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Ensaios biaxiais em modelos de maciços com fraturamento não-persistente / not availableAguiar, Cibele Cláuver de 15 May 1998 (has links)
Essa pesquisa trata fundamentalmente da interação mecânica entre descontinuidade e a ponte rochosa presentes em um maciço modelado. O fraturamento estudado é não-persistente e as juntas apresentam variação em seus atributos como orientação, espaçamento e grau de persistência. Foram realizados ensaios biaxiais sob tensão de confinamento constante. Para execução desses ensaios desenvolveu-se uma rotina de preparação desde a moldagem dos corpos de prova até sua ruptura. Foram observados quatro modos de ruptura: stepping, multi-stepping, ao longo da junta e combinada, onde faz-se a associação entre sua ocorrência e a configuração dos atributos na amostra. O parâmetro de persistência condiciona a resistência de modo mais expressivo que os demais atributos. / not available
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Ensaios biaxiais em modelos de maciços com fraturamento não-persistente / not availableCibele Cláuver de Aguiar 15 May 1998 (has links)
Essa pesquisa trata fundamentalmente da interação mecânica entre descontinuidade e a ponte rochosa presentes em um maciço modelado. O fraturamento estudado é não-persistente e as juntas apresentam variação em seus atributos como orientação, espaçamento e grau de persistência. Foram realizados ensaios biaxiais sob tensão de confinamento constante. Para execução desses ensaios desenvolveu-se uma rotina de preparação desde a moldagem dos corpos de prova até sua ruptura. Foram observados quatro modos de ruptura: stepping, multi-stepping, ao longo da junta e combinada, onde faz-se a associação entre sua ocorrência e a configuração dos atributos na amostra. O parâmetro de persistência condiciona a resistência de modo mais expressivo que os demais atributos. / not available
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Análise de criticalidade de defeitos em munhões de moinhos de bolas usados em plantas de mineração / Analysis of ball mills trunnion flaws criticality used in mining plantsSilva, Daniel Nagano da 03 July 2014 (has links)
Os moinhos de bolas são equipamentos presentes em plantas de mineração, sendo uma máquina importante no circuito de cominuição de minérios. Em função de inúmeros fatores como, por exemplo, projeto, fabricação, sobrecarga no equipamento, falta de manutenção e procedimentos de operação inadequados, são desenvolvidas descontinuidades nos componentes estruturais desse equipamento. Os componentes estruturais dos moinhos, basicamente, corpo, tampas e munhões, além do custo elevado, possuem prazos de fabricação que podem variar de dois a três anos dependendo da demanda do mercado. Portanto é cada vez mais necessário que as descontinuidades detectadas nesses componentes sejam corretamente avaliadas. Neste trabalho analisaram-se pela mecânica da fratura a criticalidade de descontinuidades, tais como trincas constatadas em um munhão de um moinho de bolas e compararam-se os valores teóricos de taxa de propagação (crescimento) dessas descontinuidades com valores reais obtidos por meio de inspeções periódicas realizadas neste componente. A nucleação das trincas foi causada por falta de lubrificação nos mancais do moinho, gerando esforços térmicos circunferenciais no munhão, em que a temperatura estimada do contato munhão e bucha atingiu a faixa de 100 °C a 150 °C. No período analisado, os resultados obtidos por meio da norma BS7910 mostraram-se mais próximos dos valores reais do que a norma ASME Seção XI, Apêndice A. O tamanho da trinca mais crítica foi aceito pelos critérios da norma BS7910 e aprovado apenas na condição de emergência da norma ASME Seção XI, Apêndice A. / The grinding ball mills are equipments present in mining plants, being important in the ore comminution circuits. Depending on numerous factors, such as, for example, design, manufacturing, overloads, poor maintenance and inadequate operating procedures, flaws are developed in the structural components of this equipment. The structural components of a mill, basically, shell, heads and trunnions, besides high costs, have lead times that might vary from two to three years, according to market demand. Therefore, it becomes increasingly necessary that any flaws in those components to be properly evaluated. This paper analyzed the fracture mechanics of the criticality of flaws, such as cracks observed in a ball mill trunnion and compared the theoretical values of growth rate of these defects with actual values obtained through periodic inspections performed in this component. The cracks nucleation was caused by lack of lubrication in the trunnion bearings, generating circumferential thermal stresses, thus the estimated temperature of the trunnion and bushing contact achieved the range 100 °C to 150 °C. During the analyzed period, the results obtained by the standard BS7910 proved to be closest to the actual values than the standard ASME, Section XI, Appendix A. The most critical crack size was accepted by the criteria of the BS7910 and approved only on emergency condition of ASME Section XI, Appendix A.
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Análise de criticalidade de defeitos em munhões de moinhos de bolas usados em plantas de mineração / Analysis of ball mills trunnion flaws criticality used in mining plantsDaniel Nagano da Silva 03 July 2014 (has links)
Os moinhos de bolas são equipamentos presentes em plantas de mineração, sendo uma máquina importante no circuito de cominuição de minérios. Em função de inúmeros fatores como, por exemplo, projeto, fabricação, sobrecarga no equipamento, falta de manutenção e procedimentos de operação inadequados, são desenvolvidas descontinuidades nos componentes estruturais desse equipamento. Os componentes estruturais dos moinhos, basicamente, corpo, tampas e munhões, além do custo elevado, possuem prazos de fabricação que podem variar de dois a três anos dependendo da demanda do mercado. Portanto é cada vez mais necessário que as descontinuidades detectadas nesses componentes sejam corretamente avaliadas. Neste trabalho analisaram-se pela mecânica da fratura a criticalidade de descontinuidades, tais como trincas constatadas em um munhão de um moinho de bolas e compararam-se os valores teóricos de taxa de propagação (crescimento) dessas descontinuidades com valores reais obtidos por meio de inspeções periódicas realizadas neste componente. A nucleação das trincas foi causada por falta de lubrificação nos mancais do moinho, gerando esforços térmicos circunferenciais no munhão, em que a temperatura estimada do contato munhão e bucha atingiu a faixa de 100 °C a 150 °C. No período analisado, os resultados obtidos por meio da norma BS7910 mostraram-se mais próximos dos valores reais do que a norma ASME Seção XI, Apêndice A. O tamanho da trinca mais crítica foi aceito pelos critérios da norma BS7910 e aprovado apenas na condição de emergência da norma ASME Seção XI, Apêndice A. / The grinding ball mills are equipments present in mining plants, being important in the ore comminution circuits. Depending on numerous factors, such as, for example, design, manufacturing, overloads, poor maintenance and inadequate operating procedures, flaws are developed in the structural components of this equipment. The structural components of a mill, basically, shell, heads and trunnions, besides high costs, have lead times that might vary from two to three years, according to market demand. Therefore, it becomes increasingly necessary that any flaws in those components to be properly evaluated. This paper analyzed the fracture mechanics of the criticality of flaws, such as cracks observed in a ball mill trunnion and compared the theoretical values of growth rate of these defects with actual values obtained through periodic inspections performed in this component. The cracks nucleation was caused by lack of lubrication in the trunnion bearings, generating circumferential thermal stresses, thus the estimated temperature of the trunnion and bushing contact achieved the range 100 °C to 150 °C. During the analyzed period, the results obtained by the standard BS7910 proved to be closest to the actual values than the standard ASME, Section XI, Appendix A. The most critical crack size was accepted by the criteria of the BS7910 and approved only on emergency condition of ASME Section XI, Appendix A.
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[en] DISCONTINUITIES INDICATION IN METALLIC AND COMPOSITE MATERIALS: A COMPARISON OF NON-DESTRUCTIVE METHODS / [pt] INDICAÇÃO DE DESCONTINUIDADES EM MATERIAIS METÁLICOS E COMPÓSITOS: UMA COMPARAÇÃO ENTRE MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOSMARCIO JARDIM DE OLIVEIRA 15 April 2015 (has links)
[pt] O parque industrial nos países em desenvolvimento necessita, cada vez mais,
se adaptar a uma nova filosofia de serviço em que equipamentos considerados
como seguros são aqueles que podem ser inspecionadas de forma confiável. Neste
contexto, ensaios não destrutivos (END) são valiosas ferramentas usadas no
controle de qualidade, manutenção de componentes e, principalmente, na avaliação
da integridade estrutural de tais equipamentos. Este trabalho teve como objetivo
avaliar a eficiência de diferentes técnicas de END (radiação penetrante, partículas
magnéticas e ultrassom) na detecção de descontinuidades simuladas em amostras
de material metálico e de compósito. Os resultados experimentais mostraram que
os ensaios com raios X, dentre todas as técnicas adotadas na inspeção da amostra
metálica, apresentou a maior eficiência na detecção das diferentes geometrias de
descontinuidades. Entretanto, nenhuma das técnicas de END possibilitou a
detecção de descontinuidades na amostra do material compósito. / [en] The industrial park in developing countries need, increasingly, to adapt to a
new service philosophy in which equipments considered as safe are those that can
be inspected in a reliable way. In this context, non-destructive testing (NDT) are
valuable tools used in quality control, maintenance of components and especially in
assessing the structural integrity of such equipment. This study aimed to evaluate
the efficiency of different NDT techniques (penetrating radiation, ultrasound and
magnetic particles) in the detection of simulated discontinuities in samples of
metallic and composite materials. The experimental results showed that the X-ray,
considering all techniques adopted in the inspection of the metallic sample,
showed the highest efficiency in the detection of different geometries of
discontinuities. However, anynone of NDT techniques allowed the detection of
discontinuities in the sample of the composite material.
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Estudo de um túnel em maciço rochoso fraturado por investigação geológico-geotécnica e análises pelo método dos elementos distintos. / Study of a tunnel in a fractured rock mass by geological and geotechnical investigation and analysis with the distinct element method.Cacciari, Pedro Pazzoto 23 July 2014 (has links)
O comportamento geomecânico de túneis em rocha é fortemente influenciado pelas estruturas geológicas (descontinuidades) presentes no maciço. Do ponto de vista geométrico, estas estruturas são caracterizadas por parâmetros que descrevem suas orientações, frequências e comprimentos. Estes parâmetros, na maioria dos casos, são determinados em campanhas de campo, com bússola geológica e trena. Entretanto, limitações de tempo e acesso dificultam a execução destes trabalhos, impossibilitando a obtenção de números elevados de dados, que possibilitam análises estatísticas mais complexas. Para superar estas dificuldades, no presente estudo, o mapeamento das descontinuidades foi realizado em imagens do túnel Monte Seco, pertencente a Estrada de Ferro Vitória Minas (EFVM), obtidas por scanner a laser 3D. Neste mapeamento, tanto a orientação, quanto a posição e o comprimento dos traços das descontinuidades foram determinados com boa precisão, possibilitando a verificação da distribuição da intensidade de fraturamento de diferentes trechos, ao longo do túnel. Utilizando estes trechos diferenciados pela intensidade de fraturamento, foram elaboradas análises estatísticas mais complexas e adequadas (por janelas de amostragem e linhas de varredura) para determinação da orientação, comprimento médio dos traços e espaçamentos médios das famílias de descontinuidades. Com os parâmetros geométricos das descontinuidades, o modelo probabilístico de blocos rígidos foi construído, utilizando o software 3DEC. Assim, os parâmetros mecânicos das descontinuidades foram estimados utilizando correlações empíricas (a partir de descrições do maciço rochoso realizadas em mapeamentos geológicos por dentro do túnel), além de alguns ensaios de campo e laboratório. As análises com este modelo foram executadas para verificação da queda de blocos, e comparadas com as seções atuais do túnel. Os resultados indicaram que diferentes critérios de ruptura devem ser utilizados para diferentes tipos de descontinuidades (fraturas e foliação), e evidenciaram a importância de estimativas mais coerentes de parâmetros geométricos das descontinuidades nos resultados finais das análises. / The geomechanical behaviour of rock tunnels is strongly influenced by geological structures in the rock mass. Rock discontinuities are geometrically characterized by parameters that describes their orientations, frequency and lengths. In most cases, these parameters are determined in field inspections, using geological compass and measuring tapes. However, timeframes and access limitation hinder this procedure, making it impossible to obtain large amount of data that allow complex statistical analysis. To overcome these difficulties, here the discontinuity mapping was performed using images of the Monte Seco tunnel, obtained by 3D terrestrial laser scanning. In this case, the orientation, position and trace length of each discontinuity was determined with precision, allowing the verification of the fracture intensity distribution in different parts of the tunnel. Using these parts (differentiated by its fracture intensities), statistical analyses were performed, using sampling windows and scanlines, in order to determine the orientation mean trace length and spacing of discontinuity sets. Once the geometrical parameters of discontinuity sets were determined, a probabilistic model of rigid blocks was generated, using the 3DEC software. Thus, the mechanical parameters of discontinuity sets were estimated by empirical correlations (performed using descriptions of the rock mass obtained during geological inspections in the tunnel), and some laboratory and field tests. The analyses with this model were performed to verify the instability of blocks (block falls), and compared with actual cross sections of the tunnel. The results indicate that different failure criteria must be used for different discontinuity types (fractures and foliation), and revealed the importance of consistent estimated of geometrical parameters of discontinuity sets.
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[en] ARBITRARY CROSS SECTION WAVEGUIDES: ANALYSIS OF MODAL FIELDS AND OF DISCONTINUITIES BETWEEN ARBITRARY CROSS SECTION WAVEGUIDES / [pt] GUIAS DE ONDA DE SEÇÃO ARBITRÁRIA: ANÁLISE DE CAMPOS MODAIS E DE DESCONTINUIDADES EM GUIAS DE DIFERENTES SEÇÕESMARCELA SILVA NOVO 20 August 2003 (has links)
[pt] No presente trabalho o método de Rayleigh-Ritz é utilizado
na determinação dos campos modais e dos números de onda de
corte em guias de onda de seção arbitrária. Inicialmente, o
método é aplicado com funções de base polinomiais, sendo a
seção transversal do guia aproximada por um polígono
convexo. Este tipo de função limitou o número de modos que
podem ser calculados, uma vez que polinômios de grau alto
geram instabilidades computacionais e overflow. Utilizando
a mesma metodologia, os campos modais em guias de onda
superquadráticos são analisados. Entretanto, as funções de
base polinomiais são substituídas por funções
trigonométricas, produzindo um modelo numérico capaz
de computar um grande número de modos em um tempo de
execução razoável. Os guias superquadráticos constituem uma
classe de guias uniformes, incluindo guias circulares,
elípticos, quase retangulares e outros de seções
intermediárias. Conseqüentemente, eles são úteis na
construção de diversos dispositivos em guias de onda,
incluindo transições de diferentes seções, tais como
circular para elíptica e circular para retangular. O método
do casamento de modos é aplicado na determinação da matriz
de espalhamento de descontinuidades entre guias
superquadráticos. Diversas aplicações numéricas são
apresentadas e comparadas com resultados obtidos através de
outras técnicas. / [en] In the present work, the modal fields and cutoff
wavenumbers of arbitrary cross section waveguides are
determined using the Rayleigh-Ritz method. Initially,
the method is applied to waveguides with cross section
approximated by a convex polygon. Polynomial basis
functions are used. Such basis functions limit the
number of modes that can be computed, since polynomials of
high degree generate computer instabilities and overflow.
Using the same methodology, the modal fields of
superquadric waveguides are analyzed. Polynomial basis
functions are replaced by trigonometric functions, however,
producing an efficient numerical model capable of computing
a large number of modes with a reasonable computer time.
Superquadric waveguides constitute a class of uniform
waveguides that include circular, elliptical, almost
rectangular waveguides and a series of intermediate cross
section waveguides. As a consequence they are quite useful
in the construction of several devices, including
transitions between waveguides of different cross
sections, such as circular to elliptical and circular to
rectangular. The mode matching technique is applied to the
determination of the scattering matrix of discontinuities
between superquadric waveguides. Several numerical
applications are presented and compared to results obtained
from other techniques.
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Estudo de um túnel em maciço rochoso fraturado por investigação geológico-geotécnica e análises pelo método dos elementos distintos. / Study of a tunnel in a fractured rock mass by geological and geotechnical investigation and analysis with the distinct element method.Pedro Pazzoto Cacciari 23 July 2014 (has links)
O comportamento geomecânico de túneis em rocha é fortemente influenciado pelas estruturas geológicas (descontinuidades) presentes no maciço. Do ponto de vista geométrico, estas estruturas são caracterizadas por parâmetros que descrevem suas orientações, frequências e comprimentos. Estes parâmetros, na maioria dos casos, são determinados em campanhas de campo, com bússola geológica e trena. Entretanto, limitações de tempo e acesso dificultam a execução destes trabalhos, impossibilitando a obtenção de números elevados de dados, que possibilitam análises estatísticas mais complexas. Para superar estas dificuldades, no presente estudo, o mapeamento das descontinuidades foi realizado em imagens do túnel Monte Seco, pertencente a Estrada de Ferro Vitória Minas (EFVM), obtidas por scanner a laser 3D. Neste mapeamento, tanto a orientação, quanto a posição e o comprimento dos traços das descontinuidades foram determinados com boa precisão, possibilitando a verificação da distribuição da intensidade de fraturamento de diferentes trechos, ao longo do túnel. Utilizando estes trechos diferenciados pela intensidade de fraturamento, foram elaboradas análises estatísticas mais complexas e adequadas (por janelas de amostragem e linhas de varredura) para determinação da orientação, comprimento médio dos traços e espaçamentos médios das famílias de descontinuidades. Com os parâmetros geométricos das descontinuidades, o modelo probabilístico de blocos rígidos foi construído, utilizando o software 3DEC. Assim, os parâmetros mecânicos das descontinuidades foram estimados utilizando correlações empíricas (a partir de descrições do maciço rochoso realizadas em mapeamentos geológicos por dentro do túnel), além de alguns ensaios de campo e laboratório. As análises com este modelo foram executadas para verificação da queda de blocos, e comparadas com as seções atuais do túnel. Os resultados indicaram que diferentes critérios de ruptura devem ser utilizados para diferentes tipos de descontinuidades (fraturas e foliação), e evidenciaram a importância de estimativas mais coerentes de parâmetros geométricos das descontinuidades nos resultados finais das análises. / The geomechanical behaviour of rock tunnels is strongly influenced by geological structures in the rock mass. Rock discontinuities are geometrically characterized by parameters that describes their orientations, frequency and lengths. In most cases, these parameters are determined in field inspections, using geological compass and measuring tapes. However, timeframes and access limitation hinder this procedure, making it impossible to obtain large amount of data that allow complex statistical analysis. To overcome these difficulties, here the discontinuity mapping was performed using images of the Monte Seco tunnel, obtained by 3D terrestrial laser scanning. In this case, the orientation, position and trace length of each discontinuity was determined with precision, allowing the verification of the fracture intensity distribution in different parts of the tunnel. Using these parts (differentiated by its fracture intensities), statistical analyses were performed, using sampling windows and scanlines, in order to determine the orientation mean trace length and spacing of discontinuity sets. Once the geometrical parameters of discontinuity sets were determined, a probabilistic model of rigid blocks was generated, using the 3DEC software. Thus, the mechanical parameters of discontinuity sets were estimated by empirical correlations (performed using descriptions of the rock mass obtained during geological inspections in the tunnel), and some laboratory and field tests. The analyses with this model were performed to verify the instability of blocks (block falls), and compared with actual cross sections of the tunnel. The results indicate that different failure criteria must be used for different discontinuity types (fractures and foliation), and revealed the importance of consistent estimated of geometrical parameters of discontinuity sets.
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Estudo da descontinuidade geom?trica em l?mina de tecido h?brido bidirecional vidro/carbonoSouza, Filipi Marques de 30 March 2017 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-08-01T12:12:37Z
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FilipiMarquesDeSouza_DISSERT.pdf: 2397321 bytes, checksum: 6de0b5d432140e6035f286ca4eaee007 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-08-03T19:43:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1
FilipiMarquesDeSouza_DISSERT.pdf: 2397321 bytes, checksum: 6de0b5d432140e6035f286ca4eaee007 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T19:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017-03-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Os crescentes desenvolvimentos tecnol?gicos e econ?micos convergem para a necessidade de
cria??o de materiais cada vez mais eficientes, os quais buscam unir alto desempenho e baixo
custo. Os comp?sitos surgem como solu??o para substitui??o de materiais convencionais, por
serem desenvolvidos para aplica??es especificas, podendo apresentar caracter?sticas
desejadas. Os tecidos h?bridos aplicados em comp?sitos fibrosos, se projetados
adequadamente, possibilitam uma melhoria ainda maior no rendimento, j? que,
diferentemente dos tecidos convencionais, os tecidos h?bridos combinam fibras diferentes
com alinhamento dependente do tipo de solicita??o de carga, podendo obter um material mais
eficiente. Neste trabalho, foram realizadas an?lises com o intuito de estudar o comportamento
de uma l?mina de comp?sito refor?ado por tecido h?brido bidirecional vidro/carbono em
presen?a de descontinuidades geom?tricas. Para a realiza??o desse estudo o comp?sito foi
fabricado a partir do processo de moldagem manual (hand-lay up). A partir dos ensaios
realizados, de acordo com as normas da ASTM, obtiveram-se as caracter?sticas e propriedades
do material (Percentual m?ssico e volum?trico de fibras, gr?ficos de tens?o x deforma??o,
resist?ncia ?ltima e m?dulo de elasticidade). Foram analisadas configura??es com as fibras
alinhadas nas dire??es principais (0? e 90?) e em ?ngulo (30?, 45? e 60?). A l?mina obteve um
percentual m?ssico total de fibras de 38,98%, sendo 19,49% de fibra de vidro e 19,49% de
fibra de carbono. J? para o percentual volum?trico obtiveram-se os seguintes resultados:
10,91% de fibra de vidro e 14,88% de fibra de carbono. A partir dos resultados obtidos nos
ensaios de tra??o p?de-se observar que os materiais com fibras em ?ngulo apresentam
resist?ncia inferior aos com alinhamento na dire??o principal e ao mesmo tempo apresentaram
maiores alongamentos. A resist?ncia residual apresentou resultados semelhantes tendo valores
em torno de 0,774, exceto para o material com angula??o de 30?, o qual apresentou um valor
de 0,676. Diante dos resultados encontrados, torna-se evidente que a descontinuidade
geom?trica ? um fator relevante na resist?ncia deste comp?sito e deve ser considerada. / The technological and economic development growing converge to the necessity of create
increasingly efficient materials, which seek to combine high performance and low cost. The
composites appear as solution to substitute conventional materials, because they are
developed for specific applications and may have desired characteristics. Hybrid fabrics
applied to fibrous composites, if adequately designed, allow an even greater improvement in
efficiency, since, unlike conventional fabrics, these combine different fibers with different
load-dependent alignment and can obtain a more efficient material. In this work, analyzes
were carried out with the aim of studying the behavior of a composite lamina reinforced by bi
- directional (glass/carbon) hybrid fabric in presence of geometric discontinuities. In order to
carry out this study, the composite material was fabricated from the manual molding process
(hand-lay up). From the tests performed, according to ASTM standards, the characteristics
and properties of the material were obtained (mass and volume percentages of fibers, stressstrain
curve, ultimate strength and modulus of elasticity). Configurations were made with
fibers aligned in the main directions (0? and 90?) and at angles (30?, 45? and 60?). The
composite lamina had a total mass percentage of fibers of 38.98%, being 19.49% of glass
fiber and 19.49% of carbon fiber. For the volumetric percentage, the following results were
obtained: 10.91% of glass fiber and 14.88% of carbon fiber. From the results obtained in the
stress tests it was noted that the materials with angled fibers have lower resistance than those
with alignment in the main direction and at the same time they presented greater stretches.
The residual strength presented similar results having values around 0.774, except for the
material with 30? angulations', which presented a value of 0.676. Considering the found
results, it is evident that the geometric discontinuity is a relevant factor in the strength of this
composite and should be considered.
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Análise numérica de escavação em rochas salinas com possibilidade de reativação de falhas via técnica de descontinuidades fortesACIOLI, Nayara Torres Belfort 13 March 2017 (has links)
Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-03-13T19:17:40Z
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DISSERTAÇÃO NAYARA - Biblioteca Final.pdf: 5695490 bytes, checksum: 4e36b73983d0b59f13d5406cbc555d2a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-13T19:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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DISSERTAÇÃO NAYARA - Biblioteca Final.pdf: 5695490 bytes, checksum: 4e36b73983d0b59f13d5406cbc555d2a (MD5)
Previous issue date: 2017-03-13 / FACEPE / Os geomateriais quando submetidos a variações no estado de tensões tendem a apresentar um comportamento tensão deformação inelástico que pode se mostrar complexo, envolvendo processos de fluência, com endurecimento ou abrandamento podendo levar à ruptura. No processo de escavação de evaporitos submetidos a tensão constante ocorre o fenômeno de fluência que pode influenciar o comportamento de rochas adjacentes. Com o objetivo de prever esse comportamento vêm sendo desenvolvidos modelos constitutivos e formulações numéricas os quais são empregados em modelagem computacional através de métodos aproximados como, por exemplo, o método dos elementos finitos. Nesse trabalho foi avaliada a influência das deformações de rochas evaporíticas sobre rochas adjacentes naturalmente fraturadas. Para isso, na modelagem numérica, adotou-se nas rochas salinas o modelo de fluência (creep) LUBBY 2, e para as descontinuidades da rocha considerou-se um modelo elasto-plástico de Drucker-Prager aliado a uma técnica de descontinuidades fortes embebidas. O objetivo é verificar a reativação da descontinuidade em decorrência das deformações da rocha salina como consequência da escavação de galerias para extração de minérios. Para isso, neste trabalho, foi validada e aplicada uma técnica de simplificação do algoritmo de integração de tensões implícita para o IMPLEX no programa em elementos finitos in house CODE-BRIGHT. Esse algoritmo tem a inovação de utilizar as relações constitutivas do passo de tempo anterior para calcular o multiplicador plástico do passo de tempo atual, dessa forma ganhando eficiência computacional, mas podendo perder em precisão, seguindo com o cálculo implícito das relações constitutivas do passo de tempo atual. A fim de validar o algoritmo IMPLEX e avaliar a sensibilidade ao incremento de tempo e à tolerância associada ao mesmo foi modelado o caso de Expansão de cavidade, que mostrou a conformidade entre a solução numérica e a solução analítica com cerca de 1% de erro relativo. Também foi avaliada a sensibilidade do algoritmo à estrutura da malha de elementos finitos discretizada com o caso de Cisalhamento Direto no qual se observou uma limitação no algoritmo em função do alinhamento dos elementos da descontinuidade. Para analisar a sensibilidade do algoritmo à direção da descontinuidade embebida foi simulado o caso de Compressão Uniaxial. E para confirmar a sensibilidade do algoritmo à tolerância associada ao incremento de tempo, foi realizado o caso de Estabilidade de Talude, no qual se verificou o padrão na escolha da tolerância. Por fim, o caso principal desse trabalho que é a análise do comportamento de uma descontinuidade existente em um 8cenário fictício de uma escavação de minas em rochas evaporíticas (análogas às rochas da Mina Taquari Vassouras localizada no estado de Sergipe, Brasil) a grandes profundidades (1.200 metros) demonstra a possibilidade de reativação de falhas por cisalhamento em dois cenários, uma frente de escavação e uma escavação de uma mina em galeria. Nesses casos foi observado que a geometria da escavação e o posicionamento da falha possuem influência na sua reativação, quanto maior o vão da escavação mais rápida é reativada a falha e quanto mais a escavação avança na direção da falha, mais as tensões são transmitidas de modo que um menor estado de tensão já permite reativar a falha. / The geomaterials when subjected to variations in the state of stresses tend to present an inelastic strain behavior that may be complex, involving creep processes, with hardening or softening and rupture may happen. Digging evaporites under constant tension occurs the creep phenomenon that can influence the behavior of adjacent rocks. In order to predict this behavior, constitutive models and numerical formulations have been develop to be used in computational modeling through approximate methods such as the finite element method. In this work the influence of the evaporitic rocks deformation on naturally fractured rocks was evaluated. For this purpose, in the numerical modeling, the LUBBY 2 creep model was adopted in the saline rocks, and for discontinuities a Drucker-Prager elastoplastic model was considered, together with a strong embedded discontinuity technique. The objective is to verify the reactivation of the discontinuity due to the deformations of the salt rock as a consequence of the excavation of galleries for extraction of ores. In this work, a simplification technique of the implicit stress integration algorithm for IMPLEX in the in-house CODE-BRIGHT finite element program was validated and applied. This algorithm has the innovation of using the constitutive relations of the previous time step to calculate the plastic multiplier of the current time step, therefore reaching computational efficiency but being able to lose in precision, following with the implicit calculation of the constitutive relations of the time step current. In order to validate the IMPLEX algorithm and evaluate the sensitivity regarding the time increment and the associated tolerance, the Cavity Expansion case was modeled, which showed the conformity between the numerical solution and the analytical solution with about 1% relative error. It was also evaluated the sensitivity of the algorithm regarding the finite element mesh structure with the case of Direct Shear in which a limitation was observed as a function of the elements alignment of the discontinuity. To analyze the sensitivity of the algorithm about the embedded discontinuity direction, the case of Uniaxial Compression was simulated. And in order to confirm the sensitivity of the algorithm to the tolerance associated to the increment of time, the case of Slope Stability was carried out, in which the standard in choice of tolerance was verified. Finally, the main case of this work is the analysis of the behavior of a discontinuity existing in a fictitious scenario of a mine excavation in evaporitic rocks (analogous to the rocks of the Taquari Vassouras Mine located in the state of Sergipe, Brazil) in high depths (1,200 meters) demonstrates the possibility of reactivation of shear failures in two scenarios, an excavation front and an excavation of a gallery mine. In these cases, it was observed that the geometry of the excavation and the positioning of the fault have an influence on its reactivation, the larger the interspace the faster fault is reactivated and the more excavation advances towards the failure, the more tensions are transmitted, thereby lower tensions already allows the fault reactivation.
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