Submitted by DANILO DE MELO BRUNINI null (dbrunini@gmail.com) on 2017-07-14T02:28:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Final_DaniloBrunini.pdf: 4098580 bytes, checksum: f552cf864fb92ba3889ebf437d9c11d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-07-14T19:08:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brunini_dm_me_bauru.pdf: 4098580 bytes, checksum: f552cf864fb92ba3889ebf437d9c11d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T19:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brunini_dm_me_bauru.pdf: 4098580 bytes, checksum: f552cf864fb92ba3889ebf437d9c11d7 (MD5) Previous issue date: 2017-05-31 / Os transformadores são equipamentos importantes do sistema elétrico de potência, possuem alto custo e suas falhas tem influência direta na qualidade da energia entregue aos consumidores. Uma das principais causas de falhas em transformadores imersos em líquido isolante, as descargas parciais, advém da degradação física e química do sistema de isolação devido à diversos fatores tais como sobrecarga, cargas não-lineares, chaveamento e superaquecimento. Essas descargas parciais aceleram a degradação do dielétrico do transformador e podem levar à destruição do equipamento, ocasionando elevado prejuízo financeiro. Dessa forma, são necessárias ações de prevenção de falhas causadas por descargas parciais em transformadores, através de métodos de monitoramento e localização. Este trabalho teve por objetivo apresentar um método de localização de descargas parciais em transformadores de potência imersos em óleo mineral isolante utilizando o método de emissão acústica e sistemas inteligentes do tipo redes neurais artificiais e algoritmos genéticos. Foram aplicadas métricas de processamento de sinais aos sinais acústicos gerados a partir de descargas parciais e obtidos através de sensores piezelétricos de baixo custo instalados no lado externo do tanque do transformador. Estas métricas foram utilizadas para treinamento das redes neurais a fim de obter a distância euclidiana entre os sensores e as descargas parciais. Essas distâncias euclidianas foram utilizadas em um sistema não-linear de localização o qual foi solucionado através de um algoritmo genético a fim de obter as coordenadas tridimensionais da descarga parcial. A análise dos resultados obtidos nas etapas de treinamento das redes neurais e execução do algoritmo genético foi realizada através de critérios estatísticos como erro absoluto médio, erro relativo percentual, desvio padrão e coeficiente de correlação. Esta técnica de localização mostrou resultados promissores uma vez que as coordenadas tridimensionais de duas descargas parciais, escolhidas para validação, apresentaram erros absolutos médios inferiores a 3 cm. / Transformers are important devices of the electric power system, which have high cost and their failures have a direct influence on the power quality delivered to the consumers. One of the main causes of failures in oil-immersed transformers, the partial discharges, comes from the physical and chemical degradation of the insulation system due to several factors such as overload, non-linear loads, switching and overheating. These partial discharges accelerate the degradation of the transformer dielectric and they can lead to the destruction of the equipment, causing high financial losses. Thus, actions are necessary to prevent faults caused by partial discharges in transformers, through monitoring and locating methods. The aim of this work was to present a method for locating partial discharges in oil-immersed power transformers using the acoustic emission method and intelligent systems such as artificial neural networks and genetic algorithms. Signal processing metrics were applied to the acoustic signals generated from partial discharges and obtained by low-cost piezoelectric sensors installed on the external side of the transformer tank. These metrics were used to train the neural networks in order to obtain the euclidean distance between the sensors and the partial discharges. These euclidean distances were used in a nonlinear location system, which was solved through a genetic algorithm in order to obtain the three-dimensional coordinates of the partial discharge. The analysis of the results obtained from the stages of neural networks training and genetic algorithm execution was performed through statistical criteria such as mean absolute error, percentage relative error, standard deviation and correlation coefficient. This localization technique showed promising results since the three-dimensional coordinates of two partial discharges, chosen for validation, presented mean absolute errors of less than 3 cm.

O desgaste erosivo provocado pelo impacto de partículas sólidas contra uma superfície é um fenômeno tribológico presente em muitos segmentos da indústria, como o de transporte, o aeronáutico, o de mineração, de geração de energia, entre outros. A metodologia mais usual para a determinação da taxa de desgaste é através da medição da perda de massa do material. Com o objetivo de aplicar uma técnica com potencial para a determinação da taxa de desgaste, este trabalho desenvolveu um equipamento dedicado e realizou ensaios preliminares de desgaste erosivo monitorados pela técnica de ensaio não destrutivo de emissão acústica (EA). Esta pode ser definida como uma técnica capaz de detectar ondas mecânicas geradas pela liberação de energia elástica acumulada no material. Foram realizados ensaios de desgaste erosivo com o objetivo de avaliar a capacidade do equipamento coletar os dados de EA e de correlacionar estes dados com o desgaste dos corpos de prova. Amostras de aço com baixo teor de carbono foram desgastadas pelo impacto de partículas angulares de óxido de alumínio suspensas em ar comprimido a três velocidades diferentes: 45, 57 e 67 m/s. O ângulo de impacto entre as partículas e a amostra foi ajustado em 30 graus e a temperatura de ensaio em aproximadamente 20°C. A taxa de desgaste apresentou variação com a velocidade de impacto em concordância com a energia cinética das partículas erodentes e o parâmetro RMS de EA mostrou sensibilidade à variação da velocidade de impacto das partículas e ao desgaste da amostra erodida. A taxa de sinais de EA coletados no tempo apresentou correlação com o fluxo de partículas colidindo com a amostra, bem como os parâmetros de energia, tempo de subida e duração do sinal. / The erosive wear caused by impact of solid particles against a surface is a tribological phenomenon present in many segments of the industry, such as transportation, aerospace, mining, power generation, among others. The most usual method to set the wear rate is by measuring the mass loss of the material. In order to apply one technique with potential to determine the rate of erosion wear, this study developed a dedicated equipment and conducted preliminary erosion tests monitored by nondestructive testing known as acoustic emission technique (AE). This can be defined as a technique able to detect mechanical waves generated by the release of elastic energy accumulated in the material. Erosion testes were performed in order to evaluate the ability of equipment to collect data from AE and to correlate these data with the wear of the specimens. Samples of low carbon steel eroded by the impact of angular aluminum oxide particles suspended in air at three different velocities: 45, 57 and 67 m/s. The impact angle between the particles and the sample was set at 30 degrees and the test temperature at approximately 20°C. The wear rate has changed with the velocity in accordance with the kinetic energy of the particles and the AE parameter RMS showed sensitivity to the variation of particle impact velocity and to the wear of the sample eroded. The rate of AE signals collected over time correlated with the flow of particles striking the sample, and with the parameters of energy, rise time and duration of the signal.

O desgaste erosivo provocado pelo impacto de partículas sólidas contra uma superfície é um fenômeno tribológico presente em muitos segmentos da indústria, como o de transporte, o aeronáutico, o de mineração, de geração de energia, entre outros. A metodologia mais usual para a determinação da taxa de desgaste é através da medição da perda de massa do material. Com o objetivo de aplicar uma técnica com potencial para a determinação da taxa de desgaste, este trabalho desenvolveu um equipamento dedicado e realizou ensaios preliminares de desgaste erosivo monitorados pela técnica de ensaio não destrutivo de emissão acústica (EA). Esta pode ser definida como uma técnica capaz de detectar ondas mecânicas geradas pela liberação de energia elástica acumulada no material. Foram realizados ensaios de desgaste erosivo com o objetivo de avaliar a capacidade do equipamento coletar os dados de EA e de correlacionar estes dados com o desgaste dos corpos de prova. Amostras de aço com baixo teor de carbono foram desgastadas pelo impacto de partículas angulares de óxido de alumínio suspensas em ar comprimido a três velocidades diferentes: 45, 57 e 67 m/s. O ângulo de impacto entre as partículas e a amostra foi ajustado em 30 graus e a temperatura de ensaio em aproximadamente 20°C. A taxa de desgaste apresentou variação com a velocidade de impacto em concordância com a energia cinética das partículas erodentes e o parâmetro RMS de EA mostrou sensibilidade à variação da velocidade de impacto das partículas e ao desgaste da amostra erodida. A taxa de sinais de EA coletados no tempo apresentou correlação com o fluxo de partículas colidindo com a amostra, bem como os parâmetros de energia, tempo de subida e duração do sinal. / The erosive wear caused by impact of solid particles against a surface is a tribological phenomenon present in many segments of the industry, such as transportation, aerospace, mining, power generation, among others. The most usual method to set the wear rate is by measuring the mass loss of the material. In order to apply one technique with potential to determine the rate of erosion wear, this study developed a dedicated equipment and conducted preliminary erosion tests monitored by nondestructive testing known as acoustic emission technique (AE). This can be defined as a technique able to detect mechanical waves generated by the release of elastic energy accumulated in the material. Erosion testes were performed in order to evaluate the ability of equipment to collect data from AE and to correlate these data with the wear of the specimens. Samples of low carbon steel eroded by the impact of angular aluminum oxide particles suspended in air at three different velocities: 45, 57 and 67 m/s. The impact angle between the particles and the sample was set at 30 degrees and the test temperature at approximately 20°C. The wear rate has changed with the velocity in accordance with the kinetic energy of the particles and the AE parameter RMS showed sensitivity to the variation of particle impact velocity and to the wear of the sample eroded. The rate of AE signals collected over time correlated with the flow of particles striking the sample, and with the parameters of energy, rise time and duration of the signal.

Vasos de pressão e tubulações são equipamentos essenciais em industrias químicas, petroquímicas, refino de petróleo, entre outras. A operação segura deste tipo de equipamento é um fator determinante, visto que falhas podem variar desde grandes perdas financeiras até consequências catastróficas. Avaliação de descontinuidades encontradas em inspeções podem ser realizadas através de metodologias de fitness for service, as quais são baseadas na mecânica da fratura, que teve grande desenvolvimentos nos últimos 40 anos. Estas metodologias são consagradas como sendo seguras para garantir a integridade de equipamentos em operação. Este trabalho utilizará primeiramente a metodologia de “fitness for service” empregando o guia BS7910 para avaliar um caso de um bocal de oito polegadas de diâmetro unido a um casco de dezesseis polegadas de diâmetro com uma grande descontinuidade do tipo falta de penetração em sua solda. A metodologia de fitness for service será comparada com o resultado do teste experimental, o qual foi realizado através de um teste hidrostático destrutivo monitorado através do ensaio de emissão acústica. Por fim, será realizada uma análise não linear utilizando não linearidade física e geométrica através do método de elementos finitos. A comparação dos resultados numéricos, experimentais e os analíticos obtidos pela aplicação da BS7910 permitiram a obtenção de várias conclusões que são expostas neste trabalho. A metodologia de ajuste ao uso utilizando a BS7910 foi conservativa para o caso estudado. O modo de falha dominante utilizando a BS7910 foi o colapso plástico que foi coerente com o teste experimental. O ensaio de emissão acústica não teve correlação entre a energia acumulada dos sinais captados e a criticidade de descontinuidades entre um bocal e um tampo, o que salientou que para aplicações semelhantes os dados devem ser analisados cuidadosamente uma vez que regiões sujeitas a colapso plástico como no caso do bocal estudado podem emitir sinais de menor intensidade que descontinuidades onde existe a interação entre os modos de fratura e colapso plástico. A análise não linear utilizando não linearidades física e geometria teve o resultado 5,8% maior que a pressão de ruptura no teste experimental que foi de 14,7MPa, o que pode ser considerado um resultado com um bom grau de aproximação. / Pressure vessels and pipes are essential equipment in the chemical, petrochemical, petroleum refining, among others. The safety operation of this equipment is an important aspect, since failures can vary from large financial losses to catastrophic consequences. Evaluation discontinuity found in inspections can be perfomed by fitness for service methodology which is based on fracture mechanics, which had great developments in the last 40 years. These methodologies are known as being the best way to ensure the integrity of equipment while in operation. This work first uses the fitness for service methodology according BS7910 guide to evaluate lack of weld penetration in eight-inch nozzle attached to a shell with sixteen inches in diameter. The methodology of fitness for service was compared with the experimental test result, which was performed by a destructive hydrostatic test monitored by acoustic emission test. Finally, finite element method was performed using nonlinearity physical and geometric tecniques. The comparison of numerical, experimental and analytical results obtained by the application of BS7910 allowed us to obtain several conclusions that are exposed in this work. The methodology using the BS7910 was conservative for the case study. The dominant failure mode using the BS7910 was the collapse of plastic that was consistent with the experimental test. The acoustic emission technique had no correlation between the stored energy of the picked up signals and criticality of discontinuities between a nozzle and a head, which pointed out that for similar applications data must be analyzed carefully since in regions subjected to plastic collapse such as in the case studied nozzle can generate signals of lower intensity that discontinuities where there is an interaction between the modes of fracture and plastic collapse. The nonlinear analysis result using physics and geometry nonlinearities was 5.8% higher than the rupture pressure of the experimental test was 14.7 MPa, being considered a result with a good degree of accuracity.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The use of new materials in the sanitation industry aims to improve water treatment conditions and optimize the performance of the structures of sewage systems. Studies show that investments in sanitation are four times more effective than health. Manhole (PV) is an integral structure of the collection networks of major importance sewage because it is the sewage flow of the meeting from various facilities that are guided and follow for further processing. Non-destructive tests are widely used in modern industry worldwide to evaluate the quality and detection of changes in structure, small surface flaws, presence of cracks and other physical disruptions, being capable of detecting flaws in structures prematurely allowing constant monitoring and real time frame. The technique of acoustic emission (AE) is effective both during subsequent tests the implementation of the structure, guaranteeing their structural integrity, and in the real-time monitoring of the frame subject to the usual charging service, while performing its function without need of interrupting. To properly investigate the structure is necessary to know how the defects are and their respective acoustic activity. In this study, the acoustic emission signals generated in polyethylene manholes by variable axial deformation during loading are characterized both in time domain and in the frequency domain creating the signature of the defect. / A utilizaÃÃo de novos materiais na indÃstria do saneamento, visa melhorar as condiÃÃes do tratamento de Ãgua e otimizar o desempenho das estruturas de redes coletoras de esgoto. Estudos comprovam que os investimentos realizados em saneamento bÃsico sÃo quatro vezes mais efetivos que na saÃde. PoÃo de visita (PV) à uma estrutura integrante das redes coletoras de esgotos de grande importÃncia, pois nele ocorre o encontro do fluxo de esgotos provenientes de diversas instalaÃÃes que sÃo orientados e seguem para o posterior tratamento. Os ensaios nÃo destrutivos sÃo largamente utilizados na indÃstria moderna em todo o mundo para avaliaÃÃo da qualidade e detecÃÃo de variaÃÃes na estrutura, pequenas falhas superficiais, presenÃa de trincas e outras interrupÃÃes fÃsicas, sendo capaz de detectar prematuramente falhas em estruturas permitindo a monitoraÃÃo constante da estrutura e em tempo real. A tÃcnica de emissÃo acÃstica (EA) à eficaz tanto na fase de testes subsequentes à implementaÃÃo da estrutura, garantindo sua integridade estrutural, quanto no monitoramento em tempo real d a estrutura sujeita a carregamento usual de serviÃo, enquanto desempenha sua funÃÃo, sem necessidade de interrupÃÃo. Para investigar corretamente a estrutura à necessÃrio conhecer como os defeitos se manifestam e sua respectiva atividade acÃstica. Neste trabalho, os sinais de emissÃo acÃstica gerados em poÃos de visita de polietileno por deformaÃÃo axial durante carregamento variÃvel sÃo caracterizados tanto no domÃnio do tempo quanto no domÃnio da frequÃncia criando a assinatura do defeito.

Vasos de pressão e tubulações são equipamentos essenciais em industrias químicas, petroquímicas, refino de petróleo, entre outras. A operação segura deste tipo de equipamento é um fator determinante, visto que falhas podem variar desde grandes perdas financeiras até consequências catastróficas. Avaliação de descontinuidades encontradas em inspeções podem ser realizadas através de metodologias de fitness for service, as quais são baseadas na mecânica da fratura, que teve grande desenvolvimentos nos últimos 40 anos. Estas metodologias são consagradas como sendo seguras para garantir a integridade de equipamentos em operação. Este trabalho utilizará primeiramente a metodologia de “fitness for service” empregando o guia BS7910 para avaliar um caso de um bocal de oito polegadas de diâmetro unido a um casco de dezesseis polegadas de diâmetro com uma grande descontinuidade do tipo falta de penetração em sua solda. A metodologia de fitness for service será comparada com o resultado do teste experimental, o qual foi realizado através de um teste hidrostático destrutivo monitorado através do ensaio de emissão acústica. Por fim, será realizada uma análise não linear utilizando não linearidade física e geométrica através do método de elementos finitos. A comparação dos resultados numéricos, experimentais e os analíticos obtidos pela aplicação da BS7910 permitiram a obtenção de várias conclusões que são expostas neste trabalho. A metodologia de ajuste ao uso utilizando a BS7910 foi conservativa para o caso estudado. O modo de falha dominante utilizando a BS7910 foi o colapso plástico que foi coerente com o teste experimental. O ensaio de emissão acústica não teve correlação entre a energia acumulada dos sinais captados e a criticidade de descontinuidades entre um bocal e um tampo, o que salientou que para aplicações semelhantes os dados devem ser analisados cuidadosamente uma vez que regiões sujeitas a colapso plástico como no caso do bocal estudado podem emitir sinais de menor intensidade que descontinuidades onde existe a interação entre os modos de fratura e colapso plástico. A análise não linear utilizando não linearidades física e geometria teve o resultado 5,8% maior que a pressão de ruptura no teste experimental que foi de 14,7MPa, o que pode ser considerado um resultado com um bom grau de aproximação. / Pressure vessels and pipes are essential equipment in the chemical, petrochemical, petroleum refining, among others. The safety operation of this equipment is an important aspect, since failures can vary from large financial losses to catastrophic consequences. Evaluation discontinuity found in inspections can be perfomed by fitness for service methodology which is based on fracture mechanics, which had great developments in the last 40 years. These methodologies are known as being the best way to ensure the integrity of equipment while in operation. This work first uses the fitness for service methodology according BS7910 guide to evaluate lack of weld penetration in eight-inch nozzle attached to a shell with sixteen inches in diameter. The methodology of fitness for service was compared with the experimental test result, which was performed by a destructive hydrostatic test monitored by acoustic emission test. Finally, finite element method was performed using nonlinearity physical and geometric tecniques. The comparison of numerical, experimental and analytical results obtained by the application of BS7910 allowed us to obtain several conclusions that are exposed in this work. The methodology using the BS7910 was conservative for the case study. The dominant failure mode using the BS7910 was the collapse of plastic that was consistent with the experimental test. The acoustic emission technique had no correlation between the stored energy of the picked up signals and criticality of discontinuities between a nozzle and a head, which pointed out that for similar applications data must be analyzed carefully since in regions subjected to plastic collapse such as in the case studied nozzle can generate signals of lower intensity that discontinuities where there is an interaction between the modes of fracture and plastic collapse. The nonlinear analysis result using physics and geometry nonlinearities was 5.8% higher than the rupture pressure of the experimental test was 14.7 MPa, being considered a result with a good degree of accuracity.

A utilização de técnicas de emissão acústica para detectar e mapear o dano em estruturas tem sofrido grandes avanços nos últimos anos, em parte devido a possibilidade de poder contar com instrumentos de maior exatidão e precisão. Metodologias são utilizadas para, através dos resultados adquiridos, obter informação de como e onde a estrutura investigada está rompendo. Desenvolvimentos teóricos importantes na área de análise sísmica tem trazido um ferramental teórico que pode ser aplicado em estudos de estruturas e corpos de prova. Dentro deste contexto, neste trabalho é apresentado o estudo da localização e caracterização de defeitos utilizando técnicas conhecidas de emissão acústica. Ensaios em materiais de baixo módulo de elasticidade (poliestireno expandido) possibilitou o trabalho com os microfones de baixa frequência disponíveis para realização dos experimentos. Juntamente com os ensaios experimentais, simulações utilizando o método numérico dos elementos discretos (DEM) foram realizados. Os resultados obtidos nos ensaios e nas simulações foram processados e conclusões sobre a forma de ruptura esperada foram feitas. Informações relativas à evolução das cargas durante os ensaios e simulações, e comparativos da evolução com o número de eventos são apresentados. Ensaios de três tamanhos diferentes de corpos de prova permitiram medir o efeito de escala esperado. Técnicas de localização dos eventos em corpos de prova de maiores dimensões também são aplicadas para efetuar a localização de defeitos utilizando emissão acústica, bem como a interpretação e análise dos dados obtidos. Utilizando o cálculo da velocidade de propagação da onda sonora no material, uma técnica de localização foi apresentada e utilizada para calcular posições de zona de fratura, a fim de identificar regiões que possuem defeitos. / The usage of acoustic emission techniques in order to detect damage in structures has undergone great advances in the last years, partly because of the possibility to rely on instruments of highest accuracy and precision. Methodologies are used to obtain information about how and where the structure cracks. Important theoretical developments in the seismic analysis field have provided tools that can be applied in studies on structures and specimens. This work aims to study the localization and characterization of defects using acoustic emission techniques. Experimental tests on specimens with low elasticity modulus gave the possibility to work with the piezoeletric sensors available. Computational analyses using the discrete elements method (DEM) were performed. Conclusions about the expected rupture characteristics are shown. Information about the evolution loading during the tests, and a comparative of events evolution are shown. Tests on three different sizes of specimens allowed the scale effect analysis. Event location techniques on higher length specimens, using acoustic emission, are used to perform defects localization in order to obtain information about the defects position.

Orientadores: Anselmo Eduardo Diniz, Juarez Felipe Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T19:46:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hassui_Amauri_M.pdf: 6586198 bytes, checksum: 8031ea40b6cd0346161913e4ab661d27 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A determinação de forma objetiva do fim da vida do rebolo é de fundamental importância para a minimização do custo do processo, pois evita a rejeição de peças, que nesta fase do processo possuem alto valor agregado e otimiza a utilização da ferramenta bem como dos tempos de dressagem. Este trabalho tem como objetivo, mostrar o comportamento de diversas características do processo de retificação ao longo da vida do rebolo, com diferentes condições de operação, além de mostrar uma comparação do desempenho dos sensores de emissão acústica, vibração mecânica e corrente elétrica do motor, tanto na definição do momento de dressagem do rebolo, quanto no estabelecimento dos tempos de deformação elástica e centelhamento, que fazem parte do ciclo de retificação externa cilíndrica de mergulho. Para tal, foram usinadas peças cilíndricas de aço endurecido com dois tipos de rebolos, um considerado duro e outro mole, utilizando uma retificadora CNC, retificação de mergulho, e diversas condições de trabalho. A rugosidade das peças era medida após cada corte e foi o fator determinante do fim de vida da ferramenta. Simultaneamente, foram utilizados quatro sensores, dois monitorando, em tempo real, a emissão acústica, um a vibração, estando estes acoplados ao contraponto da máquina e um sensor de efeito Hall instalado no motor da máquina, que media a corrente elétrica consumida por este. Os resultados deste trabalho indicaram que o sinal de vibração mecânica é o mais adequado para determinação do fim da vida do rebolo, a corrente elétrica do motor e os tempos de deformação elástica e de centelhamento não apresentam relação com o desgaste do rebolo e o sinal mais indicado para determinação destes tempos é a emissão acústica / Abstract: The precise determination of the end of a grinding wheel life is very important to minimize the process cost because it avoids workpieces rejection that in this phase of the process have high aggregate value and optimize the utilization of the grinding wheel as well as the dressing time. The main objective of this work is observe the behavior of various grinding process characteristics througout the grinding wheel life, using diferent conditions of operation and show a performance comparation among acoustic emission, vibration and electric current of the motor as the definition of the dressing moment as to estabilish the elastic deformation time and sparkout, that are parts of the plunge external cilindricalgrinding process ciele. In the experiment were machined cilindrical workpieces of hardened steel with a hard grinding wheel and soft workpieces with a soft grinding wheel, using a CNC machine, plunge grinding and various cutting conditions. The roughness of the workpieces was measured after each cut and was the factor that determined the end of the wheellife. Simultaneously, were utilized four sensors, two monitoring the acoustic emission, one the mechanical vibration fixed at the tailstock and a Hall sensor instaled at the machine motor which measured the electrical current consumed The results of this work indicated that the mechanical vibration signal is the most apropriated to determine the end of the grinding wheellife, the electrical current of the motor and the times related to elastic deformation and sparkout did not present relation to the grinding wheel wear and the most sensible signal to detect these times is the acoustic emission / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T20:33:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hara_CelsoMinoru_D.pdf: 9089957 bytes, checksum: 8f2f9a896032c6d9e1d9585ecd8346de (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A principal finalidade deste trabalho é verificar a eficácia da utilização de redes neurais artificiais para a análise de sinais provenientes de diferentes sensores (emissão acústica, vibração e corrente elétrica do motor) acoplados ao rebolo no processo de retificação cilíndrica de aços com o fim de se aumentar a confiabilidade da decisão automática do momento de dressagem do rebolo. Um segundo objetivo é verificar o comportamento de parâmetros de qualidade da peça (rugosidade e desvio de circularidade) à medida que se varia a velocidade da peça, o avanço e o estado de afiação do rebolo. Para isso, diversos ensaios foram realizados, retificando-se aço ABNT 52100 em diferentes condições de usinagem. Durante tais operações, os sinais dos sensores citados foram armazenados na memória de um computador. As melhores condições de usinagem e os melhores sinais adquiridos foram usados no treinamento de redes neurais "Back Propagation" , cuja finalidade foi tentar estabelecer um momento de interrupção da retificação para dressagem do rebolo, baseado na qualidade da peca retificada através de parâmetros como rugosidade média e desvio de circularidade. As principais conclusões foram: a rede neural não conseguiu generalizar o processo de retificacão, não sendo uma boa ferramenta para determinação exata do momento de dressagem; o sinal de vibração, no entanto, apresentou ligeira tendência de crescimento conforme crescia o tempo de usinagem; não se observou nenhuma relação direta entre a rugosidade e velocidade da peça e nem entre aquela e o avanço; igualmente, o desvio de circularidade não mostrou relação direta nem com a velocidade da peça e nem com o avanço; além disso, a rugosidade não se manteve constante para condições de ensaio que apresentaram espessuras de corte equivalente iguais, ao contrário do que afirma a literatura / Abstract: The main goal of this work is to verify the feasibility of employing artificial neural networks to analyse signals from several sensors (acoustic emission, vibration and electric current) attached to the tailstock of a cylindrical plunge grinding machine in order to increase the accuracy of the automatic decision of the wheel dressing momento A second goal is to verify the behavior of surface quality parameters (roughness and circularity deviation) as workpiece speed, feed and wheel sharpness vary. For these purposes, several plunge grinding tests were carried out, grinding ABNT 52100 steel with different cutting conditions. During these operations, the signals from those sensors were sampled and stored in the memory of a computer. The best cutting conditions and the best acquired signals were used in the Back-Propagation neural network training stage. The goal of this network was to establish a moment to interrupt the grinding process to perform the wheel dressing, based in the workpiece quality, using parameters as surface roughness and circularity deviation. The most important conclusions are: the neural network was not able to identify the phenomena occuring in grinding process, and so this is not a good tool to determine the exact moment of dressing; the vibration signal, however, showed a little growth trend as the cutting time increased, but not closely correlated to the workpiece quality parameters. Moreover, there was not any direct relationship either between roughness and workpiece speedor between roughness and feed. Besides, the circularity deviation didn't show direct relationship either with the workpiece speed or with feed and the surface roughness didn't keep itself constant for cutting conditions with equal equivalent chip thickness, in opposition with what the literature traditionally states / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Les matériaux composites se caractérisent par une forte dispersion de leur durée de vie qui peut s'étendre de quelques minutes à plusieurs semaines lors d'un test de fluage. Lors d'un essai en fluage de ces matériaux nous distinguons trois phases de temps caractérisées chacune par une activité acoustique propre. Dans la première phase, le taux d'apparition des signaux d'EA est important, puis le taux diminue et atteint une valeur constante relativement faible durant la seconde phase, ensuite ce taux d'apparition s'accélère annonçant la troisième phase qui se termine par la rupture. Les caractéristiques des signaux d'émission acoustique (EA) émis dans la phase précédant la rupture sont différentes de celles des autres phases. Le premier volet de cette étude consiste à utiliser des méthodes d'apprentissage relevant de l'intelligence artificielle (réseaux de neurones, machines à vecteurs de support et classifieurs bayésiens) afin de prédire si les signaux recueillis à partir d'un matériau sous test se trouve dans la phase de pré-rupture ou non. Ce sont des méthodes qui, appliquées à l'émission acoustique, permettent d'identifier parmi un grand nombre de signaux, caractérisés par des paramètres principaux, des classes de signaux ayant des paramètres voisins et donc provenant probablement de la même phase. Ces méthodes se sont avérées très performantes en classification, nous atteignons avec les SVM une sensibilité de 82 % et une spécificité de 84% pour les résultats en validation croisée, et une sensibilité de 90 % et une spécificité de 94 % pour les résultats en test, avec un temps de calcul acceptable.Le deuxième volet de l'étude effectué dans le cadre de cette thèse concerne l'estimation de la durée de vie restante des les matériaux composites. La normalisation des courbes cumulées des signaux d'émission acoustique en fonction du temps prouve que les réponses en fluage des éprouvettes mises en test sont parfaitement ressemblantes. Un modèle a été établi pour caractériser le comportement de ce matériau lors de ce test. Deux approches sont utilisées pour déterminer le temps de rupture. Par rapport à la littérature, la première approche proposée améliore la détection des temps de transition des différentes phases. Cette approche fournit également une meilleure corrélation avec le temps de rupture. La deuxième approche est fondée sur la corrélation du temps de rupture avec le temps de référence correspondant à la diminution de la vitesse d'un certain pourcentage. Les résultats de cette dernière approche sont très intéressants : l'estimation du temps de rupture pour une éprouvette ayant une durée de vie de 1 heure peut être possible dès les 15 premières secondes, avec une erreur de l'ordre de 4 %. / The composite materials are characterized by a high dispersion of their lifetime, which may extend from several minutes to several weeks in a creep test. When tested in creep of these materials we distinguish three phases, each characterized by its own acoustic activity. In the first phase, the occurrence rate of the AE signals is important, and then the rate drops to a relatively low constant value during the second phase, then this occurrence rate accelerate announcing the third phase which ends by a rupture. The characteristics of the acoustic emission (AE) signals in the phase preceding the rupture are different from those of other phases.The first part of this study is to use learning methods from artificial intelligence (neural networks, support vector machines and Bayesian classifier) to predict if the signals collected from the material under test in the pre-rupture or not. These are methods which, when applied to acoustic emission, identify among a large number of signals, characterized by key parameters, classes of signals having similar parameters and thus probably from the same phase. These methods have proved highly effective in classification; we reach the SVM with a sensitivity of 82 % and a specificity of 84 % for cross-validation results, and a sensitivity of 90 % and a specificity of 94 % for test results, with an acceptable calculation time.The second part of the study in the framework of this thesis concerns the estimation of the remaining life of composites. Standardization of signals accumulated acoustic emission curves as a function proves that the responses of the creep test pieces are set perfectly similar. A model was developed to characterize the behavior of this material during this test. Two approaches are used to determine the time of rupture. Compared to the literature, the first proposed approach improves the detection time of transition phases. This approach also provides a better correlation with the rupture time. The second approach is based on the correlation of rupture time with the reference time corresponding to the decrease of the speed by a percentage. The results of this latter approach is very interesting : the estimation of the rupture time for a test piece having a life of one hour may be possible from the first 15 seconds, with an error of about 4 %.