehicle in its original state, not needing any previous modification of the vehicle structure to find the sensitivity functions.

A análise de vibrações nos sistemas estruturais e rotativos permite detectar problemas indesejáveis, como a fadiga estrutural e o desgaste excessivo, que contribuem para a redução da vida útil do sistema e seus componentes. Tradicionalmente, a medição das vibrações é realizada por sensores de contato (acelerômetros e extensômetros), que possuem como inconveniente a adição de sua massa no sistema. Como alternativa, existem os sensores de não contato (LVD e ESPI), que são equipamentos de custo elevado. Este trabalho visa o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo que realize medições multi-pontos sem contato do comportamento vibratório de estruturas e eixos rotativos. O método proposto utiliza como base os princípios da fotogrametria em conjunto com técnicas de subamostragem, que são utilizadas em estruturas ou máquinas com frequências de vibração conhecidas (e.g máquinas rotativas). A metodologia foi inicialmente aplicada em uma viga engastada-livre, excitada periodicamente por um shaker eletrodinâmico e posteriormente em um sistema rotativo montado em um bancada de testes. A viabilidade em se utilizar o método foi verificada comparando os resultados obtidos com as medições realizadas por um vibrômetro laser Doppler, no caso do sistema estrutural, e por sensores de proximidade indutivo nas vibrações do eixo rotativo. Com base nos comparativos, conclui-se que este método, mesmo apresentando limitações de resolução, pode ser perfeitamente empregado em medições de sistemas estruturais e rotativos assim como na análise modal operacional de estruturas. / The analysis of vibrations in structural and rotating systems allows the detection of undesirable problems, such as the structural fatigue and excessive wear, which contribute to the reduction of the useful life of the systems and their components. Traditionally, the measurement of vibrations is carried out by contacting sensors (accelerometers and strain gauges), which have the inconvenience of adding mass into the system. Alternativelly, there are the non-contacting sensors (LVD and ESPI), which are high cost equipments. This work aims at developing a low cost equipment that carry out multi-point non-contact measurements of the vibratory behavior of structures and rotating shafts. The proposed method uses as a basis the principles of photogrammetry together with sub-sampling techniques, which are used in structure or machines with known vibration frequencies (e.g rotating machines). The methodology was initially applied on a cantilever beam, periodically excited by an electrodynamic shaker and later in a rotating system mounted on a test bench. The feasibility of using the method was verified comparing the results obtained with measurements from a laser Doppler vibrometer, in the case of the structural system, and with inductive proximity sensors in the rotating shaft vibration. Based on the comparison analysis, one observes that this method can be perfectly used in vibration measurements in structural and rotating systems even with limitations in resolution as well as in operational modal analysis of structures.

In this thesis, different optomechanical design and adhesive configurations for mounting mirrors and prisms used in a laser system are investigated. Maintaining stability and strength of optical components of a laser device is difficult especially if the system is to be used in military environment. In order to determine the strength of prism mounts to high acceleration levels, mathematical correlations derived by Yoder are used. By use of these mathematical correlations, safety factor of different prism mounts and adhesive configurations are calculated for an acceleration level of 40g. So as to decide most stable mirror mount and adhesive configuration, several experiments are conducted. For the experiments, 5 different optomechanical mounts are designed. Then, 25 mirrors are bonded to the designed mounts with 5 different adhesives. These experiments are done to simulate harsh military environmental conditions such as thermal shock, mechanical vibration and mechanical shock. In the experiments, angular movement of mirrors due to adhesive cure, thermal shock, mechanical vibration and mechanical shock are monitored. Thermal shock is applied between -40&ordm / C and 70&ordm / C with a temperature change of 22&ordm / C/min. On the v other hand, mechanical vibration of 14 grms and mechanical shock of 40g for 6 ms is applied in the experiments. Shortly, this study is done for determination of the most stable mirror and prism mount design and adhesive combination of a laser system subjected to extremely harsh environments.

The operating motion of a ground compactor uses high power vibrations to improve mechanical properties of a compacted ground. This motion gives a good base for the vibration analysis with an aid of Signal Processing. In this thesis, the motion of a bottom plate in a compactor is of the main interest. The thesis concerns usage of two main spectral analyzing tools, Power Spectrum estimators and Power Spectral Density estimators, presenting advantages and disadvantages in the application of a vibration analysis. Moreover, an influence of two window applications, a Flattop window, and a Hanning window, is described in relation to both analyzing approaches. The results present problems that occur when a vibration with a present modulated frequency is analyzed and how a Power Spectral Density estimator arise in a more consistent estimate over analyzed vibration spectrum. What is more, an Ordinary Deflection Shapes for a simplified bottom plate model, under different motion excitations, are presented at the end of this thesis, giving a better view of the operational motion of an analyzed system.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2859184 bytes, checksum: 1715e0300f8f547f3f4d0e5ea3c865ab (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents a characterization study of a piezoelectric element for generating electricity. This characterization allowed the determination of the relationship between mechanical deformation experienced by the element generator (piezoelectric) and the electric power generated. The results of the study were based on simulations using a finite element program (ANSYS) and experimental data. Was used the ceramic Lead Zirconate Titanate (PZT) as the piezoelectric element of the generator. We developed a generator comprised of a basic cantilever beam excited by a shaker (exciter) at the frequencies of interest. With the use of this generator, it was established that the maximum voltage generation and electrical power occurred at a frequency of 75 Hz. For a load of 19.69 kΩ, which divided the voltage generated under no load condition by half at the frequency of 75 Hz, it was provided an electric power of 1,877 mW for a deformation of 387,97 μm/m on the PZT. For this frequency, the results of elastic deformation and voltage in the simulations, showed to be equivalent to those achieved in the experiment. / Este trabalho apresenta um estudo de caracterização de um elemento piezoelétrico para geração de energia elétrica. Essa caracterização permitiu a determinação da relação entre a deformação mecânica sofrida pelo elemento gerador (piezoelétrico) e a potência elétrica gerada. Os resultados obtidos pelo estudo foram baseados em simulações utilizando um programa de elementos finitos (Ansys) e em dados experimentais. Como elemento piezoelétrico gerador foi utilizada a cerâmica piezoelétrica de Zirconato Titanato de Chumbo (PZT). Para a obtenção dos resultados experimentais, foi desenvolvido um gerador composto por uma viga monoengastada excitada por um shaker (excitador) nas frequências de interesse. Com a utilização deste gerador foi possível constatar que a máxima geração de tensão e potência elétrica ocorreu na frequência de 75 Hz. Para uma carga de 19,69 kΩ, que dividiu, a tensão elétrica gerada em circuito aberto, pela metade na frequência de 75 Hz, foi fornecida uma potência elétrica de 1,877 mW para uma deformação de 387,97 μm/m sobre o PZT. Para esta frequência, os resultados obtidos de deformação elástica e tensão elétrica nas simulações, se mostraram equivalentes aos alcançados no experimento.

O desempenho acústico em um veículo é fortemente dependente da interação fluido-estrutura entre o ar no habitáculo do veículo e a estrutura metálica. A maioria dos problemas de ruído e vibração relacionados a esta interação provem dos picos de ressonância da chapa metálica, quando excitada por forças externas (pista, motor, vento). A redução dos picos de ressonância pode ser obtida através da aplicação de placas asfálticas (\"Deadeners\") na estrutura. O problema está no posicionamento das placas, que usualmente é realizado experimentalmente por tentativa e erro. Este trabalho propõe o uso da sensibilidade inerente para o posicionamento de \"Deadeners\" em estruturas metálicas veiculares, em particular no teto do veículo. As funções de resposta em freqüência (FRFs) do teto são obtidas experimentalmente e processadas adotando a técnica da sensibilidade inerente, obtendo assim a sensibilidade dos picos de ressonância e identificando os locais passíveis de instalação de \"Deadeners\". Como resultado da análise, é possivel localizar a posição ótima para o \"Deadener\" que maximizará a redução de picos de resonância de interesse. Após o posicionamento dos \"Deadeners\", foi possível verificar a atenuação dos picos de ressonância no teto do veículo, mostrando a eficácia do método utilizado. A maior vantagem do método é que este requer apenas medições de resposta em frequência do sistema original, sem necessidade de modificações na estrutura do veículo para obter a sensibilidade do sistema a modificações. / The Noise Vibration and Harshness (NVH) performance of passenger vehicles strongly depends on the fluid-structure interaction between the air in the vehicle cavity and the sheet metal structure of the vehicle. Most of noise and vibration problems related to this interaction come from resonance peaks of the sheet metal, which are excited by external forces (road, engine, wind). A reduction of these resonance peaks can be achieved by applying deadeners in the sheet metal. The problem is where these deadeners shall be fixed, which is usually done in a trial-anderror basis. In this work, one proposes the use of embedded sensitivity to locate the deadeners in the sheet metal of the vehicle, more specifically in the vehicle roof. Experimental FRFs of the roof are obtained and data is processed by adopting the embedded sensitivity method, thus obtaining the sensitivity of the resonance peaks on the local increase of stiffness due to the deadeners. As a result, by examining the sensitivity functions, one can find the optimum location of the deadeners that maximize their effect in reducing the resonance peaks of interest. After locating the deadeners in the optimum positions, it was possible to verify a strong reduction in resonance peaks of the vehicle roof, thus showing the efficiency of the procedure. The main advantage of this procedure is that it only requires FRF measurements of the vehicle in its original state, not needing any previous modification of the vehicle structure to find the sensitivity functions.