Orientador: Samuel Silva / Resumo: Critérios de falhas realizam a predição de circunstâncias nas quais materiais sólidos estão sobre ação de carregamentos externos. As teorias de falhas são conhecidas como diferentes critérios de falhas, como von Mises e Tresca, os quais são os mais famosos para determinados materiais. Além disso, esta dissertação de mestrado pretende mostrar a comparação entre os critérios de falha de Tresca e von Mises, levando em conta incertezas subjacentes nas equações constitutivas e na análise de tensão. Para exemplificar acomparação,algumassimulaçõessãorealizadasusandoumaplacasimples,umproblema de deflexão simples,e a estrutura de um carro do formula SAE. Devido à complexidade deste sistema, diferentes tipos de etapas probabilísticas são utilizadas, como o método de superfície de resposta e a correlação de parâmetros. Os resultados mostram que várias variáveis aleatórias de entrada afetam em maneiras diferentes as variáveis aleatórias de saída e que não há uma diferença grande entre os critérios de falha de von Mises e Tresca quando incertezas são assumidas na formulação para a análise de tensão. / Abstract: Failure theory is the investigation of predicting circumstances under which solid materials under the processing of external loads. The theories of failure are known as different failure criteria such as von Mises and Tresca which are the most famous of these for certain materials. Additionally, this master dissertation intends to show a comparison between Tresca and von Mises failure criterions, taking into account the underlying uncertainties in the constitutive equations and stress analysis. In order to exemplify the comparison, some numerical simulations are performed using a simple plate, simple deflection problem and a frame of the formula car. Due to the complexity of frame of the formula car, different kind of probabilistic steps are used as a response surface method and parameters correlation. Results show that several random input variables effect the random output variables in various ways, and there is no such a big difference between the von Mises and Tresca failure criterions when uncertainties are assumed in the formulation for stress analysis. / Mestre

Com o avanço da implantodontia e da estética, novos materiais estão sendo utilizados para substituir partes metálicas de próteses. Este estudo teve como objetivo comparar as tensões geradas por próteses implantossuportadas totais de mandíbula em função da variação do material utilizado nas barras e do modo de confecção, através de análise fotoelástica qualitativa. Em um modelo mestre simulando a curvatura da mandíbula foram posicionados 4 implantes de conexão locking taper. A partir deste planejamento foi confeccionada uma barra por CAD/CAM em resina reforçada por fibra que serviu de base para confecção de outras duas barras por CAD/CAM em Ti e CoCr e outra fundida em CoCr, totalizando quatro barras sobre as quais foram confeccionadas próteses totais padronizadas em resina acrílica. Foi analisada a adaptação marginal por meio de microscópio ótico comparador. O modelo fotoelástico foi confeccionado com base no modelo mestre. O ensaio realizado com cargas em oclusão total contra antagonista, mordida anterior, mordida posterior e pontual no extremo do cantilever. Todas as próteses com barras metálicas transmitiram tensões para região cervical dos implantes sendo que a barra de CoCr usinada apresentou o pior padrão de distribuição de tensões e a fundida a pior adaptação / With the recent advancement of implant dentistry and aesthetics new materials are being used to replace metal frameworks of prostheses. This study aimed to compare the stress distributed by mandibular implant-supported prosthesis due to the variation of materials and production techniques of the prosthesis framework by a qualitative photoelastic analysis. In an acrylic model simulating the mandibular curvature, four implants 4.5mm x 6mm with locking taper conection were positioned. From this planning was made a framework of resin reinforced with fiber by CAD/CAM which served as base for manufacturing the two other frameworks in CAD/CAM of Ti and CoCr and cast of CoCr, totaling four frameworks on which standardized denture acrylic resin were prepared. Marginal adaptation was analyzed by optical microscope comparison. The photoelastic model was made based on the master model. The photoelastic test was performed at loads in total occlusion versus antagonist, anterior bite, posterior bite and punctual at the cantilever All prostheses with metal frameworks transmitted stress forces to the cervical region of the implants, and the machined framework of CoCr (G2) showed the worst pattern of stress distribution, and the cast one showed the poorer adjustment (G4). The framework in fiber reinforced resin showed adequate stress distribution and marginal adaptation

O surgimento dos implantes osseointegrados melhorou a qualidade de vida de pacientes edêntulos. Seu uso favorece retenção e estabilidade, gerando maior eficiência mastigatória e conforto. O objetivo deste estudo foi avaliar manutenção da força de retenção e padrões de tensões gerados na mandíbula em overdentures confeccionadas com dois sistemas de retenção retidas por 2 ou 3 implantes. Teste de carga cíclica e análise fotoelástica de tensões foram realizados. Para o teste de carga cíclica foram utilizados modelos representativos de mandíbulas desdentadas e os grupos analisados foram: A) 2 implantes com barra clipe; B) 3 implantes com barra clipe; C) 2 implantes com barra clipe e bola/o\'ring nas extremidades; D) 3 implantes com barra clipe e bola/o\'ring nas extremidades. Cinco espécimes por grupo foram submetidos à ciclagem e 5 permaneceram imersos na máquina de ciclagem (controle). As leituras de força de retenção foram realizadas por ensaio de tração em máquina de ensaios universal antes da ciclagem e a cada 500 mil ciclos. A ciclagem foi realizada com frequência de 1,8 Hz, carga de 130 N, por 2 milhões de ciclos. Para a aplicação de carga, foram feitas pontas correspondentes à arcada antagonista unilateral posterior. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente pelo modelo linear de efeitos mistos. Para a análise fotoelástica, foi feito um modelo mestre curvo em resina acrílica. O modelo foi preparado para conter cinco implantes, paralelos, distribuídos na região interforaminal. Grupo com 4 implantes com barra clipe e o\'rings nas extremidades foi incluído como controle. Prótese total foi confeccionada e usada em todos os grupos. A cada grupo, nova captura de retentores foi realizada. Para obtenção dos modelos fotoelásticos, foram confeccionados moldes em silicone do modelo mestre. A verificação das tensões em torno dos implantes foi realizada por meio de análise fotoelástica qualitativa de transmissão sob aplicação de carga cêntrica estática de 50 N. Diferentes tipos de pontas e locais de aplicação de carga foram usados. Os resultados demonstraram que carga cíclica influencia na perda de retenção overdentures mandibulares. Comparando grupos controle e teste, observou-se que os grupos com três implantes apresentaram maior influência da ciclagem na perda de retenção. Os sistemas de retenção estudados apresentaram comportamentos diferentes até um milhão de ciclos, após não houve diferença quanto à manutenção de retenção. Todos os grupos mantiveram retenção satisfatória ao final da ciclagem. Três implantes apresentaram maior tensão ao redor dos implantes e pouca ou nenhuma sobre o rebordo. Nos grupos com dois implantes, aplicação de carga posterior gerou tensões no rebordo alveolar e implantes. Grupos com extensões distais evidenciaram uma maior tensão ao redor dos implantes que os sem extensão. / The appearance of osseointegrated dental implants improved the quality of life of fully edentulous patients. Implants promote retention and stability, producing higher masticatory efficiency and comfort. The aim of this study was analyze the retention maintenance and the stress pattern generated by two or three implants-supported mandibular overdentures with two attachments systems. Cyclic loading test and photoelastic stress analysis were performed. For the cyclic loading test, edentulous mandibular models were used. The analyzed groups were: A) 2 implants with bar clip; B) 3 implants with bar clip; C) 2 implants with bar clip and balls/o\'rings in the extremity; D) 3 implants with bar clip and balls/o\'rings in the extremity. Five specimens per group were submitted to cyclic loading and five were kept immersed inside the test machine (control group). The measurements of retention force were performed by tensile test in a universal testing machine before cyclic loading and after each 500 thousands cycles. The cycling was performed with frequency of 1.8 Hz, loading of 130 N, up to two million cycles. For the load application, tips corresponding to posterior unilateral antagonist teeth were produced. Data were statistically analyzed by linear mixed-effects model. For the photoelastic analysis, a curved master model was produced in acrylic resin. The model contained five parallel implants, distributed in interforaminal area. A group with 4 implants splinted with bar clip and balls/o\'rings in the extremity was included as a control. Complete denture was made and used in all groups. In each group, incorporating of new attachments was performed. For the obtainment of photoelastic models, silicone impression of the master model was performed. The assessment of stress around implants was done through quantitative transmission photoelastic analysis under static centric load application of 50 N. Different sorts of tips and load application places were used. The results showed that cyclic load influences the retention loss of mandibular overdentures. Comparing test and control groups, it was observed that groups with three implants showed higher influence of cyclic loading in retention loss. The studied attachments systems showed different behaviors up to one million cycles, after that there was not difference in the maintenance of retention. All groups had satisfactory retention at the end of cycling. Groups with three implants showed higher stress around implants and lower or none on alveolar ridge. In groups with two implants, load application on posterior area caused stress on alveolar ridge and implants. Groups with distal extensions demonstrated higher stress around implants than groups without extension.

Nenhuma / Neste trabalho propõe-se uma nova metodologia para a análise do ruído magnético Barkhausen, as transformadas Wavelet., uma ferramenta de processamento de sinais que possibilita exibir o comportamento das freqüências e a quantidade de informações presentes em um determinado sinal. As transformadas Wavelet são utilizadas para a análise de sinais não estacionários, proporcionando uma representação tempo-frequência do sinal simultaneamente. Foram estudados três tipos de materiais ferromagnéticos, os aços ASTM A 515, USI SAC 50 e AISI 1045. A primeira fase dos estudos abordou a análise do ruído magnético Barkhausen para a avaliação de tensões mecânicas presentes nestes materiais. Os experimentos foram realizados utilizando-se as transformadas Wavelet contínua, Wavelet discreta e Wavelet Packet Entropia Wavelet e o método RMS convencional, sendo comparados os resultados obtidos pelos dois métodos. Verificou-se que a utilização da transformada Wavelet Packet Entropia Wavelet apresentou melhores resultados do que os obtidos pelo método RMS. Na segunda fase, os experimentos foram realizados de forma a verificar a possibilidade de emprego do método para a diferenciação das amostras estudadas. Os estudos foram realizados para valores de tensões mecânicas entre -30 MPa e 30 MPa e os resultados obtidos pelo método tradicional RMS e pelo método de Entropia Wavelet foram submetidos a uma análise estatística que possibilitou diferenciar, por intervalos de confiança de 95%, as amostras dos diferentes materiais. As principais conclusões deste trabalho é que a análise do ruído magnético Barkhausen utilizando a técnica de processamento de sinais pelo uso de Entropia Wavelet possibilita a diferenciação de amostras dos diferentes materiais ferromagnéticos estudados e apresenta sensibilidade para a detecção de variações de tensões numa faixa de tensões superior ao método tradicional RMS. Os resultados obtidos com o uso das transformadas Wavelet contínuas e das outras transformadas Wavelet discretas não apresentaram informações relevantes para estas aplicações. / In this study, a new methodology for Barkhausen noise analysis of ferromagnetic materials is proposed. This methodology is based on the use of the Wavelet transforms, a signal processing tool capable of providing the frequency content and he amount of information of a particular signal. The Wavelet transforms are used for non-stationary signals analysis and are capable of providing the time and frequency information simultaneously, hence giving a time-frequency representation of the signal. Three different ferromagnetic materials were investigated, the ASTM A 515, USI SAC 50 and AISI 1045 steels. The first part of the study was directed to the analysis of the magnetic Barkhausen noise for evaluation of the mechanical stresses present in these materials. The experiments were performed using the Continuous Wavelet Transforms, the Discrete Wavelet Transforms, the Wavelet Packet Transform Wavelet Entropy and the conventional RMS Method. The results obtained from these methods were compared. The results obtained from the use of the Wavelet Packet Transform Entropy Wavelet were more representative than those obtained from the use of the RMS method. In the second part of this study, the experiments were performed in order to verify the use of these methods to separate the materials studied. The experiments were performed in the stress range from 30 MPa to 30 MPa and the results obtained from the RMS Method and the Wavelet Packet Transforms Method Entropy Wavelet were submitted to a statistical analysis that allowed differentiating, with 95% on confidence interval, the samples of the materials studied. The mains conclusions obtained from this study are: the stress range where the Wavelet Packet Transforms - Entropy Wavelet Method presented sensitivity for stress changes in the materials studied was larger than the presented by the RMS Method and the use of this Wavelet Transforms was adequate to differentiate the materials used in this work. The results obtained from the Continuous Wavelet Transforms and the other Discrete Wavelet Transforms did not present relevant information for these applications.

Nenhuma / A tenacidade à fratura avalia a resistência à propagação de uma trinca e tornou-se uma importante propriedade a ser considerada em metodologias para avaliação de integridade estrutural de componentes mecânicos em geral. A principal metodologia para avaliação dos efeitos da perda de restrição à plasticidade (Teoria J-Q) representa um grande passo para a inclusão dos efeitos geométricos nos estudos da fratura. Alguns avanços têm sido propostos para a obtenção de um parâmetro para transferência de valores de tenacidade obtidos em laboratório para o componente estrutural real. Assim, neste trabalho teórico de pesquisa foram realizadas diversas análises numéricas 3D, com o objetivo de compreender os efeitos da perda de restrição à plasticidade sobre os valores de tenacidade à fratura. Parâmetros como tamanho de trinca e geometria do corpo-de-prova foram analisados para fornecer informações mais detalhadas sobre a perda de restrição à plasticidade. Esta análise revelou uma variação da integral J e do parâmetro Q com a espessura de cada corpo-de-prova. Novas curvas J-QA foram traçadas para a descrição do nível de restrição à plasticidade e para um ajuste dos valores mais realísticos de tenacidade à fratura. Também foram comparados os resultados com o código ASME, onde foi possível ver como o mesmo tem um conceito extremamente conservador. / The fracture toughness is used to evaluate the resistance to the propagation of a crack and became an important property to be considered in methodologies for structural integrity evolution of mechanical components in general. The main methodology for assessing the crack-tip constraint (JQ Theory) represents a major step towards the inclusion of geometrical effects in studies of fracture. Some advances have been proposed for a parameter to transfer values of toughness obtained in laboratory to real structural components. Thus, theoretical work in this research consisted of several 3D numerical analysis with the aim of understanding the constraint effects on the values of fracture toughness. Several parameters such as crack size and specimens geometry were analyzed to provide detailed information about constraint effects. This analysis revealed a variation of J integral and the parameter Q with the thickness of each specimen. New J-Q curves were drawn to describe the level constraint of plasticity and a more realistic set of values of fracture toughness. The results were compared with the ASME code, where it was possible to see that the code criteria are very conservative.

Com o avanço da implantodontia e da estética, novos materiais estão sendo utilizados para substituir partes metálicas de próteses. Este estudo teve como objetivo comparar as tensões geradas por próteses implantossuportadas totais de mandíbula em função da variação do material utilizado nas barras e do modo de confecção, através de análise fotoelástica qualitativa. Em um modelo mestre simulando a curvatura da mandíbula foram posicionados 4 implantes de conexão locking taper. A partir deste planejamento foi confeccionada uma barra por CAD/CAM em resina reforçada por fibra que serviu de base para confecção de outras duas barras por CAD/CAM em Ti e CoCr e outra fundida em CoCr, totalizando quatro barras sobre as quais foram confeccionadas próteses totais padronizadas em resina acrílica. Foi analisada a adaptação marginal por meio de microscópio ótico comparador. O modelo fotoelástico foi confeccionado com base no modelo mestre. O ensaio realizado com cargas em oclusão total contra antagonista, mordida anterior, mordida posterior e pontual no extremo do cantilever. Todas as próteses com barras metálicas transmitiram tensões para região cervical dos implantes sendo que a barra de CoCr usinada apresentou o pior padrão de distribuição de tensões e a fundida a pior adaptação / With the recent advancement of implant dentistry and aesthetics new materials are being used to replace metal frameworks of prostheses. This study aimed to compare the stress distributed by mandibular implant-supported prosthesis due to the variation of materials and production techniques of the prosthesis framework by a qualitative photoelastic analysis. In an acrylic model simulating the mandibular curvature, four implants 4.5mm x 6mm with locking taper conection were positioned. From this planning was made a framework of resin reinforced with fiber by CAD/CAM which served as base for manufacturing the two other frameworks in CAD/CAM of Ti and CoCr and cast of CoCr, totaling four frameworks on which standardized denture acrylic resin were prepared. Marginal adaptation was analyzed by optical microscope comparison. The photoelastic model was made based on the master model. The photoelastic test was performed at loads in total occlusion versus antagonist, anterior bite, posterior bite and punctual at the cantilever All prostheses with metal frameworks transmitted stress forces to the cervical region of the implants, and the machined framework of CoCr (G2) showed the worst pattern of stress distribution, and the cast one showed the poorer adjustment (G4). The framework in fiber reinforced resin showed adequate stress distribution and marginal adaptation

This project involves a failure analysis of the internal structural collapse that occurred in World Trade Center 5 (WTC 5) due to fire exposure alone on September 11, 2001. It is hypothesized that the steel column-tree assembly failed during the heating phase of the fire. The results of this research have serious and far-reaching implications, for this method of construction is utilized in approximately 20,000 existing buildings and continues to be very popular. Catastrophic failure during the heating phase of a fire would endanger the lives of firefighters and building occupants undergoing extended egress times (e.g., high-rise buildings), or relying upon defend-in-place strategies (e.g., hospitals). Computer software was used to reconstruct the fire event and predict the structural performance of the assembly when exposed to the fire. Results from a finite element, thermal-stress model confirms this hypothesis, for it is concluded that the catastrophic, progressive structural collapse occurred approximately 2 hours into the fire exposure.

<p>Kontinualno livenje se razlikuje od drugih procese očvršćavanja po svom<br />prirodnom stabilnom stanju, u odnosu na spoljnog posmatrača u<br />laboratorijskim referentnim uslovima. Rastopljeni metal očvršćuje prema<br />zidovima kalupa, dok se istovremeno povlači sa dna kalupa brzinom koja<br />održava čvrsto/tečno na konstantnom položaju tokom vremena. Proces<br />funkcioniše najbolje kada svi njegovi aspekti rade u ovakvom stabilnom<br />stanju. Vertikalne mašine se koriste za kontinuirani proces livenja. Ovaj rad<br />istražuje uticaj brzina protoka liva u kontinuiranom procesu livenja . U ovom<br />istraživanju , su prikazani rezultati kontinuiranog livenja bronze. Na osnovu<br />raspodele temperature na površini uzorka, tokom ispitivanja zatezne<br />čvrstoće, vrši se detekcija pukotina. Ova ispitivanja, koristeći metode<br />mehanike loma, su primenjena zbog sigurnosti procene metalnih konstrukcija.<br />Numerička simulacija distribucije napona, je takođe predstavljena. Rezultati<br />su pokazali, da je termografija pogodan metod za praćenje i predviđanje<br />prslina i njihovog rasta, kao i za određivanje kritičkog napona u toku<br />deformacija. Na kraju ovih istraživanja, može se zaključiti, da je ovaj rad<br />doprineo razvoju i usavršavanju tehnologije za vertikalno livenje na dole u<br />značajnoj meri, kako u naučnoj tako i u komercijalnoj sferi.</p> / <p>Continuous casting is distinguished from other solidification processes by its steady<br />state nature, relative to an outside observer in laboratory frame of reference. The<br />molten metal solidifies against the mold walls, while it is simultaneously withdrawn from<br />the bottom of the mold at rate which maintains the solid/liquid interface at a constant<br />position in time. The process works best when all of its aspects operate in this steadystate<br />manner. Vertical machines are used for continuous casting process. This work<br />investigates the effect of mold flow velocities in continuous casting process. In this<br />research, are the results of continuous casting study of bronze. Based on the<br />distribution of temperature on the surface of the sample, during the tensile test, crack<br />tip are determined. The tests, using the methods of fracture mechanics, were applied<br />due to the safety assessment of metal structures. The numerical simulation of stress<br />distributions, on the same model under the same condition, is presented, too. The<br />results have showed, that thermography is a suitable method for monitoring and<br />prediction of crack initiation and growth, as well as, critical stress in deformations. At the<br />end of these studies, we can conclude that this work has contributed to the<br />development and improvement of technologies for vertical casting to down to a<br />considerable extent, both in science and in the commercial sphere.</p>

This thesis deals with the design of a container carrier with interchangeable superstructures up to 3000 kg of technical weight. The introduction renders a critical review of similar devices and consecutive review of the device in terms of legislative matters. A dynamic simulation was used to calculate the loaded states. The outcome of the simulation was used to set the border conditions, which were then used for strength analysis calculations using finite element method (FEM). Blueprints of the final design are a part of the thesis.

Dans un contexte de changement climatique, la caractérisation des variétés de blé tendre en réponse à des évènements de sécheresse et de stress thermique est un des défis de l’agriculture. Cette thèse, issue d’un partenariat -public entre Arvalis-Institut du Végétal, Biogemma et l’INRA (Institut National de la Recherche Agronomique), avait pour but de développer des connaissances et des outils nécessaires à l’identification de variétés tolérantes à la sécheresse et au stress thermique et à la création de variétés répondant à cette exigence. Pour ce faire, nous avons analysé un panel de 220 variétés commerciales, génotypées avec 280K SNP et testées dans 35 environnements variés (combinaison d’année, lieu et régime hydrique), plus une expérimentation en conditions contrôlées où un stress thermique a été appliqué pendant le remplissage du grain. La complexité de l’étude de la tolérance à la sécheresse nous a conduit à présenter cette thèse en séparant, dans un premier temps, l’étude des stress hydriques et thermiques, puis de prospecter une méthode d’analyse multi-stress. Nous avons montré que même si la sélection a amélioré la performance des variétés en condition hydrique optimale, le progrès génétique doit être accéléré et mieux réparti en fonction des différents types de stress. Nous proposons pour cela plusieurs déterminants génétiques qui pourraient permettre un gain dans des environnements stressants. Nos résultats et méthodes sont discutés au regard des besoins en préconisation et amélioration variétale. Des pistes de recherche complémentaires et des améliorations ont aussi été suggérées. / In a context of climate change, the characterization of wheat varieties in response to drought and heat stress events is one of the major challenges of agriculture. This PhD thesis, resulting from a private-public partnership between Arvalis ‘Institut du Végétal’, Biogemma and INRA (“Institut National de la Recherche Agronomique”), aimed at providing necessary knowledge and tools to identify drought or heat-tolerant varieties and breed for varieties that meet these requirements. Analyses were conducted using a panel of 220 commercial varieties, genotyped with 280K SNP and tested in 35 environments (combination of year, location and water regime) and an experiment under controlled conditions where heat stress was applied during grain filling. The complexity of the study of drought and heat tolerance led us to present this thesis by first separating hydric and thermal stresses, and then to explore a multi-stress analysis method. Even if breeding has improved the performance of varieties under optimal water conditions, we showed that genetic progress must be accelerated and better distributed according to different stress scenarios. We propose several genetic determinants that could allow genetic gain in stressful environments. Our results and methods are discussed in view of the needs for varietal recommendation and improvement. Additional research strategies and methods improvements were also suggested.