Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7648_1.pdf: 3760177 bytes, checksum: 4d5b51d2b5117baa6969acac4b2f6920 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O estudo das propriedades elásticas, homogeneidade, atenuação de ondas ultra-sônicas e parâmetros relacionados à estrutura de alguns vidros especiais, foi realizado aplicando o método pulso-eco ultra-sônico. Foram analisadas sete amostras de vidro contendo neodímio, chumbo, zircônio e nióbio. Como resultados, foram determinadas constantes elásticas tais como relação de Poisson, módulo de compressibilidade, módulo de elasticidade, e parâmetros relacionados à estrutura dos vidros como dureza, temperatura de Debye e fractal bond connectivity. Estes valores foram calculados a partir das velocidades de propagação de ondas de modo longitudinal transversal e de medidas de densidade dos vidros. Ademais, cinco amostras de um aço ferrítico contendo cromo e molibdênio como elementos de liga, e que sofreu fluência, foram analisadas com técnica de ressonância acústica (EMAR), utilizando transdutor EMAT que não requer contato para medidas de ultra-som. As amostras faziam parte da tubulação de uma caldeira a vapor e foram coletadas em diferentes posições em relação à chama. Para analisar as mudanças estruturais ocorridas nas amostras de aço ferrítico, foram utilizadas técnicas avançadas de caracterização tais como, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química com fluorescência de raios-X (EDX), e medidas de dureza. Os resultados indicaram a formação de carbonetos e precipitados, que foram comparados com os resultados obtidos com a técnica ultra-sônica de ressonância acústica

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2015-06-15T11:52:06Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-15T11:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03 / Este trabalho consiste em analisar a viabilidade do emprego da técnica ultrassônica para caracterizar a concentração de ácido bórico em meio líquido de forma não invasiva, para tanto, foram realizados testes ultrassônicos relacionando diferentes concentrações de ácido bórico com o tempo de percurso da onda ultrassônica, também, foram avaliados fatores capazes de mascarar a caracterização dessas concentrações pela técnica ultrassônica. Os resultados permitiram concluir que a técnica ultrassônica permite caracterizar concentrações de ácido bórico em meio líquido em condições muito simples pelo tempo de percurso da onda ultrassônica, sendo necessários estudos mais aprofundados em condições complexas.

O presente estudo propõe investigar o método para estimar a força exercida pelo parafuso na junta aparafusada, propondo uma possível substituição a célula de carga convencional. Com base na técnica pulso-eco ultrassônico, verificando o tempo de propagação da onda em um parafuso retificado antes e após ser submetida a uma carga normal. A diferença de tempo correlacionada à força medida pela célula de carga foi realizada após a aplicação de um torque de aperto na região elástica da fixação. As amostras de parafuso foram retificados nas suas extremidades paralelas, o aparelho ultrassônico com transdutor de 5MHz de 6mm de diâmetro foi acoplado magneticamente sob o parafuso utilizando gel a base dágua como acoplante, para assim verificar o deslocamento, no tempo, do sinal do eco que é detectado por um limiar de amplitude desse sinal, o tempo de voo do pulso-eco longitudinal no meio isotrópico foi o objeto do estudo para correlacionar com a força medida em uma célula que mede força (kN). A diferença do tempo do pulso ultrassônico foi causado por um esforço longitudinal após um torque aplicado na região elástica de resistência mecânica do parafuso na junta simulada, utilizando um equipamento que basicamente é formado por célula de carga longitudinal e torcional com torquímetro eletrônico transdutorizado para efetuar o aperto gradativo. Este equipamento é atualmente usado para verificar o atrito de elementos roscados e as interações de inúmeras possibilidades de superfícies de contato, tais quais porcas e parafusos, conforme fórmulas da norma ISO16047. / The present study proposes to investigate the method to estimate the force exerted by the screw in the bolted joint, proposing a possible replacement to the conventional load cell. Based on the pulse-echo technique ultrasonic, checking the wave propagation time in a rectified screw before and after being subjected to a normal load. The time difference correlated to the force measured by the load cell was performed after the application of a tightening torque in the elastic region of the fixation. The screw samples were rectified at their parallel ends, the ultrasonic apparatus with a 5MHz of 6mm diameter was magnetically coupled under the screw using water-based gel as a coupling, to thereby verify the time shift of the echo signal that is detected by a threshold amplitude of that signal, the flight time of the pulse-echo in the isotropic medium was the object of the study to correlate with the force measured in a cell that measures force (kN). The difference of the time of the ultrasonic pulse was caused by a longitudinal effort after a tightening torque applied in the elastic region of mechanical resistance of the screw in the simulated joint, using equipment that basically is formed by cell of longitudinal and torsional load with electronic transduced torque wrench to define the gradual tightening. This equipment is currently used to check the friction of threaded elements and the numerous possibilities of contact surfaces, such as nuts and bolts, according to ISO16047 formulas.

O presente estudo propõe investigar o método para estimar a força exercida pelo parafuso na junta aparafusada, propondo uma possível substituição a célula de carga convencional. Com base na técnica pulso-eco ultrassônico, verificando o tempo de propagação da onda em um parafuso retificado antes e após ser submetida a uma carga normal. A diferença de tempo correlacionada à força medida pela célula de carga foi realizada após a aplicação de um torque de aperto na região elástica da fixação. As amostras de parafuso foram retificados nas suas extremidades paralelas, o aparelho ultrassônico com transdutor de 5MHz de 6mm de diâmetro foi acoplado magneticamente sob o parafuso utilizando gel a base dágua como acoplante, para assim verificar o deslocamento, no tempo, do sinal do eco que é detectado por um limiar de amplitude desse sinal, o tempo de voo do pulso-eco longitudinal no meio isotrópico foi o objeto do estudo para correlacionar com a força medida em uma célula que mede força (kN). A diferença do tempo do pulso ultrassônico foi causado por um esforço longitudinal após um torque aplicado na região elástica de resistência mecânica do parafuso na junta simulada, utilizando um equipamento que basicamente é formado por célula de carga longitudinal e torcional com torquímetro eletrônico transdutorizado para efetuar o aperto gradativo. Este equipamento é atualmente usado para verificar o atrito de elementos roscados e as interações de inúmeras possibilidades de superfícies de contato, tais quais porcas e parafusos, conforme fórmulas da norma ISO16047. / The present study proposes to investigate the method to estimate the force exerted by the screw in the bolted joint, proposing a possible replacement to the conventional load cell. Based on the pulse-echo technique ultrasonic, checking the wave propagation time in a rectified screw before and after being subjected to a normal load. The time difference correlated to the force measured by the load cell was performed after the application of a tightening torque in the elastic region of the fixation. The screw samples were rectified at their parallel ends, the ultrasonic apparatus with a 5MHz of 6mm diameter was magnetically coupled under the screw using water-based gel as a coupling, to thereby verify the time shift of the echo signal that is detected by a threshold amplitude of that signal, the flight time of the pulse-echo in the isotropic medium was the object of the study to correlate with the force measured in a cell that measures force (kN). The difference of the time of the ultrasonic pulse was caused by a longitudinal effort after a tightening torque applied in the elastic region of mechanical resistance of the screw in the simulated joint, using equipment that basically is formed by cell of longitudinal and torsional load with electronic transduced torque wrench to define the gradual tightening. This equipment is currently used to check the friction of threaded elements and the numerous possibilities of contact surfaces, such as nuts and bolts, according to ISO16047 formulas.

Neste trabalho são analisados os campos acústicos gerados por transdutores ultrassônicos planos e circulares, do tipo pistão plano, no modo pulso-eco, trabalhando como emissor e receptor de ondas, com freqüências de 1,6 MHz, 2,25 MHz e 5 MHz. As ondas emitidas por esses transdutores interagem com interfaces denominadas alvos, com diversas geometrias de superfícies, como planas e circulares, planas com cavidade do tipo alvéolo circular, e cone reto, todas compostas de alumínio e imersas em tanque com água. O campo acústico refletido varia de acordo com o tipo de geometria do alvo. Para essas analises foram produzidas e comparadas modelagens do campo acústico no software Matlab, por meio de dois modelos teóricos: método da resposta impulsiva e método da representação discreta. Foram analisados o tempo de computação produzido pelo método numérico com relação a discretização dos elementos de área do transdutor e do alvo, alem da influencia da conversão de modo nas respostas impulsivas simuladas para essas superfícies. Os resultados mostraram uma boa correlação entre os dois métodos teóricos, porem o de representação discreta possibilita o estudo em transdutores com geometria diferente do pistão plano, sem o uso de integrais complexas. As diferenças dos resultados experimentais e teóricos podem ser minimizadas por meio de uma escolha adequada da relação entre a discretização e comprimento de onda (Dx/), em que foi considerado um valor aceitável de erro relativo de 15% para Dx/ 0,68. Foi observado que o uso da conversão de modo na interface refletora influi apenas na amplitude do sinal de eco (atenuação) e não na forma do sinal. / This work deals with acoustic fields generated by ultrasonic broadband transducers as a planar circular piston, operating in pulse-echo mode, with frequencies of 1.6 MHz, 2.25 MHz and 5 MHz. The waves emitted by transducers interact with water-immersed aluminum targets of different geometries such as planar circular surfaces, concave circular cavity on plane surfaces, and right circular conical surfaces. The impulse response and the discrete representation methods were applied to model the echo responses, using the Matlab software. The influence of mode conversion over the simulated impulse responses for these surfaces was analyzed. The results show a good correlation between the two theoretical methods, but the discrete representation enables the study of arbitrary aperture transducers, with no need to solve complex integrals. The computational times of the discrete representation method was analyzed were respect to the spatial discretization of both the transducer aperture and the target. Experimental tests were carried out to validate the simulated results. Differences in experimental and theoretical results can be minimized by an appropriate choice of the discretization/wavelength ratio (Dx / ). A relative error of 15% was considered acceptable for Dx / 0,68. It was observed that the use of mode conversion at the reflected interface modifies only the amplitude of the echo signal (attenuation), but not its shape.

Neste trabalho são analisados os campos acústicos gerados por transdutores ultrassônicos planos e circulares, do tipo pistão plano, no modo pulso-eco, trabalhando como emissor e receptor de ondas, com freqüências de 1,6 MHz, 2,25 MHz e 5 MHz. As ondas emitidas por esses transdutores interagem com interfaces denominadas alvos, com diversas geometrias de superfícies, como planas e circulares, planas com cavidade do tipo alvéolo circular, e cone reto, todas compostas de alumínio e imersas em tanque com água. O campo acústico refletido varia de acordo com o tipo de geometria do alvo. Para essas analises foram produzidas e comparadas modelagens do campo acústico no software Matlab, por meio de dois modelos teóricos: método da resposta impulsiva e método da representação discreta. Foram analisados o tempo de computação produzido pelo método numérico com relação a discretização dos elementos de área do transdutor e do alvo, alem da influencia da conversão de modo nas respostas impulsivas simuladas para essas superfícies. Os resultados mostraram uma boa correlação entre os dois métodos teóricos, porem o de representação discreta possibilita o estudo em transdutores com geometria diferente do pistão plano, sem o uso de integrais complexas. As diferenças dos resultados experimentais e teóricos podem ser minimizadas por meio de uma escolha adequada da relação entre a discretização e comprimento de onda (Dx/), em que foi considerado um valor aceitável de erro relativo de 15% para Dx/ 0,68. Foi observado que o uso da conversão de modo na interface refletora influi apenas na amplitude do sinal de eco (atenuação) e não na forma do sinal. / This work deals with acoustic fields generated by ultrasonic broadband transducers as a planar circular piston, operating in pulse-echo mode, with frequencies of 1.6 MHz, 2.25 MHz and 5 MHz. The waves emitted by transducers interact with water-immersed aluminum targets of different geometries such as planar circular surfaces, concave circular cavity on plane surfaces, and right circular conical surfaces. The impulse response and the discrete representation methods were applied to model the echo responses, using the Matlab software. The influence of mode conversion over the simulated impulse responses for these surfaces was analyzed. The results show a good correlation between the two theoretical methods, but the discrete representation enables the study of arbitrary aperture transducers, with no need to solve complex integrals. The computational times of the discrete representation method was analyzed were respect to the spatial discretization of both the transducer aperture and the target. Experimental tests were carried out to validate the simulated results. Differences in experimental and theoretical results can be minimized by an appropriate choice of the discretization/wavelength ratio (Dx / ). A relative error of 15% was considered acceptable for Dx / 0,68. It was observed that the use of mode conversion at the reflected interface modifies only the amplitude of the echo signal (attenuation), but not its shape.

Esta Tesis Doctoral presenta un sistema automatizado de inspección no destructiva de materiales usando ultrasonidos para la detección de heterogeneidades en piezas metálicas, en concreto, de acero al carbono de tipo S275JR. Para ello, se han utilizado guías lineales que se han automatizado con motores paso a paso cuyos movimientos se controlan desde el computador, mediante una aplicación gráfica diseñada específicamente para este trabajo. Una vez detectados los defectos, se permite una posterior clasificación de los defectos según morfología, posición y tamaño con programas que utilizan algoritmos basados en Reconocimiento de Patrones. Tras su ejecución se obtienen los informes de resultados indicando la estimación de los datos buscados. / This Thesis presents an automated system to the inspection of materials using ultrasounds to the detection of heterogeneities in metallic pieces, in particular, carbon steel S275JR. For that, it used linear guides that have been automated with stepper motors, whose movements are controlled from the computer using a graphic application designed specifically to this research. When defects are detected, it allows the later classification of defects according to their morphology, size and position with programs that use algorithms based on Pattern Recognition. After execution of the programs, results reports provide an optimal estimation of expected data.