A transferência de tensões por aderência entre o concreto e as barras de aço da armadura, em peças de concreto armado, é um fenômeno complexo e influenciado por vários fatores. Muitos estudos têm sido desenvolvidos ao longo dos anos em relação a este assunto, porém poucos modelos são capazes de reproduzir de forma satisfatória o fenômeno físico. Neste trabalho, para a representação do fenômeno da aderência, é proposto um modelo de interface bidimensional, onde ambos o concreto e a armadura são tratados como contínuos, e a interação mecânica entre os materiais é levada em conta indiretamente através de uma homogeneização da interface. Utilizando a teoria elasto-plástica, superfícies de ruptura são explicitamente definidas para representar os modos de falha da aderência (arrancamento, fendilhamento, e escoamento do aço). Assim, a relação tensão de aderência x escorregamento é obtida automaticamente como resultado da análise, ao invés de ser um dado de entrada, como nos modelos usuais. A degradação da aderência é definida em função do espaçamento entre as nervuras e, assim, o modelo pode ser aplicado para barras de diferentes diâmetros. Além disso, para a correta caracterização da ruptura por fendilhamento, as tensões de aderência são consideradas dependentes também das condições do concreto no entorno da barra, tornando a formulação da interface não-local. Com esta abordagem, é possível reproduzir o efeito da presença de confinamento externo no mecanismo de aderência de forma satisfatória. Como resultado, com poucos parâmetros de entrada, o modelo é capaz de capturar a transição entre os modos de falha da aderência, com a vantagem de permitir um melhor entendimento do processo de falha sem a discretização explicita das nervuras. Para a representação da fissuração macroscópica do concreto, um modelo de fratura discreta foi implementado, o qual tem a vantagem de permitir uma reprodução mais detalhada do processo de falha no concreto armado do que modelos de fissura distribuídas. O modelo foi implementado no Método dos Elementos Finitos e os resultados numéricos mostram que o mesmo é capaz de capturar de forma satisfatória os modos de falha da aderência. / The bond mechanism between deformed bars and concrete is a complex phenomenon, influenced by many parameters. Many models have been developed over the years regarding this subject, but only a few have satisfactorily reproduced the physical phenomenon. In this work, to simulate the bond behavior, we propose a two-dimensional interface model where both concrete and steel are treated as continuous and the mechanical interlocking between the two materials is indirectly taken into account through a homogenization scheme. Employing the elasto-plastic constitutive model, yield surfaces are explicitly defined to represent the splitting and pullout failures. Consequently, the bond-slip relationship is obtained through analysis, rather than being input to the model. Damage in the interface is defined as a function of the rib spacing, so the model can be applied to di erent bar diameters. In order to capture the degradation of the bond due to the splitting of cracks along the axis of the bar, a non-local correction is introduced. This process is non-local in the sense that bond stresses at one particular point of the interface is, in fact, dependent of the conditions of the concrete surrounding the bar. Employing this approach, it is also possible to reproduce the confinement effect of the surrounding structure satisfactorily. The model is able to capture the transition from splitting, to pull-out, and to yielding of steel with the same set of pre-defined interface parameters, which demonstrates the predictive character of the model. The model is also coupled with a discrete fracture model in order to capture the development of primary cracks. Comparisons with experiments show a good agreement in all cases.

Este trabalho tem como propósito analisar o modelo matemático baseado na Teoria Elementar da Plasticidade (TEP) para o Forjamento em Matriz Aberta (FMA) de tarugos cilíndricos com o intuito de obter um eixo vazado para a utilização em aerogeradores. Foram realizadas simulações computacionais pelo Método dos Elementos Finitos (FEM) com efeito de comparação, utilizando o software Simufact.Forming 11.0. Foi exposto a sequência de cálculos e as interações realizadas para a construção de um modelo matemático a partir da TEP. Esse modelo matemático foi aplicado para os dois primeiros recalques em um tarugo cilíndrico vazado. Ambos os recalques foram executados no processo de Forjamento em Matriz Aberta. Tanto com o procedimento matemático baseado na TEP, quanto na simulação numérica baseado no FEM, foram obtidos os valores de distribuição de deformações, de distribuição de tensões e de forças de compressão requeridos pela prensa de forjamento para ambos os recalques. Com a conclusão dos experimentos físicos foi constatado que os valores das forças obtidos pela Teoria Elementar da Plasticidade (TEP) e pelo Método dos Elementos Finitos (FEM) variaram aproximadamente entre 5 a 15% em relação aos valores experimentais, possibilitando fazer comparações com variações e alterações na metodologia do processo. Observou-se que as regiões que apresentaram maiores concentrações de deformações equivalentes e tensões na direção z pelo modelo matemático (TEP) coincidiram com as regiões de maiores concentrações encontradas no software de simulação numérica (FEM). Desta forma, estima-se para a geometria estudada que a TEP pode ser empregada como uma ferramenta de simulação eficiente no processo de Forjamento em Matriz Aberta. / This paper aims to analyze the mathematical model based on the Plasticity Elementary Theory (TEP) for the Open Die Forging of cylindrical billets in order to get a hollow shaft for using in wind generator. Computer simulations were performed by the Finite Element Method (FEM) with purpose of comparison, using the software Simufact.Forming 11.0. It was exposed the calculations sequence and performed interactions to make a mathematical model from the TEP. This mathematical model was applied for the first two upsetting in a hollow cylindrical billet. Both upsetting were executed in the process of Open Die Forging. Both the mathematical method based in the TEP as the numerical simulation based in the FEM, it were obtained the value of the strains distribution, the stresses distribution and the compressive force required by the forging press for both upsetting. With the physical experiments concluded, it was found that the forces values obtained by the TEP and by the FEM ranged approximately between 5 and 15% compared to the experimental values, allowing make comparisons with variations and changes in the process methodology. It was observed that regions where showed higher concentrations of equivalent strains and stresses in the z direction by the mathematical model (TEP) coincided with the regions of higher concentrations found numerical simulation software (FEM). It’s demonstrated for the geometry studied that the TEP can be employed as a simulation efficient tool in the process of Open Die Forging.

O AVE é uma doença com alto índice de mortalidade no Brasil. Grande parte dos sobreviventes desta patologia permanece com algum tipo de incapacidade sensório-motora, mesmo após o tratamento de reabilitação. Evidências têm sugerido que a reabilitação por meio da realização de tarefas motoras de habilidade podem induzir mudanças comportamentais e neurológicas em animais submetidos à lesão no SNC. Estas mudanças também têm sido observadas em animais que realizam o transplante de células-tronco mesenquimais, uma vez que essas células apresentam grande capacidade proliferação e diferenciação, propiciando melhora do micro-ambiente em acometimentos patológicos do SNC. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da terapia com células-tronco mesenquimais derivadas de polpa de dente humano em ratos submetidos à isquemia focal e tratamento de reabilitação por meio da realização da tarefa de habilidade do alcance. Para tanto, 60 ratos Wistar adultos foram inicialmente adaptados à tarefa de habilidade ao longo de uma semana e distribuídos aleatoriamente nos seguintes grupos experimentais: Sham: n=12, Isquemia-Veículo: n=12, Isquemia-Célula: n=12, Isquemia-Veículo-Tarefa: n=12 e Isquemia-Célula-Tarefa: n=12. Após, os mesmos foram submetidos à cirurgia de indução de isquemia focal por meio da administração de endotelina-1 no estriado e no córtex motor ou veículo (salina). Uma semana após a isquemia focal foi realizado a injeção intra-cardíaca de células tronco-mesenquimais nos grupos IC e ICT, e de veículo nos grupos S, IV e IVT. O tratamento de reabilitação para os grupos ICT e IVT teve início 24h após o transplante celular, sendo realizado ao longo de 2 semanas. Os animais dos grupos S, IV e IC não realizaram nenhum tipo de tarefa motora como forma de reabilitação. Os animais foram testados no teste do cilindro quanto ao desempenho sensório-motor nos períodos pré-cirurgia, pós-cirurgia e pós-tratamento. Encerrado o período de tratamento, os animais foram profundamente anestesiados e tiveram seus encéfalos processados para análise morfológica. Os resultados demonstraram que a terapia celular por infusão de células-tronco mesenquimais (CTMs), derivadas de polpa de dente decíduo humano não foi é capaz de potencializar a recuperação sensório-motora em animais submetidos à isquemia focal. Foi evidenciado que os animais que realizaram a tarefa de habilidade, independente do transplante celular, apresentaram melhor recuperação funcional, além da diminuição da área encefálica lesada. Também foi possível observar a presença das CTMs, células GFAP+ e NeuN+ na região de penumbra isquêmica, com pouca co-localização. Com base nesses resultados, concluímos que a tarefa motora de habilidade, utilizada como forma de reabilitação, tem potencial para induzir redução da área de infarto isquêmico e recuperação da motricidade ampla quando administrada isoladamente ou em conjutno ao transplante celular de CMTs. / Stroke is a disease with high mortality rate in Brazil. Most survivors of this disease remains some kind of sensory or motor disabilities, even after rehabilitation treatment. Evidence has suggested that rehabilitation by performing motor tasks of skill can induce behavioral changes and neurological damage in animals submitted to the CNS. These changes have also been observed in animals that carry out the transplantation of mesenchymal stem cells, since these cells have great capacity proliferation and differentiation, providing improved micro-environment in pathological affections of the CNS. Thus, the purpose of this study was to evaluate the effects of therapy with mesenchymal stem cells derived from human tooth pulp in rats subjected to focal ischemia and treatment of rehabilitation by performing the skill task reach. For this purpose, 60 adult Wistar rats were initially adapted to the task of skill over a week and randomly distributed in the following experimental groups: Sham: n = 12, Ischemia-Vehicle: n = 12, ischemia-Cell: n = 12, Ischemia-Task-Vehicle: n = 12 and Ischemia-Cell-Task: n = 12. After, they underwent surgery to induce focal ischemia by administration of endothelin-1 in the striatum and motor cortex or vehicle (saline). One week after focal ischemia was performed intra-cardiac injection of mesenchymal stem cells in groups IC and ICT, and vehicle groups S, IV and IVT. The rehabilitation treatment for ICT and IVT groups began 24 hours after cell transplantation, being conducted over two weeks. The animals in groups S, IV and IC did not perform any type of motor task as a form of rehabilitation. The animals were tested in the cylinder test and sensorimotor performance in the pre-surgery, post-surgery and post-treatment. Concludes the treatment, the animals were deeply anesthetized and their brains were processed for morphological analysis. The results showed that cell therapy by infusion of mesenchymal stem cells (MSCs) derived from human deciduous tooth pulp was not able to enhance sensorimotor recovery in animals subjected to focal ischemia. It was shown that the animals performed the task of skill, independent of cell transplantation showed better functional recovery, and decreasing the area of injured brain. It was also possible to observe the presence of MSCs, cells GFAP+ and NeuN+ in the region of ischemic penumbra, with little colocalization. Based on these results, we conclude that the motor skill task, used as a form of rehabilitation, has the potential of reducing the area of ischemic infarction and recovery of motor function when administered alone or wide conjutno cell transplantation in the CMTs.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-17T18:27:55Z No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-19T11:32:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T11:32:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento e implementação de uma rotina de aplicação prática para uma análise elastoplástica de primeira ordem (pequenas deformações e pequenos deslocamentos), baseada nos conceitos de algoritmo de retorno radial, preditor/corretor e o conceito de rótulas plásticas. Espera-se obter uma ferramenta numérica precisa e computacionalmente econômica para a solução de diferentes tipos de estruturas metálicas. Para a análise limite, é utilizada uma superfície de escoamento assumida como uma função convexa e contínua das forças, agindo na seção transversal da estrutura. Para a solução das equações de equilíbrio, é utilizado um método iterativo baseado no método de Newton-Raphson combinado com o método de comprimento de arco. É introduzido o endurecimento isotrópico no regime plástico. As deformações plásticas são regidas pelo princípio da normalidade e são restritas aos extremos dos elementos. Os extremos dos elementos podem mudar bruscamente do estado elástico ao estado plástico. A matriz modular tangente consistente é determinada e aplicada sendo essencial para obter precisão e convergência. Finalmente, diferentes exemplos numéricos são estudados para avaliar a eficiência e aplicabilidade dos métodos empregados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The objective of this work is the development and implementation of a routine of practical application for a first order elastoplastic analysis (small strains and small displacements). Based on the concepts of radial return algorithm, predictor / corrector and the concept of plastic hinge. It is expected to obtain a numerical tool accurate and computationally economical for the solution of different metal structural typologies. For the limit analysis is used a yield surface assumed as a convex and continuous function of the forces acting at the cross section of the structure and therefore, for the solution of the equilibrium equations is used an iterative method based on the Newton-Raphson method combined whit the arc length method. Isotropic hardening in the plastic regime is introduced. The plastic deformations are governed by the principle of normality and are restricted to the extremes of the elements. The extremes of the elements can change abruptly from elastic to plastic state. Consistent modular tangent matrix is determined and applied since it is essential for the accuracy and convergence. Finally, different numerical examples are studied to evaluate the efficiency and applicability of the methods employed.

O córtex visual desempenha papel essencial no processamento de informação visual. A primeira região do córtex a receber estímulos visuais é o córtex visual primário (V1) e pode ser subdividida anatomicamente em seis camadas, onde cada camada contém diferentes tipos e números de neurônios. Entender a forma como a informação é processada entre as diferentes camadas envolve o estudo da dinâmica dos padrões coletivos de atividade neural quando a rede é exposta a diferentes situações e como esses padrões relacionam-se com a organização estrutural e funcional da rede cortical. Essa dinâmica é afetada por mecanismos de plasticidade sináptica, de maneira que modelos computacionais que busquem capturá-la devem incluir tais mecanismos. Neste trabalho foi construído um modelo computacional de uma rede neural com 4000 neurônios baseada em informações sobre a estrutura local das conexões em V1 disponíveis na literatura neurobiológica. O modelo contém características estruturais consideradas fundamentais tais como: proporção entre neurônios inibitórios e excitatórios e probabilidades de conexões entre neurônios de diferentes populações em diferentes camadas. Os neurônios foram descritos pelo modelo de Izhikevich, reproduzindo três classes eletrofisiológicas mais abundantes no córtex: neurônios de disparo regular, para os excitatórios; neurônios de disparo rápido e baixo limiar de disparo, para os inibitórios. A regra de plasticidade sináptica utilizada foi do tipo plasticidade dependente dos tempos dos disparos neuronais (STDP em inglês), que pode fortalecer ou enfraquecer a força da conexão entre dois neurônios dependendo dos instantes dos seus disparos. Foram utilizadas versões diferentes dessa regra de plasticidade para sinapses excitatórias (STDPe) e inibitórias (STDPi). Foram simuladas situações com e sem plasticidade e alterando o tipo de neurônio inibitório presente na rede. Para cada uma, três protocolos de estimulação da rede foram utilizados: 1 estimulação por trens de disparos poissonianos aplicada a neurônios da camada 4 (simulando entradas talâmicas) e aplicada aleatoriamente aos neurônios da rede como ruído de fundo; 2 - pulsos aplicados a neurônios da camada 4 simulando estimulação visual com barras luminosas com diferentes orientações angulares; 3 - similar ao segundo protocolo, porém, estimulando a rede com dois pulsos alternantes de diferentes ângulos. Os parâmetros do modelo foram ajustados para que a atividade neural tivesse baixas frequências de disparos coerentes com dados experimentais. Esse ajuste foi mais fácil nos casos em que os neurônios inibitórios eram do tipo FS e havia STDPi. Os resultados mostraram que, de modo geral, os neurônios do tipo LTS contribuem para a formação de atividade síncrona na rede e este efeito foi amplificado com a STDPe. Para todos os protocolos, a STDPe aumentou a frequência média de disparos da rede e, para o segundo experimento, apesar da seletividade à orientação dos neurônios não ter sido alterada significativamente, houve mudanças visíveis na formação de assembleias funcionais. A competição da atividade dos neurônios no experimento 3 na presença da STDPe foi intensificada fortalecendo respostas funcionais de neurônios que não respondiam a ambos os estímulos. O balanço entre os dois tipos de regra de STDP manteve o equilíbrio entre as forças das conexões excitatórias e inibitórias. / The visual cortex plays essential role in the processing of visual information. The first region of the cortex that receives visual stimuli is the primary visual cortex (V1) or striate cortex, which can be anatomically divided into six layers, where each layer has different types and numbers of neurons. Understanding the way in which information is processed by the different layers involves the study of the dynamics of collective patterns of neural activity when the network is exposed to different situations, and how these patterns are related with the structural and functional organization of cortical network. This dynamics is affected by mechanisms of synaptic plasticity, so computational models which seek to capture it should include them. In this project a computational model of a neural network was built with 4000 neurons based on information on local connectivity in V1 from the neurobiological literature. The model has realistic structural characteristics such as the proportion between inhibitory and excitatory neurons and the connection probabilities among neurons from different populations of different layers. Neurons were described by the Izhikevich model, reproducing the three most abundant electrophysiological classes in cortex: RS, for the excitatory ones; FS and LTS, for the inhibitory neurons. The synaptic plasticity rule used was spike-timing dependent plasticity (STDP), whereby the synaptic strength between two neurons can increase or decrease depending on the timing of their spikes. Were used different versions of this plasticity rule to synapses made by excitatory neurons (STDPe) and by inhibitory neurons (STDPi). Different scenarios were simulated with and without plasticity and changing the type of inhibitory neuron present in the network. For each configuration, three network stimulation protocols were used: 1 - stimulation applied to layer 4 neurons (simulating thalamic inputs) modeled by Poissonian spike trains and background noise applied to all network neurons modeled in a similar manner; 2 - pulses applied to layer 4 neurons simulating visual stimulation with light bars at different angular directions; 3 - similar to the second protocol, however, stimulating the network with two alternating pulses of different angles. The parameters of the model were adjusted so that neural activity had low spike frequencies consistent with experimental data. This adjustment was easier in cases where inhibitory neurons were of FS type and had STDPi. The results showed that, in general, LTS neurons contribute to the formation of synchronous activity in the network and this effect was amplified with the insertion of STDPe. For all protocols, the STDPe increased the average firing frequency of the network. For Experiment 2, although the orientation selectivity of the neurons did not change significantly, there have been noticeable changes in the formation of functional assemblies. The competition of the activity of neurons in Experiment 3 in the presence of STDPe strengthened functional responses of neurons that do not respond to both stimuli. The balance between the two types of STDP rule maintained the equilibrium between excitatory and inhibitory connections.

INTRODUÇÃO: Lesões cerebrais isquêmicas ocorrem em índices bastante significativos, podendo levar a alterações cognitivas de graus variados, cujas repercussões clínicas podem ser de extrema gravidade para os pacientes acometidos. Para avaliar as conseqüências destas lesões nos aspectos funcionais, pode-se utilizar um dos componentes dos potenciais evocados auditivos relacionados a eventos, o Mismatch Negativity (MMN). OBJETIVOS: verificar se o MMN é capaz de detectar mudanças eletrofisiológicas em gerbils submetidos à isquemia cerebral e a hipotermia; verificar se o treinamento auditivo pode gerar mudanças eletrofisiológicas detectáveis pelo MMN, e comparar as latências do potencial com as células sobreviventes do hipocampo de gerbils submetidos à isquemia e a hipotermia. MÉTODOS: Estudo 1: 44 gerbils (Meriones Unguiculatus) adultos foram anestesiados com halotano e submetidos à isquemia cerebral através da oclusão bilateral das carótidas por sete minutos, e à captação do MMN. Os animais foram divididos nos grupos SHAM, HIPO, NORMO e HIPER, de acordo com a temperatura a que foram submetidos. Estudo 2: 28 gerbils foram submetidos a uma sessão de treinamento auditivo com duração de 300 segundos em caixa de esquiva com gerador de eletrochoque, e ao registro do MMN. Estudo 3: foi captado o MMN de 27 gerbils e, após terem sido sacrificados, foi realizada a quantificação de células sobreviventes da região CA1 do hipocampo através de cortes histológicos. RESULTADOS: Estudo 1: houve 100% de presença do MMN no grupo HIPO, não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos SHAM e HIPO. Estudo 2: não houve diferença estatisticamente significante entre as latências do MMN antes e depois do treinamento auditivo. Estudo 3: observou-se maior número de células sobreviventes no hipocampo nos animais do grupo HIPO, e foi detectada baixa correlação entre o número de células sobreviventes e a latência do MMN. CONCLUSÕES: o MMN detectou as mudanças eletrofisiológicas geradas pelo efeito neuroprotetor da hipotermia, porém, o protocolo do treinamento auditivo utilizado neste estudo não gerou mudanças neurais nos animais que pudessem ser detectadas pelo MMN, e foi observada baixa correlação entre a latência do MMN e o número de células sobreviventes na região CA1 do hipocampo de gerbils submetidos à isquemia e a hipotermia. / INTRODUCTION: Significant ischemic cerebral lesions may result in cognitive disorders of varying degrees, with clinical repercussions that could be extremely severe for the affected patients. In order to evaluate the consequences of such lesions upon functional aspects, one of the components of event-related auditory evoked potentials, the Mismatch Negativity (MMN), may be used. AIM: to verify whether the MMN is able to identify electrophysiological changes in gerbils submitted to cerebral ischemia and hypothermia; to verify if auditory training may generate electrophysiological changes detectable by MMN, and to compare the potential\'s latencies with the surviving cells of the hippocampus of gerbils submitted to cerebral ischemia and hypothermia. METHODS: Study 1: 44 adult gerbils (Meriones Unguiculatus) were sedated with halothane and underwent cerebral ischemia through bilateral occlusion of the carotids for seven minutes, and the MMN was registered. Animals were divided in four groups, SHAM, HIPO, NORMO and HIPER, according to the temperature they were exposed. Study 2: 28 gerbils underwent a session of auditory training of 300 seconds in a passive shuttle box with an electroshock generator, and the MMN was registered. Study 3: the MMN of 27 gerbils were registered and after their scarifice, the amount of surviving cells in the CA1 region of the hippocampus was quantified through histological cuts. RESULTS: Study 1: the MMN was 100% present in the HIPO group, there was no significant statistical difference between groups SHAM and HIPO. Study 2: there was no significant statistical difference between the MMN latencies before and after the auditory training. Study 3: a greater number of surviving cells was observed in the hippocampus of animals from group HIPO, and a low correlation between the number of surviving cells and the MMN latency was detected. CONCLUSIONS: MMN detected electrophysiological changes generated by the neuroprotector effect of hypothermia, nevertheless the auditory training protocol used in this study did not generate neural changes in the animals that could be detected by MMN, and a low correlation between the MMN latency and the number of surviving cells in the CA1 region of the hippocampus of gerbils submitted to ischemia and hypothermia was observed.

A operação de fresamento de faceamento tem como objetivo proporcionar superfícies planas isentas de deformação residual na seção transversal da peça usinada. Por outro lado, as evidências apresentadas neste trabalho demonstram que tal deformação existe e seu comportamento pode ser relacionado com grandezas tecnológicas como o tipo de ferramenta utilizada, a velocidade de avanço e de corte do processo além das propriedades mecânicas e metalúrgicas do material da peça.Foram realizados ensaios de fresamento de faceamento, em condições convencionais de usinagem, em duas superligas, sendo uma a base de níquel e outra a base de cobalto, além de uma liga de titânio. As relações de avanço por faca, ângulo de hélice e velocidade de corte foram manipuladas com o objetivo de se avaliar as deformações residuais sob diferentes taxas de deformação. Os corpos de prova foram avaliados em seu estado deformado e através de microscopia eletrônica de varredura, foi possível junto da modelagem matemática, concluir que a hipótese de deformação plana na seção transversal da peça é válida, e esta poderá ser avaliada através do uso da teoria de Slip Lines. O comportamento plástico do material foi avaliado através da teoria de Slip Lines com a implementação do modelo constitutivo Johnson-Cook, enquanto a estimativa de força no processo de usinagem foi feita com o uso da teoria da zona de planos de cisalhamentos paralelos modificada, conforme P.L.B Oxley e Lee e Shaffer. Os diversos pontos apresentados nesta tese que formam o conceito de contribuição foram identificados ao longo do texto, inclusive uma nova abordagem sobre a área de corte de uma fresa com canal helicoidal, bem como as críticas voltadas à definição do ângulo inicial do plano de cisalhamento e da temperatura para obtenção das tensões. A plasticidade do contínuo foi o principal aspecto tanto para estimar as tensões bem como para avaliar as deformações, seja no cavaco bem como na peça. O índice de plastificação do material se demonstrou como principal fator para uma reavaliação da proposta de P.L.B Oxley e, o entendimento de como as demais propriedades mecânicas associadas à este índice influenciam na deformação plana residual e demais condições de equilíbrio de tensões durante a usinagem são sugeridas para complementar o entendimento e uso desta contribuição. / The face milling operation purpose is providing flat machined surfaces free from residual strains at the cross section of the workpiece. On the other hand, the evidences presented in this thesis are enough to demonstrate that the strain exists and its behavior can be related to technical measurements such as the cutting tool helical profile, the feed rate, the cutting speed beyond the materials mechanical and metallurgical properties. Several face milling operation under conventional cutting conditions onto two super alloys have been performed. A nickel base alloy and a cobalt base were observed. A titanium base alloy has also been observed. The feed rate, the rake angle and the cutting speed were manipulated aiming the evaluation of the residual strains under different strain rates. The specimen has been evaluated in its strained condition throughout the use of scanning electronic microscopy. Furthermore with the mathematical modeling it has been possible to conclude that the residual strain at the cross sectional surface is supportable and the strained profile can be evaluated through the use of the Slip Line Field plasticity theory. The plastic behavior of the material has been evaluated with the Slip Line Field plasticity theory with the Johnson-Cook´s constitutive material´s model. The cutting force estimation has used the modified parallel shear plane zone machining model assured by P.L.B. Oxley and an ancient Slip Line solution presented by Lee and Shaffer. All of the details of this thesis which collaborate with the contribution concept have been pointed out along this research, especially the derivation of the helical area profile as well as the criticism related with the shear plane initial value definition and temperature estimation. The continuum plasticity has been the main aspect to evaluate the stresses and also the strains in the workpiece and also at the chip. The materials strain hardening index is main point for a new evaluation of the P.L.B Oxley machining model, and the understanding of how the mechanical properties related with this index influence the residual plane strain and the other convergence conditions of strain during the machining are suggested in order to build up the understanding of this contribution.

A utilização de perfis formados a frio na construção civil tem sido motivada pela elevada eficiência estrutural, expressa pela relação entre capacidade resistente e peso, e pela facilidade de fabricação, caracterizada pela possibilidade de produção de elementos com diferentes seções transversais. Devido à alta esbeltez dos elementos que os constituem, o projeto desses perfis, à temperatura ambiente ou em situação de incêndio, é governado pelos fenômenos de instabilidade local, distorcional e global. O objetivo dessa Tese é o desenvolvimento de ferramentas computacionais que possibilitem a avaliação do comportamento estrutural de pilares de aço formados a frio em situação de incêndio. Para esse fim são desenvolvidos dois programas de computador. O primeiro programa, denominado de ATERM, tem o objetivo de determinar o campo de temperaturas em regime transiente, de estruturas bidimensionais formadas por qualquer material, submetidas a qualquer curva temperatura-tempo de incêndio, com base no método dos elementos finitos. A esse programa acopla-se o programa ATERM-DIM para o dimensionamento em regime plástico de vigas de aço continuamente travadas, em situação de incêndio. Resultados obtidos do ATERM são comparados aos obtidos do programa sueco de computador Super Tempcalc. O segundo programa, denominado de INSTAB, realiza análises lineares e não lineares de estabilidade de perfis formados a frio, considerando as instabilidades local, global e distorcional, empregando o método das faixas finitas splines, para material elastofrágil, considerando a redução das propriedades mecânicas devido à temperatura. Valores de esforços resistentes obtidos pelo programa INSTAB são comparados aos determinados por meio do programa comercial de elementos finitos ANSYS, o qual considera o comportamento elastoplástico do material, e a resultados obtidos por meio de um método simplificado de dimensionamento de perfis formados a frio em situação de incêndio, proposto pelo autor para fins de normatização brasileira. Essa comparação permite avaliar o efeito da elastoplasticidade nos perfis axialmente comprimidos. Pretende-se, com base neste estudo, fornecer subsídios para o desenvolvimento de procedimentos para a verificação estrutural de perfis formados a frio em situação de incêndio. / The use of cold-formed steel profile in construction has increased because of its high efficiency, expressed as the ratio between load capacity and weight, and ease of manufacturing, characterized by the possibility of production of elements with different cross sections. Due the high slenderness ratio of the sections elements, the design of these profiles, either at room temperature or in case of fire, is determined by local, distortional and global buckling phenomena. The aim of this Thesis is to develop computational tools that allow the assessment of the structural behavior of cold-formed steel columns in fire. For this purpose, two softwares are developed. The first one, called ATERM, allows determining the temperature field under transient analysis of two-dimensional structures formed by any material, subjected to any time-temperature fire curve, and is based on the finite element method. This software interacts with another program, ATERM-DIM, used for plastic design of lateral restrained beams steel in fire. Results of ATERM are compared to those obtained from the Swedish software Super Tempcalc. The second program, named INSTAB, can perform linear and nonlinear stability studies of cold formed profiles, taking into account the local, distortional and global buckling, by means of the splines finite strip method for elastofragile material, considering the reduction of mechanical properties caused by the increase in temperature. Resistant values obtained by the INSTAB software are compared with results from the commercial finite element program ANSYS, which considers the plastic behavior of the material and also with results obtained by means of a simplified method for design of cold-formed profiles in fire, proposed by the author for the Brazilian fire standard. This comparison allows analyzing the effect of elastoplasticity in columns of cold-formed steel. Another objective of this study is to provide background for the development of procedures for the structural analysis of cold formed profiles in fire.

O grande número de modelos constitutivos existentes, apresentados com diferentes graus de clareza e generalidade, e a terminologia variada tornam a compreensão dessa área da Mecânica dos Solos tarefa difícil. Com o intuito de contribuir para a mudança dessa situação, foram escolhidas duas classes de modelos, os elastoplásticos e os hipoplásticos, para um estudo comparativo. O primeiro passo é elaborar uma teoria da Elastoplasticidade, na linha da moderna Mecânica do Contínuo, cujas principais características são: obediência ao princípio da objetividade material, a tensão como solução de equação diferencial hipoelástica e como resposta à deformação imposta, o emprego exclusivo de tensores definidos na configuração corrente,como parece adequado para solos. Mostra-se que esta Elastoplasticidade e a Hipolasticidade compartilham características fundamentais, mas tratam de modo muito distinto o fenômeno da irreversibilidade. O modelo Cam-Clay é reconstruído e generalizado com o auxílio das equações elastoplásticas propostas. Soluções analíticas são obtidas em trajetórias retilíneas de tensão. Na segunda parte deste trabalho é proposta uma nova equação hipoplástica, que envolve quatro constantes características do material, bem conhecidas na Mecânica dos Solos. Seu desempenho no confronto com resultados de diversos ensaios de laboratório com um solo siltoso (particularmente, ensaios triaxiais com diferentes trajetórias de tensão) e com as previsões do Cam-Clay está entre medianamente bom e bom. A inexistência do domínio elástico em Hipoplasticidade proporciona uma resposta mais realista que as do Cam-Clay (assim como de outros modelos elastoplásticos) nas trajetórias de tensão em que ocorre diminuição da tensão octaédrica. A equação é capaz de reproduzir fenômenos e características importantes do comportamento dos solos, como o estado crítico, a envoltória de resistência, o comportamento normalizado, o comportamento em deformações proporcionais, as mudanças de comportamento em diferentes trajetórias de tensão e deformação. A simplicidade da equação proposta permite uma análise de seu comportamento global que auxilia na sua compreensão e comparação com outros modelos. Os resultados principais são as soluções analíticas nas deformações proporcionais e um quadro sintético de respostas. / The great number of existing constitutive models, presented in different degrees of clarify and generality, and the varied terminology make the comprehension of this area of Soil Mechanics a difficult task. With the aim of contributing to change this situation two classes of models, hypoplastic and elastoplastic models, have been chosen for a comparative study. The first step is the development of a theory of Elastoplasticity in the lines of modern Continuum Mechanics, the main characteristics of which are obedience to the principle of material objectivity, the stress as the solution of a hypoelastic differential equation and as a response to an imposed deformation, the exclusive use of tensors defined at the current configuration as it seems suitable for soils. It is shown that this Elastoplasticity and Hypoplasticity share fundamental characteristics but treat irreversibility in quite different ways. The Cam-Clay model is reconstructed and generalized with the help of the proposed elastoplastic equations. Analytical solutions are obtained in straight stress paths. In the second part of this work a new hypoplastic equation is proposed involving four material constants which are well-known in Soil Mechanics. Its performance in the prediction of results of several laboratory tests on a silty soil (especially triaxial tests along different stress paths) and as compared to Cam-Clay predictions lies between fairly good and good. The inexistence of an elastic domain in Hypoplasticity allows a more realistic response than that of Cam-Clay (as well as of other elastoplastic models) in stress paths in which the octahedral stress is reduced. The equation is able to reproduce important soil characteristics and phenomena as critical states, strength envelope, normalized behavior in proportional deformations, changes in behavior in different stress or strain paths.The equation is simple enough to allow an analysis of its global behavior, helping the comprehension and the comparison with other models. Main results are analytical solutions in proportional deformations and a synthetic response portrait.

Este trabalho é definido a partir da elaboração de uma metodologia de cálculo para a determinação da evolução dos parâmetros de anisotropia em chapas metálicas e na definição de uma nova superfície de escoamento anisotrópica. A metodologia proposta é fundamentada nas relações incrementais entre tensão e deformação da teoria clássica da plasticidade utilizando-se do critério de escoamento de Hill e baseado em um estado particular de tensão-deformação comum em processos de conformação mecânica, principalmente em regiões da peça onde ocorram dobras. A nova superfície de escoamento é definida a partir da superfície de Hill original, porém ponderada por um fator de correção o qual contempla uma evolução anisotrópica do encruamento. Este fator de correção é definido em função dos parâmetros evolutivos de anisotropia determinados pela metodologia proposta e um conceito particular é então adotado para a complementação deste novo modelo de superfície de escoamento. A contribuição científica apresentada estabelece o desenvolvimento do conjunto de equações que permite determinar a evolução dos parâmetros de anisotropia com o carregamento plástico e adicionalmente permite avaliar a evolução de nova superfície servindo como indicativo da formabilidade do material. Os resultados teóricos são comparados e discutidos com evoluções obtidas via ensaio normalizado de anisotropia. Além disso é realizada a aplicação do procedimento proposto em conjunto com análises numéricas via método dos elementos finitos para dois casos de processos de conformação. Desta forma tem-se uma contribuição para a representação do fenômeno de anisotropia plástica dado por um modelo evolutivo, cuja aplicação tem interesse em aprimoramento de algoritmos computacionais bem como em aplicações de cunho experimental como validações, predições e aprimoramentos de processos de conformação e outros. / This work is aimed to the elaboration of a new approach for prediction of anisotropy parameters evolution in sheet metal as well as definition of a new anisotropic yield surface. This approach is based on incremental relation between stress and strain from classical plasticity theory by using the Hill-48 yield criteria. Also, it is based on a particular stress-strain state, common to bending regions found in several sheet forming processes. The new yield surface is derived from the original Hill criteria, which was modified by a correcting factor proposed to represent an anisotropic evolution of the continuing plastic loading. This factor is a strict function of the evolutive anisotropy parameters generated by the present methodology. From this point, is adopted a special concept in order to reach a complete definition of the new model for yield surfaces. The scientific contribution presents the development of a set of equations in order to predict the evolution of the anisotropy parameters as function of plastic loading, and additionally, it is taken this new yield surface as an evaluation of material formability degree. The theoretical results are discussed and compared with results obtained from standardized anisotropy tests. Besides, the proposed procedure is applied, aided by numerical analysis using the finite element method to simulate two cases of sheet forming processes. Therefore it is presented a contribution to the representation of plastic anisotropy phenomenon using an evolutive model. The main interests for practical application of this work range from improvement of computational algorithms as well as experimental tests investigations, which are related to validation of this model, prediction and improvement of sheet metal forming processes.