This thesis presents a framework for a virtual laboratory for material testing, called Virlab. A virtual laboratory is an open and flexible environment that is used to simulate a set of experiments using a computer. It is beneficial and valuable for researcher and educators to simulate real problems and to conquer some challenges such as a weightless body. The virtual laboratory for material testing contributes both to the field of mechanics of materials and the field of software engineering. In the field of material mechanics Virlab can be used for material testing education and research. Students can rapidly investigate many experiments for materials and the difference between kinematics quantities and stress measures. Virlab also offers a convenient platform for researchers to investigate and test new constitutive equation and implement their new algorithms. Virlab also encourages unambiguous definitions of mechanics terms and principles. In the field of software engineering the contribution is to provide an example of the application of software engineering approaches to an important scientific computing problem. By showing the successful application of software engineer­ing methodologies for a virtual laboratory, it is hoped that software engineering ideas will spread to other scientific applications. In terms of software engineering methodologies, this thesis presents a component-based design for the virtual laboratory for material testing. In this thesis we conduct a commonality analysis for material testing, decompose the system into modules with the information hiding principle, provide an easy way to identify components from the module decompo­sition, and build the component-based system architecture. In this procedure we apply the concept of design through documentation at each stage. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

<p> This thesis presents a virtual material testing laboratory that is highly generic and flexible in terms of both the material behaviour and experiments that it supports. Generic and flexible material behaviour was accomplished via symbolic computation, generative programming techniques and an abstraction layer that effectively hides the material model specific portions of the numerical algorithms. To specify a given member of the family of material models a domain specific language (DSL) was created. A compiler, which uses the Maple computer algebra system, transforms the DSL into an abstract material class. Three different numerical algorithms, including a return map algorithm, are presented in the thesis to illustrate the advantage of the abstract material model. To accomplish the goal of generic and flexible experiments the finite element method was employed and an API that supports both load and displacement controlled experiments, as well as the capability for the experiments to modify their state over time, was developed. The virtual laboratory provides a family of material models with the following behaviours: elastic, viscous, shear-thinning, shear-thickening, strain hardening, viscoelastic, viscoplastic and plastic. As well, the developed framework, by using the Ruby programming language, provides support for a wide variety of programmable experiments, including: uniaxial, biaxial, multiaxial extension and compression, shear and triaxial. </p> / Thesis / Candidate in Philosophy

Information presented in site investigation reports has a strong influence in design, project costs and safety. For this reason, both the quality and the reliability of site investigation reports are important. However in our country, geotechnical engineering is relegated to second place and site investigation studies, especially parcel-basis ground investigation works / do not receive the attention they deserve. In this study, site investigation reports, that are required for the license of design projects, are examined and the missing/incorrect site investigations, laboratory tests, geotechnical evaluations and geotechnical suggestions that occur in the reports are catalogued. Also, frequency of each mistake is statistically examined / for geotechnical engineers, recommendations and solutions are presented to help them avoid frequent problems.

Fenômenos ondulatórios têm sido muito utilizados na área médica e muitos equipamentos médicos que se baseiam nesses fenômenos são concebidos tanto para fins terapêuticos como para fins de diagnóstico. Equipamentos de micro-ondas para terapia, equipamentos de ondas-curtas para terapia, equipamentos de terapia a LASER, equipamentos de ultra-som para terapia e diagnóstico e equipamentos de fototerapia são exemplo de produtos médicos que utilizam fenômenos ondulatórios. A certificação de tais produtos é compulsória para que estes possam ser comercializados no Brasil e a série de Normas Técnicas ABNT NBR IEC 60601 contém as prescrições de segurança e desempenho essencial que tais equipamentos médicos precisam atender. Uma importante fase do processo de certificação dos equipamentos médicos é a etapa de verificação de conformidade realizada em Laboratórios de Ensaios acreditados pelo INMETRO. A presente pesquisa apresenta uma descrição das aplicações comumente utilizadas dos fenômenos ondulatórios em terapia e diagnóstico na área médica, descrevendo-se também quais são os limites considerados seguros para a exposição do paciente aos campos eletromagnéticos e acústicos, bem como os limites de exposições indesejadas para pessoas próximas ao equipamento médico. São descritos os métodos de medição normalmente utilizados para se mensurar os fenômenos ondulatórios e os processos de medição adotados nesta pesquisa utilizando alguns desses métodos, bem como são apresentados os resultados da seleção de instrumentos de medição que foram adquiridos para realização dos ensaios prescritos nas Normas Técnicas da série NBR IEC 60601. Também são apresentados os resultados obtidos após a realização de medições em equipamentos eletromédicos comerciais, usados para validar os procedimentos de ensaios e que foram elaborados utilizando os instrumentos de medição adquiridos. Esta pesquisa certamente poderá ser utilizada como referência para os Laboratórios de Ensaios congêneres que tenham interesse em obter a capacitação técnica e de infra-estrutura para a realização dos ensaios abordados, bem como pelas empresas que produzem equipamentos médicos baseados em fenômenos ondulatórios para aprimorarem seus produtos. / Wave phenomena have been widely used in medicine and many medical devices that use these phenomena are designed both for therapeutical and diagnosis purposes. Microwave equipment for therapy, short-wave equipment for therapy, LASER equipment for therapy, ultrasound equipment for therapy and for diagnosis and phototherapy equipment are examples of medical products that use wave phenomena. The certification of these products is compulsory for them to be marketed in Brazil and the Technical Standards ABNT NBR IEC 60601 series contains the prescriptions of safety and essential performance that medical equipment must meet. An important stage in the certification of medical equipment is the verification of compliance tests performed in Test Laboratories accredited by INMETRO. This research provides a description of commonly used applications of wave phenomena in therapy and diagnosis in the medical field, describing also the limits considered safe for the patient\'s exposure to electromagnetic fields and acoustic as well as the limits for unwanted exposure to people close to medical equipment. It also describes the methods of measurement commonly used to measure the wave phenomena, presents measurement processes that were created using some of these methods and presents the results of the research and selection of measurement instruments that were acquired for the tests prescribed by the Technical Standards NBR IEC 60601 series. It also presents the results of the measurements carried out of commercial eletromedical equipments used to validate the testing procedures that were developed using the measurement instruments acquired. This research could certainly be used as reference for Testing Laboratories that have similar interests in obtaining a technical competence and infrastructure for the tests discussed, as well as companies that produce medical equipment based on the wave phenomena in order to improve their products.

O principal objetivo deste trabalho foi a verificação de como a utilização de um Sistema de Medição de Gestão contribui para o aprimoramento do Sistema de Gestão de um Laboratório de Ensaios de equipamentos médicos através da determinação, implementação e avaliação de um modelo otimizado de Sistema de Medição. O modelo proposto foi elaborado a partir do levantamento de todos os indicadores possíveis contidos nas prescrições da Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, determinando-se também diretrizes para interpretação dos requisitos visando a melhoria contínua do Sistema de Gestão e selecionando-se os indicadores mais importantes a partir da voz do cliente, obtida através da análise de incidentes críticos relatados por eles. O modelo foi validado em um Laboratório de Ensaios de equipamentos médicos acreditado pelo INMETRO e é composto por indicadores que atendem os requisitos da Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, selecionados de acordo com o estudo dos processos do Laboratório e alinhados com as necessidades dos clientes. Os elementos do Sistema de Medição devem auxiliar a alta administração de um Laboratório de Ensaios de equipamentos médicos a tomar decisões estratégicas de administração e de organização visando a melhoria de desempenho em todas as atividades realizadas, adotando e atendendo as prescrições da Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, sendo esta uma importante contribuição desta proposta de trabalho, pois apenas o texto desta Norma não permite uma definição clara de como obter a melhoria contínua dos seus processos, e a determinação de diretrizes adicionais, a exemplo do que a Norma ABNT ISO 9004 faz com as prescrições da Norma ABNT ISO 9001, facilitará a implementação de um Sistema de Medição em Sistema de Gestão. Os resultados da validação do modelo de Sistema de Medição permitem concluir que sua implementação contribui para o aprimoramento do Sistema de Gestão de Laboratórios de Ensaios de equipamentos médicos. A adoção de um Sistema de Medição de Gestão pode permitir que os Laboratórios obtenham maior controle e aprimoramento de seus processos, assim como ocorreu no Laboratório em que o modelo foi validado. / The main purpose of this work was the determination, implementation and evaluation of an optimized model of Measurement System for continuous improvement of a Management System for Testing Laboratory of medical equipment. The proposed model was developed from a survey of all possible indicators contained in the requirements of Standard ABNT NBR ISO/IEC 17025, also determining guidelines for interpretation of the requirements for continuous improvement of the management system and selecting the most important indicators from the customer\'s choice obtained from the analysis of critical incidents given by them. The model was validated in a Testing Laboratory of medical equipment accredited by INMETRO and is composed of indicators that meet the requirements of Standard ABNT NBR ISO / IEC 17025, selected according to the analysis of processes of the Testing Laboratory and aligned with the customers needs. These elements should help the managers of a Testing Laboratory of medical equipment to make strategic planning to improve performance in all activities, adopting and meeting the requirements of Standard ABNT NBR ISO/IEC 17025 which is one of the main contribution of this proposed work, as all Testing Laboratories are only concerned to meet the requirements of Standard ISO/IEC 17025 and only the text of this standard does not allow a clear definition of how to improve continuous process and the determination of additional guidelines, similar to what the standard ISO 9004 makes with the requirements of standard ISO 9001, will help the implementation of a Measurement System. The adoption of a Measurement System can allow Laboratories to gain greater control of their processes.

O principal objetivo deste trabalho foi a verificação de como a utilização de um Sistema de Medição de Gestão contribui para o aprimoramento do Sistema de Gestão de um Laboratório de Ensaios de equipamentos médicos através da determinação, implementação e avaliação de um modelo otimizado de Sistema de Medição. O modelo proposto foi elaborado a partir do levantamento de todos os indicadores possíveis contidos nas prescrições da Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, determinando-se também diretrizes para interpretação dos requisitos visando a melhoria contínua do Sistema de Gestão e selecionando-se os indicadores mais importantes a partir da voz do cliente, obtida através da análise de incidentes críticos relatados por eles. O modelo foi validado em um Laboratório de Ensaios de equipamentos médicos acreditado pelo INMETRO e é composto por indicadores que atendem os requisitos da Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, selecionados de acordo com o estudo dos processos do Laboratório e alinhados com as necessidades dos clientes. Os elementos do Sistema de Medição devem auxiliar a alta administração de um Laboratório de Ensaios de equipamentos médicos a tomar decisões estratégicas de administração e de organização visando a melhoria de desempenho em todas as atividades realizadas, adotando e atendendo as prescrições da Norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, sendo esta uma importante contribuição desta proposta de trabalho, pois apenas o texto desta Norma não permite uma definição clara de como obter a melhoria contínua dos seus processos, e a determinação de diretrizes adicionais, a exemplo do que a Norma ABNT ISO 9004 faz com as prescrições da Norma ABNT ISO 9001, facilitará a implementação de um Sistema de Medição em Sistema de Gestão. Os resultados da validação do modelo de Sistema de Medição permitem concluir que sua implementação contribui para o aprimoramento do Sistema de Gestão de Laboratórios de Ensaios de equipamentos médicos. A adoção de um Sistema de Medição de Gestão pode permitir que os Laboratórios obtenham maior controle e aprimoramento de seus processos, assim como ocorreu no Laboratório em que o modelo foi validado. / The main purpose of this work was the determination, implementation and evaluation of an optimized model of Measurement System for continuous improvement of a Management System for Testing Laboratory of medical equipment. The proposed model was developed from a survey of all possible indicators contained in the requirements of Standard ABNT NBR ISO/IEC 17025, also determining guidelines for interpretation of the requirements for continuous improvement of the management system and selecting the most important indicators from the customer\'s choice obtained from the analysis of critical incidents given by them. The model was validated in a Testing Laboratory of medical equipment accredited by INMETRO and is composed of indicators that meet the requirements of Standard ABNT NBR ISO / IEC 17025, selected according to the analysis of processes of the Testing Laboratory and aligned with the customers needs. These elements should help the managers of a Testing Laboratory of medical equipment to make strategic planning to improve performance in all activities, adopting and meeting the requirements of Standard ABNT NBR ISO/IEC 17025 which is one of the main contribution of this proposed work, as all Testing Laboratories are only concerned to meet the requirements of Standard ISO/IEC 17025 and only the text of this standard does not allow a clear definition of how to improve continuous process and the determination of additional guidelines, similar to what the standard ISO 9004 makes with the requirements of standard ISO 9001, will help the implementation of a Measurement System. The adoption of a Measurement System can allow Laboratories to gain greater control of their processes.

Considerando que o diagnóstico e os tratamentos de certas doenças do coração, entre as que provocam arritmias cardíacas, se dão por uso de equipamentos eletromédicos como eletrocardiógrafos, monitores cardíacos, holter, marcapassos externos e desfibriladores/cardioversores, torna-se de vital importância que esses tipos de produtos sejam avaliados tecnicamente e certificados como forma de verificar seu desempenho, suas limitações e capacidade de cumprir suas funções para garantir a segurança contra riscos elétricos e erros de comandos, além de assegurar que estão sendo fabricados em conformidade com as prescrições de Normas Técnicas vigentes. O registro de tais produtos na Anvisa é compulsório no Brasil, exigindo uma certificação junto ao INMETRO para que estes produtos possam ser comercializados. De acordo com a regulamentação brasileira vigente devem estar de acordo com as exigências da Série de Normas Técnicas ABNT NBR IEC 60601/ 80601 que estabelecem as prescrições de segurança e desempenho essencial que esses produtos são obrigados a atender. Portanto, a pesquisa apresenta os métodos de ensaios, processos de ensaios e a forma de como se deve mensurar os parâmetros dos equipamentos destinados à área cardíaca, além de fornecer todos os instrumentos de medição, as necessidades para efetuar tal tarefa e as gigas de ensaios. Também são apresentados os resultados finais dos ensaios indicando que alguns parâmetros dos equipamentos ensaiados não estão em conformidade com as Normas vigentes no país. Por fim, são mencionadas conclusões finais e os trabalhos futuros a serem desenvolvidos para contribuir com o aperfeiçoamento e com a busca de melhoria contínua. Esta pesquisa deve contribuir como referência para os Laboratórios de Ensaios congêneres que tenham interesse em obter capacitação técnica, além de ser uma orientação para as empresas que produzem equipamentos dedicados à área cardíaca de acordo com os requisitos e prescrições das Normas vigentes no país. / Whereas the diagnosis and treatment of certain heart diseases, including the ones that cause cardiac arrhythmia, depend on the usage of electromedical equipment such as electrocardiographs, cardiac monitors, holters, pacemakers and defibrillators / cardioverters, it is vital that such products be technically evaluated and certified as a way to check their performance, limitations, and ability to fulfill their functions, in order to ensure safety against electrical hazards and command errors, as well as to ensure that they are manufactured in accordance with the Technical Standards in force. The registration and certification of these products is compulsory in Brazil, and, in order to be marketed, they must comply with the requirements of the series ABNT NBR IEC 60601/ 80601of Technical Standards, which establish the essential safety and performance requirements that these products must meet. This paper describes testing methods, testing procedures, and the way cardiac equipment parameters have to be measured and evaluated providing all the measuring instruments and requirements for test performing and metrology. It also shows are the final results of tests indicating that some important parameters of the evaluated equipament are not in accordance with the standards adopted in Brazil. Finally, the findings and conclusions are presented, with incitements for future works, in order to contribute to pursuit of continuous improvement. This research intends to contribute as a benchmark for Testing Laboratories with similar interest in obtaining testing technical capacity, and is also an orientation to for companies that produce heart medical equipment in accordance with the requirements of the standards adopted in Brazil.

Fenômenos ondulatórios têm sido muito utilizados na área médica e muitos equipamentos médicos que se baseiam nesses fenômenos são concebidos tanto para fins terapêuticos como para fins de diagnóstico. Equipamentos de micro-ondas para terapia, equipamentos de ondas-curtas para terapia, equipamentos de terapia a LASER, equipamentos de ultra-som para terapia e diagnóstico e equipamentos de fototerapia são exemplo de produtos médicos que utilizam fenômenos ondulatórios. A certificação de tais produtos é compulsória para que estes possam ser comercializados no Brasil e a série de Normas Técnicas ABNT NBR IEC 60601 contém as prescrições de segurança e desempenho essencial que tais equipamentos médicos precisam atender. Uma importante fase do processo de certificação dos equipamentos médicos é a etapa de verificação de conformidade realizada em Laboratórios de Ensaios acreditados pelo INMETRO. A presente pesquisa apresenta uma descrição das aplicações comumente utilizadas dos fenômenos ondulatórios em terapia e diagnóstico na área médica, descrevendo-se também quais são os limites considerados seguros para a exposição do paciente aos campos eletromagnéticos e acústicos, bem como os limites de exposições indesejadas para pessoas próximas ao equipamento médico. São descritos os métodos de medição normalmente utilizados para se mensurar os fenômenos ondulatórios e os processos de medição adotados nesta pesquisa utilizando alguns desses métodos, bem como são apresentados os resultados da seleção de instrumentos de medição que foram adquiridos para realização dos ensaios prescritos nas Normas Técnicas da série NBR IEC 60601. Também são apresentados os resultados obtidos após a realização de medições em equipamentos eletromédicos comerciais, usados para validar os procedimentos de ensaios e que foram elaborados utilizando os instrumentos de medição adquiridos. Esta pesquisa certamente poderá ser utilizada como referência para os Laboratórios de Ensaios congêneres que tenham interesse em obter a capacitação técnica e de infra-estrutura para a realização dos ensaios abordados, bem como pelas empresas que produzem equipamentos médicos baseados em fenômenos ondulatórios para aprimorarem seus produtos. / Wave phenomena have been widely used in medicine and many medical devices that use these phenomena are designed both for therapeutical and diagnosis purposes. Microwave equipment for therapy, short-wave equipment for therapy, LASER equipment for therapy, ultrasound equipment for therapy and for diagnosis and phototherapy equipment are examples of medical products that use wave phenomena. The certification of these products is compulsory for them to be marketed in Brazil and the Technical Standards ABNT NBR IEC 60601 series contains the prescriptions of safety and essential performance that medical equipment must meet. An important stage in the certification of medical equipment is the verification of compliance tests performed in Test Laboratories accredited by INMETRO. This research provides a description of commonly used applications of wave phenomena in therapy and diagnosis in the medical field, describing also the limits considered safe for the patient\'s exposure to electromagnetic fields and acoustic as well as the limits for unwanted exposure to people close to medical equipment. It also describes the methods of measurement commonly used to measure the wave phenomena, presents measurement processes that were created using some of these methods and presents the results of the research and selection of measurement instruments that were acquired for the tests prescribed by the Technical Standards NBR IEC 60601 series. It also presents the results of the measurements carried out of commercial eletromedical equipments used to validate the testing procedures that were developed using the measurement instruments acquired. This research could certainly be used as reference for Testing Laboratories that have similar interests in obtaining a technical competence and infrastructure for the tests discussed, as well as companies that produce medical equipment based on the wave phenomena in order to improve their products.

Considerando que o diagnóstico e os tratamentos de certas doenças do coração, entre as que provocam arritmias cardíacas, se dão por uso de equipamentos eletromédicos como eletrocardiógrafos, monitores cardíacos, holter, marcapassos externos e desfibriladores/cardioversores, torna-se de vital importância que esses tipos de produtos sejam avaliados tecnicamente e certificados como forma de verificar seu desempenho, suas limitações e capacidade de cumprir suas funções para garantir a segurança contra riscos elétricos e erros de comandos, além de assegurar que estão sendo fabricados em conformidade com as prescrições de Normas Técnicas vigentes. O registro de tais produtos na Anvisa é compulsório no Brasil, exigindo uma certificação junto ao INMETRO para que estes produtos possam ser comercializados. De acordo com a regulamentação brasileira vigente devem estar de acordo com as exigências da Série de Normas Técnicas ABNT NBR IEC 60601/ 80601 que estabelecem as prescrições de segurança e desempenho essencial que esses produtos são obrigados a atender. Portanto, a pesquisa apresenta os métodos de ensaios, processos de ensaios e a forma de como se deve mensurar os parâmetros dos equipamentos destinados à área cardíaca, além de fornecer todos os instrumentos de medição, as necessidades para efetuar tal tarefa e as gigas de ensaios. Também são apresentados os resultados finais dos ensaios indicando que alguns parâmetros dos equipamentos ensaiados não estão em conformidade com as Normas vigentes no país. Por fim, são mencionadas conclusões finais e os trabalhos futuros a serem desenvolvidos para contribuir com o aperfeiçoamento e com a busca de melhoria contínua. Esta pesquisa deve contribuir como referência para os Laboratórios de Ensaios congêneres que tenham interesse em obter capacitação técnica, além de ser uma orientação para as empresas que produzem equipamentos dedicados à área cardíaca de acordo com os requisitos e prescrições das Normas vigentes no país. / Whereas the diagnosis and treatment of certain heart diseases, including the ones that cause cardiac arrhythmia, depend on the usage of electromedical equipment such as electrocardiographs, cardiac monitors, holters, pacemakers and defibrillators / cardioverters, it is vital that such products be technically evaluated and certified as a way to check their performance, limitations, and ability to fulfill their functions, in order to ensure safety against electrical hazards and command errors, as well as to ensure that they are manufactured in accordance with the Technical Standards in force. The registration and certification of these products is compulsory in Brazil, and, in order to be marketed, they must comply with the requirements of the series ABNT NBR IEC 60601/ 80601of Technical Standards, which establish the essential safety and performance requirements that these products must meet. This paper describes testing methods, testing procedures, and the way cardiac equipment parameters have to be measured and evaluated providing all the measuring instruments and requirements for test performing and metrology. It also shows are the final results of tests indicating that some important parameters of the evaluated equipament are not in accordance with the standards adopted in Brazil. Finally, the findings and conclusions are presented, with incitements for future works, in order to contribute to pursuit of continuous improvement. This research intends to contribute as a benchmark for Testing Laboratories with similar interest in obtaining testing technical capacity, and is also an orientation to for companies that produce heart medical equipment in accordance with the requirements of the standards adopted in Brazil.

This diploma thesis deals with the proposal of internal methodology for measurement of products and parts on CMM UPMC Zeiss at CMI Brno. The first part of this work analyzes the current state of knowledge in the field of accurate measurement on coordinate measuring machines (CMM), which includes the definition of basic metrological concepts, methodology for determining and expressing uncertainties of measurement and a general description of CMM. The diploma thesis also contains a detailed description of the UPMC 850 CARAT S-ACC device from the company Zeiss and summarizes the requirements for the testing laboratory in accordance with the standard ČSN EN 17 025: 2018. The next part of the work is focused on defining and determining the measurement uncertainties for this CMM and on developing a testing procedure for measurements on this machine. The final part of this thesis summarizes the achieved results and recommendations for practice.