Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-01-04T20:46:57Z No. of bitstreams: 1 LucioMauroSouzaBorges_DISSERT.pdf: 4799735 bytes, checksum: 79d871fbe0b0a5ebf018035ed6367963 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-01-11T19:18:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucioMauroSouzaBorges_DISSERT.pdf: 4799735 bytes, checksum: 79d871fbe0b0a5ebf018035ed6367963 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-11T19:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucioMauroSouzaBorges_DISSERT.pdf: 4799735 bytes, checksum: 79d871fbe0b0a5ebf018035ed6367963 (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Este trabalho consiste na concep??o, desenvolvimento e implementa??o de um M?dulo Computacional CAE contendo algoritmos para a an?lise de tens?es e deforma??es integrado a um software acad?mico de visualiza??o denominado OrtoCAD. Os algoritmos de expans?o para a interface CAE que s?o frutos desse trabalho foram desenvolvidos na linguagem FORTRAN objetivando complementar e ampliar as potencialidades de dois trabalhos previamente desenvolvidos no ?mbito do PPGEM-UFRN, a saber: projeto e fabrica??o de um Leitor EletroMec?nico e o software OrtoCAD. O OrtoCAD ? uma interface CAD que, originalmente, inclui a visualiza??o 3D de cartuchos prot?ticos a partir de dados gerados por um equipamento (esp?cie de scanner tridimensional simplificado que utiliza engenharia reversa) dotado de um sistema de Leitura Eletro-Mec?nica (LEM). Inicialmente, a geometria de um coto (i.e. parte remanescente de uma perna amputada e onde a pr?tese se encaixa) ? obtida a partir dos dados produzidos pelo equipamento LEM, aplicando-se os conceitos da Engenharia Reversa. O n?cleo FEA proposto aplica os conceitos de teoria da casca, onde uma l?mina 2D ? gerada a partir de um pe?a s?lida 3D oriunda do OrtoCAD. O programa de an?lise de casca desenvolvido utiliza o M?todo dos Elementos Finitos (MEF) para a descri??o da geometria assim como a an?lise de comportamento do material, fazendo a utiliza??o de elementos de base Lagrangeana quadrangular de nove n?s e campo de deslocamento de ordem superior para melhor descri??o do campo de tens?es na espessura. Como resultado o novo m?dulo FEA oferece ?timas vantagens ao prover o OrtoCAD com novas funcionalidades, a saber: possibilitou a independ?ncia dos softwares comerciais de elevado custo; ampliou a biblioteca disponibilizando novas rotinas computacionais que tratam o problema de forma mais real?stica utilizando crit?rios de falhas de engenharia voltados para materiais comp?sitos; melhorou a performance da an?lise FEA ao utilizar um elemento de malha espec?fico que contempla um maior n?mero de n?s e, finalmente, possui a vantagem de ser aberto e customizado oferecendo versatilidade intr?nseca e amplas possibilidades de edi??o, ajuste e/ou otimiza??o que se fa?am necess?rias no futuro / This work consists of the conception, developing and implementation of a Computational Routine CAE which has algorithms suitable for the tension and deformation analysis. The system was integrated to an academic software named as OrtoCAD. The expansion algorithms for the interface CAE genereated by this work were developed in FORTRAN with the objective of increase the applications of two former works of PPGEM-UFRN: project and fabrication of a Electromechanincal reader and Software OrtoCAD. The software OrtoCAD is an interface that, orinally, includes the visualization of prothetic cartridges from the data obtained from a electromechanical reader (LEM). The LEM is basically a tridimensional scanner based on reverse engineering. First, the geometry of a residual limb (i.e., the remaining part of an amputee leg wherein the prothesis is fixed) is obtained from the data generated by LEM by the use of Reverse Engineering concepts. The proposed core FEA uses the Shell's Theory where a 2D surface is generated from a 3D piece form OrtoCAD. The shell's analysis program uses the well-known Finite Elements Method to describe the geometry and the behavior of the material. The program is based square-based Lagragean elements of nine nodes and displacement field of higher order to a better description of the tension field in the thickness. As a result, the new FEA routine provide excellent advantages by providing new features to OrtoCAD: independency of high cost commercial softwares; new routines were added to the OrtoCAD library for more realistic problems by using criteria of fault engineering of composites materials; enhanced the performance of the FEA analysis by using a specific grid element for a higher number of nodes; and finally, it has the advantage of open-source project and offering customized intrinsic versatility and wide possibilities of editing and/or optimization that may be necessary in the future

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WilliamFQ.pdf: 3530709 bytes, checksum: e7ebfa713499f96e35732090f0094f3f (MD5) Previous issue date: 2008-08-07 / The manufacture of prostheses for lower limb amputees (transfemural and transtibial) requires the preparation of a cartridge with appropriate and custom fit to the profile of each patient. The traditional process to the patients, mainly in public hospitals in Brazil, begins with the completion of a form where types of equipment, plugins, measures, levels of amputation etc. are identified. Currently, such work is carried out manually using a common metric tape and caliper of wood to take the measures of the stump, featuring a very rudimentary, and with a high degree of uncertainty geometry of the final product. To address this problem, it was necessary to act in two simultaneously and correlated directions. Originally, it was developed an integrated tool for viewing 3D CAD for transfemoral types of prostheses and transtibial called OrtoCAD I. At the same time, it was necessary to design and build a reader Mechanical equipment (sort of three-dimensional scanner simplified) able to obtain, automatically and with accuracy, the geometric information of either of the stump or the healthy leg. The methodology includes the application of concepts of reverse engineering to computationally generate the representation of the stump and/or the reverse image of the healthy member. The materials used in the manufacturing of prostheses nor always obey to a technical scientific criteria, because, if by one way it meets the criteria of resistance, by the other, it brings serious problems mainly due to excess of weight. This causes to the user various disorders due to lack of conformity. That problem was addressed with the creation of a hybrid composite material for the manufacture of cartridges of prostheses. Using the Reader Fitter and OrtoCAD, the new composite material, which aggregates the mechanical properties of strength and rigidity on important parameters such as low weight and low cost, it can be defined in its better way. Besides, it brings a reduction of up steps in the current processes of manufacturing or even the feasibility of using new processes, in the industries, in order to obtain the prostheses. In this sense, the hybridization of the composite with the combination of natural and synthetic fibers can be a viable solution to the challenges offered above / A fabrica??o de pr?teses para amputados de membros inferiores (transfemural e transtibial) exige a confec??o de um cartucho com encaixe adequado e personalizado ao perfil de cada paciente. O processo tradicional de atendimento a pacientes, principalmente, em hospitais p?blicos no Brasil, inicia-se com o preenchimento de uma ficha onde s?o identificados os n?veis de amputa??o, tipos de equipamentos, encaixes, medidas etc. Atualmente, esse trabalho ? realizado de forma manual utilizando-se fitas m?tricas comuns e paqu?metro de madeira para tomada das medidas do coto caracterizando um trabalho bastante rudimentar, e com um alto grau de incerteza geom?trica do produto final. Para abordar esse problema foi necess?rio partir em duas dire??es simult?neas e correlatas. Inicialmente desenvolveu-se uma ferramenta integrada CAD de visualiza??o 3D para pr?teses dos tipos transfemoral e a transtibial denominado OrtoCAD I. Ao mesmo tempo em que se fez necess?rio projetar e construir um equipamento Leitor Mec?nico (esp?cie de scanner tridimensional simplificado) capaz de obter, automaticamente e com acuracidade, as informa??es geom?tricas do coto ou da perna sadia. A metodologia inclui a aplica??o de conceitos de engenharia reversa para gerar computacionalmente a representa??o do coto e/ou a imagem reversa do membro sadio. Os materiais usados na fabrica??o dessas pr?teses nem sempre obedecem a um crit?rio t?cnico cientifico, pois se por um lado atende ao crit?rio de resist?ncia por outro traz s?rios problemas devido principalmente ao excesso de peso. Isso causa diversos transtornos ao usu?rio devido ? falta de conformidade. Esse problema foi abordado com a cria??o de um material comp?sito hibrido para fabrica??o de cartuchos de pr?teses. Com o uso do Leitor Mec?nico e do OrtoCAD I o novo material comp?sito, que agrega as propriedades mec?nicas de resist?ncia e rigidez com par?metros importantes como baixo peso e baixo custo, pode ser dimensionado de forma correta. Alem disso consegue-se uma redu??o de etapas nos atuais processos de fabrica??o ou at? mesmo a viabilidade de uso de novos processos, no ?mbito industrial, na obten??o das pr?teses. Neste sentido, a hibridiza??o do comp?sito com a combina??o entre fibras sint?ticas e naturais pode ser uma solu??o vi?vel aos desafios propostos acima

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IedaNSM.pdf: 5948604 bytes, checksum: dbf245a349dd04cff535e8ba2e89601d (MD5) Previous issue date: 2007-07-06 / The aim of this work was to study a series of 11 different compositions of Ti-Zr binary alloys resistance to aggressive environment, i. e., their ability to keep their surface properties and mass when exposed to them as a way to evaluate their performance as biomaterials. The first stage was devoted to the fabrication of tablets from these alloys by Plasma-Skull casting method using a Discovery Plasma machine from EDG Equipamentos, Brazil. In a second stage, the chemical composition of each produced tablet was verified. In a third stage, the specimen were submitted to: as-cast microstructure analysis via optical and scanning electron microscopy (OM and SEM), x-ray dispersive system (EDS) chemical analysis via SEM, Vickers hardness tests for mechanical evaluation and corrosion resistence tests in a 0.9% NaCl solution to simulate exposition to human saliva monitored by open circuit potential and polarization curves. From the obtained results, it was possible to infer that specimens A1 (94,07 wt% Ti and 5,93% wt% Zr), A4 (77,81 wt % Ti and 22,19 wt % Zr) and A8 (27,83 wt% Ti and 72,17 wt% Zr), presented best performance regarding to corrosion resistance, homogeneity and hardness which are necessary issues for biomaterials to be applied as orthopedic and odontological prosthesis / Este trabalho teve como finalidade estudar uma s?rie de onze ligas met?licas bin?rias, tit?nio zirc?nio, quanto ? capacidade de resistirem ?s deteriora??es sem sofrerem modifica??es de suas propriedades iniciais de massa e superf?cie quando expostas a meios agressivos, como condi??o fundamental para que as mesmas sejam aplicadas como biomateriais. A primeira etapa tratou da confec??o das amostras das ligas em forma de pastilhas, empregando-se o processo de fundi??o Plasma Skull realizado na m?quina Discovery Plasma, produzida no Brasil pela EDG Equipamentos. Na segunda etapa, as amostras confeccionadas foram submetidas aos ensaios para a determina??o da composi??o qu?mica resultante de cada liga da s?rie ap?s a fus?o. E durante a terceira etapa foram feitos os procedimentos de avalia??es das amostras quanto ? homogeneidade e apresenta??o da microestrutura de cada uma das ligas no estado bruto de fus?o, como resultados dos ensaios metalogr?ficos por microscopia ?ptica e microscopia eletr?nica de varredura acoplada a espectroscopia por energia dispersiva de raios-x; quanto ? propriedade mec?nica de dureza medida em escala Vickers (HV); e quanto ?s propriedades qu?micas de resist?ncia ? corros?o, quando expostas em solu??o de cloreto de s?dio 0,9 %, para simular a saliva, empregando-se o monitoramento do potencial de circuito aberto e as curvas de polariza??o. A partir dos resultados obtidos foi poss?vel identificar as pastilhas de composi??es qu?micas A1 (94,07% de Ti e 5,93% de Zr), A4 (77,81% de Ti e 22,19% de Zr) e A8 (27,83% de Ti e 72,17% de Zr) que resultaram como maiores detentoras do conjunto de propriedades de resist?ncia ? corros?o, homogeneidade e dureza, as quais s?o mais necess?rias em biomateriais tipo pr?teses ortop?dicas ou odontol?gicas