Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T19:57:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:13:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316894.pdf: 1582714 bytes, checksum: b26466155f25b08a87872403874114f7 (MD5) / Desejando-se avaliar o comportamento de materiais utilizados em aplicações específicas, torna-se necessário o uso de testes experimentais que simulem tal situação de trabalho da forma mais adequada possível. No caso específico de testes de impacto, existe uma variedade disponível, a saber, impacto quase estático, impacto de dinâmica baixa e impacto de dinâmica alta, etc. No presente trabalho deseja-se estudar diferentes configurações experimentais considerando os testes mencionados acima e avaliando-se numericamente os resultados esperados quando aplicados em testes balísticos. Os resultados obtidos a partir do estudo da literatura e dos cálculos conduzidos, mostram duas conclusões principais relacionadas aos testes de propriedades de impacto em materiais. A primeira é a velocidade de impacto tendo alta influência sobre a força de impacto, também quando a energia de impacto é considerada constante. Assim, recomenda-se a utilização de um teste experimental com parâmetros iguais a situação simulada, especificamente em energia e velocidade de impacto. A segunda é que os cálculos mostram ser possível a realização de testes precisos balísticos de nível III ou IV, utilizando-se uma estação simples de arma de gás leve (one-stage light-gas gun) com o auxílio de uma base de suporte baixo (sabot). O uso do sabot também fornece um aumento na flexibilidade da estação podendo-se utilizar projéteis com diferentes geometrias e tamanhos para as amostras de material em análise.<br> / Abstract : To properly evaluate materials for specific applications it is important to use experimental tests that match the application situation as best as possible. To be applied as impact tests there exist a variety of quasi-static tests, dynamic impact tests and highly dynamic impact tests. This work aims to show different design possibilities for impact test equipment of each type, to numerically analyze their potential and to evaluate the expected quality of the results of an application of said impact tests to ballistic threat experiments. The obtained results and conclusions from the studied literature and the conducted calculations show two answers about the material testing for impact properties. One is that the impact velocity has a significant influence on the impact force, also when considering the impact energy as constant. Therefore, it is recommendable to apply an experimental test that matches the simulated situation in impact energy and velocity. Second, the calculations have shown that it is possible to build a simple one-stage light-gas gun to achieve an exact replication of level III or level IV ballistic threats and therefore carry through precise testing, if utilizing a light-weight carrier as sabot. The usage of a sabot also provides an increased flexibility to the facility to test different bodies as impacting force on sample material.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-07-30T20:44:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Vanessa Vasconcelos Barbosa.pdf: 3952632 bytes, checksum: 452c82c8e066247219dc15b4eb66b37b (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-31T22:29:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Vanessa Vasconcelos Barbosa.pdf: 3952632 bytes, checksum: 452c82c8e066247219dc15b4eb66b37b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T22:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Vanessa Vasconcelos Barbosa.pdf: 3952632 bytes, checksum: 452c82c8e066247219dc15b4eb66b37b (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / A região Agreste do estado de Pernambuco possui na pecuária leiteira uma de suas principais bases econômicas, contribuindo com mais de 25% da produção estadual de leite. Considera-se a pecuária leiteira como um dos setores mais sensíveis às variações do clima e o importante papel dessa atividade na sustentabilidade das propriedades rurais de base familiar do Agreste. Com isso, o objetivo dessa pesquisa é analisar o impacto da variabilidade climática na produção de leite em escala temporal no Agreste pernambucano e os cenários futuros de mudanças climáticas. Foram obtidos dados de precipitação diária de 1960 a 2014 oriundos da APAC e de produção anual de leite por meio do IBGE. O aplicativo Climap 3.0 foi utilizado para analisar as tendências climáticas da precipitação pluviométrica, enquanto o Microsoft Office Excel e o Statistical Package for Social Sience (SPSS) foram empregados para avaliar o impacto da variabilidade climática na produção de leite em escala temporal e determinar um modelo que represente estatisticamente essa influência. Os dados referentes aos cenários climáticos de precipitação e temperatura dos anos 2025 e 2055 no Agreste foram adquiridos junto ao CPTEC/INPE, para avaliar os possíveis impactos na produção de leite. As análises das tendências climáticas da precipitação pluviométrica indicaram a alta variabilidade do clima e a má distribuição das chuvas durante o ano, concentrando o período chuvoso nos primeiros trimestres. Os índices extremos climáticos sugerem tendências negativas das chuvas na região, enquanto o desvio padronizado não insinuou tendência. Verificou-se que a produção de leite concentra-se em sua maioria no Agreste Meridional. A partir dos modelos de regressão Cúbico e Quadrático, identificou-se que as chuvas contribuem com mais de 30% da produção leiteira. Os cenários climáticos para os anos de 2025 e 2055 indicaram tendência de diminuição das chuvas e aumento das temperaturas médias para todo o Agreste em 1º C e 2º C, respectivamente, exceto o Meridional no ano de 2025. Tais evidências impactam na produção leiteira através da redução das reservas de água disponíveis para o gado e necessárias ao cultivo da palma forrageira, além de oferecer risco considerável de aumento de estresse térmico nos animais, reduzindo sua produtividade e eficiência e acarretando perdas sociais e econômicas significativas, sobretudo para as famílias que sobrevivem da prática dessa atividade. / The region Agreste of the state of Pernambuco has in dairy farming one of main economic bases, contributing more than 25% of the state milk production. It is considered dairy farming as one of the sectors most sensitive to climate variations, and the important role this activity on the sustainability of rural properties of the Agreste family base. Thus, the objective of this research is to analyze the impact of climate variability in milk production in time scale in Agreste and future climate change scenarios. Daily precipitation data were obtained from 1960 to 2014 from APAC and annual milk production through IBGE. The CLIMAP 3.0 application was used to analyze climate trends in rainfall, while Microsoft Office Excel and the Statistical Package for Social Sience (SPSS) were used to assess the impact of climate variability in milk production in time scale and determine a model that statistically represent this influence. The data on the climatic scenarios of precipitation and temperature of years 2025 and 2055 in Agreste were acquired by the CPTEC/INPE. To assess the possible impact on milk production. The analysis of climate trends in rainfall indicated the high variability of climate and bad distribution of rainfall during the year concentrating the rainy season in the first and second quarters. Climate extreme indices suggest negative trends, while the standard deviation does not intimated trend. It was found that milk production is concentrated mostly in the South Agreste. From the cubic and quadratic regression models it was identified that rainfall contributes more than 30% of dairy production. Climate scenarios for the years 2025 and 2055 showed decreasing trend in rainfall and increase in average temperatures throughout the Agreste, in 1 ° C and 2 ° C, respectively, except the South in the year 2025. Such evidence has an impact on dairy production through reduction of water reserves available for livestock and necessary for the cultivation of forage palm, besides offering a considerable risk of increased thermal stress in the animals, reducing their productivity and efficiency and causing significant social and economic losses, especially for families who survive the practice of this activity.

As barreiras de concreto são dispositivos utilizados como componentes de segurança em rodovias, que visam absorver o choque lateral de veículos desgovernados, propiciando sua recondução à faixa de tráfego e minimizando os danos aos ocupantes do veículo. Neste trabalho é analisado o desempenho de barreiras de concreto com o uso de modelos experimentais e numéricos baseados nas recomendações das normas brasileiras e internacionais. O estudo consiste em analisar a eficiência estática e dinâmica dessas barreiras. A análise estática engloba o estudo de distribuição de tensões na barreira considerando diferentes tipos de conectores, modo de ruptura, bem como a resistência desses conectores através de ensaios experimentais. Os ensaios são realizados de acordo com os critérios estabelecidos pela norma americana AASHTO LRFD 2012. A análise numérica, realizada com o uso de software de elementos finitos LS-DYNA©, contempla a atuação da geometria e da rigidez da barreira no processo de absorção de energia de impacto entre a barreira e o veículo, a eficiência do seu redirecionamento e adequação para os níveis de contenção estabelecidos em normas internacionais. Os resultados evidenciaram que a geometria da barreira é um fator importante para o desempenho da mesma, e, também que o uso de conectores em barreiras temporárias são primordiais para o bom funcionamento do sistema de contenção. / Concrete barriers are devices used as safety components in roads, which aim at absorbing side impact of unguided vehicles, redirecting them to the traffic lane and minimizing damage to the vehicle occupants. The present work analyzes the performance of concrete barriers through experimental and numerical models based on the recommendations of the Brazilian and international standards. The study consists in analyzing the static and dynamic efficiency of these barriers. The static analysis includes determining the stress distribution and yield lines in the barrier for different types of connectors, as well as studying the resistance of these connectors by performing experimental tests; these tests were conducted according to the criteria established by the American Standard AASHTO LRFD 2012. The numerical analysis, conducted with the commercial finite element software LS-DYNA©, evaluates the effect of geometry and stiffness of the barrier on the energy absorption performance., efficiency in redirecting the vehicles and suitability for providing restraint levels established in international standards. The results showed that the geometry of the barrier is an important factor for the barrier performance. In addition, the use of connectors in temporary barriers is essential for the smooth operation of the containment system.

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-15T00:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kruger_EduardoLeira_D.pdf: 8976154 bytes, checksum: 7ee2f8d46393e64f855a07891a200250 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O ensaio Charpy clássico, utilizado desde o início do século XX, permite determinar a energia global de fratura, propriedade mecânica conhecida como tenacidade. Esta energia tem caráter qualitativo e na aplicação no projeto estrutural, reduz-se a comparações entre as curvas de transição dúctil-frágil dos materiais. Com o surgimento da instrumentação do ensaio Charpy clássico é possível determinar a propriedade mecânica, tenacidade à fratura dinâmica, KId, muito utilizada na Mecânica de Fratura. O objetivo deste trabalho é analisar o sistema de instrumentação desenvolvido de acordo com a normatização ISO 14556(2000) para uma máquina de ensaio Charpy clássico, determinar e avaliar a tenacidade à fratura dinâmica, a partir do ensaio Charpy instrumentado, do aço AISI 4340 sob várias condições metalúrgicas obtidas através de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento nas temperaturas de 473K, 573K, 673K e 773K. Foi observado que o sistema de instrumentação da máquina, a interpretação dos resultados dos esforços envolvidos no processo de fratura e o tempo para fratura são parâmetros de influência na determinação da tenacidade à fratura dinâmica. / Abstract: The classical Charpy test is used since 1900 and it is possible to determine from it the global energy for deformation and fracturing the specimen and this energy is named toughness which is important for selection steels considering ductile-brittle transition temperature. The Instrumented Charpy test is very important because it produces more material parameters, for example, the dynamic fracture toughness (KId), that can be used in Fracture Mechanics. However, there are several difficulties associated with the instrumentation of the impact machine ant processing digital signal, mainly in terms of the interpretation instrumented impact test results. The purpose of this work is to analyze the instrumentation system developed in accordance with normalization ISO 14556 (2000) to an Charpy machine and to determine and analyze the dynamic fracture toughness of the AISI 4340 steel in some metallurgical conditions obtained from treatment of quenching and tempering at 473K, 573K, 673K, and 773K. It was observed that the instrumentation system, the interpretation of the loads involved in the process of fracture and time to fracture are significant parameters in determining the dynamic fracture toughness. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

As barreiras de concreto são dispositivos utilizados como componentes de segurança em rodovias, que visam absorver o choque lateral de veículos desgovernados, propiciando sua recondução à faixa de tráfego e minimizando os danos aos ocupantes do veículo. Neste trabalho é analisado o desempenho de barreiras de concreto com o uso de modelos experimentais e numéricos baseados nas recomendações das normas brasileiras e internacionais. O estudo consiste em analisar a eficiência estática e dinâmica dessas barreiras. A análise estática engloba o estudo de distribuição de tensões na barreira considerando diferentes tipos de conectores, modo de ruptura, bem como a resistência desses conectores através de ensaios experimentais. Os ensaios são realizados de acordo com os critérios estabelecidos pela norma americana AASHTO LRFD 2012. A análise numérica, realizada com o uso de software de elementos finitos LS-DYNA©, contempla a atuação da geometria e da rigidez da barreira no processo de absorção de energia de impacto entre a barreira e o veículo, a eficiência do seu redirecionamento e adequação para os níveis de contenção estabelecidos em normas internacionais. Os resultados evidenciaram que a geometria da barreira é um fator importante para o desempenho da mesma, e, também que o uso de conectores em barreiras temporárias são primordiais para o bom funcionamento do sistema de contenção. / Concrete barriers are devices used as safety components in roads, which aim at absorbing side impact of unguided vehicles, redirecting them to the traffic lane and minimizing damage to the vehicle occupants. The present work analyzes the performance of concrete barriers through experimental and numerical models based on the recommendations of the Brazilian and international standards. The study consists in analyzing the static and dynamic efficiency of these barriers. The static analysis includes determining the stress distribution and yield lines in the barrier for different types of connectors, as well as studying the resistance of these connectors by performing experimental tests; these tests were conducted according to the criteria established by the American Standard AASHTO LRFD 2012. The numerical analysis, conducted with the commercial finite element software LS-DYNA©, evaluates the effect of geometry and stiffness of the barrier on the energy absorption performance., efficiency in redirecting the vehicles and suitability for providing restraint levels established in international standards. The results showed that the geometry of the barrier is an important factor for the barrier performance. In addition, the use of connectors in temporary barriers is essential for the smooth operation of the containment system.

Orientador: Antonio Celso Fonseca de Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:11:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tivelli_Erick_M.pdf: 5369905 bytes, checksum: b9254f481c50f8e409adfc4b024d1c79 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho analisou experimentalmente a utilização de latas de alumínio como absorvedor de energia de impacto. Foram realizados ensaios de compressão estáticos e dinâmicos objetivando correlacionar as deformações das latas com a energia absorvida. Foram analisadas a influência de fatores como, preenchimento da lata (ar ou vermiculita expandida) e disposição do arranjo para receber o impacto nas condições de latas separadas ou agrupadas. O levantamento das características da deformação que estão vinculadas com a absorção do impacto permitem especificar o tipo ideal da estrutura a ser impactada para diferentes aplicações. Os resultados do estudo viabilizaram a utilização das latas de alumínio, na condição de absorvedores de energia com deformação controlada, em barreiras de trenó de impacto / Abstract: The present study examined experimentally the use of aluminum beverage cans as absorbing impact energy elements. Crushing tests were performed aiming to correlate static and dynamic deformations of the cans with the energy absorbed. The study evaluated several conditions for forming a barrier capable of absorbing impact energy during impact tests on the sled. Static and dynamic crushing tests were performed aiming a better understanding of the behavior of the cans in such situations, and also analyzed the influence of factors such as filling the can (air or expanded vermiculite) and arrangement of the impact barrier, this tested the can as a honeycomb and in separate conditions. The study of the characteristics of deformation that are linked to allow the absorption of impact specify the ideal type of structure to be impacted for different applications. The results obtained in this work enabled the use of aluminum cans as agents of energy absorbers for the sled test / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Neste trabalho buscou-se propor e implementar um modelo de material capaz de prever o comportamento mecânico de estruturas em compósitos poliméricos reforçados (CPR). Inicialmente fez-se um levantamento bibliográfico sobre os modos de danificação intralaminar e falhas interlaminares bem como sobre formas de abordagem (analítica e numérica) para tratar esses problemas. Em seguida, foram apresentadas em detalhes as etapas experimentais executadas, descrevendo todo o procedimento de fabricação dos corpos-de-prova e os resultados obtidos a partir dos ensaios quase-estáticos de tração, compressão, cisalhamento e flexão. Com base nesses resultados e em informações provenientes da literatura, propõem-se alguns modelos de material que foram implementados em sub-rotinas FORTRAN. Tais modelos são posteriormente compilados em conjunto com um programa de elementos finitos (ABAQUS®) a fim de serem avaliados e terem seus parâmetros calibrados. Numa primeira fase, através de simulações computacionais dos ensaios de tração e compressão avaliou-se os modelos de material implementados. Numa segunda fase, os parâmetros foram calibrados tomando como base três estudos de caso (flexão, endentação e teste de impacto) envolvendo seqüências de empilhamento distintas. Após a simulação computacional desses estudos, apresentou-se a proposta de uma metodologia para avaliar problemas de impacto a baixa velocidade em estruturas laminadas. Conclui-se assim que o presente projeto de pesquisa traz contribuições inovadoras, mas também apresenta várias perspectivas de trabalhos futuros. / In this work, material models were proposed to predict the mechanical behavior of composite structures. First of all, it was done a study about damage intra-ply and inter-ply (delamination) on composite materials and about analytical and numerical approaches to solve problems of progressive damage on composite structures was performed. After, many specimens were manufactured and experimental tests (tensile, compression, shear and flexural tests) were carried out. Experimental results and information from literature were used to develop some material models, which were implemented using FORTRAN compiler. These material models were compiled with a commercial finite element program (ABAQUS®) in order to evaluate and calibrate parameters of the models. In the first step, computational simulations of tensile and compression test were carried out to evaluate material models implemented. In the second step, the parameters of the material models were calibrated using three case studies (flexural, indentation and impact test) with some staking sequences. After that, a methodology was proposed to evaluate impact problems on composite structures under low velocity. Therefore, this research project not only shows new contributions but also suggests many future investigations.

Orientadores: Antonio Celso Fonseca de Arruda, Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T02:53:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge_AlexandreFonseca_M.pdf: 2455128 bytes, checksum: 714a30d7c2214aa6edc9a048f74aa56d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Um dispositivo de retenção infantil, a ser certificado pela norma NBR14400, tem como um dos principais requisitos atingir determinados níveis de performance em ensaios de impacto. Durante seu desenvolvimento, o dispositivo deve ser submetido a esse teste várias vezes, até ser aprovado, o que envolve altos custos. Este estudo propõe um teste de impacto simplificado, não para substituir o teste de certificação, mas na condição de teste de desenvolvimento preliminar e eliminatório. O principal equipamento envolvido, neste estudo, é o boneco de testes, que possui simplificações tanto na parte biomecânica quanto na parte de instrumentação. Como vantagem, quando comparado ao boneco instrumentado completo, seu custo é significativamente menor. Neste trabalho são apresentadas as condições de contorno envolvidas no projeto, na construção e no uso desse boneco. Adicionalmente, são reportados os resultados comparativos dos ensaios de impacto entre o boneco construído e o instrumentado completo Hybrid III. Tais resultados validam a proposta do projeto / Abstract: A child restraint system, to be certified to NBR 14400 standard, has as one of its main requirements, to reach specific performance levels under impact tests. During its development, the device has to undergo several times such tests, which are expensive, until approval. This study proposes a simplified impact test, not to replace the certification test, but as a preliminary and eliminatory test. The main equipment involved in this study is the test dummy, which has simplifications both on biomechanical and instrumentation aspects. As an advantage, when compared to a complete instrumented dummy, it has a considerably lower cost. In this work, the guiding conditions involved in the project, construction and use of that dummy are presented. Also, the results of comparative impact testes between the projected dummy and the complete instrumented dummy Hybrid III are reported. Such results validate the proposal of the project / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Neste trabalho buscou-se propor e implementar um modelo de material capaz de prever o comportamento mecânico de estruturas em compósitos poliméricos reforçados (CPR). Inicialmente fez-se um levantamento bibliográfico sobre os modos de danificação intralaminar e falhas interlaminares bem como sobre formas de abordagem (analítica e numérica) para tratar esses problemas. Em seguida, foram apresentadas em detalhes as etapas experimentais executadas, descrevendo todo o procedimento de fabricação dos corpos-de-prova e os resultados obtidos a partir dos ensaios quase-estáticos de tração, compressão, cisalhamento e flexão. Com base nesses resultados e em informações provenientes da literatura, propõem-se alguns modelos de material que foram implementados em sub-rotinas FORTRAN. Tais modelos são posteriormente compilados em conjunto com um programa de elementos finitos (ABAQUS®) a fim de serem avaliados e terem seus parâmetros calibrados. Numa primeira fase, através de simulações computacionais dos ensaios de tração e compressão avaliou-se os modelos de material implementados. Numa segunda fase, os parâmetros foram calibrados tomando como base três estudos de caso (flexão, endentação e teste de impacto) envolvendo seqüências de empilhamento distintas. Após a simulação computacional desses estudos, apresentou-se a proposta de uma metodologia para avaliar problemas de impacto a baixa velocidade em estruturas laminadas. Conclui-se assim que o presente projeto de pesquisa traz contribuições inovadoras, mas também apresenta várias perspectivas de trabalhos futuros. / In this work, material models were proposed to predict the mechanical behavior of composite structures. First of all, it was done a study about damage intra-ply and inter-ply (delamination) on composite materials and about analytical and numerical approaches to solve problems of progressive damage on composite structures was performed. After, many specimens were manufactured and experimental tests (tensile, compression, shear and flexural tests) were carried out. Experimental results and information from literature were used to develop some material models, which were implemented using FORTRAN compiler. These material models were compiled with a commercial finite element program (ABAQUS®) in order to evaluate and calibrate parameters of the models. In the first step, computational simulations of tensile and compression test were carried out to evaluate material models implemented. In the second step, the parameters of the material models were calibrated using three case studies (flexural, indentation and impact test) with some staking sequences. After that, a methodology was proposed to evaluate impact problems on composite structures under low velocity. Therefore, this research project not only shows new contributions but also suggests many future investigations.