Métodos convencionais, tais como o método da chapa ortotrópica, têm sido aplicados por muitos anos no estudo de painéis reforçados pela sua simplicidade e facilidade de aplicação na determinação de tensões agentes nas fases iniciais da espiral projeto. Não estão disponíveis na literatura, porém, análises comparativas do método da chapa ortotrópica com procedimentos numéricos utilizando elementos finitos (MEF) que permitam a determinação da acurácia ou da ordem de grandeza dos desvios inerentes à aplicação desta metodologia. O presente trabalho apresenta análises comparativas entre estas duas metodologias na solução de painéis reforçados submetidos a carga lateral uniforme, tipicamente aplicados a estruturas navais (chapa em apenas um dos lados com reforçadores em T). Com este objetivo foram construídos modelos de painéis simplesmente apoiados e engastados (modelagem com elementos de viga e casca) com diferentes espaçamentos e diferentes inércias de reforçadores, configurando uma ampla matriz de análise paramétrica. Os resultados de deflexões e tensões nas vigas e chapas obtidos dos modelos MEF foram parametrizados em função das variáveis da chapa ortotrópica (razão de aspecto virtual), (coeficiente de torção) e K (parâmetro adimensional de tensões e de deflexão). Esta parametrização permite gerar curvas numéricas de tensão e deflexão dos modelos em estudo. As curvas numéricas assim geradas são comparadas com as curvas propostas pelo método da chapa ortotrópica para painéis reforçados simplesmente apoiados, de tal maneira que sua comparação permita, além de determinar a sensibilidade dos resultados numéricos em função das mudanças de inércia e espaçamento entre reforçadores, aferir o nível de desvio oriundo do uso da metodologia da chapa ortotrópica em relação ao método dos elementos finitos. Resultados mostram que as curvas derivadas da metodologia da chapa ortotrópica fornecem bons resultados para as deflexões e tensões transversais nas vigas no centro do painel reforçado. Para as tensões longitudinais nas vigas, uma curva corrigida de tensões longitudinais máximas é fornecida. No caso das curvas de tensões longitudinais e transversais na chapa, as curvas da chapa ortotrópica fornecem valores conservadores de tensão no centro do painel em relação aos valores obtidos dos modelos MEF. Adicionalmente, uma vez que o método da chapa ortotrópica só fornece curvas para chapa sem reforçadores no caso de condição de engaste, curvas numéricas das diferentes variáveis são fornecidas para esta condição. Analogias são feitas com a solução fornecida pelo método da chapa ortotrópica para painéis reforçados com razão de aspecto =, borda longitudinal engastada e borda transversal apoiada. Adicionalmente, resultados analíticos baseados na teoria de grelhas são comparados com os valores fornecidos pelas curvas numéricas para painel engastado obtendo-se resultados consistentes. Com esta análise foi possível determinar a aplicabilidade e limitações do método da chapa ortotrópica no estudo de painéis reforçados simplesmente apoiados. O estudo também fornece novas curvas numéricas para painéis reforçados engastados. / Conventional methods, such as the orthotropic plate, have been applied for many years in the study of stiffened plates to obtain the stresses acting on the structure in the early stages of the structural design, because of its simplicity and easy application. However, comparative analyses of the orthotropic plate method with numerical methods using finite element analyses (FEM) to determine its accuracy or inherent errors are not available in the literature. This study presents comparative analyses between the solutions of the two methodologies for reinforced panels subjected to lateral uniform load, typically applied to marine structures (plate only on one side with T beams). Models of reinforced panels were implemented for a simply supported and clamped boundary conditions with different spacing between stiffeners and different stiffeners`s inertia, setting up a broad array of parametric analysis. The deflections and stresses in beams and plate derived from the MEF analyses were parameterized as function of the orthotropic plate parameters: (virtual aspect ratio), (torsion coefficient) and K (dimensionless parameter of stress and deflection). This enables the generation of parametric numerical curves of stresses and deflections for the models under study. The numerical curves generated in this way were compared with the analytic curves proposed by the orthotropic plate theory for reinforced panels with simply supported boundary conditions. The comparisons allow, in addition to a sensitivity analysis of the numerical curves as a function of inertia and spacing between stiffeners, the assessment of inherent deviation for the orthotropic plate theory when compared with the finite element analyses. From the comparative analyses, it is possible to conclude that the curves proposed for the orthotropic theory for deflection and stresses of the transverse beam at the center of the reinforced panels have a good correlation with the numeric curves and provide accurate results. For the stresses on longitudinal beam, a revised curved for maximum stresses is provided. For the curves of plate stresses in the longitudinal and transverse directions at the center of the panels, the orthotropic plate theory provides conservative values when compared with the values of FEM models. The orthotropic plate method only provides curves for unstiffened plate under clamped boundary condition. Numerical curves for reinforced panels with clamped boundary condition are provided. Analogies are made between the solution provided by the orthotropic theory for a reinforced panel with an infinite virtual aspect ratio = , longitudinal edges clamped and transverse edges simply supported. Additionally, analytical results based on grillage theory were compared with the values provided by the numerical curves for clamped reinforced panels, obtaining a consistent results and a good correlation. This analysis provides a critic overview of the applicability and limitations of the orthotropic plate method for the analyses of reinforced panels with simply supported boundary condition. The study also provides new numerical solutions for reinforced panels with clamped boundary condition.

Orientador: Prof. Dr. João Batista de Aguiar / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2014. / O objetivo desta dissertação consiste em desenvolver uma metodologia para o cálculo da vida em fadiga de um chassi de caminhão comercial leve usando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Um estudo de caso foi desenvolvido utilizando um modelo simplificado da geometria real de um chassi de caminhão comercial leve de um fabricante nacional. A geometria foi discretizada por meio de elementos de vigas. O conteúdo de frequências do sinal de excitação foi comparado às frequências naturais da estrutura, revelando a possibilidade de modos naturais serem ativados. Baseado neste fato, uma análise linear dinâmica de tensões foi conduzida. Numa etapa inicial, vários coeficientes de amortecimento, numa faixa recomendada pela literatura, foram avaliados, e um coeficiente foi adotado para todas as análises subsequentes. O impacto do número de modos naturais de vibrar na reposta da análise de tensões por superposição modal também foi avaliado, e os coeficientes de influência modal foram calculados. O elemento mais crítico da estrutura foi identificado com base na Máxima Tensão Principal Absoluta e nos diagramas de esforços internos. Os efeitos de concentrações de tensões na seção crítica também foram contabilizados. O método de contagem de ciclos "contagem de ciclos de chuva" (Rainflow) foi aplicado ao histórico de tensões da seção crítica para reduzir o sinal á um conjunto de ciclos de amplitude constante. A vida útil da seção crítica foi então estimada por meio dos métodos Stress-Life e Strain-Life associados à teoria de acúmulo de dano de Palmgreen-Miner. Rotinas em MatLab® foram escritas para automatizar os cálculos das equações não-lineares desta etapa. / The aim of this dissertation is to develop a methodology to evaluate the fatigue life of a comercial truck chassis utilizing the Finite Element Method (FEM). A case study has been conducted utilizing a simplified model of an actual light truck chassis used by a local trucks manufacturer. The geometry has been discretized using beam elements. The frequency content of the excitation signal has been compared to the natural vibration modes frequencies of the structure, uncovering the possibility of activating natural modes. Based on this fact, a time domain dynamic stress analysis has been performed. Several Rayleigh damping coefficients have been selected from the literature recommended range, and its effect on the response of the structure have been evaluated. The impact of the number of extracted normal modes on the modal superposition stress analysis has also been assessed and the corresponding modal participation factors have been calculated. The most critical section has been identified with the aid of internal forces free body diagrams and based on the maximum absolute principal stresses. The effect of stress concentration on the critical section has also been accounted for. The Rainflow cycle counting method has been used to reduce the complex stress history to a set of cycles of constant amplitude. The life at the critical section has been calculated using the Stress Life and Strain Life methods with mean stress correction coupled to the Palmgreen-Miner damage summation technique. The stress calculation has been accomplished through the use of the commercial code Abaqus Student®, and all subsequent calculations have been carried-out utilizing routines written in MatLab®.

Em busca de soluções estruturais para restauração de pavimentos rodoviários que que sejam eficientes, mas ao mesmo tempo que sejam econômicas e impactem o mínimo possível na dinâmica de operação da malha rodoviária, tem sido difundida a metodologia de reciclagem a frio de pavimentos com a estabilização com espuma de asfalto. A redução de custos devido a reutilização de material e a menor necessidade de transporte de insumos, além da possibilidade de realização da restauração em um curto espaço de tempo, têm contribuído para a crescente utilização do processo. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho e o comportamento mecânico de uma mistura reciclada estabilizada com espuma asfalto, para melhor entender os efeitos do confinamento e do teor de umidade do material, visto que este passa por um processo de cura quando já em serviço. Foi acompanhado um trecho experimental onde o pavimento foi restaurado com a aplicação de uma base reciclada estabilizada com espuma de asfalto. O segmento foi monitorado através do controle tecnológico de execução e de levantamentos deflectométricos com FWD. Verificou-se que as deflexões após quase 24 meses da execução do trecho reduziram consideravelmente. Paralelamente, foram realizados ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência triaxial e de deformação permanente para diferentes procedimentos de cura para verificação do efeito da saída da água nas mudanças de comportamento mecânico do material. Verificou-se ainda o efeito das tensões de confinamento no módulo de resiliência de materiais estabilizados com espuma de asfalto e determinaram-se os parâmetros de cisalhamento do material através de ensaiosTriaxiais Monotônicos. Pode-se concluir que a cura é uma consideração importante tanto com relação a sua duração, quanto com relação ao seu efeito no comportamento do material. / Seeking for pavement rehabilitation solutions that result in efficient and capable structures, that bring economic advantages, and the smallest possible impact to the road network operation, cold recycling with foamed asphalt stabilization has been gaining acceptance and growing steadily. The possibility of economic benefits due to material reuse and the decrease in transportation costs, allied to the reduced time needed to open to traffic, have contributed to the increase in this technique\'s use. This study has the objective of evaluating the performance of cold recycled mixes stabilized with foamed asphalt, for a better understanding on the effects of confining stresses, and material moisture content, since it undergoes the curing process when in service. An experimental test section with foamed stabilized recycled material used as the base course was monitored through quality control and quality assurance and FWD tests. It was observed that deflections, after nearly 24 months, have decreased significantly. In laboratory, Indirect Tensile Strength, Triaxial Resilient Modulus, and Permanent Deformation Tests were conducted for samples cured through different procedures, to evaluate the stress dependency and the effect of moisture decrease on the material behaviour. As a complementing test to evaluate the effect of confinement on material mechanical behaviour and to characterize the shear properties in foamed stabilized materials, a Monotonic Triaxial Test was performed. Based on the results obtained, one can conclude that the curing is a critical consideration in terms of timing and its influence on pavement performance. Triaxial tests showed the stress dependency of this bitumen stabilized material, while permanent deformation results indicated some potential for damage in the early stages after construction. Also, foamed bitumen stabilized materials stress dependency indicate that its mechanical behaviour is similar to unbound granular materials. On the field evaluation, FWD data indicated the decrease in deflection with time, resulting in an increase of the layers stiffness.

As inclusões de sulfeto de manganês (MnS) são compostos não-metálicos formados no aço pela reação entre o enxofre (S) e o manganês (Mn). A formação das inclusões de MnS durante o processo de produção do aço é esperada e desejada em aços onde a usinabilidade é uma característica importante. Na usinagem, as inclusões apresentam um efeito de concentração de tensão no aço facilitando a quebra do cavaco. Esse efeito está determinado por fatores como tamanho e forma das inclusões e a distribuição das mesmas na matriz metálica. Vários estudos experimentais têm sido realizados com relação a esses fatores, no entanto, não existem modelos numéricos consolidados sobre este tema. O foco deste trabalho foi estudar a relação entre a microestrutura de dois aços para construção mecânica (composição base ABNT 1045) e sua usinabilidade. Um modelo numérico foi proposto para estudar os campos de tensão gerados no aço durante os processos de corte, considerando os aspectos microestruturais (principalmente as inclusões de MnS). As tensões resultantes durante o torneamento foram simuladas com base em medições de força de avanço e de corte durante ensaios de usinagem. Foi obtida uma boa correlação entre o modelo numérico e os resultados experimentais. A análise numérica confirmou que as inclusões atuam como concentradores de tensão e que sua morfologia e distribuição influenciam na usinabilidade do material. / MnS inclusions are non-metallic compounds formed in steel due to chemical reactions between sulfur and manganese. The formation of MnS inclusions during steel production is generally expected and sometimes desired in steels for machining applications. During machining, the stress concentrating effect due to MnS inclusions is determined by factors such as their size, shape and distribution in the metallic matrix. Several experimental studies have been conducted in this area; nevertheless, there are no consolidated numerical models. The main objective of this work was to analyze the relationship between the microstructure of two steels (ABNT 1045) and their machinability. A numerical model was proposed to study the stress fields during the cutting process, considering the microstructural aspects of steels (mainly the MnS inclusions). Stresses during turning were simulated based on experimental measurements of cutting and feed forces. A good agreement between the numerical model and experimental results was observed. Numerical results confirm that MnS inclusions are stress concentrators and their morphology and distribution influence the materials machinability.

Métodos convencionais, tais como o método da chapa ortotrópica, têm sido aplicados por muitos anos no estudo de painéis reforçados pela sua simplicidade e facilidade de aplicação na determinação de tensões agentes nas fases iniciais da espiral projeto. Não estão disponíveis na literatura, porém, análises comparativas do método da chapa ortotrópica com procedimentos numéricos utilizando elementos finitos (MEF) que permitam a determinação da acurácia ou da ordem de grandeza dos desvios inerentes à aplicação desta metodologia. O presente trabalho apresenta análises comparativas entre estas duas metodologias na solução de painéis reforçados submetidos a carga lateral uniforme, tipicamente aplicados a estruturas navais (chapa em apenas um dos lados com reforçadores em T). Com este objetivo foram construídos modelos de painéis simplesmente apoiados e engastados (modelagem com elementos de viga e casca) com diferentes espaçamentos e diferentes inércias de reforçadores, configurando uma ampla matriz de análise paramétrica. Os resultados de deflexões e tensões nas vigas e chapas obtidos dos modelos MEF foram parametrizados em função das variáveis da chapa ortotrópica (razão de aspecto virtual), (coeficiente de torção) e K (parâmetro adimensional de tensões e de deflexão). Esta parametrização permite gerar curvas numéricas de tensão e deflexão dos modelos em estudo. As curvas numéricas assim geradas são comparadas com as curvas propostas pelo método da chapa ortotrópica para painéis reforçados simplesmente apoiados, de tal maneira que sua comparação permita, além de determinar a sensibilidade dos resultados numéricos em função das mudanças de inércia e espaçamento entre reforçadores, aferir o nível de desvio oriundo do uso da metodologia da chapa ortotrópica em relação ao método dos elementos finitos. Resultados mostram que as curvas derivadas da metodologia da chapa ortotrópica fornecem bons resultados para as deflexões e tensões transversais nas vigas no centro do painel reforçado. Para as tensões longitudinais nas vigas, uma curva corrigida de tensões longitudinais máximas é fornecida. No caso das curvas de tensões longitudinais e transversais na chapa, as curvas da chapa ortotrópica fornecem valores conservadores de tensão no centro do painel em relação aos valores obtidos dos modelos MEF. Adicionalmente, uma vez que o método da chapa ortotrópica só fornece curvas para chapa sem reforçadores no caso de condição de engaste, curvas numéricas das diferentes variáveis são fornecidas para esta condição. Analogias são feitas com a solução fornecida pelo método da chapa ortotrópica para painéis reforçados com razão de aspecto =, borda longitudinal engastada e borda transversal apoiada. Adicionalmente, resultados analíticos baseados na teoria de grelhas são comparados com os valores fornecidos pelas curvas numéricas para painel engastado obtendo-se resultados consistentes. Com esta análise foi possível determinar a aplicabilidade e limitações do método da chapa ortotrópica no estudo de painéis reforçados simplesmente apoiados. O estudo também fornece novas curvas numéricas para painéis reforçados engastados. / Conventional methods, such as the orthotropic plate, have been applied for many years in the study of stiffened plates to obtain the stresses acting on the structure in the early stages of the structural design, because of its simplicity and easy application. However, comparative analyses of the orthotropic plate method with numerical methods using finite element analyses (FEM) to determine its accuracy or inherent errors are not available in the literature. This study presents comparative analyses between the solutions of the two methodologies for reinforced panels subjected to lateral uniform load, typically applied to marine structures (plate only on one side with T beams). Models of reinforced panels were implemented for a simply supported and clamped boundary conditions with different spacing between stiffeners and different stiffeners`s inertia, setting up a broad array of parametric analysis. The deflections and stresses in beams and plate derived from the MEF analyses were parameterized as function of the orthotropic plate parameters: (virtual aspect ratio), (torsion coefficient) and K (dimensionless parameter of stress and deflection). This enables the generation of parametric numerical curves of stresses and deflections for the models under study. The numerical curves generated in this way were compared with the analytic curves proposed by the orthotropic plate theory for reinforced panels with simply supported boundary conditions. The comparisons allow, in addition to a sensitivity analysis of the numerical curves as a function of inertia and spacing between stiffeners, the assessment of inherent deviation for the orthotropic plate theory when compared with the finite element analyses. From the comparative analyses, it is possible to conclude that the curves proposed for the orthotropic theory for deflection and stresses of the transverse beam at the center of the reinforced panels have a good correlation with the numeric curves and provide accurate results. For the stresses on longitudinal beam, a revised curved for maximum stresses is provided. For the curves of plate stresses in the longitudinal and transverse directions at the center of the panels, the orthotropic plate theory provides conservative values when compared with the values of FEM models. The orthotropic plate method only provides curves for unstiffened plate under clamped boundary condition. Numerical curves for reinforced panels with clamped boundary condition are provided. Analogies are made between the solution provided by the orthotropic theory for a reinforced panel with an infinite virtual aspect ratio = , longitudinal edges clamped and transverse edges simply supported. Additionally, analytical results based on grillage theory were compared with the values provided by the numerical curves for clamped reinforced panels, obtaining a consistent results and a good correlation. This analysis provides a critic overview of the applicability and limitations of the orthotropic plate method for the analyses of reinforced panels with simply supported boundary condition. The study also provides new numerical solutions for reinforced panels with clamped boundary condition.

Este estudo in vitro teve como objetivo a comparação de diferentes protocolos para fotoativação de restaurações em resina composta por meio de teste de microdureza e análise da adaptação marginal com microscopia eletrônica de varredura. Foram confeccionadas restaurações de 2mmx4mmx2mm com a resina composta Premisa (Kerr) em 30 dentes bovinos. Durante o procedimento restaurador, o método de fotoativação teve variação, sendo um grupo ativado com o método contínuo (grupo controle) durante 20 segundos, utilizando o fotoativador Elipar Freelight 2; outro grupo utilizou o mesmo equipamento fotoativador, com variação da distância da ponta ativadora, a fim da promoção de um método soft-start (grupo soft-start), tendo distância inicial de 6mm por 20 segundos, seguido de distância mínima por mais 10 segundos; e um terceiro grupo utilizou a tecnologia PLS (grupo DEMI), fornecida pelo equipamento DEMI, que fornece uma luz pulsada e permite a polimerização adequada de uma resina composta em 5 segundos (segundo o fabricante). Após 24 horas de restaurados, mantidos em estufa a 37ºC, os dentes foram seccionados no sentido inciso cervical resultando em 60 corpos de prova, sendo metade deles utilizados em cada teste (N=10). As metades tiveram as superfícies correspondentes ao corte transversal lixadas até a obtenção de superfícies planas e polidas, sendo que 30 delas foram selecionadas aleatoriamente para o teste de microdureza Knoop em 3 diferentes profundidades e as outras 30 metades foram replicadas em resina epóxica para leitura em microscopia eletrônica de varredura. Com as imagens obtidas foram feitas medidas de porcentagem de perímetro de restauração com desadaptação marginal e largura da maior fenda encontrada. Foram aplicados testes estatísticos de análise de variância split plot para os resultados de dureza e one way para a adaptação marginal. Em relação à dureza, os testes mostraram não haver diferença estatisticamente significante entre os grupos avaliados, enquanto houve diferença nas diferentes profundidades (p<0,0001), sendo a dureza na região profunda maior do que na média, que foi maior do que na superficial. Para a adaptação marginal, os testes não mostraram diferença estatisticamente significante para a largura de maior fenda encontrada entre os grupos controle e DEMI, somente o grupo soft-start foi diferente dos outros grupos (p=0,0064), tendo ele os menores valores. Apesar de a porcentagem de perímetro com desadaptação marginal ter apresentado valores com grandes valores de desvio padrão, foi encontrada diferença estatisticamente significante entre os grupos controle e DEMI, mas não entre os grupos DEMI e soft-start. O teste de correlação de Pearson demonstrou correlação linear positiva entre largura da maior fenda encontrada e porcentagem de perímetro com desadaptação marginal. Foi possível a conclusão de que o protocolo de fotoativação soft-start melhorou a adaptação marginal das restaurações em resina composta, sem alterar a dureza do material; o equipamento fotoativador DEMI, com a utilização da tecnologia PLS, teve resultados sem diferença estatisticamente significante na avaliação da adaptação marginal, quando comparados ao grupo controle; nenhum dos protocolos de fotoativação testados causou alteração na dureza da resina composta fotoativada, quando comparadas entre si, havendo aumento dessa propriedade conforme houve aumento da profundidade. / This in vitro study aimed to compare different protocols for the photoactivation of composite resin restorations using microhardness test and analysis of marginal adaptation with scanning electron microscopy. Restorations with 2mmx4mmx2mm were made in 30 bovine teeth using the composite resin Premisa (Kerr). During the restorative procedure, the polymerization method had change, being one group activated with the continuous method (control group) for 20 seconds using the curing unit Elipar Freelight 2, another group used the same curing unit equipment, varying the distance from the activator tip in order to promote a soft-start method (soft-start group), with initial distance of 6mm for 20 seconds, followed by minimum distance for 10 seconds, and a third group used technology PLS (DEMI group) supplied from the DEMI, which provides a pulsed light and allows an adequate polymerization of a resin composite in 5 seconds (according to manufacturer). 24 hours after restoration, maintained at 37 ° C, the teeth were sectioned incisocervical towards resulting in 60 specimens, half of them being used in each test (N = 10). The halves were sanded on the transversal section surfaces to obtain flat and polished surfaces, of which 30 were randomly selected for Knoop microhardness testing in 3 different depths and the other 30 halves were replicated in epoxy resin for microscopy scanning electron reading. Measures of percentage of perimeter with marginal desadaptation and width of the largest slot found were made with the obtained images. Split plot analysis of variance tests were applied to hardness results and one way to the marginal adaptation. Regarding the hardness, tests showed no statistically significant difference among the groups, while there were differences at different depths (p<0,0001), being the hardness of the deep region highest than the medium, which was higher than the superficial. For marginal adaptation, tests showed no statistically significant difference for the width of the largest slot found between the control group and DEMI, only the soft-start group was different from the other groups (p=0,0064), having the lowest values. Despite the large standard deviations shown by the percentage of perimeter with marginal desadaptation, statistically significant difference was found between the control and DEMI, but not between groups DEMI and soft-start. The Pearson correlation test showed positive linear correlation between the width of the largest slot found and the percentage of perimeter with marginal desadaptation. It was possible to conclude that the soft-start photoactivation protocol improved the marginal adaptation of composite resin restorations, without changing the hardness of the material; DEMI curing unit equipment, using PLS technology, showed no statistically significant difference in the evaluation of marginal adaptation, comparing with the control group; none of the protocols tested photoactivation caused change in hardness of composite resin when compared to each other, with an increase of this property as the depth increased.

As análises de tensões não-lineares por elementos finitos situadas no regime plástico do material demandam maior tempo de processamento computacional quando comparadas às análises lineares situadas no regime elástico. Os valores de tensões não-lineares podem ser obtidos por meio de metodologias analíticas de previsão de tensão aplicadas a componentes entalhados. Entre os métodos de obtenção de tensão em entalhes, destaca-se o método de Neuber. O presente trabalho visa avaliar a aplicação deste método aliado à análise de elementos finitos para a obtenção de tensões não-lineares em componentes automotivos fabricados em ferro fundido nodular contendo descontinuidades geométricas na superfície. Como referência foram utilizados valores de tensões obtidos através da técnica de extensometria, aplicados em dois diferentes modelos de alavancas contidas em transmissões de ônibus e caminhões. Todos os dados de entrada para os cálculos de elementos finitos foram obtidos através da caracterização do material por meio da realização de ensaios de dureza, tração e metalografia. A fim de verificar possíveis trincas ocasionadas pelos carregamentos aplicados, os componentes testados foram submetidos a ensaios de partículas magnéticas. Busca-se, assim, uma contribuição para a redução do tempo de desenvolvimento de novos produtos fabricados em componentes de ferro fundido nodular. / The analyzes of nonlinear stresses by finite elements located in the plastic regime of the material demand a longer time of computational processing when compared to the linear analyzes located in the elastic regime. The values of nonlinear stresses can be obtained by analytical methodologies of stress prediction applied to notched components. Among the methods of obtaining stresses in notches, the Neuber method is outstanding. The present work aims to evaluate the application of this method, combined with the finite element analysis to obtain nonlinear stresses in automotive components made of nodular cast iron containing geometric surface discontinuities. As reference, stress values obtained through the strain gauge technique were used, applied in two different shift levers contained in bus and truck transmissions. All input data for the finite element calculations were obtained through the characterization of the material by means of hardness, tensile and metallography tests. In order to verify possible cracks caused by the applied loads, the tested components were subjected to magnetic particle tests. Thus, a contribution is made to reduce the development time of new products manufactured in nodular cast iron components.

Neste trabalho é apresentado um estudo do efeito da tensão mecânica uniaxial e biaxial no ruído de baixa frequência nos transistores SOI planares e tridimensionais (MuGFETs de porta tripla) com diferentes orientações cristalográficas, além de um estudo das características analógicas nos transistores planares e tipo MuGFET de porta tripla. Nos transistores planares, o estudo do ruído de baixa frequência demonstrou uma melhora para os transistores tensionados no regime de saturação, independente do comprimento de canal, entretanto para a região linear, a tensão mecânica somente reduziu o ruído para um comprimento de canal pequeno (160nm). Nas características analógicas, foi utilizado o recurso da simulação numérica bidimensional para obtenção dos resultados. Os resultados mostram que os transistores tensionados são capazes de promover um melhor desempenho na transcondutância, na ordem de um aumento no mínimo de 40% , indicando para comprimentos longos de canal (910 nm) uma aumento de 56% para tensão mecânica biaxial e o oposto para a uniaxial (45%) (160 nm): entretanto, na condutância de saída, a tensão mecânica de forma geral promove uma maior degradação, aumento de 3% para um transistor uniaxial e aumento de 105% para o transistor biaxial. No ganho intrínseco de tensão, mais uma vez os transistores tensionados melhoraram de desempenho: contudo, neste caso, melhor resultado foi para o transistor biaxial, chegando a 5 dB de ganho. Nos transistores de porta tripla, a análise do ruído foi realizada nos transistores tensionados e convencionais operando em saturação e, de forma geral, a tensão mecânica piora o ruído de baixa frequência em uma ordem de grandeza para o transistor estreito, ocorrendo apenas uma melhora quase imperceptível num transistor largo ou quase planar. Na análise do ruído para os transistores rotacionados para a região linear, apresentaram dependência 1/f, com o ruído governado pela flutuação do número de portadores associado à flutuação na mobilidade: a tensão mecânica piora o ruído, entretanto, adicionando a rotação do substrato, ocorre uma melhora do ruído devido à redução das armadilhas de interface, ocasionando numa melhor interface lateral. Para dispositivos largos, o plano de topo sofre um aumento da concentração das armadilhas, piorando a interface superior devido a rotação do substrato, resultando um pior ruído. Nas características analógicas, os transistores de MuGFETs de porta tripla com tensão mecânica e substrato rotacionado foram estudados, onde a rotação do substrato em 45º mais a presença da tensão mecânica promoveram uma piora nos resultados, principalmente na transcondutância, onde a piora variou de 45 % até 15 %, para um dispositivo estreito (20 nm ) e um largo (870 nm). / This work presents a study of the uniaxial and biaxial mechanical stress effect on low frequency noise in planar and three-dimensional SOI transistors (triple gate) with different crystal orientation, and an study of analog parameters in planar and for triple gate MuGFET. In planar transistor, the study of low frequency noise showed an improvement in low frequency noise for strained transistors in saturation regime, regardless of the channel length, however for the linear regime, the mechanical stress only reduced the noise in a small channel length (160nm). In the analog characteristics was used the feature of two-dimensional numerical simulation for the expansion of the results. The results shows that the strained transistors are capable to promoting a better performance in transconductance in a order at least 40%, indicating for a long channel lengths (910nm) an improvement of 56% in favor of biaxial stress and the opposite to uniaxial (45%) (160nm), however in the output conductance, the mechanical stress promotes higher degradation, ranging from 3% to uniaxial transistor and 105% for biaxial transistor. The intrinsic voltage gain, the strained transistors improved the performance, but in this case a best result was found for the biaxial strain reaching 5 dB. In triple gate transistors, the analysis of noise was performed on strained and conventional operating in saturation, and generally the worsening of mechanical stress on the low frequency noise in a order of magnitude for the marrow transistor, occurring only barely perceptible improvement seen in wider transistor or quasi-planar. The noise analysis for rotated transistors in linear region, showed a 1/f noise characteristic governed by the carrier number of fluctuations associated with fluctuations in mobility, the mechanical stress worsens the noise, however, by adding the substrate rotation occurs improves noise due to reduction of interface traps leading to a better sidewall interface. For larger devices the top plane suffer an increase of interface traps, worsening the top interface due to rotation of the substrate, causing a worse noise. In the analog characteristics, the triple gate MuGFETs transistors with mechanical stress and rotated substrate were studied, where the rotation of the substrate in 45º plus mechanical stress promoted a worsening of the results, particularly in the transconductance, where the worsening ranged from 45% up to 15% for a narrow device (20 nm) and a large (870 nm).