Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263757.pdf: 5020353 bytes, checksum: 4a64faa4faa8c0447518abdc42254e1e (MD5) / O ferro fundido cinzento é um material de intensa utilização na fabricação de blocos de motores. Nos anos recentes, o ferro fundido vermicular vem ganhando grande espaço na construção de blocos de motores diesel, em razão das recentes evoluções tecnológicas desses motores, tanto em desempenho quanto na redução da emissão de poluentes, baseados em maiores pressões e temperaturas de trabalho. O ferro fundido vermicular atende cada vez melhor a essa demanda, em virtude das suas propriedades mecânicas superiores às do ferro fundido cinzento. Entretanto, em conseqüência disso, esse material apresenta maior dificuldade na usinagem, o que acarreta custos maiores no processo de fabricação dos blocos. Dentro desse contexto, este trabalho tem por objetivo o estudo da usinabilidade dos dois materiais, utilizando o processo de fresamento, que é um dos processos de grande aplicação na usinagem de blocos e cabeçotes de motores, ainda pouco estudado no Brasil com relação à usinabilidade do ferro fundido vermicular. Paralelamente, tem-se como objetivo avaliar a temperatura na peça durante a usinagem e também determinar as variações geométricas que podem ocorrer nas paredes da peça, tendo em vista o efeito térmico e os esforços da usinagem. Para tanto, houve a realização experimentos com insertos de metal-duro e de cerâmica, os quais são utilizados pela indústria para o fresamento de blocos de motores, fabricados `com ambos os materiais. Foram empregados três conjuntos de parâmetros de corte, um para a ferramenta de metal-duro e dois para a ferramenta cerâmica. Afim de medir a temperatura, foram utilizados termopares conectados ao corpo-de-prova e os sinais adquiridos e armazenados por meio de uma unidade de aquisição de dados. Com o propósito de caracterizar as variações geométricas nos corpos-de-prova, foi utilizada uma máquina de medição tridimensional. Os resultados de vida de ferramenta, avaliados pelo desgaste de flanco, permitiram evidenciar as dificuldades de usinagem do ferro fundido vermicular, comparativamente ao ferro fundido cinzento. Essas diferenças acentuam-se na usinagem com ferramenta de metal-duro e tornam-se menores com o uso de ferramentas cerâmicas. Os resultados referentes à temperatura demonstraram que o vermicular apresenta maior aquecimento durante a usinagem. Com relação às variações geométricas, não foi constado predominância de maior ou menor variação para um ou outro material. The gray cast iron is a material of intense utilization in the engine block's manufacture. In the last few years, the compacted graphite iron (CGI) is gaining a great space in the diesel engine block's construction, on account of the recent's technological evolutions of these engines, such as in the performance in the reduction of pollutant's emission, based on work's higher pressures and temperatures. The CGI provides each time in a better way this demand, in virtue of his mechanical properties that are superiors than the gray cast iron. Meantime, as consequence of that, this material present's bigger difficulty in the machining, what brings bigger costs in the block's manufactory process. Inside this context, this work has as the objective the machinability's study of two materials, using the milling process which is one of the process with a great utilization in the machining of block's and headstocks of engines, still not so studied in Brazil compared to machinability of the CGI. In parallel, the objective is to evaluate the temperature in the piece during the machining and also determinates the geometrics oscillation that can happen in the piece's wall, having in mind the thermal effect and the efforts of the machining. For that, there was the realization of experiments with carbide tool and ceramic tool, which are utilized by the milling of engine block's industry, manufactured with both materials. There were used three parameters sets of cut, one for the carbide tool and two for the ceramic tool. With the objective of check the temperature, there were used thermocouples connected to the pieces, was used a acquired sighs and stored through a acquisition unit of data. With the propose of characterize the geometric variation in the pieces, was used a three-dimensional measure machine. The results of tool's life, evaluated by the flank wear, allow showing up the difficulties in the CGI machining, comparatively to the gray cast iron. These differences get accented in the machining with carbide tools and become smaller with the ceramic tools use. The results referents to the temperature show that the CGI presents bigger heating during the machining. Regarding the geometrical variations, was not noted predominance of bigger or smaller variation for one or other material.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:36:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 214250.pdf: 14837166 bytes, checksum: f2e157211fea65c9bc4f2be0d3c546a7 (MD5) / Neste trabalho são apresentadas algumas propostas e aplicações, dentro da área da mecânica computacional, considerando o método de Galerkin livre de elementos. Este método pertence a classe de métodos chamados de livres de malha, mesh-free methods. De modo resumido, estes métodos consideram a construção de funções de forma, de suporte compacto, que dependem fracamente da distribuição dos pontos de aproximação, nós ou partículas, e também são pouco dependentes da malha de integração utilizada.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296896.pdf: 10598745 bytes, checksum: 2b5f71620ee0a3e4cc0b876cfbe212e2 (MD5) / Estruturas compostas metal/elastômero são uma importante ferramenta para a redução de vibrações mecânicas. Em geral apresentam-se na forma de vigas ou placas sanduíche, neutralizadores dinâmicos de vibração ou "links" viscoelásticos A principal conseqüência de uma construção metal/elastômero é a dependência do seu comportamento dinâmico da freqüência e da temperatura. Isto resulta em um problema de autovalores em que a matriz de rigidez é dependente da freqüência e da temperatura. A dinâmica de estruturas com parâmetros variaveis com a freqüência é elaborada e uma tecnica de solução numérica é apresentada. Tais estrutras apresentam matriz de rigidez complexa e dependente da freqüência. Uma solução que determine as freqüências naturais é apresentada na forma de um diagrama tipo Campbell. Os fatores de perda da estrutura são determinados para toda a banda de freqüência e não apenas os fatores de perda modais. Expressões para as respostas em freqüência são feitas. Comparação com resultados experimentais são realizados. A teoria acima é aplicada na formulação da dinâmica de um neutralizador tipo Stockbridge em que a haste é uma viga composta metal/elastômero. A potencialidade de tal neutralizador no controle de vibrações em linhas de transmissão de potência elétrica é discutida. / The main consequence of a metal/elastomer construction is the dependence of its dynamic performance on frequency and temperature. This results in eigenvalue problem in which the stiffness matrix depends on frequency and temperature. A structural dynamics model with the variable parameters dependent on the frequency is developed and a numerical solution technique is presented. Such structures present a complex and frequency dependent stiffness matrix. A solution that determines natural frequencies is presented in the form of Campbell's diagrams. Structure's loss factors are determined for all the band of frequencies and not only modal loss factors. Expressions for frequency response are developed. Comparisons with experimental results are carried out. The previous theory is applied in the formulation of a Stockbridge dynamic vibration neutralizer in which the pole is a metal/elastomer compound beam. The capacity of such neutralizer regarding vibration control in transmission lines of electric power is discussed.

Este estudo visou a utilização direta da análise modal adjunta em sistemas não-clásicos de natureza concentrada e distribuída, explorando o conceitos de biortogonalidade modal e da resposta impulso evolutiva e estacionária. Discutiu-se a natureza do espectro para diversas classes de sistemas, em particular para sistemas com efeitos giroscópicos e com atrito interno. A teoria foi desenvolvida de maneira paralela para sistemas de primeira ordem e de segunda ordem, porém é apresentada de maneira independente, ou seja, para os sistemas de segunda ordem não é utilizada a formulação de espaço de estado, a qual reduz o sistema para primeira ordem. Assim, as relações de biortogonalidade para sistemas de segunda ordem são apresentadas e utilizadas de maneira direta na expansão modal da resposta dos sistemas. A forma dos modos de vibração em variadas aplicações é determinada de maneira exata com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso espacial. No cálculo dos autovalores foi introduzida uma aproximação polinomial para a resposta impulso espacial Os coeficientes dessa aproximação foram obtidos por recursão, a partir de uma equação em diferenças associada à equação característica do problema modal. Simulações numéricas foram realizadas para obter a resposta impulso evolutiva, respostas forçadas e modos de vibração de sistemas não-clássicos concentrados, formulados através de modelos ou aproximações, e sistemas distribuídos, formulados através de modelos ou incluindo distúrbios e acoplamento através das condições decontorno. Os resultados deste estudo permitiram concluir, através das simulações numéricas realizadas, a importância da base dinâmica no sentido de simplificar os cálculos para obtenção dos autovalores, dos modos de vibração e, consequentemente, da resposta do sistema, seja concentrado, distribuído com ou sem acoplamento das condições de contorno. A utilização da análise modal adjunta, desde que ocorra uma ordenação adequada dos autovalores e modos, mostrou-se um método eficiente na obtenção direta da resposta de sistemas não-clássicos de segunda ordem, ou seja, sem redução ao espaço de estado.

A utilização de fibras como reforço de solos é uma técnica relativamente nova e promissora, fundamentada na tecnologia dos materiais compósitos, onde se busca criar um novo material com propriedades e características específicas através da combinação de dois ou mais materiais conhecidos. No presente trabalho, busca-se avaliar as influências provocadas pela inserção de fibras de polipropileno (teor de 0,5%) de dois comprimentos (12 e 36mm) e cimento (teor de 7% em relação ao peso de material seco) a três solos (uma argila, uma areiasiltosa e uma areia), através de ensaios triaxiais drenados e ensaios de condutividade hidráulica (estes restritos às misturas com argila). A análise global dos resultados permitiu a identificação de padrões de comportamento dos solos reforçados, que independem do tipo de solo, e outros que dependem fundamentalmente das características do solo empregado.

A erodibilidade, particularizada como a susceptibilidade a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado, é uma das propriedades de comportamento dos solos de maior complexidade pelo grande número de variáveis intervenientes. Estudada por diferentes áreas do conhecimento (Agronomia, Hidráulica, Geologia de Engenharia e Engenharia Geotécnica), tem no meio geotécnico a maior lacuna na sua quantificação e entendimento dos mecanismos envolvidos. O presente trabalho apresenta um estudo sobre a erodibilidade de solos residuais tropicais e subtropicais não saturados a partir de quatro perfis representativos dos processos erosivos e solos envolvidos na Região Metropolitana de Porto Alegre. Os solos dos principais horizontes de cada um destes perfis foram caracterizados física, química e mineralogicamente. As propriedades de resistência ao cisalhamento e colapsibilidade foram avaliadas por ensaios de cisalhamento direto convencionais e com controle de sucção e por ensaios de colapsibilidade em oedômetros, respectivamente. A erodibilidade foi avaliada em laboratório, diretamente por meio de ensaios de Inderbitzen e indiretamente por diferentes critérios e parâmetros baseados em outras características físicas e propriedades dos solos. A análise conjunta do comportamento dos solos em campo frente a erosão, da avaliação direta e indireta da erodibilidade e das propriedades geomecânicas investigadas conduziram à formulação de uma proposta de abordagem geotécnica para a erodibilidade dos solos residuais tropicais e subtropicais não saturados. Nesta proposta destaca–se a avaliação direta da erodibilidade por ensaios de Inderbitzen e a indicação de solos potencialmente erodíveis baseada no teor de finos, na plasticidade, no parâmetro K da USLE, na Razão de Dispersão de Middleton, na classificação e critério de erodibilidade MCT e na variação da coesão com a saturação pelo parâmetro variação de coesão (Δc) proposto. A proposta de abordagem geotécnica para a previsão da erodibilidade dos solos visa dotar o engenheiro geotécnico de uma ferramenta destinada à avaliação do potencial erosivo dos terrenos antes de uma iniciativa de ocupação urbana ou implantação de qualquer outra obra de engenharia. Esta avaliação é o passo inicial no direcionamento de medidas preventivas e que visem minimizar o impacto da obra ao meio físico natural, no que se refere a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado. / Erodibility, defined as the susceptibility to hydric erosion due to surface concentrated flow, is one of soils most complex behavior properties because of the great number of involved variables. Studied in different knowledge areas (Agronomy, Hydraulics, Engineering Geology and Geotechnical Engineering), erodibility has in Geotechnical Engineering the greatest deficiency in terms of quantification and comprehension of involved mechanisms. This thesis presents a study on the erodibility of residual tropical and subtropical unsaturated soils, carried out with four profiles representative of erosive processes and of soils found in Porto Alegre Metropolitan Region (Southern Brazil). The soils of the main horizons of these profiles were characterized physically, chemically and mineralogically. Shear strength and collapsibility properties were evaluated by means of both conventional and suction controlled direct shear tests and by collapsibility tests made in oedometric equipment, respectively. Erodibility was evaluated in laboratory, directly by means of Inderbitzen tests and indirectly by different criteria and parameters based in other soil physical characteristics and properties. The combined analysis of in situ soil behavior concerning erosion, direct and indirect evaluation of erodibility and investigated geomechanical properties, led to the formulation of a proposal of geotechnical approach to the erodibility of tropical and subtropical unsaturated soils. In the proposal, emphasis is given to the direct evaluation of erodibility by means of Inderbitzen tests and to the indication of potentially erodible soils, based in fines content, plasticity, USLE K-parameter, Middleton’s Dispersion Ratio, MCT classification and erodibility criterion and cohesion variation due to saturation evaluated by the cohesion variation proposed parameter ( c). The proposal of geotechnical approach to soils erodibility aims at providing the geotechnical engineer with a tool for evaluating the erosive potential of lands, prior to urban occupation or any other engineer work. This evaluation is the first step towards the establishment of preventive measures and also of measures destined to minimize the environmental impact of engineer works, concerning to hydric erosion due to surface concentrated flow.

Neste trabalho é realizada uma análise crítica sobre as formas de dimensionamento de estruturas de chapa dobrada, apresentando as metodologias utilizadas pelas principais normas modernas de cálculo, juntamente com metodologias não convencionais. Para realizar dita análise concentrou se a atenção num tipo de perfil simples (perfis não enrijecidos), e submetido a dois tipos de carregamento: carga axial concentrada no centro de gravidade; barra trabalhando como viga em balanço com carga aplicada no centro de corte. Foi realizado um estudo comparativo, entre as normas de cálculo NBR 14762, AISI e Eurocode 3, com outros métodos de dimensionamento, que são: o método direto desenvolvido por Schafer (1997); e duas formulações de análise por elementos finitos: uma considerando a carga de flambagem elástica; e outra empregando uma análise não linear física e geométrica, para perfis submetidos à compressão centrada e à flexão. Neste trabalho realizou-se um estudo paramétrico, registrando em gráficos e tabelas a influência de parâmetros tais como: comprimento do elemento analisado; da relação entre a alma e a mesa; da relação alma e a espessura. Através destes gráficos é possível observar as diversas formas de colapso (flambagem local, flambagem global, colapso plástico entre outras) se apresentando como críticas e interagindo entre si. Realizaram-se também dois experimentos de perfis submetidos à flexão, com o objetivo de verificar a grandeza dos valores obtidos através das diversas metodologias de cálculo. Para aplicação prática dos conceitos e métodos apresentados fez-se a verificação do dimensionamento de uma estrutura utilizada como prateleira em um almoxarifado de uma empresa metalúrgica situada na grande Porto Alegre, a qual apresentou flambagem lateral de seus elementos horizontais.

Atualmente, os processos produtivos têm passado por amplas reavaliações no sentido de tomá-los sustentáveis, sob os mais distintos aspectos, de maneira a permitir-lhes a satisfação das demandas sócio-econômicas às quais se propõem, com respeito à outros fatores importantes como a preservação do meio ambiente, no qual estão inseridos. Este estudo trata sobre a utilização e aproveitamento de resíduos industriais no processo de estabilização físicoquímica de um solo residual de arenito da formação Botucatu, buscando-se a determinação das propriedades de engenharia do novo material, com ênfase àquelas relacionadas às características de deformação e resistência. No presente trabalho, a partir de um programa experimental que incluiu ensaios de resistência à compressão simples e diametral, ensaios triaxiais drenados (CID) e não-drenados (CIU) com medição interna de deformações axiais, e microscopia eletrônica de varredura, um solo residual teve seu comportamento mecânico investigado, frente à variação de variáveis como o nível de tensões efetivas médio inicial (p.i = 20, 60 e 100 kPa), o grau de cimentação (representado pelas quantidades de resíduos presentes nas misturas), a influência das condições de compactação (resultando em distintos arranjos micro-estruturais) e as condições de drenagem. Os resultados mostraram que o comportamento das misturas, em relação à resistência ao cisalhamento, foi influenciado em maior ou menor grau por todas as variáveis investigadas. As características de deformabilidade não pareceram ser afetadas, de maneira significativa, pela alteração das condições de drenagem. Os resíduos estudados apresentaram excelente potencialidade de utilização, na estabilização físico-química do solo residual. / Nowadays, the production processes have been largely re-examined in order to become them sustainable, under several aspects, and allowing them the fulfillment of their own socioeconomic demands, respecting other important factors like the protection of the environment in which they are inserted. This research deals with the utilization of industrial wastes in the physico-chemical stabilization of a sandstone residual soil that belongs to a geotechnical formation named Botucatu, searching for the determination o f the engineering properties of the new materiais, emphasizing the ones related to deformation and shear strength characteristics. In this current work, a residual soil did have your mechanical behavior investigated, through an experimental programme composed of unconfined compressive and indirect tensile tests, drained (CID) and undrained (CIU) triaxial tests with local axial strain measurements and scanning electron microscopy. The investigated variables were the initial average effective stress levei (pi = 20, 60 e 100 kPa), the cementation level (defined by waste quantities present in the mixtures), the influence of the compaction conditions (resulting in distinct microstructural arrangements) and the drainage conditions. The results have shown that the shear strength behavior of the mixtures was influenced in some degree by all the investigated 'lariables. The deformability characteristics did not seem to be affected, in a significant extent, by the change of the drainage conditions. The wastes studied in this research did show excellent utilization potential, in the physico-chemical stabilization of the residual soil.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:42:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 88960.pdf: 5340021 bytes, checksum: 4338d2962d0948cdff4da845f45b840a (MD5) Previous issue date: 1992 / Este trabalho investiga a viabilidade de um novo método integral denominado "Método Modificado da Função de Green Local (MMFGL) " para a solução de problemas de placas ortotrópicas laminadas de materiais compostos. A principal característica desse método é a determinação automática de uma solução fundamental padrão problema. Até o momento, não se conhece uma solução fundamental que seja apropriada para placas laminadas, o que confere a este trabalho uma boa oportunidade de afirmação para o novo método. Inicialmente, é feita uma revisão abstrata e do formalismo do Método. Em seguida, são apresentadas diversas técnicas de solução de placas ortotrópicas laminadas. O estudo preliminar do MMFGL ao caso de placas laminadas é feito por uma Teoria de Camada Simples, baseada num modelo que representa linearmente o campo de deslocamento longo da espessura. Diversas aplicações são realizadas para validar o método de solução. A segunda fase consiste na utilização de uma Teoria Refinada que expande o campo de deslocamentos por meio de polinômios de ordem superior. A teoria empregada, sugerida por Kant e Pandya, é válida para laminados não-simétricos. Outras aplicações são novamente realizadas, mostrando o desempenho do MMFGL para este tipo de modelo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:58:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 106524.pdf: 3893120 bytes, checksum: 241b3730ae6dbbc2bcb3016d9571c8f3 (MD5) Previous issue date: 1994 / Objetivo deste trabalho é de estudar, caracterizar e modelar um posicionador de ultra-precisão, de modo a propor uma estratégia de controle que atenda às especificações próprias dos processos de fabricação de ultra-precisão, nos quais exigem-se erros dimensionais submicrométricos e rugosidade superficial nanométrica. Foi desenvolvido um posicionador translativo cujas principais características são: guias cilíndricas com mancais aerostáticos, possibilidade de utilização, em forma opcional, de dois tipos de acionamento direto (motor translativo e motor de torque montado em um fuso de esferas recirculantes), realimentação de posição através de um sistema de medição LASER interferométrico e controlador baseado em DSP. O trabalho fornece as informações necessárias para a integração dos subsistemas que compõem o posicionador desenvolvido, e para a operação do mesmo.