Este trabalho trata do fenômeno da recuperação elástica de chapas metálicas dobradas. O problema da recuperação elástica é muito comum na indústria de conformação mecânica e de também extrema importância, pois, muitos componentes estruturais são fabricados pelo processo de dobramento de chapas, sendo posteriormente interligados por meio de elementos de união. Entretanto, a falta de precisão dimensional dessas chapas dobradas pode resultar num pré-tensionamento das juntas e elementos de união, devido à montagens forçadas. Como conseqüência haverá uma redução na vida esperada para o componente estrutural, associado ao aumento das tensões de trabalho. Por isso, processos não convencionais com uso de elastômero foram desenvolvidos e são utilizados na indústria aeronáutica, permitindo menor recuperação elástica dos componentes conformados, no entanto, para a maioria desses processos não há uma modelagem teórica. Assim, este trabalho tem como objetivo propor um modelo para avaliar a recuperação elástica de chapas metálicas dobradas pelo processo de dobramento não convencional, afim de se evitar o ajuste do processo pelo procedimento experimental (tentativa e erro) nas indústrias de conformação, que resulta em aumento de custos e refugo de material. Além disso, uma comparação entre os dois processos de dobramento é executada com objetivo de verificar experimentalmente a recuperação elástica das chapas dobradas por ambos os processos. Quanto aos resultados obtidos, observou-se que o modelo proposto fornece resultados satisfatórios. A comparação experimental de ambos os processos comprovou a menor recuperação elástica das chapas dobradas pelo processo não-convencional. Finalmente, foi proposta uma interpretação do fenômeno da recuperação elástica à nível microscópico.

O presente trabalho apresenta um modelo matemático para o processo de dobramento contínuo por rolos em chapas metálicas. Para a análise do modelo proposto assume-se a região elastoplástica que, durante o processo, apresenta uma geometria não regular que é considerada, aproximadamente, constante do desenvolvimento do presente trabalho. Considera-se parâmetros importantes no desenvolvimento do modelo proposto, para o processo de dobramento contínuo por rolos, sendo os seguintes: a recuperação elástica da chapa após o processo de conformação; as forças principais do processo e a potência de acionamento. Esses parâmetros são determinados em função das propriedades mecânicas e geométricas de chapa metálica, da geometria da máquina para a execução do processo e dos parâmetros de anisotropia do material que, junto com os parâmetros de atrito entre o rolo e a superfície da chapa metálica, são condições necessárias para o desenvolvimento da presente teoria. No presente trabalho verifica-se, experimentalmente, a performance de vários materiais para diferentes condições de processo e espessuras de chapas. Os materiais analisados são os seguintes: aço inoxidável, cobre, ligas de alumínio e latão. Compara-se os resultados experimentais, obtidos para o processo de dobramento contínuo executado em duas máquinas, e os resultados obtidos por diferentes teorias desenvolvidas por pesquisadores da área de conformação, com os resultados obtidos pela presente teoria. Outros parâmetros relevantes ao processo são apresentados e discutidos durante o desenvolvimento do presente trabalho.

Pequenas amostras refundidas em forma de botões em forno de feixe de elétrons com alta taxa de resfriamento aumentam as temperaturas de transformação martensítica direta e reversa pelo fato de manterem boa parte do carbono e oxigênio em solução e também devido a possível evaporação do níquel. De uma maneira geral, o aumento da resistência mecânica é promovido pela precipitação de Ti4Ni2O, TiC e Ti3Ni4. A análise separando a recuperação superelástica total, RSET, em dois componentes, a recuperação superelástica propriamente dita, RSE, e a recuperação elástica convencional, REL, é inédita. Verificou-se que quando a resistência mecânica da matriz é alta, o componente superelástico aumenta com o número de ciclos e o componente da recuperação elástica decresce na mesma situação. Amostra com baixo teor de carbono apresenta recuperação superelástica, RSET, de 100% até 8% de deformação enquanto que a medida que se aumenta o teor de carbono, a mesma propriedade decresce com o aumento da deformação ou com o número de ciclos. O uso da máquina Gleeble acoplada a uma linha de difração de raios X com possibilidade de aquecimento é um trabalho inédito em ligas com efeito de memória de forma. Observou-se que o tratamento a 400 C apresentou melhor resultado em termos de recuperação superelástica e através do ensaio acima pôde se identificar as fases presentes e a evolução dos mesmos nos ciclos de deformação.

Submitted by Marcos Wanderley (marcos.wanderley@ufcg.edu.br) on 2018-07-25T22:10:41Z No. of bitstreams: 1 LEYLLANNE RENALLE BATISTA DE ALMEIDA - DISSERTAÇÃO(PPGEPM) 2017.pdf: 12325381 bytes, checksum: fce49fc6ad696f06078e766798c43c30 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-25T22:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEYLLANNE RENALLE BATISTA DE ALMEIDA - DISSERTAÇÃO(PPGEPM) 2017.pdf: 12325381 bytes, checksum: fce49fc6ad696f06078e766798c43c30 (MD5) / A ampla utilização do método sísmico de prospecção na indústria de petróleo para gerar imagens das estruturas geológicas que encontram-se em subsuperfície e para o monitoramento dos reservatórios de petróleo torna essencial o conhecimento das propriedades petrofísicas e dos fatores que as afetam. Neste contexto, esta pesquisa tem como objetivo realizar o estudo petrofísico e petrográfico de trinta amostras de rochas sedimentares (arenitos e calcários), provenientes de formações estadunidenses, consideradas padrões na indústria. Foram realizados ensaios de caracterização petrofísica convencional, por métodos laboratoriais, empíricos - através dos modelos de substituição de fluidos - e simulações por modelos computacionais, utilizando os softwares Avizo Fire 8.1 e COMSOL Multiphysics 5.1, bem como a análise composicional a partir da difratometria de raios X e da descrição de lâminas delgadas em microscópio ótico. Os ensaios petrofísicos foram realizados em diferentes condições de pressão e saturação. As propriedades petrofísicas foram influenciadas por diversos parâmetros, que se diferenciam de acordo com o tipo litológico da rocha. A saturação das rochas não atingiu 90%, sendo para as rochas de matriz dolomítica muito inferior quando saturadas com óleo, possivelmente devido às mesmas serem molháveis a água. A saturação fluida influencia definitivamente nas propriedades elásticas das rochas em ambos os métodos estudados. Quando saturados com óleo, a maioria dos plugues apresentaram velocidades compressionais maiores em comparação às outras condições de saturação (seca ou saturada com água). Os modelos de Gassmann e Brown & Korringa mostraram-se mais representativos para as ondas compressionais, sendo em alguns casos eficientes também para as cisalhantes. O modelo de Biot mostrou-se mais eficiente para as ondas cisalhantes, principalmente nos arenitos. O método computacional mostrou-se eficaz visto que a velocidade compressional, pelo menos para um dos pontos receptores escohidos, se aproxima ou coincide com o valor medido laboratorialmente. Os resultados obtidos mostram que o conjunto de amostras estudado apresenta um bom potencial para reservatório. A composição mineralógica por DRX apresentou um bom ajuste com a densidade de grãos medidas convencionalmente. / The wide use of seismic prospecting method in the oil industry to generate images of geological structures that are found in subsurface and to the monitoring of petroleum reservoirs makes it essential to the knowledge of the petrophysical properties and the factors that affect them. In this context, this research aims to carry out the petrophysical and petrographical study of 30 samples of sedimentary rocks (sandstones and limestones) from American formations, considered standards in the industry. Petrophysical characterization tests were carried out by conventional laboratory methods, empirical-through fluid-replacement models and simulations by computer models, using the software Avizo Fire 8.1 and COMSOL Multiphysics 5.1, as well as the compositional analysis from the x-ray diffractometry and thin sections description in optical microscope. The petrophysical tests were performed under different conditions of pressure and fluid saturation. The petrophysical properties were influenced by several parameters, which differ according to the lithological rock type. The saturation of rocks not reached 90%, being much lower for dolomitic matrix rocks when saturated with oil, possibly due to their water wettability. Fluid saturation influences definitely in elastic properties of rocks in both methods studied. When saturated with oil most of the samples show higher compressional velocities as compared to other conditions of saturation (dry or saturated with water). The models of Gassmann and Brown & Korringa were more representative for the compressionais waves, being efficient in some cases also for the shear ones. Biot model proved to be more efficient for shear waves, especially in sandstones. The computational method proved effective as the compressional velocity, at least for one of the receivers, approaches or matches the value measured in the laboratory. The results obtained show that the set of samples studied presents good potential for reservoir. The mineralogical composition by DRX presented a good fit with the grain density measured conventionally.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAEMP.pdf: 4771686 bytes, checksum: 894794a0b080356a8161ac536844121e (MD5) Previous issue date: 2002-09-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / The knowledge of the elastic properties has been of fundamental importance for the understanding of the limitation of the useful life of structural refractory ceramics. Those properties characterize the elastic rigidity of the materials and represent a requirement for the specific classification of the materials and their mechanical characteristics. The determination of properties, such as, Young s modulus (E), shear modulus (G) and Poisson s ratio (µ) are important for the determination of several important mechanical properties. In this work the dynamic method of bar resonance was used to obtain those three elastics properties. It consists in the stimulation of a sample with variable frequency, in order to obtain the fundamental frequency and their harmonics of natural vibration of the body. Considering the density and the geometry of the sample the elastic properties of the material are obtained. Therefore, the objective of this work was to develop an automatic equipment to measure E, G and µ as a function of the temperature using the technique of bar resonance and a software that controls the system. As exemplification of the use of that software and of that equipment, a study of the influence of the aggregate s size (DL = 2800, 4750 and 8000 µm) and of the Andreasen s coefficient of particle size distribution (q = 0,21; 0,26 and 0,31) on the thermal shock damage in alumina refractory castables was accomplished. Besides, other study about the influence of the porosity on the elastic properties of cellular ceramics processed by gelcasting was also carried out. The dependence of E and G on the porosity according to models found in the literature was confirmed. The dependence of the elastic moduli on the temperature of for those foams was also evaluated. / 0 conhecimento das propriedades elásticas tem sido de fundamental importância para o entendimento da limitação da vida útil de cerâmicas refratárias com fins estruturais. Essas propriedades caracterizam a rigidez elástica dos materiais e representam, em primeiro lugar, um pressuposto para a classificação específica dos materiais e suas características mecânicas. A determinação de propriedades, tais como, módulo de Young, E, módulo de cisalhamento, G, e razão de Poisson, µ, são importantes na determinação de várias outras importantes propriedades mecânicas. Neste trabalho utilizou-se o método dinâmico de ressonância de barras para a obtenção dessas três propriedades elásticas, que consiste no estímulo de um corpo de prova com freqüência variável, a fim de se obter a freqüência fundamental e seus harmônicos de vibração natural do corpo. Dessa freqüência, considerando ainda a densidade e a geometria do corpo de prova, obtêm-se as propriedades elásticas do material. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um equipamento automático para medir E, G e µ em função da temperatura, utilizando a técnica de ressonância de barras e um software de controle e análise dos resultados. Como exemplificação do uso do software e deste equipamento, um estudo da influência do tamanho de agregado (DL = 2800, 4750 e 8000 µm) e do coeficiente de distribuição de Andreasen de tamanho de partículas (q = 0,21, 0,26 e 0,31) sobre o dano causado por choque térmico em concretos refratários aluminosos foi realizado. Além disso, foi realizado outro estudo sobre a influência da porosidade nas propriedades elásticas de cerâmicas celulares processadas por gelcasting. A dependência de E e G com a porosidade segundo modelos encontrados na literatura foi confirmada. Avaliou-se também o comportamento dos módulos elásticos em função da temperatura nestas esponjas.

Este trabalho consistiu da caracterização das propriedades mecânicas, temperaturas de transformação martensítica e aspectos microestruturais da liga Ti 50,67(%at) Ni com efeito de memória de forma previamente produzida via fusão em forno de indução a vácuo denominada VIM 51. Foram analisados três formatos de materiais : tiras de NiTi de 0,82 mm de espessura, chapas de 1,7 mm de espessura e fios de 3,5 mm de diâmetro. Verificou-se que o processo de conformação mecânica da liga VIM 51 foi perfeitamente viável. Análises de MEV/EDS mostraram e semi quantificaram a presença dos precipitados TiC, Ti2Ni e Ti3Ni4. Os ensaios de calorimetria diferencial de varredura mostram que os picos de transformação martensítica surgem em função do tempo de envelhecimento e da temperatura a que a liga é submetida. Amostras solubilizadas e envelhecidas a 450oC por 30 e 150 minutos apresentam dois picos de transformação no resfriamento e dois picos no aquecimento. Isto é atribuído a precipitação de Ti3Ni4 que ocorre preferencialmente nos contornos de grão, provocando heterogeneidade de composição no material. Os ensaios de tração mostraram que amostras simplesmente laminadas apresentam uma curva característica de material convencional enquanto as amostras solubilizadas, solubilizadas e envelhecidas apresentam platô característico de materiais que apresentam o efeito de memória de forma.Verificou-se que amostras envelhecidas a 350C e 600C apresentam comportamentos próximos das amostras simplesmente solubilizadas com valores de tensões de escoamento altos. Já as envelhecidas entre 400 e 500C apresentam baixos valores de tensão de escoamento, possivelmente devido a precipitação de Ti3Ni4, que em média deixa a matriz empobrecida em níquel aumentando, consequentemente, a temperatura de transformação martensítica.

Esta tese fornece uma descrição do comportamento plástico de chapas e tubos metálicos de parede fina, isotrópicos e anisotrópicos, na conformação não convencional utilizando elastômeros. Em particular, neste trabalho empregou-se o programa robusto de elementos finitos, Deform 3D, para a simulação numérica dos processos de conformação não convencionais de junções metálicas e dobramento de chapas com o uso de elastômeros. Desta forma, as forças de conformação totais associadas ao deslocamento do domo das junções foram adequadamente previstas; analiticamente, numericamente e então comparadas a dados experimentais, para três materiais de tubos recozidos distintos: Alumínio, Cobre e Latão 70/30. No geral, a concordância entre os resultados previstos, analiticamente e numericamente, em relação aos dados experimentais analisados foi muita boa, podendo a simulação ser caracterizada como um benchmark. Em especial, no caso do dobramento de chapas, as forças de conformação totais, o ângulo de dobramento e a recuperação elástica foram numericamente previstos e comparados com os dados experimentais obtidos por Braga (2009), observando-se boa concordância para três materiais de chapas: Alumínio, Aço e Latão 70/30 considerados. Além disso, neste trabalho é apresentada uma nova equação para determinação do comprimento do elastômero (modelo analítico), de modo que não haja falhas no processo de conformação de junções metálicas, que leva em consideração as propriedades mecânicas dos materiais dos tubos, através do emprego da lei do escoamento associado de Levy-Mises. Adicionalmente, é apresentado um novo modelo analítico para predição do fator de atrito (m), que é estabelecido a partir da relação entre o atrito tubo/matriz no processo de conformação de tubos utilizando elastômeros. Finalmente, a introdução desses novos modelos analíticos idealizados, junto com as predições analíticas, numéricas e experimentais que foram estabelecidas ao longo do trabalho ajuda a melhorar o entendimento do comportamento ao escoamento plástico de chapas e tubos de paredes finas em processamento; fato que traduz o conhecimento necessário para propor soluções visando melhorar a eficiência do processo de conformação não convencional de chapas e junções de tubos metálicos utilizando elastômeros, assim como permite a idealização de novos projetos.

O objetivo deste trabalho é otimizar placas de materiais compósitos laminados com reforçadores, aproveitando-se do efeito de tensões residuais térmicas em problemas de estabilidade elástica e de freqüências naturais não amortecidas. Na maioria dos casos, a complexidade do problema não permite que somente o bom senso de engenharia seja suficiente para identificar configurações favoráveis ao enrijecimento elástico e geométrico. Técnicas de otimização são necessárias, portanto, para determinar projetos que tirem o melhor proveito da presença das tensões térmicas. A placa é modelada por elementos finitos lagrangianos isoparamétricos bi-cúbicos, baseados na formulação de Reissner-Mindlin. Aproximações dos autovalores via quociente de Rayleigh (RQA) são utilizadas para otimizar o desempenho da placa que opera em determinada faixa de temperatura. Expressões analíticas de sensibilidade das matrizes geométricas térmicas e de pré-carga são deduzidas para o cálculo da sensibilidade dos autovalores com relação às alturas das lâminas. Uma estratégia é proposta para reduzir o número de análises. Problemas de maximização de autovalor sujeitos a restrições de massa e/ou modos e de minimização da massa, com restrições de autovalor, são resolvidos. Abordagens para definir um projeto que deva atuar em diferentes temperaturas de operação são apresentadas. Os resultados numéricos mostram que os projetos ótimos são fortemente influenciados pelas tensões residuais térmicas, especialmente se as estruturas forem mais delgadas.

Três modelos de elementos finitos, denominados E1, E2 e E3, são desenvolvidos para pórticos planos sob não-linearidade física e geométrica, todos dentro de uma descrição Lagrangiana total. O primeiro modelo E1 considera grandes deformações e rotações, enquanto os outros dois utilizam a hipótese de rotações moderadas. Nos modelos E1, E2 e E3 o componente de deslocamento axial é aproximado por polinômios cúbico, quadrático e linear, respectivamente. O componente transversal é aproximado por polinômios cúbicos nos três modelos. Os resultados numéricos obtidos com os modelos são comparados com soluções conhecidas para materiais elásticos lineares e para o concreto armado.

Submitted by Jesiel Ferreira Gomes (jesielgomes@ufcg.edu.br) on 2018-04-17T23:15:52Z No. of bitstreams: 1 FELIPE DE OLIVEIRA APOLINÁRIO – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2016.pdf: 5151929 bytes, checksum: f4706d54cb97c9b01a64299ddb28cd7d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T23:15:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FELIPE DE OLIVEIRA APOLINÁRIO – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2016.pdf: 5151929 bytes, checksum: f4706d54cb97c9b01a64299ddb28cd7d (MD5) Previous issue date: 2016-09-06 / Capes / O presente trabalho teve como objetivo analisar a influência da saturação fluida nas propriedades elásticas de rochas carbonáticas, bem como a eficácia dos modelos de substituição de fluidos e de simulação computacional. Foram estudadas 9 amostras de rochas carbonáticas, sendo dois calcários laminados e sete tufas. As medições de velocidade foram realizadas em amostras secas, saturadas com água ou com óleo, sob diferentes pressões efetivas. A simulação de propagação de ondas foi feita no COMSOL Multiphysics 5.1, utilizando o Avizo Fire 8.1 para a criação das amostras digitais. Análise por difração de raios X (DRX) foi realizada para determinar a composição das amostras de rocha. Os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais e nas simulações computacionais foram comparados com as estimativas dos modelos de substituição de fluidosGassmann, Biot e Brown & Korringa. Foi observado que a saturação das amostras com agua ou óleo geraram aumentos nas velocidades de propagação de onda P, porém sem apresentar um comportamento padrão. Para o caso das ondas S, a saturação por óleo predominantemente gerou aumentos nas velocidades, com exceção para os casos em que as amostras possuíam porosidade secundária do tipo vugular, devido à pouca influência que o óleo oferece para o módulo de cisalhamento nestes casos. A saturação por água resultou em diminuições das velocidades de propagação de onda S devido ao aumento da densidade total. Também foi constatado que o modelo de Gassmann foi o mais efetivo na estimativa de velocidades de onda P e S, enquanto que o de Biot mostrou-se eficaz apenas para a estimativa de velocidades de ondas S, sendo ineficiente para a estimativa de velocidades de ondas P, com erros de até 20%. A simulação computacional gerou resultados superdimensionados, porém que evidenciam que um aperfeiçoamento da metodologia, tal como o aumento do número de pontos de leitura pode gerar resultados mais próximos dos obtidos laboratorialmente e de maior confiabilidade. / This research aimed to analyze the influence of the saturating fluid in carbonate rocks, as well as verify the effectiveness of the fluid substitution models and computational simulations of wave propagation. To do so, nine carbonate rock samples were analyzed, which two of them were laminated limestones and seven were carbonate tufas. The measurement of velocities were made in dry, water saturated and oil saturated samples, under different effective pressures. The wave propagation simulations were made in COMSOL Multiphysics 5.1 using Avizo Fire 8.1 to generate the digital rock samples. The results obtained in lab procedures and in computer simulations were compared with the estimated velocities of the fluid substitution models of Gassmann, Biot and Brown & Korringa. It was observed that the saturation of the samples with water or oil resulted in an increasing of P-wave velocities, however without a pattern. The saturation with oil resulted in most cases in an increasing of S-wave velocities, the exceptions occurred in samples which had vugular porosity, due to the small influence of the oil in the shear modulus in this cases. T he saturation with water resulted in a decreasing of S-wave velocities due to the increment of the bulk density. It was found that the Gassmann’s model was more effective than the other two models in estimating P-wave and S-wave velocities. Biot’s model generated unsatisfying results to P-wave velocities, with errors up to 20%. However, this model had a good accuracy in estimating S-wave velocities. The computer simulations produced mainly overestimated results, though it was shown that an optimization of methodology, such as and addition in the number of the measure points, could improve the quality of the data, providing more representative results.