Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-22T04:01:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213463.pdf: 2026235 bytes, checksum: 3d2bcbe7f57bd75799fba8abf0aabdf5 (MD5) / No setor de petróleo e gás há uma preocupação constante a respeito das condições dos dutos nos quais produtos são transportados. A ocorrência de vazamentos, além de prejudicar a distribuição de produtos, pode provocar sérias agressões ao meio-ambiente. A monitoração das condições de operação de dutos que transportam gás e derivados de petróleo torna-se essencial. Uma dessas condições é o nível de tensões às quais o duto está submetido. Caso este nível ultrapasse os limites do material uma falha e potencial acidente irá ocorrer. As tensões mecânicas devido ao carregamento são consideradas nos cálculos de dimensionamento. Porém a medição de tensões residuais raramente é executada em campo, porque as técnicas hoje existentes são caras, de difícil aplicação ou de baixa confiabilidade. Um caminho alternativo vem sendo estudado há alguns anos pela UFSC, utilizando métodos ópticos na medição de micro-deslocamentos na superfície do material em prova, determinando-se então a deformação e, indiretamente, a tensão mecânica na estrutura. A idéia da construção de um dispositivo que efetuasse esse tipo de medição atingiu um amadurecimento recentemente com a concepção de um protótipo modular para medição de tensões mecânicas e tensões residuais. Este trabalho mostra a avaliação do sistema modular de medição de tensões mecânicas e de tensões residuais que utiliza o princípio da holografia eletrônica. Descreve os dispositivos de simulação de tensões de referência, os procedimentos de ensaio utilizados e, por fim, a apresentação dos resultados acompanhados das devidas conclusões.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T22:58:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:50:37Z : No. of bitstreams: 1 138156.pdf: 24527584 bytes, checksum: 5a9251ba905956a052b383b569216a31 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T00:03:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:07:42Z : No. of bitstreams: 1 142273.pdf: 19141600 bytes, checksum: 706e699225314b948944cf2a9576061d (MD5)

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-20Bitstream added on 2015-05-14T16:59:18Z : No. of bitstreams: 1 000824425.pdf: 5119036 bytes, checksum: d2208b40c21a089b314a4455cfc48518 (MD5) / Este trabalho tem por finalidade avaliar o efeito do processo de shot peening na taxa de propagação de uma trinca por fadiga já existente. O shot peening é um processo de trabalho a frio, que consiste no jateamento repetitivo com microesferas de aço, cerâmica ou vidro, na superfície de uma peça, produzindo encruamento e induzindo tensões residuais compressivas nas superfícies tratadas. Devido a isso, o shot peening tem-se mostrado um método bastante eficiente para dificultar o início e a propagação de uma trinca por fadiga a partir da superfície do material, melhorando a sua resistência à fadiga. Contudo, estudos de seu efeito sobre uma trinca já existente são pouco conhecidos. Corpos de prova do tipo CT, para a liga aeronáutica de alumínio 2024 - T3, foram inicialmente trincados por fadiga e, em seguida, submetidos ao processo de shot peening em ambos os lados. Após o tratamento, os ensaios foram reiniciados nas mesmas condições. Os ensaios foram realizados com amplitude constante em duas espessuras de corpos de prova e duas razões de carga, R, para analisar possíveis efeitos do estado de tensão na ponta da trinca nos resultados. Duas intensidades de shot peening foram utilizadas para cada valor de R ou espessura analisada. Também foram estudadas duas regiões de aplicação do processo de shot peening (atrás e em volta da ponta da trinca) em dois tamanhos de trincas. Curvas comparativas do comportamento da taxa de propagação de trincas por fadiga, mostrando a influência de cada um dos parâmetros descritos, são apresentadas, e suas diferenças, discutidas. Os resultados encontrados mostram que o processo de shot peening, quando realizado em um tamanho de trinca em pleno estágio II de propagação, apresenta maior influência quando aplicado atrás da ponta da trinca, com menor intensidade, em corpos de prova em estado ... (Resumo Completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / This work focuses to evaluate the effect of the shot peening process in the propagation rate of a fatigue crack already existing. The shot peening is a cold working process, which consists of repetitive blasting with steel shot, ceramic or glass, the surface of a workpiece, producing hardening and inducing compressive residual stresses on the treated surfaces. Because of this, shot peening has proved a very efficient method for hindering the initiation and propagation of a fatigue crack from the surface of the material, improving its fatigue strength. However, studies of its effect on an already existing crack are little known. Specimens of type CT to the aeronautics aluminum alloy 2024 - T3, were initially cracked by fatigue and then subjected to shot peening process on both sides. After treatment, the tests were resumed under the same conditions. Tests were carried out with constant amplitude in two thicknesses of specimens and two load ratios, R, to analyze possible effects of stress state on the crack tip results. Two shot peening intensities were used for each R value or thicknesses analyzed, and were also studied two application regions of shot peening process (behind and around the crack tip) in two sizes of cracks. Comparative curves of the fatigue crack propagation rate, showing the influence of each of the parameters described are shown, and their differences discussed. The results show that the shot peening process, when performed in a crack size in full stage II propagation, has greater influence when applied behind the crack tip, with lower intensity, in the specimens in plane stress state and lower load ratio. For crack lower (close to the stage I of propagation), the shot peening process applied behind the crack tip induced delay in their propagation rate in all conditions studied. The delay effect on fatigue crack propagation rate ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-21Bitstream added on 2014-12-02T11:20:56Z : No. of bitstreams: 1 000792987.pdf: 4111727 bytes, checksum: 017f0ba351e83931e66d4d3b81d00708 (MD5) / A usinagem de moldes e matrizes possui grande potencial de expansão e expressiva importância econômica. O processo de fresamento é amplamente empregado na confecção de cavidades de moldes e pode ser um substituto ao processo de eletroerosão (EDM), gerando superfícies com melhor integridade superficial. Sabe-se que as tensões residuais podem ser geradas nos processos de usinagem e são apontadas como uma das possíveis causas de falhas em componentes, tendo como agravante o fato de na maioria das vezes permanecerem como incógnita, desde a fabricação até a falha. Este trabalho mediu experimentalmente o campo, a magnitude, a profundidade e a direção das tensões residuais pelo Método do Furo-Cego, após o fresamento de acabamento do aço para moldes e matrizes VP100 com durezas diferentes obtidas por meio de tratamento térmico de têmpera. Os resultados foram correlacionados com a microdureza superficial da peça, microestrutura subsuperficial, pressão específica de corte e temperatura na interface cavaco-ferramenta. Os ensaios foram conduzidos em um centro de usinagem vertical CNC, com fresa  25 mm e dois insertos revestidos de TiNAl. Os resultados mostraram que as tensões residuais dependem dos parâmetros de corte empregados no fresamento, e por meio de simulação mostrou-se que o dispositivo de fixação não interferiu na geração de tensões residuais. O aumento do avanço tende a gerar tensões trativas em peças beneficiadas, ao passo que o incremento da velocidade de corte resulta em tensões compressivas em peças temperadas. A microdureza superficial da peça e a pressão específica de corte apresentaram relação inversa e não linear com a tensão residual. Grãos próximos à superfície fresada podem ser deformados pela ação mecânica da aresta de corte da ferramenta desde que tenham orientação preferencial com a das tensões principais máximas. / Machining of moulds and dies has a promising potential of expansion and expressive economic importance. The milling process is widely used in the manufacture of mold cavities and can be a substitute to the process of EDM (EDM) and generate surfaces with better surface integrity. Residual stress may be produced in machining processes and they are the main causes of failure in structural components. This research experimentally measured the field, magnitude, depth and orientation of residual stress by using Hole Drilling Method after finishing milling of VP100 steel for moulds and dies with distinct hardness. The results where correlated with part surface microhardness, subsurface microstructure, specific cutting energy and chip-tool interface temperature. The milling tests were carried out in a CNC machining center by using 25 mm diameter endmill with two TiNAl coated carbides. The results showed residual stresses depend on cutting parameters. Tensile stress is yielded in annealed parts as the tool feed increases, whereas compressive one is generated in quenched workpieces as the cutting speed grows. Part surface hardness and cutting specific pressure presented inverse non-linear relationship with residual stress. Grains near milled surface may be deformed by mechanical action of cutting tool edge since they have preferential orientation regarding to maximum principal stresses.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Compósitos de matriz cerâmica têm sido desenvolvidos nas últimas décadas como um meio eficiente de melhoramento da tenacidade à fratura de materiais cerâmicos. Neste cenário, os compósitos cerâmicos multicamada se destacam por seu relativo baixo custo e facilidade de obtenção. Estes compósitos são confeccionados com camadas alternadas de dois materiais cerâmicos, gerando interfaces fracas ou fortes, e têm como mecanismo de tenacificação o desvio de trajetória de trincas em propagação camada após camada no compósito, gerando fratura por etapas. No presente trabalho, foram estudadas composições a base de alumina e de vitrocerâmico LZSA para compor as camadas a fim de obter compósito multicamada com interfaces fortes. Assim, foi esperado obter tensões residuais compressivas nas camadas finas a base de LZSA intercaladas às camadas a base de Al2O3, sob leve tensão residual de tração. As composições foram definidas por planejamento experimental fatorial, gerando corpos de prova por prensagem os quais foram sinterizadas e caracterizados quanto ao coeficiente de expansão térmica e módulo de elasticidade. Estas caracterizações levaram à seleção de três composições (percentuais em massa) a base de alumina (CA1: 100% Al2O3; CA2: 90% Al2O3 e 10% ZrO2; CA-PC: 90% Al2O3, 5% ZrO2 e 5% SiCwhiskers) e três composições a base de frita LZSA (CF6: 70% LZSA, 10% Al2O3 e 20% SiCwhiskers; CF8: 50% LZSA, 10% Al2O3, 20% TiO2 e 20% SiCwhiskers). Estas composições estavam, teoricamente, hábeis a gerar tensões residuais de compressão nas camadas a base de LZSA (até -32,35 MPa) e de tração nas camadas a base de Al2O3 (mínimo de 0,27 MPa). Técnica de colagem de folha cerâmica foi empregada para produzir folhas das composições selecionadas, utilizando quantidades de ligantes e plastificantes indicadas na literatura. Percentual de dispersante (poliacrilato de amônia) foi determinada através de ensaio de tempo de escoamento, chegando à quantidade de 0,5% (em massa) do dispersante para as suspensões das composições de alumina e 1,0% para as suspensões das composições de frita LZSA. As folhas foram então preparadas, com aplicação manual, utilizando um binil. Foram obtidas folhas cerâmicas homogêneas, flexíveis e com resistência a verde suficiente para o manuseio. A espessura das folhas das composições de alumina variou de 130 a 210 μm e as folhas das composições de frita LZSA entre 180 e 230 μm.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-17Bitstream added on 2014-06-13T19:52:30Z : No. of bitstreams: 1 000754948.pdf: 4390406 bytes, checksum: db35cb78f404cfdb34f2897bdf40f040 (MD5) / Uma abordagem analítica para o movimento rotacional de satélites arti ciais estabilizados por rotação é apresentada, considerando os satélites em órbita elíptica de baixa excentricidade e a in uência conjunta do torque aerodinâmico, o torque de gradiente de gravidade, o torque magnético residual, o torque magnético devido às correntes de Foucault e o torque de pressão de radiação solar. Modelos matemáticos são apresentados para todos os torques e os componentes médios de cada torque são determinados para um período orbital. O torque médio já inclui os principais efeitos de cada torque sobre o movimento rotacional e são necessários nas equações do movimento. As equações do movimento são descritas em termos do módulo da velocidade ângular de rotação do satélite, da declinação e da ascensão reta do eixo de rotação do satélite. Uma solução analítica para as equações do movimento rotacional é determinada, considerando os valores dos torques externos médios em um período orbital, sendo válida para um período orbital. Por esta solução observa-se que o torque gradiente de gravidade e torque magnético devido às correntes de Foucault afetam o módulo da velocidade angular de rotação, contribuindo também para as variações temporais da ascensão reta e declinação do eixo de rotação, associadas com a precessão e deriva do eixo de rotação do satélite. O torque magnético residual, o torque aerodinâmico e o torque de pressão de radiação solar afetam apenas a ascensão reta e declinação do eixo de rotação, pois o componente que afeta a velocidade de rotação é nulo nestes torques. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros SCD1 e SCD2, através de uma primeira abordagem com atualização diária dos dados de atitude e órbita e uma segunda abordagem... / gradient torque, residual magnetic torque, magnetic torque due to the Foucault currents and solar radiation pressure torque on the rotational motion of spin-stabilized arti cial satellites. The mathematical model for these torques are determined for a cylindrical satellite, and their components are determined in a satellite xed system. Analytical solutions are gotten for the equation of motion and these solutions are numerically implemented and the results are compared with the actual data Satellites Brazilian Data Collection - SCD1 and SCD2, provided by INPE. This solution is valid for an orbital period. Through this solution, it is noticed that the gravity gradient torque and the magnetic torque due to the Foucault currents a ects the spin velocity and the spin axis. The temporal variations of right ascension and declination of the spin axis causes the precession and drift of the spin axis. The residual magnetic torque, the aerodynamic torque and the solar radiation pressure torque, does not a ect the spin velocity because the component that a ect the spin velocity is null in these torques. Applications are made for the Brazilian Data Collection Satellites SCD1 and SCD2, through a rst approach with daily updates of the attitude and orbit data, and a second approach without the daily update of these data. The results show a good agreement between the results obtained by theory and data supplied by the Satellite Control Center of INPE in the rst approach during 40 days. For the approach without updates, the results prove to be suitable only for 3 days of simulation. To validate the analytical solution, the pointing error (deviation from the rotational axis calculated by theory with the actual rotational axis) and the solar aspect angle are checked, being that the deviations obtained were within the required precisions for the missions of these satellites. The ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eraclito Meireles da Silva Junior.pdf: 64918 bytes, checksum: 63ae74a92e92e3ecf4dc96967993b8f5 (MD5) Previous issue date: 2000-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presente dissertação de mestrado trata da análise das tensões residuais em laminas de aço elétrico que são montadas para formar o rotor e o estator de um motor elétrico. As tensões residuais são decompostas em tensão de membrana e tensão de flexão afim de serem determinadas experimentalmente. Os processos que geram as tensões residuais interna no material da chapa de aço elétrico são brevemente discutidos. Ë feita uma revisão dos principais métodos experimentais de medição de tensões residuais em chapas de materiais policristalinos sob deformações elásticas e plásticas. Durante os processos de laminação e puncionamento de chapas de aço é produzido gradiente de tensões ao longo da sua espessura. Em geral, as tensões residuais em sólidos podem ser classificadas em três tipos, dependendo da escala em que o material é investigado, e serão brevemente revistos. Estas tensões residuais afetam a qualidade geométrica das peças fabricadas, sua circularidade e planicidade, a rejeição devido a estes defeitos geométricos, como também modificam sua capacidade de magnetização e conseqüentemente alteram o desempenho do motor elétrico. Portanto, o enfoque da presente análise é sobre o método experimental para se calcular as tensões residuais nas chapas do rotor e estator de motor elétrico que são fabricados com chapas de aços de 0,5 mm de espessura. O método de Shadow Moiré e o método do Furo Passante são os principais métodos investigados para se medir experimentalmente as tensões residuais de flexão e de membrana. Alguns testes comparativos são feitos com os métodos do raio-X e tração simples. Apresentam-se os resultados experimentais das tensões residuais máxima e mínima e os valores correspondentes de empenamento e ovalização para as peças que foram retiradas de três regiões distintas ao longo da tira de aço (sliter) de três fornecedores diferentes, num total de 180 amostras. Conclue-se que a ovalização é diretamente proporcional a diferença das tensões principais e o empenamento esta correlacionado com a soma das tensões principais.

Orientador: Maria Cecília F. Paula Santos Zanardi / Banca: Rafael Sfair de Oliveira / Banca: Hello Koiti Kuga / Resumo : Uma abordagem analítica para o movimento rotacional de satélites arti ciais estabilizados por rotação é apresentada, considerando os satélites em órbita elíptica de baixa excentricidade e a in uência conjunta do torque aerodinâmico, o torque de gradiente de gravidade, o torque magnético residual, o torque magnético devido às correntes de Foucault e o torque de pressão de radiação solar. Modelos matemáticos são apresentados para todos os torques e os componentes médios de cada torque são determinados para um período orbital. O torque médio já inclui os principais efeitos de cada torque sobre o movimento rotacional e são necessários nas equações do movimento. As equações do movimento são descritas em termos do módulo da velocidade ângular de rotação do satélite, da declinação e da ascensão reta do eixo de rotação do satélite. Uma solução analítica para as equações do movimento rotacional é determinada, considerando os valores dos torques externos médios em um período orbital, sendo válida para um período orbital. Por esta solução observa-se que o torque gradiente de gravidade e torque magnético devido às correntes de Foucault afetam o módulo da velocidade angular de rotação, contribuindo também para as variações temporais da ascensão reta e declinação do eixo de rotação, associadas com a precessão e deriva do eixo de rotação do satélite. O torque magnético residual, o torque aerodinâmico e o torque de pressão de radiação solar afetam apenas a ascensão reta e declinação do eixo de rotação, pois o componente que afeta a velocidade de rotação é nulo nestes torques. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros SCD1 e SCD2, através de uma primeira abordagem com atualização diária dos dados de atitude e órbita e uma segunda abordagem ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: gradient torque, residual magnetic torque, magnetic torque due to the Foucault currents and solar radiation pressure torque on the rotational motion of spin-stabilized arti cial satellites. The mathematical model for these torques are determined for a cylindrical satellite, and their components are determined in a satellite xed system. Analytical solutions are gotten for the equation of motion and these solutions are numerically implemented and the results are compared with the actual data Satellites Brazilian Data Collection - SCD1 and SCD2, provided by INPE. This solution is valid for an orbital period. Through this solution, it is noticed that the gravity gradient torque and the magnetic torque due to the Foucault currents a ects the spin velocity and the spin axis. The temporal variations of right ascension and declination of the spin axis causes the precession and drift of the spin axis. The residual magnetic torque, the aerodynamic torque and the solar radiation pressure torque, does not a ect the spin velocity because the component that a ect the spin velocity is null in these torques. Applications are made for the Brazilian Data Collection Satellites SCD1 and SCD2, through a rst approach with daily updates of the attitude and orbit data, and a second approach without the daily update of these data. The results show a good agreement between the results obtained by theory and data supplied by the Satellite Control Center of INPE in the rst approach during 40 days. For the approach without updates, the results prove to be suitable only for 3 days of simulation. To validate the analytical solution, the pointing error (deviation from the rotational axis calculated by theory with the actual rotational axis) and the solar aspect angle are checked, being that the deviations obtained were within the required precisions for the missions of these satellites. The ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Co-orientador: Adriano Fagali de Souza / Banca: Wyser Jose Yamakami / Banca: Aldo Braghini Júnior / Resumo: A usinagem de moldes e matrizes possui grande potencial de expansão e expressiva importância econômica. O processo de fresamento é amplamente empregado na confecção de cavidades de moldes e pode ser um substituto ao processo de eletroerosão (EDM), gerando superfícies com melhor integridade superficial. Sabe-se que as tensões residuais podem ser geradas nos processos de usinagem e são apontadas como uma das possíveis causas de falhas em componentes, tendo como agravante o fato de na maioria das vezes permanecerem como incógnita, desde a fabricação até a falha. Este trabalho mediu experimentalmente o campo, a magnitude, a profundidade e a direção das tensões residuais pelo Método do Furo-Cego, após o fresamento de acabamento do aço para moldes e matrizes VP100 com durezas diferentes obtidas por meio de tratamento térmico de têmpera. Os resultados foram correlacionados com a microdureza superficial da peça, microestrutura subsuperficial, pressão específica de corte e temperatura na interface cavaco-ferramenta. Os ensaios foram conduzidos em um centro de usinagem vertical CNC, com fresa  25 mm e dois insertos revestidos de TiNAl. Os resultados mostraram que as tensões residuais dependem dos parâmetros de corte empregados no fresamento, e por meio de simulação mostrou-se que o dispositivo de fixação não interferiu na geração de tensões residuais. O aumento do avanço tende a gerar tensões trativas em peças beneficiadas, ao passo que o incremento da velocidade de corte resulta em tensões compressivas em peças temperadas. A microdureza superficial da peça e a pressão específica de corte apresentaram relação inversa e não linear com a tensão residual. Grãos próximos à superfície fresada podem ser deformados pela ação mecânica da aresta de corte da ferramenta desde que tenham orientação preferencial com a das tensões principais máximas. / Abstract: Machining of moulds and dies has a promising potential of expansion and expressive economic importance. The milling process is widely used in the manufacture of mold cavities and can be a substitute to the process of EDM (EDM) and generate surfaces with better surface integrity. Residual stress may be produced in machining processes and they are the main causes of failure in structural components. This research experimentally measured the field, magnitude, depth and orientation of residual stress by using Hole Drilling Method after finishing milling of VP100 steel for moulds and dies with distinct hardness. The results where correlated with part surface microhardness, subsurface microstructure, specific cutting energy and chip-tool interface temperature. The milling tests were carried out in a CNC machining center by using 25 mm diameter endmill with two TiNAl coated carbides. The results showed residual stresses depend on cutting parameters. Tensile stress is yielded in annealed parts as the tool feed increases, whereas compressive one is generated in quenched workpieces as the cutting speed grows. Part surface hardness and cutting specific pressure presented inverse non-linear relationship with residual stress. Grains near milled surface may be deformed by mechanical action of cutting tool edge since they have preferential orientation regarding to maximum principal stresses. / Mestre