A necessidade de redução de custos de produção torna o caster mais vantajoso que o processo de placas, porém a aplicação dos produtos obtidos via vazamento contínuo é limitada pelas condições microestruturais. A alta taxa de resfriamento no processo de vazamento, que pode ultrapassar 300 °C/s, resulta em uma condição de supersaturação dos elementos em solução sólida. Quando as chapas são recozidas, ocorre precipitação na forma de dispersóides que atrasam a recristalização. Quando o material obtido via caster segue o processo convencional de placas laminadas a quente, com recozimento intermediário e têmpera obtida por reduções pré-definidas, o resultado é uma chapa com aspecto superficial e desempenho na estampagem prejudicados pela granulação grosseira. Para otimizar o processo é necessário aprimorar o conhecimento dos fenômenos de encruamento, recuperação, recristalização e crescimento de grãos além de relacioná-los aos processos industriais. A prática usual de processo para o material de caster consiste em um tratamento térmico de homogeneização para precipitar os elementos em solução sólida e melhorar a distribuição dos precipitados para que existam núcleos viáveis para a recristalização. O processo de homogeneização agrega um elevado custo na produção de chapas e pode ser substituído em determinadas aplicações por um tratamento de recristalização parcial que evita o crescimento de grãos. Para o presente trabalho, as amostras foram retiradas de rolos caster brutos de fusão e de placas laminadas a quente, nas ligas AA1200 e AA3003. As bobinas foram laminadas a frio até 0,88 mm e as amostras sofreram tratamentos térmicos em temperaturas entre 150 e 500 °C, com intervalos de 50 °C. O intervalo entre 200 e 450 °C foi melhor detalhado e os tratamentos térmicos foram feitos a cada 10 °C. Todos os tratamentos tiveram duração de 1 hora. Após tratamentos, foram feitas medidas de condutividade elétrica e dureza, ensaios de tração, Erichsen, análises químicas e caracterização microestrutural. O decréscimo das propriedades mecânicas em função do aumento da temperatura do tratamento térmico mostra o efeito da recuperação e recristalização nas amostras de chapas. A evolução das propriedades em função da temperatura é diferente quando se compara caster e placa, devido principalmente à taxa de resfriamento durante o vazamento do caster que mantém os elementos em solução sólida. A diferença é muito mais acentuada na liga AA3003, devido à baixa solubilidade sólida do manganês no alumínio, que precipita durante o tratamento térmico e atrasa a recristalização. Com a evolução das propriedades mecânicas em função da temperatura foi possível determinar a faixa ideal de tratamento térmico para a obtenção das têmperas objetivadas. / The necessity of reducing productions costs makes the continuous casting more advantageous than plates process, however, the application of the products obtained through continuous casting is limited by microstructural conditions. The high rate of cooling in the continuous casting, which can exceed 300 °C/s, results in a condition of supersaturation of the elements in solid solution. When the plates are annealed, precipitation occurs in the form of dispersoids that delays the recrystallization. When the continuous casting material follows the conventional process of hot-rolled plates, with intermediate annealing and hardness achieved by pre-defined reductions, the result is a plate with superficial appearance and performance in drawing hampered by the coarse graining. To optimize the process is necessary to improve the knowledge of the phenomena of cold working, recovery, recrystallization and grain growth in addition to relate them to industrial processes. The practice of process for continuous casting material consists in homogenization heat treatment to precipitate elements in solid solution and improve the distribution of precipitates in order to provide viable nuclei for the recrystallization. The process of homogenization adds a high cost in the production of plates and can be replaced in certain applications for treatment of partial recrystallization that prevents the grain growth. For this paper, the samples were taken from continuous casting rolls as cast and hot-rolled plates, in the alloys AA1200 and AA3003. The coils were cold-rolled up to 0.88 mm and the samples have undergone thermal treatment at temperatures between 150 and 500 °C, with intervals of 50 °C. The interval between 200 and 450 °C was better detailed and heat treatments were performed every 10 °C. All treatments had duration of 1 hour. After treatment, measures of electrical conductivity and hardness were made, besides traction tests, Erichsen, chemical analysis and microstructural characterization. The decrease of mechanical properties as a function of increasing heat treatment temperature shows the effect of recovery and recrystallization in samples of hot-rolled plates. The development of properties depending on the temperature is different when continuous casting and hot-rolled plates are compared, mainly due to the rate of cooling during the casting that keeps the elements in solid solution. The difference is more pronounced in the alloy AA3003, due to the low solid solubility of manganese in aluminum, which precipitates during the heat treatment and delays the recrystallization. With the evolution of mechanical properties according to the temperature, it was possible to determine the optimal range of heat treatment to obtain the desired hardness.

A necessidade de redução de custos de produção torna o caster mais vantajoso que o processo de placas, porém a aplicação dos produtos obtidos via vazamento contínuo é limitada pelas condições microestruturais. A alta taxa de resfriamento no processo de vazamento, que pode ultrapassar 300 °C/s, resulta em uma condição de supersaturação dos elementos em solução sólida. Quando as chapas são recozidas, ocorre precipitação na forma de dispersóides que atrasam a recristalização. Quando o material obtido via caster segue o processo convencional de placas laminadas a quente, com recozimento intermediário e têmpera obtida por reduções pré-definidas, o resultado é uma chapa com aspecto superficial e desempenho na estampagem prejudicados pela granulação grosseira. Para otimizar o processo é necessário aprimorar o conhecimento dos fenômenos de encruamento, recuperação, recristalização e crescimento de grãos além de relacioná-los aos processos industriais. A prática usual de processo para o material de caster consiste em um tratamento térmico de homogeneização para precipitar os elementos em solução sólida e melhorar a distribuição dos precipitados para que existam núcleos viáveis para a recristalização. O processo de homogeneização agrega um elevado custo na produção de chapas e pode ser substituído em determinadas aplicações por um tratamento de recristalização parcial que evita o crescimento de grãos. Para o presente trabalho, as amostras foram retiradas de rolos caster brutos de fusão e de placas laminadas a quente, nas ligas AA1200 e AA3003. As bobinas foram laminadas a frio até 0,88 mm e as amostras sofreram tratamentos térmicos em temperaturas entre 150 e 500 °C, com intervalos de 50 °C. O intervalo entre 200 e 450 °C foi melhor detalhado e os tratamentos térmicos foram feitos a cada 10 °C. Todos os tratamentos tiveram duração de 1 hora. Após tratamentos, foram feitas medidas de condutividade elétrica e dureza, ensaios de tração, Erichsen, análises químicas e caracterização microestrutural. O decréscimo das propriedades mecânicas em função do aumento da temperatura do tratamento térmico mostra o efeito da recuperação e recristalização nas amostras de chapas. A evolução das propriedades em função da temperatura é diferente quando se compara caster e placa, devido principalmente à taxa de resfriamento durante o vazamento do caster que mantém os elementos em solução sólida. A diferença é muito mais acentuada na liga AA3003, devido à baixa solubilidade sólida do manganês no alumínio, que precipita durante o tratamento térmico e atrasa a recristalização. Com a evolução das propriedades mecânicas em função da temperatura foi possível determinar a faixa ideal de tratamento térmico para a obtenção das têmperas objetivadas. / The necessity of reducing productions costs makes the continuous casting more advantageous than plates process, however, the application of the products obtained through continuous casting is limited by microstructural conditions. The high rate of cooling in the continuous casting, which can exceed 300 °C/s, results in a condition of supersaturation of the elements in solid solution. When the plates are annealed, precipitation occurs in the form of dispersoids that delays the recrystallization. When the continuous casting material follows the conventional process of hot-rolled plates, with intermediate annealing and hardness achieved by pre-defined reductions, the result is a plate with superficial appearance and performance in drawing hampered by the coarse graining. To optimize the process is necessary to improve the knowledge of the phenomena of cold working, recovery, recrystallization and grain growth in addition to relate them to industrial processes. The practice of process for continuous casting material consists in homogenization heat treatment to precipitate elements in solid solution and improve the distribution of precipitates in order to provide viable nuclei for the recrystallization. The process of homogenization adds a high cost in the production of plates and can be replaced in certain applications for treatment of partial recrystallization that prevents the grain growth. For this paper, the samples were taken from continuous casting rolls as cast and hot-rolled plates, in the alloys AA1200 and AA3003. The coils were cold-rolled up to 0.88 mm and the samples have undergone thermal treatment at temperatures between 150 and 500 °C, with intervals of 50 °C. The interval between 200 and 450 °C was better detailed and heat treatments were performed every 10 °C. All treatments had duration of 1 hour. After treatment, measures of electrical conductivity and hardness were made, besides traction tests, Erichsen, chemical analysis and microstructural characterization. The decrease of mechanical properties as a function of increasing heat treatment temperature shows the effect of recovery and recrystallization in samples of hot-rolled plates. The development of properties depending on the temperature is different when continuous casting and hot-rolled plates are compared, mainly due to the rate of cooling during the casting that keeps the elements in solid solution. The difference is more pronounced in the alloy AA3003, due to the low solid solubility of manganese in aluminum, which precipitates during the heat treatment and delays the recrystallization. With the evolution of mechanical properties according to the temperature, it was possible to determine the optimal range of heat treatment to obtain the desired hardness.

O presente trabalho discorre sobre o uso da metaheurística do Recozimento Simulado (Simulated Annealing) na otimização do planejamento de sistemas regionais de tratamento de efluentes e na sua expansão da capacidade. O primeiro modelo desenvolvido trata da otimização espacial de um sistema regional: dadas fontes de efluentes e locais potenciais para instalação de estações de tratamento, o modelo busca a configuração regional de menor custo. O modelo é composto de duas fases: a primeira é um modelo hidráulico que valida a rede proposta através da solução da equação universal de perda de cargas e uma otimização por Recozimento, visto haver inúmeras soluções, já que a rede pode ter qualquer sentido de fluxo. Esta otimização hidráulica visa minimizar o bombeamento do sistema. A segunda fase compreende a otimização do sistema regional, onde novas configurações e/ou alterações de diâmetros são testadas. Esta segunda otimização também é resolvida via Recozimento com o intuito de minimizar o custo do sistema. O segundo modelo trata da expansão da capacidade do sistema: o período de planejamento é dividido em duas etapas. O Recozimento é aplicado nas duas etapas. Soluções propostas para a segunda etapa são passo a passo testadas para a primeira etapa, de modo que o resultado espelhe uma otimização de todo o período. O uso intenso do Recozimento e de simulações na obtenção de soluções iniciais e candidatas leva a um tempo de processamento bastante elevado, especialmente no caso do Modelo Dinâmico. Os modelos foram testados em uma bacia exemplo obtida da literatura e também na bacia do rio Barigui, na Região Metropolitana de Curitiba. Foram desenvolvidas funções de custo para interceptores, estações elevatórias e estações de tratamento de efluentes com base em dados de obras efetuadas na Região Metropolitana de Curitiba. O uso da metaheurística do Recozimento Simulado provou ser um caminho interessante para a otimização de sistemas regionais tais como de tratamento de efluentes. Estudos adicionais são necessários no sentido de se obter um modelo hidráulico de maior eficiência computacional, um número maior de testes com os parâmetros do Recozimento e funções de custo mais abrangentes, especialmente quanto a custos de operação e manutenção. / This study is concerned with the use of the metaheuristic Simulated Annealing for the optimal planning of regional effluent systems and its capacity expansion. The first model deals with the spatial optimization of the system: given a network where some nodes represent effluent sources and other nodes represent the location of possible sewage treatment plants, the model seeks the minimum cost configuration. The first module of the model verifies the hydraulic viability of proposed configurations, by solving the universal equation of head loss. This is also done via annealing since there is a multitude of solutions because any flow direction is allowed. The second part of the model consists of trying different candidate solutions for the network, by means of changing its configurations and/or diameters and looking for the lowest cost solution. The second model deals with the capacity expansion of the system. The planning horizon is divided in two parts. Each solution for the second period is tested also for the first period, thus providing a global minimum for the entire planning period. The use of annealing coupled with intensive use of simulation results in large processing times, especially for the dynamic model. The models were tested for a network available in the literature and also in the Barigui river basin, in the Metropolitan Region of Curitiba, PR. Cost equations were derived for conveyance systems, lifting stations and wastewater treatment plants. The use of Simulated Annealing proved to be an interesting tool for the planning and optimization of regional systems such as the ones here studied. Further studies are recommended such as a mix of the two hydraulic models developed, seeking for the improvement of computational time. Additional testing of the annealing parameters are also needed and O&M cost functions should be detailed.

O polímero Poli(3-hidroxibutirato) - PHB - é sintetizado e consumido por microorganismos, o que o torna um material muito interessante e adequado aos problemas ambientais atuais. Porém, sua baixa tenacidade e estabilidade térmica são algumas das principais desvantagens em relação aos principais polímeros de engenharia. A mistura com polímeros modificadores de impacto ou a incorporação de aditivos como plastificantes são algumas das possibilidades para melhorar certas características desse polímero. Contudo, uma razão fundamental para a fragilidade marcante desse material é o processo de envelhecimento que ele sofre mesmo durante o armazenamento, caracterizado por mudanças na estrutura cristalina que diminuem a capacidade de dissipação de energia. Esse trabalho investigou esse fenômeno e seu efeito sobre o PHB puro, a blenda com o Poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) - P(EMAGMA) - e o PHB com o plastificante trietilenoglicol bis(2-etil-hexanoato) TEG(EH). A partir desse ponto, condições de recozimento foram definidas como tentativa de corrigir os problemas conseqüentes do envelhecimento. As amostras recozidas foram caracterizadas e comparadas com amostras envelhecidas, por meio de ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC), espalhamento de raios-x de baixo ângulo (SAXS), propriedades mecânicas, técnicas de microscopia e biodegradação. Os resultados mostraram que as alterações na morfologia lamelar causadas pelo recozimento melhoram significativamente as propriedades mecânicas das composições testadas e ajudam a prevenir um novo envelhecimento. A composição PHB/Plastificante se mostrou menos susceptível a esse processo de fragilização. Alterações na biodegradabilidade dos materiais também foram observadas, considerando mudanças nas morfologias esferulítica e lamelar. / High biodegradability makes Poly(3-hydroxybutyrate) - PHB - interesting from an environmental point of view. However, this material presents some properties below the required for a large-scale use, especially its low toughness. Blending with polymers with higher impact strength or incorporate additives such as plasticizers can be an alternative to enhance these properties. Even so, a fundamental reason for the remarkable brittleness of PHB is the intrinsic ageing phenomenon that this polymer undergoes through time even at room temperature, marked by changes in microstructure that ultimately restrict energy dissipation. In this work, this phenomenon was investigated for pure PHB, a blend PHB/Poly(ethylene-co-methyl acrylate-co- glycidyl methacrylate) PEMAGMA and PHB with plasticizer Tri(ethylene glycol) bis(2- ethylhexanoate) TEG(EH). As an attempt to overcome the drawbacks caused by ageing, annealing conditions were defined and the annealed samples were characterized and compared with aged ones, using differential scanning calorimetry (DSC), small angle x-ray scattering (SAXS), tensile testing, microscopy techniques and biodegradation. The results showed a significant improvement in mechanical properties and prevention of a possible re-aging. The composition PHB/Plasticizer proved to be less susceptible to ageing. Changes in the spherulitic and lamelar morphology have also affected the biodegradability of the samples.

O presente trabalho discorre sobre o uso da metaheurística do Recozimento Simulado (Simulated Annealing) na otimização do planejamento de sistemas regionais de tratamento de efluentes e na sua expansão da capacidade. O primeiro modelo desenvolvido trata da otimização espacial de um sistema regional: dadas fontes de efluentes e locais potenciais para instalação de estações de tratamento, o modelo busca a configuração regional de menor custo. O modelo é composto de duas fases: a primeira é um modelo hidráulico que valida a rede proposta através da solução da equação universal de perda de cargas e uma otimização por Recozimento, visto haver inúmeras soluções, já que a rede pode ter qualquer sentido de fluxo. Esta otimização hidráulica visa minimizar o bombeamento do sistema. A segunda fase compreende a otimização do sistema regional, onde novas configurações e/ou alterações de diâmetros são testadas. Esta segunda otimização também é resolvida via Recozimento com o intuito de minimizar o custo do sistema. O segundo modelo trata da expansão da capacidade do sistema: o período de planejamento é dividido em duas etapas. O Recozimento é aplicado nas duas etapas. Soluções propostas para a segunda etapa são passo a passo testadas para a primeira etapa, de modo que o resultado espelhe uma otimização de todo o período. O uso intenso do Recozimento e de simulações na obtenção de soluções iniciais e candidatas leva a um tempo de processamento bastante elevado, especialmente no caso do Modelo Dinâmico. Os modelos foram testados em uma bacia exemplo obtida da literatura e também na bacia do rio Barigui, na Região Metropolitana de Curitiba. Foram desenvolvidas funções de custo para interceptores, estações elevatórias e estações de tratamento de efluentes com base em dados de obras efetuadas na Região Metropolitana de Curitiba. O uso da metaheurística do Recozimento Simulado provou ser um caminho interessante para a otimização de sistemas regionais tais como de tratamento de efluentes. Estudos adicionais são necessários no sentido de se obter um modelo hidráulico de maior eficiência computacional, um número maior de testes com os parâmetros do Recozimento e funções de custo mais abrangentes, especialmente quanto a custos de operação e manutenção. / This study is concerned with the use of the metaheuristic Simulated Annealing for the optimal planning of regional effluent systems and its capacity expansion. The first model deals with the spatial optimization of the system: given a network where some nodes represent effluent sources and other nodes represent the location of possible sewage treatment plants, the model seeks the minimum cost configuration. The first module of the model verifies the hydraulic viability of proposed configurations, by solving the universal equation of head loss. This is also done via annealing since there is a multitude of solutions because any flow direction is allowed. The second part of the model consists of trying different candidate solutions for the network, by means of changing its configurations and/or diameters and looking for the lowest cost solution. The second model deals with the capacity expansion of the system. The planning horizon is divided in two parts. Each solution for the second period is tested also for the first period, thus providing a global minimum for the entire planning period. The use of annealing coupled with intensive use of simulation results in large processing times, especially for the dynamic model. The models were tested for a network available in the literature and also in the Barigui river basin, in the Metropolitan Region of Curitiba, PR. Cost equations were derived for conveyance systems, lifting stations and wastewater treatment plants. The use of Simulated Annealing proved to be an interesting tool for the planning and optimization of regional systems such as the ones here studied. Further studies are recommended such as a mix of the two hydraulic models developed, seeking for the improvement of computational time. Additional testing of the annealing parameters are also needed and O&M cost functions should be detailed.

O problema de empacotamento consiste em arranjar um conjunto de itens em um contêiner, a fim de maximizar sua utilização. Este campo de estudos tem impacto em diversas indústrias, incluindo as indústrias têxtil, moveleira e naval. Neste trabalho, dois problemas de empacotamento de itens irregulares são estudados. O primeiro, chamado primal, é o caso em que os itens possuem rotação livre e o contêiner de dimensões fixas pode ser representado por um polígono qualquer, podendo ser não convexo. O segundo problema, denominado dual, consiste em posicionar os itens, que possuem apenas algumas orientações possíveis, em um contêiner retangular em que uma das dimensões é considerada infinita. Assim, o objetivo é obter o menor contêiner, variando a dimensão não fixa, no qual todos os itens podem ser posicionados sem sobreposição. Em ambos problemas, a solução é representada por uma lista ordenada de itens e uma regra de posicionamento é aplicada para se obter o leiaute. Neste caso, sobreposições não são permitidas. Para se garantir leiautes factíveis (sem sobreposição), é adotado o conceito de região livre de colisão. A região livre de colisão representa todas as translações possíveis para inserir um novo item em um contêiner com itens já posicionados. A região livre de colisão é obtida através de operações Booleanas envolvendo polígonos de obstrução e de posicionamento interno. Devido às propriedades dos conceitos envolvidos, o cálculo da região livre de colisão deve ser feito utilizando operações Booleanas não regularizadas. Um novo algoritmo de operação Booleana não regularizada de união e subtração é desenvolvido a partir da implementação de um algoritmo de operações Booleanas regularizadas. Um algoritmo de recozimento simulado é utilizado para controlar a posição, o ângulo (ou orientação) e a seqüência dos itens. Cada item só pode ser posicionado no vértice da região livre de colisão. Com a finalidade de melhorar o desempenho computacional do algoritmo, um método de paralelização do cálculo da região livre de colisão é proposto. Para comparação, são adotados dois algoritmos seriais. Através dos resultados, é possível afirmar que o algoritmo primal foi capaz de resolver problemas do tipo quebra-cabeça, incluindo contêineres convexos e com furos. O algoritmo apresentou melhora significativa no desempenho quando comparado com trabalhos anteriores. Para o caso dual foi proposto um algoritmo de dois níveis, em que o externo controla o comprimento do contêiner e o interno é semelhante ao primal. Este algoritmo foi testado com problemas existentes na literatura e apresentou soluções competitivas, obtendo alguns leiautes mais compactos. A paralelização apresentou ganho de desempenho apenas nos problemas com grande número de itens. Foi constatado que o custo computacional de operações Booleanas não regularizadas é fortemente dependente do número de vértices e intersecções dos polígonos de entrada da operação. / The irregular shape packing problem is an optimization problem that consists of arranging items on a container in order to maximize the utility rate of the sheet stock. This work investigates two problems. In the first problem, the single bin packing, the items can rotate freely and the container with fixed dimension can be any polygon, convex or non-convex. The second problem, the open dimension problem, consists of arranging items that have few admissible orientations in a container with fixed width and variable length. The objective is to find a feasible layout of the set of items that minimizes the length of the container. The solution is always represented as an ordered list of items to be packed and a placement heuristic is applied in order to generate a layout. To ensure feasible layouts, the concept of collision free region is adopted. It represents all the positions that a new item can be placed inside the container, without colliding with already placed items. The collision free region is obtained through non manifold Boolean operations applied to no-fit polygon and the inner-fit polygon. The simulated annealing algorithm controls the position, rotation and placement order of the items. Each item is is exclusively placed on collision free region\'s vertex. To improve the computational cost performance of the algorithm, a parallelization method to determine the collision free region is proposed. The speed of this algorithm is compared with two different serial methods of determing the collision free region. From the results, it can be observed that the solutions for the single bin packing problem are very competitive with previous works and can achieve optimal solution for puzzles with irregular shaped containers and containers with holes. The algorithm for the open dimension has two hierarchical levels: a core level with a simulated annealing algorithm, and the external level controlling the container length. This algorithm was tested with literature problems and obtained very competitive results, some which are more compact. The results showed that the parallelized version is better than the sequential approach only for datasets with very large number of items. The computational cost of the non manifold Boolean operation algorithm is strongly dependent on the number of vertices and intersections of the original polygons.

O problema de empacotamento consiste em arranjar um conjunto de itens em um contêiner, a fim de maximizar sua utilização. Este campo de estudos tem impacto em diversas indústrias, incluindo as indústrias têxtil, moveleira e naval. Neste trabalho, dois problemas de empacotamento de itens irregulares são estudados. O primeiro, chamado primal, é o caso em que os itens possuem rotação livre e o contêiner de dimensões fixas pode ser representado por um polígono qualquer, podendo ser não convexo. O segundo problema, denominado dual, consiste em posicionar os itens, que possuem apenas algumas orientações possíveis, em um contêiner retangular em que uma das dimensões é considerada infinita. Assim, o objetivo é obter o menor contêiner, variando a dimensão não fixa, no qual todos os itens podem ser posicionados sem sobreposição. Em ambos problemas, a solução é representada por uma lista ordenada de itens e uma regra de posicionamento é aplicada para se obter o leiaute. Neste caso, sobreposições não são permitidas. Para se garantir leiautes factíveis (sem sobreposição), é adotado o conceito de região livre de colisão. A região livre de colisão representa todas as translações possíveis para inserir um novo item em um contêiner com itens já posicionados. A região livre de colisão é obtida através de operações Booleanas envolvendo polígonos de obstrução e de posicionamento interno. Devido às propriedades dos conceitos envolvidos, o cálculo da região livre de colisão deve ser feito utilizando operações Booleanas não regularizadas. Um novo algoritmo de operação Booleana não regularizada de união e subtração é desenvolvido a partir da implementação de um algoritmo de operações Booleanas regularizadas. Um algoritmo de recozimento simulado é utilizado para controlar a posição, o ângulo (ou orientação) e a seqüência dos itens. Cada item só pode ser posicionado no vértice da região livre de colisão. Com a finalidade de melhorar o desempenho computacional do algoritmo, um método de paralelização do cálculo da região livre de colisão é proposto. Para comparação, são adotados dois algoritmos seriais. Através dos resultados, é possível afirmar que o algoritmo primal foi capaz de resolver problemas do tipo quebra-cabeça, incluindo contêineres convexos e com furos. O algoritmo apresentou melhora significativa no desempenho quando comparado com trabalhos anteriores. Para o caso dual foi proposto um algoritmo de dois níveis, em que o externo controla o comprimento do contêiner e o interno é semelhante ao primal. Este algoritmo foi testado com problemas existentes na literatura e apresentou soluções competitivas, obtendo alguns leiautes mais compactos. A paralelização apresentou ganho de desempenho apenas nos problemas com grande número de itens. Foi constatado que o custo computacional de operações Booleanas não regularizadas é fortemente dependente do número de vértices e intersecções dos polígonos de entrada da operação. / The irregular shape packing problem is an optimization problem that consists of arranging items on a container in order to maximize the utility rate of the sheet stock. This work investigates two problems. In the first problem, the single bin packing, the items can rotate freely and the container with fixed dimension can be any polygon, convex or non-convex. The second problem, the open dimension problem, consists of arranging items that have few admissible orientations in a container with fixed width and variable length. The objective is to find a feasible layout of the set of items that minimizes the length of the container. The solution is always represented as an ordered list of items to be packed and a placement heuristic is applied in order to generate a layout. To ensure feasible layouts, the concept of collision free region is adopted. It represents all the positions that a new item can be placed inside the container, without colliding with already placed items. The collision free region is obtained through non manifold Boolean operations applied to no-fit polygon and the inner-fit polygon. The simulated annealing algorithm controls the position, rotation and placement order of the items. Each item is is exclusively placed on collision free region\'s vertex. To improve the computational cost performance of the algorithm, a parallelization method to determine the collision free region is proposed. The speed of this algorithm is compared with two different serial methods of determing the collision free region. From the results, it can be observed that the solutions for the single bin packing problem are very competitive with previous works and can achieve optimal solution for puzzles with irregular shaped containers and containers with holes. The algorithm for the open dimension has two hierarchical levels: a core level with a simulated annealing algorithm, and the external level controlling the container length. This algorithm was tested with literature problems and obtained very competitive results, some which are more compact. The results showed that the parallelized version is better than the sequential approach only for datasets with very large number of items. The computational cost of the non manifold Boolean operation algorithm is strongly dependent on the number of vertices and intersections of the original polygons.

A liga Cu-30%Zn, conhecida como latão 70/30, possui diversas aplicações comerciais, tais como cartuchos para munição e conectores elétricos. Na produção de chapas e barras dessa liga no formato e nas propriedades almejadas para a aplicação final, comumente utiliza-se de tratamento térmicos para restauração das propriedades mecânicas, chamados de recozimento. Em particular, o efeito de solutos em solução sólida é um fator determinante para o comportamento de ligas metálicas durante o recozimento e deve ganhar importância com a tendência industrial de utilização de matéria-prima reciclada, gerando adições inadvertidas de elementos químicos que estarão presentes como solutos em solução sólida. Este trabalho levanta dados referentes a alterações no comportamento do latão 70/30 diante do tratamento de recozimento causados por teores residuais de ferro. Com base na revisão da literatura, propôs-se a metodologia de tratamentos interrompidos em dilatômetro para o estudo do recozimento de três materiais: CuZn-1Fe (0,0126%Fe), CuZn-4Fe (0,0417%Fe) e CuZn-6Fe (0,0599%Fe). Duas taxas de aquecimento foram utilizadas: 10 ºC/min e 1000 ºC/min. As propriedades mecânicas foram avaliadas em termos de microdureza Vickers e a fração recristalizada determinada por metalografia quantitativa. As análises microestruturais mostraram que a recristalização inicia-se preferencialmente em bandas de cisalhamento. A análise conjugada dos resultados mostra a seguinte faixa de temperatura de recristalização: taxa de aquecimento de 10 ºC/min - 295ºC a 345ºC; taxa de 1000 ºC/min - 365ºC a 445ºC, sendo que o teor residual de ferro não causa alterações neste comportamento. A análise das amostras recozidas isotermicamente a 500ºC e a 600ºC mostram uma tendência à formação de uma microestrutura heterogênea, possivelmente pela evolução da microestrutura de recristalização, que dá origem a grãos grosseiros em sua etapa final. A amostra com 599 ppm de Fe não apresentou evolução do tamanho de grão a 500ºC. Resultados de MET não mostraram a formação de partículas dispersas, enquanto análises de DSC revelaram um pico prévio à recristalização, identificado como a formação de uma atmosfera de Cottrell, sendo esta atrasada pela presença de ferro em solução sólida. / The Cu-30%Zn alloy, known as 70/30 brass, has many commercial applications like ammunition cartridge and electronic connectors. To properly produce strips and bars of this material it is necessary to realize a heating treatment called annealing, which aims on recovering the mechanical properties of the material. The effect of solute atoms is a high important factor to determine the material behavior during annealing. This issue is getting even more importance to industrial applications, due to the increase of the recycle of waste products. These wastes often contaminate the molten metal with foreign elements which may be in solid solution after solidification. This work aims to assess changes in behavior of the 70/30 brass during annealing due to iron in residual content. Based on literature, it was proposed a methodology which takes advantages of interrupted annealing in dilatomer and isothermal annealing for three different iron residual content: CuZn- 1Fe (0,0126%Fe), CuZn-4Fe (0,0417%Fe) and CuZn-6Fe (0,0599%Fe). Two heating rates were used: 10 ºC/min e 1000 ºC/min. The mechanical properties were evaluated by Vickers microhardness and the recrystallized fraction was determined by quantitative microscopy. The microstructural analysis showed that the recrystallization starts preferentially on shear bands. The results from different techniques showed that the recrystallization temperature range is 295ºC to 345ºC when the heating rate was 10 ºC/min and 365º to 445ºC for 1000 ºC/min. There were no evidences of changing the brass behavior during annealing with the residual iron content. The isothermal annealed samples demonstrated a tendency for the formation of a heterogeneous microstructure at both 500ºC or 600ºC, which can be due to the recrystallization microstructure evolution. In the final stage, bigger recrystallized grains are formed inside cold worked grains. Also, the material with 599 ppm Fe did not change its grain size during annealing at 500ºC. MET results did not demonstrate the occurrence of dispersed iron particles. DSC analysis showed a peak prior to recrystallization, which was identified as the formation of a Cottrell atmosphere in all samples. The iron solute seems to detain its occurrence.

Estágio realizado na Cruz Martins e Wahl, Ld.ª / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

O polímero Poli(3-hidroxibutirato) - PHB - é sintetizado e consumido por microorganismos, o que o torna um material muito interessante e adequado aos problemas ambientais atuais. Porém, sua baixa tenacidade e estabilidade térmica são algumas das principais desvantagens em relação aos principais polímeros de engenharia. A mistura com polímeros modificadores de impacto ou a incorporação de aditivos como plastificantes são algumas das possibilidades para melhorar certas características desse polímero. Contudo, uma razão fundamental para a fragilidade marcante desse material é o processo de envelhecimento que ele sofre mesmo durante o armazenamento, caracterizado por mudanças na estrutura cristalina que diminuem a capacidade de dissipação de energia. Esse trabalho investigou esse fenômeno e seu efeito sobre o PHB puro, a blenda com o Poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) - P(EMAGMA) - e o PHB com o plastificante trietilenoglicol bis(2-etil-hexanoato) TEG(EH). A partir desse ponto, condições de recozimento foram definidas como tentativa de corrigir os problemas conseqüentes do envelhecimento. As amostras recozidas foram caracterizadas e comparadas com amostras envelhecidas, por meio de ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC), espalhamento de raios-x de baixo ângulo (SAXS), propriedades mecânicas, técnicas de microscopia e biodegradação. Os resultados mostraram que as alterações na morfologia lamelar causadas pelo recozimento melhoram significativamente as propriedades mecânicas das composições testadas e ajudam a prevenir um novo envelhecimento. A composição PHB/Plastificante se mostrou menos susceptível a esse processo de fragilização. Alterações na biodegradabilidade dos materiais também foram observadas, considerando mudanças nas morfologias esferulítica e lamelar. / High biodegradability makes Poly(3-hydroxybutyrate) - PHB - interesting from an environmental point of view. However, this material presents some properties below the required for a large-scale use, especially its low toughness. Blending with polymers with higher impact strength or incorporate additives such as plasticizers can be an alternative to enhance these properties. Even so, a fundamental reason for the remarkable brittleness of PHB is the intrinsic ageing phenomenon that this polymer undergoes through time even at room temperature, marked by changes in microstructure that ultimately restrict energy dissipation. In this work, this phenomenon was investigated for pure PHB, a blend PHB/Poly(ethylene-co-methyl acrylate-co- glycidyl methacrylate) PEMAGMA and PHB with plasticizer Tri(ethylene glycol) bis(2- ethylhexanoate) TEG(EH). As an attempt to overcome the drawbacks caused by ageing, annealing conditions were defined and the annealed samples were characterized and compared with aged ones, using differential scanning calorimetry (DSC), small angle x-ray scattering (SAXS), tensile testing, microscopy techniques and biodegradation. The results showed a significant improvement in mechanical properties and prevention of a possible re-aging. The composition PHB/Plasticizer proved to be less susceptible to ageing. Changes in the spherulitic and lamelar morphology have also affected the biodegradability of the samples.