Orientador: Kil Jin Park / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Francelida_D.pdf: 2636831 bytes, checksum: b62ffc8d2eda94de17cee0e541f7b44b (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No Brasil o uso terapêutico de plantas medicinais está cada vez mais crescente. Várias empresas nacionais e internacionais empregam matéria-prima vegetal na elaboração de seus produtos, o que torna indispensável o cultivo comercial e o beneficiamento pós-colheita destas espécies. O objetivo deste trabalho foi estudo pós-colheita de duas espécies medicinais de importância econômica, a calêndula (Calendula officinalis L.) e a carqueja (Baccharis genistelloides var. trimera (Less). Baker var. trimera (Less). Backer). Nas duas espécies foi avaliado o melhor processo de secagem, utilizando três diferentes secadores, secador convectivo vertical, secador a gás e estufa com circulação forçada de ar, em três diferentes temperaturas, 30, 45 e 60°C, bem como o armazenamento das mesmas em três embalagens diferentes, polietileno de baixa densidade, vidro e papel kraft. Os processos de secagem foram avaliados em função do teor de óleo essencial de cada espécie e sua composição química. As isotermas e as curvas de secagem foram levantadas e tratadas com os modelos matemáticos, Bet, Bet linear, Peleg. Gab, Hasley, Lagmuir, Oswin, Henderson e Chung. As diferentes temperaturas não interferiram nos parâmetros avaliados, quanto ao óleo de calêndula, em todos os secadores, mas diferiram entre os diferentes secadores utilizados, sendo que, entre os secadores o que manteve os maiores teores de óleo de calêndula foi o secador convectivo vertical. No caso da carqueja, não houve diferenças relacionadas com as temperaturas e nem com os tipos de secadores. Ao longo do armazenamento, a embalagem Kraft foi a que melhor preservou a integridade física e química do produto, assim como, manteve o teor de óleo ao longo de um ano de armazenamento nas duas espécies / Abstract: In Brazil, the therapeutical use of medicinal plants is increasing each time. Some national and international companies use vegetal raw material in the elaboration of its products, so the commercial cultivation and the improvement of harvest of these species becomes indispensable. The objective of this work was to study post-harvest of two medicinal species with economic importance: calendula (Calendula officinalis L.) and carqueja (Baccharis genistelloides var. trimera (Less). Baker). In these two species the best process of drying was evaluated, using three different dryers, convective vertical dryer, the gas dryer, and oven with forced air circulation, with three different temperatures, 30, 45 and 60°C, as well as using three different packing materials: polyethylene of low density, glass and kraft paper. The drying processes was evaluated in relation of the essential oil and its chemical composition of species. The isotherms and the drying curves were obtained and treated with mathematical model, Bet, Bet linear, Peleg. Gab, Hasley, Lagmuir, Oswin, Henderson e Chung. The differents temperatures did not show the difference in the process of drying in calendula in each different driers, but they differed among the driers, and the drier that kept more oil content of calendula was the convective vertical dryer. In the case of carqueja, no differences were found in the different temperatures or the different driers used in drying. During the storage, the kraft packing material was the one that better preserved the physical and chemical integrity of the product, as well as, it kept the oil content throughout one year of storage time for these two species / Doutorado / Tecnologia Pós-Colheita / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: João Sinezio de Carvalho Campos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Liba_AdemirDonizeti_M.pdf: 4797015 bytes, checksum: 1351ff08893b1a29731246cf2e4cd3c8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A resina de poliéster insaturada (RPI) é um polímero termofixo de baixo peso molecular obtido por condensação, o processo inicia-se através da esterificação entre diálcoois e diácidos saturados e insaturados, com o aumento do peso molecular do polímero, a retirada da água, que é gerada como subproduto da reação, torna-se difícil e lança-se mão do uso do vácuo ou de um maior fluxo de gás inerte para finalização da reação. Quanto à produção em escala industrial, apesar de conhecerem-se métodos de produção contínua, esta na maioria das indústrias é conduzida em bateladas com tempo de duração em média de 20 horas, podendo variar de acordo com a escolha das matérias primas utilizadas. Para a obtenção do polímero dentro dos parâmetros especificados, se faz necessário o controle dos radicais carboxilas, medidos através do índice de acidez (IA) e do peso molecular médio numérico (Mn), sendo este último parâmetro obtido de maneira indireta através da viscosidade(n). Para a viscosidade pode-se utilizar a escala Gardner, ou o viscosímetro cone e placa. A marcha de execução destas técnicas envolve várias etapas, desde a retirada da amostra até a obtenção do resultado da medida, sendo que para a amostragem, dependendo do equipamento disponível, esta pode implicar na interrupção do processo produtivo. Neste trabalho apresenta-se uma alternativa para o controle da reação, através do infravermelho próximo (NIR), em substituição às técnicas convencionais, com a vantagem do acompanhamento e do controle ser passível de execução em tempo real e sem a necessidade da retirada de amostras. Utilizou-se como base para o trabalho, a utilização anterior do NIR em processos envolvendo outros polímeros, tais como o policloreto de vinila (PVC), o policarbonato, o poliuretano e outros. Para verificar-se a viabilidade da utilização do NIR em substituição as técnicas convencionais, os valores obtidos para o IA e a viscosidade através destas técnicas foram comparados estatisticamente aos valores obtidos pelo NIR, obtendo-se forte correlação, com confiabilidade estatística de 95%. Com os resultados obtidos concluiu-se que o NIR pode ser utilizado com vantagens para o controle do processo de obtenção da resina de poliéster insaturada / Abstract: The unsaturated polyester resin (UPR) is a thermosetting polymer of low molecular weight obtained by condensation, the process begins through a esterification, between glycols and a mix of saturated and unsaturated acids, when the molecular weight of the polymer increase, the retreat of the water, generated as by-product of the reaction, if it turns more difficult and are necessary to use a vacuum or a larger flow of inert gas for finalization of the reaction. The production in industrial scale, in spite of they know each other methods of continuous production, are made in a batch with 20 hours long, could vary in agreement with the choice of the raw materials. For the obtaining of the polymer in the specified parameters, are necessary the control of the acid number (AN) and of the molecular weight (Mn), being this last obtained parameter in an indirect way through the viscosity. For measures those properties, are used as tools for the measure of the acidity number by titrimetric methods, and for the viscosity are use the Gardner scale, or the cone and plate viscometer. These techniques involves several stages, from the take of the sample to the obtaining of the result of the measure, and for obtain the sampling, depending on the available equipment, this can implicate in the interruption of the productive process. In this work we propose an alternative for the control of the reaction, by near infrared spectrometer (NIR), in substitution to the conventional techniques, with the advantage of the attendance and of the control to be susceptible to execution in real time and without the need of take samples. It was used as base for the work, the previous work of NIR in processes involving other polymeric materials, such as polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate, the polyurethane and others. To verify the viability of the use of NIR in substitution of the conventional techniques, the values obtained for acid number and viscosity through these techniques were compared to the values obtained by NIR, being obtained strong correlation, with statistical reliability of 95%. With the obtained results it was ended that NIR can be used with advantages for the process control of unsaturated polyester resin / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

En el Perú, la industria del plástico abarca un 4 % del PBI nacional y produce más de 52 000 empleos. En la actulidad, la productividad de una empresa es un referente de su competitividad en el sector. El sector de plásticos, el cúal esta siendo golpeado por regulaciones gubernamentales, necesita cambios rápidos en materia prima y procesos productivos, en donde la productividad y calidad del producto puede ser un diferenciador trascendente para su adaptación al nuevo mercado eco amigable. Ante la problemática de productividad en la mayoría de los sectores económicos, se ha trabajado en desarrollar metodologías y herramientas que permitan solucionar este problema. La importancia radica en que las empresas deben trabajar eficientemente en sus procesos así como, análogamente, aumentar su disponibilidad y mejorar el desempeño del trabajo para aumentar la productividad de la empresa. Por lo tanto, se propone establecer un modelo para la administración de la producción en base a la metodología de Manufactura Esbelta hacienda uso de sus diversas herramientas, como SMED y 5’s. Para validar la efectividad de nuestro modelo propuesto, se realizará la simulación en el programa Arena Simulation e Input Analyzer, lo cual representa una oportunidad de mejora factible en la actualidad. Esto nos permitirá aumentar la productividad a un 61% y la calidad de los productos, obteniendo un aumento en la utilidad neta de 25 mil soles. Por lo cual, sirve como una guía inicial para las empresas que buscan aumentar la productividad de sus procesos. / In Peru, the plastics industry accounts for 4% of the national GDP and produces more than 52,000 jobs. Currently, the productivity of a company is a benchmark of its competitiveness in the sector. The plastics sector, which is being hit by government regulations, needs rapid changes in raw materials and production processes, where productivity and product quality can be a transcendent differentiator for its adaptation to the new eco-friendly market. Faced with the productivity problem in most economic sectors, work has been done to develop methodologies and tools to solve this problem. The importance lies in the fact that companies must work efficiently in their processes as well as, similarly, increase their availability and improve work performance to increase the productivity of the company. Therefore, it is proposed to establish a model for production management based on the Lean Manufacturing methodology using its various tools, such as SMED and 5's. To validate the effectiveness of our proposed model, the simulation will be carried out using the Arena Simulation and Input Analyzer program, which represents an opportunity for improvement that is currently feasible. This will allow us to increase productivity to 61% and the quality of the products, obtaining an increase in net income of 25 thousand soles. Therefore, it serves as an initial guide for companies seeking to increase the productivity of their processes. / Trabajo de investigación

Em uma abordagem realística de estruturas e componentes mecânicos admite-se a existência de trincas. A presença destas, geralmente, está associada ao fenômeno da fadiga. Existem diversos modelos matemáticos que descrevem a propagação de uma trinca. De forma geral, os modelos de propagação de trinca são classificados pelo tipo de carregamento, que pode ter amplitude de tensão constante (CATC) ou amplitude de tensão variável (CATV). Neste trabalho foi utilizado o modelo do tipo CATC proposto por Collipriest. Para muitas aplicações de engenharia, até um certo momento, não se faz necessário uma grande acurácia nas previsões do comportamento das estatísticas, a cerca da evolução de uma trinca, mas uma previsão confiável, dentro de certos limites, desse comportamento. Este trabalho apresenta resultados teóricos, que consistem em obter cotas, inferiores e superiores, que “envelopam” os estimadores dos momentos estatísticos de primeira e de segunda ordem da função “tamanho de trinca” baseadas no método “Fast Crack Bounds”. Essas cotas são polinômios, definidos na variável número de ciclos, que consideram as incertezas nos parâmetros que descrevem os modelos de propagação de trinca. O método de simulação de Monte Carlo foi utilizado para obter as realizações da função tamanho de trinca a partir de um conjunto de 10.000 amostras randômicas dos parâmetros característicos do modelo de Collipriest. Essas realizações foram utilizadas para obter os estimadores dos momentos estatísticos do tamanho de trinca. A eficiência das cotas para os estimadores dos momentos estatísticos do tamanho de trinca é avaliada através de funções “desvio relativo” entre as cotas e as soluções numéricas aproximadas do problema de valor inicial (PVI) que descreve o modelo de Collipriest. Em geral, a solução dos PVI que descrevem os modelos de propagação de trincas é obtida através do uso de métodos numéricos, como o método de Runge-Kutta de quarta ordem explícito (RK4). Neste trabalho foi utilizado o software MATLAB para obter as soluções do PVI que descreve o modelo de Collipriest, avaliar o tempo computacional da metodologia proposta, além dos desvios das cotas em relação às soluções aproximadas, confirmando sua eficiência. / In a realistic approach of structures and mechanical components, cracks are admitted. Their presence is usually associated with the fatigue phenomenon. There are several mathematical models that describe the propagation of a crack. In general, the crack propagation models are classified by the type of load, which can have constant stress amplitude (CSA) or variable stress amplitude (VSA). In this work, the CSA type model proposed by Collipriest was used. For many engineering applications, until a certain point, it is not necessary to have great accuracy in predictions of the behavior of statistics, about the evolution of a crack, but a reliable prediction, within certain limits, of this behavior. This work presents theoretical results, which consist of obtaining lower and upper bounds that "envelop" the estimators of the first and second order statistical moments of the crack size function based on the Fast Crack Bounds method. These bounds are polynomials defined in the variable “number of cycles” that consider the Metais - Fadiga uncertainties in the parameters that describe the crack propagation models. The efficiency of the bounds for the statistical moments of crack size is evaluated through the deviation between the bounds and the approximate numerical solutions of the initial value problems (IVP) that describes the Collipriest model. In general, the solution of the IVPs describing crack propagation models is obtained through the use of numerical methods, such as the explicit fourth order Runge-Kutta method (RK4). In this work, the MATLAB software was used to obtain the solutions of the IVP that describes the Collipriest model, to evaluate the computational time of the proposed methodology, besides the deviations of the bounds in relation to the approximated solutions, confirming its efficiency.

Orientador: Mary Rosa Rodrigues de Marchi / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Eny Maria Vieira / Resumo: Atualmente há um grande interesse no estudo dos desreguladores endócrinos (substâncias estranhas aos organismos, que mimetizam ou bloqueiam a ação natural dos hormônios naturais), tanto em relação ao seu destino ambiental quanto à toxicologia dos mesmos. Neste trabalho, avaliou-se o Bisfenol A (BPA), um monômero do qual se produz o plástico policarbonato. Recentemente foi proposto que o BPA exibe atividade estrogênica em concentrações de 1 ng mL-1. Neste trabalho, desenvolveu-se um método para a determinação de BPA em águas naturais, fazendo-se uso de cartuchos de poliestireno-divinilbenzeno (PSDVB) para a extração em fase sólida (SPE) e cromatografia líquida de alta eficiência com um detector de fluorescência (HPLC/FLU) para a quantificação do composto. A recuperação do método foi avaliada utilizando-se amostras de água potável fortificada em 3 níveis de concentração: 0,06; 0,2 e 0,6 ng mL-1. A extração do analito (500 mL; n=4) resultou valores de recuperações entre 99 e 100% e CV entre 0,30 e 3,9%. Os limites de detecção e quantificação do método foram 0,02 e 0,06 ng mL-1, respectivamente. O mesmo estudo foi efetuado para água superficial sendo obtidos valores de recuperação entre 85,8 e 87% para níveis de fortificação similares aos utilizados para água potável, com CV entre 1,1 e 2,3%. O método validado foi aplicado com bom desempenho às amostras de água de entrada e saída da Estação de Tratamento de Água, onde constatou-se a presença de BPA entre 11,7 e 16,8 ng mL-1 na água bruta e 6,2 e 7,3 ng mL-1 na água potável. Desta forma, o monitoramento ambiental do BPA torna-se extremamente relevante e necessário. / Abstract: Nowadays it has been increased the concern about endocrine disrupters (unknown substances for organisms that mimic or block the natural action of endogenous hormones), so much at relation of your environmental fate as toxicology about them. In this study, it had been evaluated Bisphenol A (BPA), a monomer, wich produces polycarbonate. Recently, it has been proposed that BPA exhibits estrogenic activity at 1 ng mL-1. At this work, it had been developed a method for determination of BPA at natural water with polistyrene-divinylbenzene (PSDVB) cartridge on phase solid extraction (SPE) and high performance chromatography liquid with fluorescence detection (HPLC/FLU) for the analyte's quantification. The method's recovery was evaluated with spiked drink water sample at three concentrations levels: 0,06; 0,2 and 0,6 ng mL-1. The analyte extraction (500 mL; n=4) gave recoveries between 99 and 100% with CV between 0,30 and 3,9%. The method detection and quantification limits were 0,02 and 0,06 ng mL-1, respectively. The same study was developed for superficial water with recoveries between 85,8% and 87% for similar spiked levels at the drink water with CV between 1,1 and 2,3%. The method developed was applied with good performance at water's samples of Water Treatment Plant, verifying the appearance of BPA between 11,7 and 16,8 ng mL-1 on sewage water and 6,2 until 7,3 ng mL-1 on drink water. Therefore the environmental monitoring of BPA is very important and indispensable. / Mestre

CAPES / A otimização global eficiente (ego, do inglês efficient global optimization), apresentada por Donald R. Jones no final da década de 90, tem como proposta solucionar problemas de otimização nos quais, devido a um elevado custo computacional da função objetivo, o número de avaliações desta é severamente limitado. ego baseia-se na otimização pelo uso de superfícies de resposta ou metamodelos, que são funções de baixo custo computacional que se ajustam aos dados “experimentais” (de experimentos físicos, cálculos analíticos ou simulações numéricas) obtidos em pontos escolhidos no domínio de projeto. Como no trabalho original de Jones, o metamodelo de Kriging é aqui utilizado. A eficiência e robustez do método reside no balanceamento entre a necessidade de minimização (ou maximização) da superfície de resposta média com a necessidade de melhoria da aproximação que esta fornece. Nesta dissertação, usa-se o ego para encontrar as orientações curvas de laminados de rigidez variável com geometrias relativamente complexas. Os problemas mostrados possuem número moderado de variáveis (em geral 12) e geometrias que variam de uma simples placa quadrada com furo central a painéis reforçados semelhantes a seções de fuselagem de uma aeronave comercial. Através desses problemas, são abordadas a otimização global com e sem restrições e a otimização multiobjetivo sem restrições. Para contemplar restrições e multiobjetivos, foi necessária a implementação de modificações no algoritmo original de Jones. Para a maior parte dos problemas, o orçamento computacional é restringido em apenas 60 avaliações dos modelos de alta fidelidade (modelos de elementos finitos desenvolvidos no software ansys). Os resultados obtidos mostram que o framework proposto é capaz de encontrar bons projetos para um orçamento computacional limitado. Em relação aos compósitos de rigidez variável, o uso de fibras curvas mostrou ganhos estruturais substanciais. Por exemplo, para a estrutura semelhante à de uma fuselagem de aeronave, chegou-se a observar um aumento de até 47% na carga de flambagem sob carregamento de compressão uniaxial, quando comparada à mesma estrutura com apenas fibras retas comerciais. / The efficient global optimization (ego), presented by Donald R. Jones at the end of the 90s, propose to solve optimization problems where, due to the high computational burden of the cost function, the number of evaluations is severely limited. ego is based on the concept of surrogate models, that are fast-to-compute functions that adjust the “experimental” data (physical, analytic or simulations). In the current work, as well as in the Jones’s one, the Kriging metamodel is used. The efficiency and robustness of the method lays at the balance between exploration and exploitation of the surrogate response. Here, ego is used to find the optimized parameters for curved fiber structures with relatively complex geometry. The number of variables are moderately (in general 12) for the various problems presented and the geometries vary from simple square plates with a central hole to an airplane fuselage-like section. Trough these problems, single objective optimizations with and without constraints and an unconstrained multiobjective optimization are performed. For the constraints and multiobjectives, adaptations to the original framework were made. For most of the problems, the computational budget is set to just 60 evaluations of the high fidelity model (finite element model built using ANSYS software). The results showed that the framework is capable of finding good designs with a limited computational budget. Considering the variable stiffness composites, the use of curved fibers presented substantial structural improvements. For example, for the fuselage-like structure, it was observed an improvement of 47% in the buckling load when compared to straight fibers optimal solution.

CAPES / A otimização global eficiente (ego, do inglês efficient global optimization), apresentada por Donald R. Jones no final da década de 90, tem como proposta solucionar problemas de otimização nos quais, devido a um elevado custo computacional da função objetivo, o número de avaliações desta é severamente limitado. ego baseia-se na otimização pelo uso de superfícies de resposta ou metamodelos, que são funções de baixo custo computacional que se ajustam aos dados “experimentais” (de experimentos físicos, cálculos analíticos ou simulações numéricas) obtidos em pontos escolhidos no domínio de projeto. Como no trabalho original de Jones, o metamodelo de Kriging é aqui utilizado. A eficiência e robustez do método reside no balanceamento entre a necessidade de minimização (ou maximização) da superfície de resposta média com a necessidade de melhoria da aproximação que esta fornece. Nesta dissertação, usa-se o ego para encontrar as orientações curvas de laminados de rigidez variável com geometrias relativamente complexas. Os problemas mostrados possuem número moderado de variáveis (em geral 12) e geometrias que variam de uma simples placa quadrada com furo central a painéis reforçados semelhantes a seções de fuselagem de uma aeronave comercial. Através desses problemas, são abordadas a otimização global com e sem restrições e a otimização multiobjetivo sem restrições. Para contemplar restrições e multiobjetivos, foi necessária a implementação de modificações no algoritmo original de Jones. Para a maior parte dos problemas, o orçamento computacional é restringido em apenas 60 avaliações dos modelos de alta fidelidade (modelos de elementos finitos desenvolvidos no software ansys). Os resultados obtidos mostram que o framework proposto é capaz de encontrar bons projetos para um orçamento computacional limitado. Em relação aos compósitos de rigidez variável, o uso de fibras curvas mostrou ganhos estruturais substanciais. Por exemplo, para a estrutura semelhante à de uma fuselagem de aeronave, chegou-se a observar um aumento de até 47% na carga de flambagem sob carregamento de compressão uniaxial, quando comparada à mesma estrutura com apenas fibras retas comerciais. / The efficient global optimization (ego), presented by Donald R. Jones at the end of the 90s, propose to solve optimization problems where, due to the high computational burden of the cost function, the number of evaluations is severely limited. ego is based on the concept of surrogate models, that are fast-to-compute functions that adjust the “experimental” data (physical, analytic or simulations). In the current work, as well as in the Jones’s one, the Kriging metamodel is used. The efficiency and robustness of the method lays at the balance between exploration and exploitation of the surrogate response. Here, ego is used to find the optimized parameters for curved fiber structures with relatively complex geometry. The number of variables are moderately (in general 12) for the various problems presented and the geometries vary from simple square plates with a central hole to an airplane fuselage-like section. Trough these problems, single objective optimizations with and without constraints and an unconstrained multiobjective optimization are performed. For the constraints and multiobjectives, adaptations to the original framework were made. For most of the problems, the computational budget is set to just 60 evaluations of the high fidelity model (finite element model built using ANSYS software). The results showed that the framework is capable of finding good designs with a limited computational budget. Considering the variable stiffness composites, the use of curved fibers presented substantial structural improvements. For example, for the fuselage-like structure, it was observed an improvement of 47% in the buckling load when compared to straight fibers optimal solution.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / INCT-EIE - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia De Estruturas Inteligentes em Engenharia / UFU - Universidade Federal de Uberlândia / Este trabalho apresenta uma investigação numérica e experimental sobre o comportamento dinâmico de um sistema rotativo submetido a uma excitação pela base. Na área de aplicações aeronáuticas, o motor de uma aeronave é considerado um típico rotor embarcado, no qual seu comportamento dinâmico é afetado pela excitação da base. O modelo matemático do rotor é obtido a partir das equações de Lagrange e do método de elementos finitos, considerando as energias de deformação e cinética do eixo e as energias cinéticas do disco e da massa desbalanceada. A base do sistema rotativo é considerada rígida. As equações de movimento do sistema são utilizadas para determinar as respostas de vibração do rotor a partir das excitações devido ao desbalanceamento e ao movimento da base. Na análise numérica foi investigada uma máquina rotativa composta por um eixo horizontal flexível contendo dois discos e apoiada em suas extremidades. As diferenças entre o comportamento de rotores de base fixa e em movimento foram exploradas. Uma máquina rotativa composta por um eixo horizontal flexível apoiada em suas extremidades e um disco rígido foi utilizada na validação experimental do modelo adotado. As respostas de vibração do modelo matemático construído e medidas experimentalmente foram comparadas. Diferentes análises foram realizadas nos domínios de tempo e da frequência, onde foram obtidos funções de resposta em frequência, órbitas, respostas ao desbalanceamento e o diagrama de Campbell. Os resultados obtidos representam adequadamente o comportamento do sistema. / In the present work, a numerical and experimental investigation regarding the dynamic behavior of a rotating machine subjected to a base excitation is presented. Regarding the aeronautical applications, the aircraft engine is considered a typical onboard rotor which has its dynamic behavior influenced by base excitations. The mathematical model of the rotor is derived from the Lagrange’s equation and the finite element method, which is obtained by considering the strain and kinetic energies of the shaft, and the kinetic energy of the discs and mass unbalance. In this case, the base of the rotor system is considered as being rigid. The resulting differential equations are used to provide information about the vibration responses of the rotor under base and unbalance excitations simultaneously. In the numerical analysis a rotating machine composed by a horizontal flexible shaft containing two rigid discs and supported by two ball bearings was investigated. The differences between the dynamic behavior of a fixed base and onboard rotors were explored. A rotating machine is composed by a horizontal flexible shaft, one rigid disc, and two self-aligning ball bearings was used in the experimental validation of the adopted model. The vibration responses of the mathematical model and the experimental results were compared. Different analyses were performed both in the time and frequency domains, as generated by the orbits, unbalance response, and Campbell diagram. The obtained results adequately represent the behavior of the system. / Dissertação (Mestrado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O câncer de mama é um problema de saúde pública e possui a maior incidência e mortalidade na população feminina em todo o mundo. A detecção precoce do câncer de mama é essencial para redução da morbidade e mortalidade associadas a esta doença. Alguns dos métodos usados para detecção dos tumores mamários são a ultrassonografia, a imagem por ressonância magnética (MRI), a tomografia por emissão de pósitrons (PET), a tomossíntese e a mamografia, recomendada como técnica de rastreamento. Cada um dos métodos apresenta vantagens e desvantagens, como provocar desconforto ao paciente durante a realização dos exames, possíveis reações ao agente de contraste, emissão de radiação, dependência do operador para análise dos resultados, dificuldade de detecção em tecidos densos, falta de acessibilidade para pessoas com deficiência ou baixa mobilidade, alto custo e produção de rejeitos radioativos. O objetivo principal deste trabalho é aplicar os métodos de impedância eletromecânica e térmica na detecção de inclusões para que possam ser futuramente usados como técnicas alternativas às já existentes na identificação de tumores mamários. A aplicação do método da impedância eletromecânica que utiliza transdutores piezelétricos, atuando simultaneamente como sensor e atuador, acoplados à estrutura analisada permite o monitoramento das mudanças da massa, rigidez e/ou amortecimento e a consequente detecção da inclusão. O mesmo procedimento é aplicado no método da impedância térmica que, por sua vez, consiste na razão entre a variação da resposta da temperatura superficial da estrutura em função da aplicação de um fluxo de calor externo. A detecção das inclusões torna-se possível devido a definições de métricas de dano que são parâmetros estatísticos capazes de representar numericamente a diferença entre duas medições antes e após o dano. A metodologia proposta é validada experimentalmente através da aplicação em materiais hiperplásticos de geometria simples e complexa. Amostras de silicone e modelos de aplicação médica são analisadas. Os métodos de impedância propostos apontaram, preliminarmente, para uma maior sensibilidade da técnica a inclusões menores, de 10 mm de diâmetro para os testes realizados. Além disso, observou-se que o aquecimento externo imposto aos modelos e a presença de geração de calor nas inclusões auxiliou na detecção. Um teste qualitativo foi realizado in vivo para a análise do potencial de uso da impedância eletromecânica em aplicações clínicas. Este trabalho apresenta contribuições importantes, não só no campo da engenharia biomecânica, mas também na análise do comportamento estrutural, ampliando as aplicações de técnicas de dano em materiais hiperelásticos, assim como, propondo o uso da impedância térmica como um novo parâmetro para identificação de inclusões ou falhas estruturais em ensaios não destrutivos. / Breast cancer is a public health problem and has the highest incidence and mortality in the female population worldwide. Early detection of breast cancer is essential for reducing the morbidity and mortality associated with this disease. Some of the methods used to detect breast tumors are ultrasonography, magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET), tomosynthesis and mammography, which is recommended as a screening technique. Each method has its advantages and disadvantages, such as discomfort to the patient during the exams, possible reactions to the contrast agent, radiation emission, operator dependence for the analysis of results, difficulty for detection in dense tissues, lack of accessibility for people with disabilities or low mobility, high cost and radioactive waste production. The main objective of this work is to apply the electromechanical and thermal impedance methods in the detection of inclusions, in order to be used, in the future, as alternative techniques to those already existent for the identification of breast tumors. The application of the electromechanical impedance method using piezoelectric transducers, acting simultaneously as a sensor and actuator, coupled to the analyzed structure allows the monitoring of mass, rigidity and/or damping variations, and consequent detection of the inclusion. The same procedure is applied in the thermal impedance method, which consists of the ratio between the gradient of the surface temperature response of the structure as a function of the application of an external heat flow. The detection of inclusions is possible due to the damage metrics that are statistical parameters capable of numerically representing the difference between two measurements before and after the damage. The proposed methodology is validated experimentally through the application in hyperplastic materials of simple and complex geometry. Silicone samples and medical application models are analyzed. The proposed impedance methods preliminarily presented a higher sensitivity of the technique to smaller inclusions of 10 mm in diameter for the tests performed. In addition, it was observed that the external heating imposed on the models and the presence of heat generation in the inclusions aided in the detection. A qualitative test was performed in vivo to analyze the potential of the use of electromechanical impedance in clinical applications. This work presents important contributions not only in the field of biomechanical engineering, but also in the analysis of structural behavior, expanding the applications of damage techniques in hyperelastic materials, as well as proposing the use of thermal impedance as a new parameter for identification of inclusions or structural failures in nondestructive testing. / Tese (Doutorado)

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Esta Dissertação versa sobre a análise de confiabilidade de estruturas sujeitas a controle ativo e passivo de vibrações, com ênfase na aplicação dos métodos de confiabilidade de primeira ordem (FORM, First Order Reliability Method) e segunda ordem (SORM, Second Order Reliability Method). Esses são usados para calcular o índice de confiabilidade e, consequentemente, a probabilidade de falha de estruturas, considerando variáveis aleatórias modeladas segundo funções densidade de probabilidade. Três técnicas de controle são avaliadas: controle ativo empregando atuadores piezelétricos; controle passivo por absorvedores dinâmicos de vibrações e controle passivo baseado em atuadores piezelétricos conectados a circuitos shunt ressonantes. Para cada caso, são definidas funções de estado limite que descrevem limites operacionais e/ou requisitos de projeto, cuja avaliação é baseada em respostas obtidas por meio de modelos de elementos finitos das estruturas analisadas. Para cada uma das técnicas de controle, aplicações numéricas dos métodos FORM e SORM são realizadas considerando como estrutura principal uma treliça plana. Para efeito de avaliação da precisão das estimações de confiabilidade fornecidas por estes métodos, foram também utilizadas Simulações de Monte Carlo. A partir dos resultados, são discutidas as características específicas observadas para cada técnica de controle. Em específico, para duas delas foram identificados domínios de segurança e de falha de formas atípicas, em cujos casos, fica inviabilizado o uso dos métodos FORM e SORM. De modo geral, os resultados confirmam a importância e a conveniência de se aplicarem os métodos de análise de confiabilidade a estruturas sujeitas a procedimentos de controle de vibrações. / This dissertation is devoted to the reliability analysis of structures subjected to active and passive vibration control, with emphasis on the use of First Order Reliability Method (FORM) and Second Order Reliability Method (SORM). These methods are used to evaluate the reliability indices and the associated failure probability, considering that the random variables are modeled by probability density functions. Three techniques of vibration control are considered, namely: active control using PZT stack actuators, passive control based on dynamic vibration absorbers, and passive control based on piezoelectric transducers connected to resonant shunt circuits. For each technique, limit state functions are defined related to the operational limitations or design requirements. Their evaluation is made from structural responses obtained from finite element models. For each control technique, numerical applications of FORM and SORM are carried-out for a two-dimensional truss, defined as the structure of interest. To assess the accuracy of the reliability estimations provided by those methods, Monte Carlo Simulations are also performed. The numerical results enable to put in evidence specific characteristics of each control technique as related to reliability. Specifically, for two of them it is verified the occurrence of atypical geometrical forms of the safety and failure domains, which preclude the use of FORM and SORM. In general, the results confirm the importance and convenience of performing reliability assessment of structures subjected to vibration control procedures. / Dissertação (Mestrado)