Estágio realizado no CICCOPN - e orientado pelo Eng. Adriano Manuel da Silva Teixeira / Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Área de Especialização de Vias de Comunicação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Porofessores Doutores Rui Miranda Guedes e José António de Oliveira Simões

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor José Luís Soares Esteves

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação ao Professor Doutor José Manuel Ferreira Duarte

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Universidade de Aveiro, Instituto Politécnico da Guarda. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1996

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-06Bitstream added on 2014-06-13T18:30:59Z : No. of bitstreams: 1 xavier_rr_me_guara.pdf: 3115978 bytes, checksum: 7db6ba36d2a9bfdf5cd273684d4a7265 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A exigência crescente por melhoria de qualidade, aumento de produtividade e redução de custos tem imposto contínua evolução aos processos de laminação e, consequentemente, aos processos e materiais empregados para a fabricação de cilindros. O desempenho dos cilindros é avaliado basicamente pelo tempo de permanência no laminador durante a operação, pelo consumo específico e pela qualidade superficial dos produtos laminados, todos relacionados a propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste. Nesse trabalho foram avaliadas as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste abrasivo de um ferro fundido branco multicomponente empregado na fabricação de cilindros de laminação, submetido a diferentes condições de tratamento térmico. Foram propostas duas condições de tratamento térmico para essa avaliação, utilizando-se diferentes taxas de resfriamento após austenitização. Em cada condição proposta foram retiradas amostras durante as principais etapas do ciclo de tratamento térmico: após têmpera, após o primeiro revenimento e após o segundo revenimento. A microestrutura, as propriedades mecânicas obtidas pelos ensaios de flexão, dureza e tenacidade à fratura utilizando a metodologia chevron, assim como a resistência ao desgaste abrasivo obtida pelo ensaio pino-contra-disco, foram comparadas e correlacionadas nas diferentes condições de tratamento térmico. As características microestruturais da matriz foram modificadas conforme as taxas de resfriamento utilizadas após a austenitização. As amostras resfriadas dentro do forno apresentaram menor dureza, menor resistência ao desgaste e maior tenacidade à fratura que as amostras resfriadas ao ar. Não houve diferença significativa nas propriedades mecânicas após o primeiro revenimento para ambas as condições de resfriamento estudadas... / The growing demand for quality improvement, productivity increase, and costs reduction has been imposing a continuous evolution on the rolling processes and, as a consequence, on the processes and materials used in the rolls manufacturing. The rolls performance is basically evaluated by the available time during mill operation, by the specific consumption and by the surface quality of the rolled products, all of which related to properties such as mechanical resistance, toughness and wear resistance. In this work the mechanical properties and resistance to abrasive wear of a multicomponent white cast iron for rolling mill rolls, submitted to different heat treatment conditions were evaluated. Two heat treatment conditions were proposed for this evaluation, using different cooling rates after austenitization. During each proposed condition, samples were collected during the main stages of the heat treatment cycle: after quenching, after the first tempering and after the second tempering. The microstructure, the mechanical properties obtained from the bending, hardness and fracture toughness utilizing chevron-notch methodology, as well as the resistance to abrasive wear obtained from the pin-on-disc test, were compared and correlated in the different heat treatment conditions. The matrix microstructural characteristics were modified according to the cooling rates utilized after austenitization. The samples cooled inside the furnace showed lower hardness, lower wear resistance and higher fracture toughness than those air cooled samples. No major differences in the mechanical properties were noticed after the first tempering cycle for both cooling conditions under study. The results obtained from the bending tests were similar in the different heat treatment conditions. The wear rate showed a strong correlation with the matrix hardness. The same behavior was observed... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Carlos Alberto Soufen / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Banca: Momotaro Imaizumi / Resumo: O aço austenítico manganês, contendo cerca de 1,2%C e 12%Mn, é único na medida em que combina alta tenacidade e ductilidade com alta capacidade de endurecimento em trabalho, normalmente, boa resistência ao desgate. Consequentemente, este metal apresenta uma aceitação muito útil como material de engenharia, sendo amplamente utilizado, com pequenas modificações na composição e tratamento térmico, principalmente nas áreas de terraplanagem, minas e pedreiras, bem como perfuração de petróleo siderurgia, dragagem, a exploração florestal, e na fabricação de cimento e produtos de argila. Também são utilizados em equipamentos de manuseio e processamento térreo de materiais (tais como britadores, moinhos de trituração, dragadores, escavadoras baldes e dentes, e bombas para a movimentação de cascalho e rochas). Neste trabalho estudou-se a influência de composição química no encruamento e resistência ao desgaste do aço Hadfield. Foram analisadas quatro composições químicas diferentes desse material, que inicialmente foi submetido ao tratamento térmico de solubilização na temperatura de 1080ºC(1976ºC) com posterior resfriamento em água. Em seguida o material foi submetido ao processo de aplainamento no retirada de 1 mm de material. Dessas amostras, foram retirados corpos de prova para a análise metalográfica, que foram preparadas através do lixamento, polimento e ataque químico, e também o material para análise de desgaste, cujos corpos de prova foram preparados em formato cilíndrico com diâmetro e altura de dez milímetros. A análise metalográfica revelou menor profundidade de encruamento no material cuja composição apresenta titânio e alta porcentagem de cromo. Essa mesma composição, apresentou maior resistência ao desgaste / Abstract: The austenitic manganese steel, containing about 1,2%C and 12%Mn, is the only one which combines high tenacity and ductility with high tenacity and ductility with high capacity of hardening during the work, and usually, it has good resistance to wear As a result, this metal shows a very useful acceptance as a engineering material, being widely used with just small changes in the composition and termal treatment mainly in the lands of earthwork , mines and quarries, besides drilling of petroleum, steel mill, dredging, forestry exploration and in the manufacturing of cement and in the manufacturing of cement and clay products. They are also used in the equipments to handle ans work with land floor materials (like crushers, mill crushers, dredges, tooth and bucket excavators and pumps to move gravel and rocks). In this work it was studied the influence of the chemical composition on the hardening and resistance to wear of hadfield steel. Four different chemical compositions of this material were analyzed, at first it was subdued to a thermal treatment of folubilization in the temperature of 1080ºC (1976ºF) being chilled with water. After the material was subdued to the plaining process it was withdrawn 1mm. From this samples were withdrawn some parts to a metalography analysis and they were prepared to be sanded, polished and to a chemical attack ans the material that will be analyzed the wear, whose parts were prepared in a cylindrical shape with diameter and height of tem millimetres. The metalography analysis revealed a smaller deep in the hardening of the material whose composition has titanium and high percentage of chrome. In the same composition it was noticed a bigger resistance to wear / Mestre

Submitted by JOEL ABRAHAM MARTINEZ GONZALEZ (zanka83@hotmail.com) on 2018-06-04T14:18:38Z No. of bitstreams: 1 Martinez_Gonzalez_Joel_A_Dissertação.pdf: 1694647 bytes, checksum: 371cf0257618557ba85535d6c6fe80f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-06-05T13:53:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martinezgonzales_ja_me_bauru.pdf: 1643520 bytes, checksum: b7beaa3669364f5fe877c8f7fd93ce92 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T13:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martinezgonzales_ja_me_bauru.pdf: 1643520 bytes, checksum: b7beaa3669364f5fe877c8f7fd93ce92 (MD5) Previous issue date: 2018-03-29 / Outra / O objetivo do presente estudo foi determinar a influênc ia de variáveis biomecânicas na capacidade anaeróbia e no desempenho avaliado com um único esforço supramáximo , e se essa relação é dependente da experiência de treinamento refletida na técnica de corrida. Participaram n este estudo descritivo 22 homens s audáveis ( 29,18 ± 7,13 anos, 175,27 ± 5,8 estatura e 71,54 ± 8,52 de massa), divididos em dois grupos, fisicamente ativo (n = 11) e corredores amadores (n = 11) com V O 2máx de 43,17 ± 4,46 mL·kg - 1 ·min - 1 para atividade física e 55,45 ± 5,58 mL·kg - 1 ·min - 1 para corredores amadores, respectivamente. Os voluntários realizaram três esforços supramáximos em dias diferentes a 115% da intensidade associada a V O 2max (i V O 2max115% ) para estimar a capacidade anaeróbia (CA), calcular o trabalho mecânico total (W [tot] ) e testar a confiabilidade dos dados biomecânicos variáveis (isto é, trabalho mecânico e cinemática de corrida). Foram calculadas as correlações de Pairwise Person entre todas as variáveis biomecânicas e AC, bem como o desempenho de esforço supramáxi mo para verificar as correlações e uma análise de regressão múltipla foi calculada para obter o melhor preditor de AC e desempenho do esforço supramáximo. Uma ANOVA two way foi utilizada para verificar a confiabilidade dos cálculos do trabalho mecânico e v erificar as diferenças nas variáveis biomecânicas ao longo do esforço supramáximo (dividido em quatro períodos de tempo). Os principais achados do estudo foram: 1) O tempo de balanço (SWT) e a frequência de passos (SF) foram encontrados associados a vari áveis metabólicas nos corredores e somente o trabalho interno (W [int] ) em ati vos . A análise de regressão pareada revelou que essas variáveis explicaram 52,6% e 42,4% da variabilidade na CA. 2) Além disso, em relação ao desempenho supramáximo, a energia potencial (E PE ) explica 47,2% da variabilidade em corredores e o SwT explica 40,8% da variabilidade em ativos . 3) o re - teste teve um efeito de aprendizagem entre os corredores, porque eles usaram 27,42% menos trabalho mecânico no teste válido. É pos sível concluir que SF é o melhor preditor de AC em corredores e o W [int] é o melhor preditor de AC em ativos. A familiarização afeta o trabalho mecânico de acordo com a experiência de corrida. No entanto, o trabalho mecânico pode precisar de mais de dois t estes para se estabilizar. / The purpose of the present study was t o determine the influence of biomechanical variables on anaerobic capacity and performance assessed with a supramaximal effort and if this relationship is depend ing on training expe rience reflected in the running technique . 22 healthy men participated in this descriptive study (29.18 ± 7.13 years , 175.27 ± 5.8 height and 71.54 ± 8.52 of mass ) , divided in two groups, physical active (n=11) and amateur runners (n=11) with a V O 2max of 43.17±4.46 mL · kg - 1 · min - 1 for physical active and 55.45±5.58 mL · kg - 1 · min - 1 for amateur runners respectively. T he volunteers performed three supramaximal effort s in different days at 115% of the intensity associated to V O 2max ( i V O 2max 115% ) i n order to esti mate the anaerobic capacity (AC) , calculate the total mechanical work (W [tot] ) and to test reliability of biomechanical variables (i.e. mechanical work and running kinematics ) . Pairwise Person correlations were calculated between all the biomechanical vari ables and AC as well as supramaximal effort performance to verify correlations and a multiple stepwise regression analysis were calculated in order to obtain the best predictor of AC and supramaximal effort performance. An ANOVA two way was used to verify the reliability of mechanical work calculations and to verify differences in biomechanical variables along the supramaximal effort (divided in four - time periods) . The major findings of the study were : 1) The swing time (SwT) and the step frequency (SF) were found to be associated with metabolic variables in the runners and only the internal work (W [int] ) in physical active . Pairwise regression analysis revealed that these variables explained 52.6% and 42.4% of the variability in AC . 2) In addition, regarding the supramaximal performance, the potential energy ( E PE ) explains 47.2% of the variability in runners and SwT explains 40.8% of the variability in physical active. 3) the re test had a learning effect among runners because they used 27.42% less mechanical w ork in the valid test. It is possible to conclude that SF is the best predictor of AC in runners and the W [int] is the best predictor of AC in physical actives. The familiarization affects the mechanical work according to running experience. However, mecha nical work expenditure may need more than two trials to stabilized.

Esta dissertação apresenta um estudo da caracterização numérica do comportamento mecânico de um músculo esquelético estriado sujeito à combinação de diferentes contrações. A partir dos mecânismos fisiológicos da contração do tecido muscular esquelético, são apresentadas as principais características da produção de força do músculo em diferentes tipos de contrações (isométrica, concêntrica, excêntrica) e suas combinações. A representação numérica da resposta mecânica do músculo esquelético foi investigada por diferentes autores. Dos diversos modelos encontrados na literatura, alguns foram escolhidos para a continuidade deste estudo, segundo sua capacidade representativa e facilidade de implementação em métodos numéricos de solução para grandes deformações. Os modelos disponíveis na literatura foram implementados e avaliados para diferentes sequências de contrações, sendo também realizado um ajuste de parâmetros para dados experimentais de contrações isométricas e isométricas-excêntricas-isométricas. Nenhuma das propostas avaliadas apresentou resultados satisfatórios. A principal deficiência dos modelos foi a incapacidade de reproduzir a dependência do histórico de carregamentos, ou seja, da combinação de contrações. Desta maneira, uma nova proposta de modelo constitutivo foi desenvolvida e implementada para testes uniaxiais e em um código de elementos finitos para testes tridimensionais. A partir destas implementações, foram executados testes numéricos para diferentes sequências de contrações, avaliando a capacidade representativa do modelo proposto neste trabalho. O modelo proposto apresentou bons resultados para contrações isométricas e a combinação de contrações com diferentes níveis de alongamento, ou encurtamento, a uma mesma velocidade. A principal contribuição deste modelo é a capacidade de representar a resposta associada à fadiga muscular e o ganho, ou perda de força, observados experimentalmente. / This work present a striated skeletal muscle numerical characterization subjected to different contractions. From the physiological contraction mechanism of the skeletal muscle tissue the force produced in different kinds of contraction (isometric, concentric and eccentric), and their combination, are presented. The numerical representation of these response was investigated by different authors. From the diverse models found in literature, some were selected to be studied according to their representation capability and the implementation ease in numerical methods for large strains. The models available in literature were implemented and evaluated for different contractions combinations and a parameter identification for experimental results of two isometric contraction and a isometric-eccentric-isometric contraction. None of the proposed models presented satisfactory results. The main deficiency of these models were the incapability of reproducing the loading history dependence, in other words, the contraction combination. In this way, a new material model was proposed and implemented to uniaxial and tridimensional finite element method tests. From these, different contractions sequences evaluated the proposed model representation capabilities. The proposed model present good results to isometric contraction, as well as contraction combination with different stretch, or shortening, level in the same speed. The main contribution of this model is the capability of represent the the response associated to the muscle fatigue and the force gain or loss, experimentally observed.