[pt] Este trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade técnica para fabricação de placas de circuito impresso de múltiplas camadas com espessuras reduzidas mantendo a integridade dos sinais que se propagam em conexões inter- chip, nas taxas de transmissão de 1Gb/s e 10Gb/s para aplicações em redes de comunicações nos padrões 1GB Ethernet e 10GB Ethernet. A avaliação inclui o projeto de uma placa de 6 camadas de planos condutores, com espessura total de 1,29mm. A placa desenvolvida contém linhas de transmissão, vias e curvas, microcapacitores , microresistores e conectores I/O adequados para a faixa de freqüência em questão. / [en] The main purpose of this work is to evaluate the technical reliability to fabricate a Printed circuit board (PCB) with reduced thickness multilayer keeping signal Integrity on inter-chip connections in 1Gb/s and 10Gb/s (1GB Ethernet and 10GB Ethernet network communications). This evaluation includes the development of a PCB project with 06 layers and 1,29mm thickness. The PCB contains several transmission lines, vias, bends, microcapacitors, microresistors, connectors (I/O) suitable to this frequency band.

Este trabalho visa o refinamento do procedimento para estimativa dos parâmetros elasto-plásticos de tenacidade à fratura, integral J e CTOD, incorporando o efeito de dissimilaridade mecânica devido à introdução de juntas soldadas utilizando a metodologia eta, tal efeito não é previsto na formulação das atuais normas de avaliação de tenacidade à fratura, porém a dissimilaridade mecânica afeta fortemente a relação entre o carregamento global do espécime e as forças motrizes na ponta da trinca. Para o desenvolvimento das análises foi empregada a geometria normalizada C(T), compacta, pois esta pode apresentar potencias vantagens sobre a geometria SE(B), flexão três pontos, como menor consumo de material para a confecção dos espécimes, menor capacidade do aparato experimental e fácil manipulação na prática dos testes laboratoriais, porém carece de fatores eta quando comparados ao tradicional espécime SE(B). Os principais objetivos deste trabalho são gerar um compêndio de fatores eta e propor uma formulação robusta que incorpore os efeitos de dissimilaridade mecânica para o cálculo de integral J e CTOD. Para tal intento a matriz de análise deste trabalho abrange diferentes comprimentos de trinca, níveis de dissimilaridade mecânica e larguras de cordão de solda, 0.45a/W0.6 e 1M y 1.3, 10 mm2h20 mm respectivamente. As análises numéricas foram realizadas nas condições de estado plano de deformação (2D) e tridimensional (incluindo o efeito acoplado entre os campos de tensões e deformações no plano e fora do plano), os resultados fornecem um bom suporte ao uso da geometria C(T) com trinca central no cordão de solda para avaliação de tenacidade à fratura em juntas soldadas de materiais comumente aplicados na construção de dutos e vasos de pressão. / This work focuses on the evaluation procedure to determine the elastic-plastic J integral and CTOD fracture toughness based upon the eta-method for C(T) fracture specimens including overmatched weldments. Since fracture toughness test protocols do not address weld strength mismatch effect, this effect strongly alters the relationship between global loads and crack driving forces. The objectives of this investigation are to enlarge plastic eta-factor data base for C(T) specimen and to develop a robust formulation to address weld strength mismatch. The present analyses enable the introduction of a larger set of plastic eta-factors for a wide range of crack sizes (as measured by the a/W-ratio) and material properties, including different levels of weld strength mismatch, applicable to structural, pipeline and pressure vessel steels. Very detailed non-linear finite element analyses for plane-strain and full 3D models of standard C(T) fracture specimens provide the evolution of load with increased crack mouth opening displacement (and LLD) required for the estimation procedure. The results provide a strong support to use the plastic eta-factor in J integral and CTOD estimation procedures for center notch welded C(T) fracture specimen.

O Pantanal é um complexo de ecossistemas que exibe grande diversidade de ambientes aquáticos. O objetivo geral deste estudo foi caracterizar a estrutura da comunidade de peixes no Parque Nacional do Pantanal Mato-grossense (PNPM), uma Unidade de Conservação federal localizada no município de Poconé, MT, a fim de apoiar a construção de um instrumento de monitoramento baseado na integridade biótica do ambiente aquático. Tal objetivo foi obtido através da adaptação do Índice de Integridade Biótica para o PNPM (IIBPNPM). Previamente ao capítulo sobre a construção do IIBPNPM, que se espera representativo para uma porção ainda intocada do Pantanal, os dois primeiros capítulos fornecem os dados necessários para subsidiar a aplicação do índice. O primeiro trata da caracterização dos diferentes ambientes que ocorrem no PNPM, agrupados em quatro estratos ambientais: rios principais (rios Cuiabá e Paraguai), corixos (canais de ligação da planície de inundação), baías permanentes (não perdem a conexão na seca) e baías temporárias (aquelas que perdem conexão com os outros elementos da planície). Essa caracterização foi realizada na primeira campanha exploratória ao PNPM, em setembro de 2009, quando foram definidos os pontos de amostragem de água e de peixes. Testes estatísticos foram realizados para verificar a existência de associação entre os diferentes estratos e os fatores abióticos (variáveis físicas e químicas da água), porém, não foram significativos, indicando que os ambientes são homogêneos. As coletas de peixes foram realizadas em 12 pontos dentro do PNPM, no período seco, no final de outubro e início de novembro de 2010 e 2011. No segundo capítulo, foram identificadas 154 espécies de peixes, totalizando 19.839 indivíduos, das quais 146 espécies (18.954 exemplares) foram consideradas para a construção do IIBPNPM, por questões de padronização dos petrechos de pesca. Testes estatísticos também não evidenciaram associação entre a estrutura das assembleias de peixes e os estratos, reforçando a hipótese da homogeneidade dos ambientes. No entanto, os índices de diversidade de Shannon (H) e equabilidade de Pielou (J) foram significativamente diferentes entre os estratos. A homogeneidade dos ambientes pode ser explicada pelo fato do PNPM estar situado num pantanal de alta inundação, que pode durar até oito meses de um único ciclo hidrológico. Analisando o que os resultados indicaram, os poucos meses de estiagem parecem não ser suficientes para gerar variablidade ambiental detectável pelos métodos utilizados. O IIBPNPM final é composto por nove métricas e três classes de integridade biótica: excelente, regular e pobre, com intervalos específicos de pontuação. A maioria das métricas se enquadrou na classe excelente, algumas na classe regular e nenhuma na classe pobre, o que era esperado pelo fato de não haver indícios de degradação ambiental no interior do PNPM. A comunidade de peixes, portanto, é bem estruturada, rica e abundante. Não houve diferença significativa nas pontuações do IIBPNPM entre os anos (2010 e 2011). Embora a localização privilegiada do PNPM amorteça o efeito dos impactos antrópicos, eles estão presentes de maneira difusa em todo o Pantanal, com intensidade e magnitude diversas. Aliado a isso, há de se levar em conta que o PNPM é uma área de berçário de muitas espécies de peixes, e exerce papel fundamental no recrutamento de recursos pesqueiros. Por isso, recomenda-se aos gestores do PNPM a implementação de um programa de monitoramento ambiental que tenha a ictiofauna como indicadora dos processos ecológicos. Nesse sentido, a aplicação sistematizada do IIBPNPM pode auxiliar na síntese das informações e na comunicação dos resultados à sociedade. / The Pantanal is a complex of ecosystems that displays high diversity of aquatic habitats. The overall objective of this thesis was to characterize the structure of the fish assemblages in the Pantanal National Park, a federal protected area located in the state of Mato Grosso, Brazil, to back up the construction of a monitoring instrument based on the biotic integrity of the aquatic environment. This objective was achieved by adapting the Index of Biotic Integrity for the Pantanal National Park habitats. Prior to the chapter on the construction of this index (IIBPNPM), expected to be representative of a quite pristine Pantanal portion, the first two chapters provide the necessary data to support the application of the index. The first one deals with the characterization of the different hábitats that occur in PNPM, grouped into four environmental strata: main rivers (Cuiabá and Paraguai rivers), corixos (channels that connect the floodplain elements), permanent bays (do not lose the river connection in the dry season) and temporary bays (lose the connection in the dry season). This characterization was performed in the first PNPM exploratory campaign, in September 2009, when the future sampling sites were defined by collecting water and fish. Statistical tests were performed aiming to detect the existence of an association between the different strata and abiotic factors (water quality variables). However, they were not significant, indicating that the hábitats are homogeneous. Fish sampling were performed at 12 points within the PNPM, during the dry season in late October and early November of 2010 and 2011. In the second chapter, we identified 154 species of fish, totaling 19,839 individuals from which 146 species (18,954 individuals) were considered for the IIBPNPM framing for reasons of standardization of the fishing gears. Statistical tests also showed no association between the structure of the fish assemblage and strata, reinforcing the hypothesis of homogeneity of environments. However, the Shannon diversity index (H\') and evenness (J) were significantly different between the strata. The homogeneity of the environments can be explained by the PNPM being located in a wetland of high flooding, which can last up to eight months of a single hydrological cycle. Analyzed results indicate that the few dry months are not sufficient to generate environmental variability detectable by the methods used. The final IIBPNPM consists of nine metrics and three classes of biotic integrity: \"excellent\", \"regular\" and \"poor\", with specific ranges of scores. Most metrics are framed in \"excellent\" class, some in \"regular\" and none in \"poor\" one, which was expected because there was no evidence of environmental degradation within the PNPM. The fish community is well structured, rich and abundant. There was no significant difference in scores between IIBPNPM years (2010 and 2011). Although the location of PNPM cushions the effect of human impacts, they are present in a diffuse manner throughout the Pantanal, with various intensities and magnitudes. Allied to this, one should take into account that the PNPM is a nursery area for many fish species, and plays an essential role in the recruitment of fishery resources. Therefore, we emphatically recommend to the PNPM managers that implement an active monitoring program considering the fish assemblage as an indicator of ecological processes. The periodic performance of IIBPNPM can assist in summarizing information and to communicate the results to society.

Evidence suggests that root cell walls are a target of low pH stress. Severe low pH stress causes cell death in the root tip. The walls of these cells are highly dynamic. Our hypothesis is that in these cells low pH causes stress in the cell wall due to excessive loosening. Thus, a certain level of turgor pressure should be required to cause cell death. Here, we aimed to investigate the role of the cell wall in low pH stress leading to cell death. We looked for the possible involvement of players such as class III peroxidases and ethylene signaling, which could promote changes in the cell wall and cause differential sensitivity to low pH. Arabidopsis thaliana and mutants in the genetic background of Col-0 were grown in a medium containing agar (0.8%) and half the concentration of Hoagland\'s nutrient medium. Five-day-old seedlings were exposed to low pH in a solution composed of 0.5 mM CaCl2 and 0.6 mM Homopipes buffer. Treatment of roots at pH 4.6 caused death of cells in the transition zone (TZ) and meristematic zone (MZ). However, cell death was negligible when plants were treated at pH 4.6 in an hyperosmotic solution (Ψs = -0.37 MPa), thereby decreasing cell wall tension. Also, an hypoosmotic treatment (HO) caused cell death at pH 5.8 in TZ. Cell death was accelerated when HO was performed in a low pH solution. The mutant of a cell wall integrity sensor protein, wak-1, displayed reduced cell death when exposed to low pH. Also, cell death seems to occur through a programmed cell death mechanism. Thus, low-pH induced cell death appears to be triggered by perception of cell wall stress. We examined published data to search for class III peroxidases possibly involved in cell death due to low pH. The gene for AtPrx62 is induced 8.37-fold in low pH exposed roots. The atprx62 KO mutant was less sensitive to low pH than Col-0 roots. The mRNA of AtPRX62 accumulated in the same zone that cell death occurred due to low pH. This strongly suggests that AtPRX62 is positive regulator of low-pH induced cell death. Also, ethylene pretreatment induced subsequent tolerance of roots to low pH and this was dependent of its receptor ETR1. Together we show that a cell wall stress caused by low pH causes cell death. This death was in part due AtPRX62 activity and was also suppressed by ethylene. / Evidencias recentes sugerem que a parede celular é um alvo direto do estresse por baixo pH em raízes. Estresse severo por baixo pH rapidamente causa a morte de células do ápice radicular, onde a parede é altamente dinâmica. Nossa hipótese é de que nessas células, o baixo pH cause mudanças na parede celular, como afrouxamento excessivo. Assim, a pressão de turgor sobre a parede deve ser necessária para causar danos que levam à morte das células. Neste trabalho, nós investigamos o papel da parede celular no estresse por baixo pH e na consequente morte de células radiculares. Além disso, tambem foi investigado o papel de peroxidases de classe III e sinalização por etileno, que promovem mudanças na parede celular as quais podem gerar sensibilidade diferenciada a baixo pH. Plântulas de Arabidopsis thaliana e mutantes no background de Col-0 foram crescidas em meio contendo ágar (0.8%) e metade da concentração dos nutirentes do meio de Hoagland. Plântulas com 5 dias de idade foram expostas a baixo pH em uma solução composta por 0.5 mM de CaCl2 e 0.6 mM de tampão Homopipes. O tratamento de raízes a pH 4.6 causou morte em células da zona de transição (TZ) e zona meristemática (MZ). Entretanto, a morte celular foi negligível quando as plantas foram tratadas a pH 4.6 simultaneamente com a diminuição da tensão na parede celular, através de solução com potencial de - 0.37 MPa. Além disso, um choque repentino na pressão de tugor por intermédio de tratamento hiposmótico (HO) causou morte celular a pH 5.8 na TZ. A morte celular foi acelerada quando HO foi realizado em uma solução a baixo pH. A morte celular foi reduzida no mutante wak-1 exposto a baixo pH. WAK-1 é um receptor de parede que atua no sistema de monitoramento de integridade da parede celular. A morte das células provavelmente ocorreu por meio de morte celular programada. Juntos, esses dados trazem evidências que a parede celular é crucial para percepção do estresse causado por baixo pH e essa percepção possivelmente está envolvida em repostas que causam a morte celular. Nós examinamos dados publicados procurando por peroxidases classe III possivelmente envolvidas com a morte celular devido baixo pH. O gene codante para AtPRX62 foi induzido 8.37 vezes em raízes expostas a baixo pH. O mutante KO atprx62 foi menos sensível a baixo pH que raízes de Col-0. O mRNA de AtPRX62 acumulou-se na mesma zona de morte celular devido baixo pH em raízes de Col-0. Isso sugere que a atividade de AtPRX62 está relacionada com a morte celular devido baixo pH. Além disso, o pré-tratamento com etileno induziu tolerância de raízes à exposição subsequente a baixo pH. Esta indução foi dependente de sinalização via ETR1. No conjunto, nós mostramos que um estresse causado na parede celular pelo baixo pH causa a morte celular. Essa morte é em parte devido a atividade de AtPRX62 mas pode ser aliviada por etileno.

A micromanufatura via usinagem apresenta algumas dificuldades, principalmente aquelas relacionadas à formação do cavaco, pois a espessura de corte passa a ter a dimensão do tamanho de grão do material da peça e da microgeometria da aresta de corte. Em operações de microcorte, a microestrutura do material é um fator importante no controle da geração da superfície da peça, mecanismo de formação de cavaco, etc. Este trabalho de pesquisa avaliou o efeito do tamanho ultrafino dos grãos do material da peça sobre os fenômenos inerentes ao corte no microfresamento. As variáveis de usinagem investigadas foram avanço por dente (fz), velocidade de corte (vc), diâmetro da microfresa (d&#934) e raio de aresta de corte (re), visando avaliar o mecanismo de formação do cavaco, acabamento da peça e integridade superficial. Os materiais utilizados nos experimentos foram um aço bifásico (ferrita-perlita) com tamanho de grão ferrítico de 11 µm e outro de microestrutura homogênea de grãos ultrafinos com 0,7 µm, ambos com mesma composição química e baixo-carbono. Dois grupos de ensaios foram propostos: (1) macro e microfresamento e (2) microfresamento de canais. O tipo de usinagem foi o de fresamento de topo, sem emprego de fluido de corte. Os ensaios de usinagem foram executados em centros de usinagem CNC. As ferramentas de corte foram de metal duro com recobrimentos, diâmetro 16 mm na escala macro de usinagem, 200 e 800 µm na escala micro. A adequação da microestrutura do material da peça à redução da escala de usinagem, através do mecanismo de refino de grão, gerou alguns aspectos favoráveis à microusinagem, como melhor acabamento (Ssk≈0 e Sku≈3), formação de cavaco contínuo e menor formação de rebarbas com a redução da espessura de corte (fz&#8804re), possibilitando aplicações em microfabricação por corte com ferramenta de geometria definida utilizando aços baixo carbono, antes limitadas à estruturas na construção civil e peças obtidas por conformação mecânica. / Micro manufacturing by means of machining presents difficulties, mainly those related to chip formation, since chip thickness become as small as normal material grain size, as well as the cutting edge radius. At such micro cutting operations material microstructure ascends as a very important issue in terms of machining output, i.e. surface roughness, subsurface damages, cutting forces, etc. This research evaluated the effect of the intervention on the metallurgical microstructure of the material on the cutting phenomena inherent in micromachining. The variables investigated were the feed per tooth (ft), cutting speed (vc), micro end-mill diameter (d&#934) and cutting edge radius (re). The materials used in the experiments were a steel two-phase (ferrite-pearlite) with ferritic grain size of 11 µm and similar one with homogeneous microstructure and ultrafine grains (0.7 µm), both low carbon. The mechanism of chip formation, surface finish and surface integrity were investigated and correlated with the studied variables. Two groups of machining experiments were proposed: (1) macro and micro end-milling and (2) microchannels. Overall, the type of machining was the end milling, without using cutting fluid. The machining tests were carried on a CNC machining center. The cutting tools are coated, diameter 16 mm in macro scale of machining, 200 and 800 &#956m in micro scale. the adequacy of the microstructure of the workpiece material to the reduce the scale of machining generated some favorable aspects to micromachining, such as better finishing (Ssk≈0 e Sku≈3), continuous chip formation and lesser burr formation by reducing the cutting thickness (fz&#8804re), enabling micromanufacturing applications for low carbon steels, once limited to structures in the civil construction and pieces obtained by mechanical forming.

O objetivo dessa pesquisa foi avaliar o efeito do uso de enriquecimento ambiental em gaiolas convencionais de galinhas poedeiras alojadas em diferentes densidades. A parte experimental deste estudo foi dividida em três capítulos. No capítulo três foi registrada a porcentagem de produção dos ovos, de mortalidade, e monitoradas a temperatura do ar seco (°C) e a umidade relativa do ar (%), calculando-se assim a entalpia específica (kJ.kg-1 de ar seco). No quarto capítulo são exibidos os resultados da qualidade dos ovos baseados em avaliações externas e internas do produto, conforme as seguintes variáveis: Peso do ovo (g), gravidade específica (g.ml-1), unidade Haugh, índice de gema, resistência de casca, espessura de casca, porcentagem de casca, porcentagem de gema, porcentagem de albúmen, porcentagem de ovos com manchas de carne na gema e no albúmen, manchas de sangue na gema, porcentagem de ovos rachados, quebrados, sujos, pouco sujos, limpos e anormais. No quinto capítulo foi avaliado o comportamento e a performance física das aves por meio de análises da condição da plumagem, do coxim plantar, do esterno e da crista. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 3 x 3, ou seja, 3 tipos de enriquecimento ambiental e 3 tipos de densidades de alojamento, gerando-se assim 9 tratamentos, sendo eles: T1 (450 cm2/ave + cordas), T2 (750 cm2/ave + cordas), T3 (1125 cm2/ave + cordas), T4 (450 cm2/ave + cortinas), T5 (750 cm2/ave + cortinas), T6 (1125 cm2/ave + cortinas), T7 (450 cm2/ave + sem enriquecimento), T8 (750 cm2/ave + sem enriquecimento), T9 (1125 cm2/ave + sem enriquecimento). Os resultados evidenciaram que o uso de enriquecimento ambiental e diferentes densidades de animais/gaiola não tiveram influência significativa na mortalidade e na produção de ovos de galinhas poedeiras na tipologia da instalação estudada. Além disso, o efeito da inserção de enriquecimento ambiental na integridade física das aves variou conforme a densidade de alojamento e contribuiu positivamente na saúde dos pés e na integridade das penas. Tratamentos com alta densidade de alojamento, ou seja, com 5 aves/gaiola, causam supressão do comportamento, aumentam a agressividade e diminuem o acesso da ave aos recursos disponíveis na gaiola. Os dados evidenciaram que a utilização de enriquecimento ambiental e menores densidades de alojamento exerceram efeito positivo na qualidade externa dos ovos e diminuíram a incidência de partículas estranhas neste produto, melhorando-o visualmente e diminuindo as suas perdas. Conclui-se que a inserção de enriquecimento ambiental é uma importante ferramenta para melhorar as condições de bem-estar e a qualidade dos ovos de galinhas poedeiras e este efeito pode variar em função de diferentes densidades de alojamento. / The objective of this research was to evaluate the effect of the use of environmental enrichment in conventional cages for laying hens housed in different stocking densities. The experimental part of this study was divided into three sections. At third chapter was recorded the percentage of production of eggs, mortality, and monitored the temperature of the dry air (°C) and relative humidity (%), calculating thus the specific enthalpy (kJ.kg-1 air dry). In the fourth chapter are shown the results of the egg quality based on external and internal evaluation of the product, according to the following variables: egg weight (g), specific gravity (g.ml-1), Haugh unit, yolk index, shell strength, shell thickness, shell percentage, yolk percentage, albumen percentage, percentage of eggs with meat spots in the yolk and albumen, blood spots on the yolk, percentage of cracked eggs, broken eggs, dirty eggs, dirty little eggs, clean and abnormal eggs. In the fifth chapter was analyzed the bahaviour and the physical performance of birds through the plumage condition, the footpad condition, the sternum and the comb condition. The experimental design was completely randomized in a factorial 3 x 3 (3 types of environmental enrichment and 3 types of stocking densities). It generated 9 treatments, as follows: T1 (450 cm2/bird + strings), T2 (750 cm2/bird + strings), T3 (1125 cm2/bird + strings), T4 (450 cm2/bird + curtains), T5 (750 cm2/bird + curtains), T6 (1125 cm2/bird + curtains), T7 (450 cm2/bird + without enrichment), T8 (750 cm2/bird + without enrichment), T9 (1125 cm2/bird + without enrichment). The results showed that the use of environmental enrichment and different stocking densities of animals/cage had no significant influence on mortality and production of laying hens in the typology of the studied installation. Moreover, the effect of environmental enrichment on the physical integrity of birds varied according to the stocking density and contributes positively to the health of the feet and integrity of plumage. Treatments with high density, i.e., with 5 animals/cage, causing suppression of behavior, increased aggression and decrease the bird\'s access to resources available in the cage. The data show that the types of environmental enrichment and lower stocking densities had a positive effect on the external quality of eggs and decreased the incidence of foreign particles in this product, improving it visually and reducing their losses. It is concluded that environmental enrichment insertion is an important tool to improve the welfare and egg quality of laying hens and this effect may vary according to different stocking densities.

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Resumo: Este trabalho é dedicado ao desenvolvimento de uma metodologia baseada no monitoramento da integridade estrutural em aeronaves com foco em técnicas de computação inteligente, tendo como intuito detectar, localizar e quantificar falhas estruturais utilizando os sistemas imunológicos artificiais (SIA). Este conceito permite compor o sistema de diagnóstico apto a aprender continuamente, contemplando distintas situações de danos, sem a necessidade de reiniciar o processo de aprendizado. Neste cenário, foi empregado dois algoritmos imunológicos artificiais, sendo o algoritmo de seleção negativa, responsável pelo processo de reconhecimento de padrões, e o algoritmo de seleção clonal responsável pelo processo de aprendizado continuado. Também foi possível quantificar o grau de influência do dano para as cinco situações de danos. Para avaliar a metodologia foi montada uma bancada experimental com transdutores piezelétricos que funcionam como sensor e atuador em configurações experimentais, que podem ser anexadas à estrutura para produzir ou coletar ondas numa placa de alumínio (representando a asa do avião), sendo coletados sinais na situação normal e em cinco situações distintas de danos. Os resultados demonstraram robustez e precisão da nova metodologia proposta. / Abstract: This work is dedicated to the development of a methodology based on the monitoring of structural integrity in aircraft with a focus on intelligent computing techniques, aiming to detect structural failures using the artificial immune systems (AIS). This concept allows to compose the diagnostic system capable of learning continuously, contemplating different situations of damages, without the need to restart the learning process. In this scenario, two artificial immunological algorithms were employed, the negative selection algorithm, responsible for the pattern recognition process, and the clonal selection algorithm responsible for the continuous learning process. It was also possible to quantify the degree of influence of the damage for the five damage situations. To assess the methodology, an experimental bench was mounted with piezoelectric transducers that act as sensors and actuators in experimental configurations, which can be attached to the structure to produce or collect waves on an aluminum plate (representing the wing of the airplane), being collected signals in the normal situation and in five different situations of damages. The results demonstrate the robustness and accuracy of the proposed new methodology. / Doutor

Orientador: Samuel da Silva / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é usar métodos de extrapolação em coeficientes de modelos autorregressivos (AR), para fornecer informações futuras de condições de estruturas na existência de mecanismo de danos pré-definidos. Os modelos AR são estimados considerando a predição de um passo à frente, verificados e validados a partir de dados de vibração de uma estrutura na condição não danificada. Os erros de predição são usados para extrair um indicador para classificar a condição do sistema. Então, um novo modelo é identificado se qualquer variação de índices de dano ocorrer, e seus coeficientes são comparados com os do modelo de referência. A extrapolação dos coeficientes de AR é realizada através das splines cúbicas por partes que evitam possíveis instabilidades e alterações indesejáveis dos polinômios, obtendo aproximações adequadas através de polinômios de baixa ordem. Uma curva de tendência para o indicador capaz de predizer o comportamento futuro pode ser obtida a partir da extrapolação direta dos coeficientes. Uma estrutura de três andares com um para-choque e uma coluna de alumínio colocada no centro do último andar são analisados com diferentes cenários de dano para ilustrar a abordagem. Os resultados indicam a possibilidade de estimar a condição futura do sistema a partir dos dados de vibração nas condições de danos iniciais. / Abstract: The main purpose of this work is to apply extrapolation methods upon coefficients of autoregressive models (AR), to provide future condition information of structures in the existence of predefined damage mechanism. The AR models are estimated considering one-step-ahead prediction, verified and validated from vibration data of a structure in the undamaged condition. The prediction errors are used to extract an indicator to classify the system state condition. Then, a new model is identified if any variation of damage indices occurs, and its coefficients are compared to the ones from the reference model. The extrapolation of the AR coefficients is performed through the piecewise cubic splines that avoid possible instabilities and undesirable changes of the polynomials, obtaining suitable approximations through low-order polynomials. A trending curve for the indicator capable of predicting future behavior can be obtained from direct coefficient extrapolation. A benchmark of a three-story building structure with a bumper and an aluminum column placed on the center of the top floor is analyzed with different damage scenarios to illustrate the approach. The results indicate the feasibility of estimating the future system state from the vibration data in the initial damage conditions. / Mestre

Este trabalho teve como objetivo o estudo experimental de lubrificação e resfriamento no torneamento duro de uma superfície funcional em componentes de grande porte, com aplicação no chão de fábrica. Foram comparadas as técnicas de mínima quantidade de lubrificante e resfriamento abundante, utilizando o método de resposta de superfície. O planejamento tridimensional utilizado foi de dois níveis, adicionado de pontos axiais, ponto central e de réplica. Foram variados a velocidade periférica da peça, o avanço da ferramenta de usinagem e a profundidade de usinagem. Após a execução do experimento, a integridade da superfície foi analisada pela medição da tensão residual, da espessura de possíveis modificações microestruturais e pela medição dos parâmetros estatísticos Sa, Sq e Sz. As medidas foram então ajustadas em modelos matemáticos, otimizadas e por fim comparadas. A análise dos resultados sinalizou que os modelos ajustados para ambos os métodos foram capazes de explicar satisfatoriamente o comportamento das variáveis de resposta. Ainda, a partir da função desirability, foi possível estimar valores ótimos com qualidade equivalente entre os métodos. Tanto para o emprego com mínimas quantidades quanto para resfriamento abundante foram registradas tensões circunferenciais altamente compressivas. Nas condições ótimas, quando empregadas mínimas quantidades de lubrificante, a superfície apresentou valores de tensões residuais 37% maiores em comparação ao obtido quando empregado o resfriamento abundante. Ambos os métodos produziram tanto superfícies livres de modificações microestruturais significativas, como também superfícies com modificações microstruturais significativas. Porém, quando detectadas, as modificações se mostraram muito reduzidas, com espessura de até 2,35 &#956m. Nas condições ótimas, quando empregado mínimas quantidades de lubrificante, a espessura da modificação foi 74% menor em comparação ao obtido quando empregado o resfriamento abundante. Os parâmetros estatísticos sugeriram alguma vantagem da aplicação de mínimas quantidades de lubrificante. Nas condições ótimas, a aplicação MQL apresentou melhor rugosidade Sa, em 47%, e Sz, em 11%. Porém, o desvio-padrão Sq da superfície apresentou valor 12% maior ao resfriamento abundante. / This work aimed to conduct a study of cooling and lubrication in hard turning of functional surface of large components. It was compared the performance of minimum quantity lubrication and abundant cooling through the application of response surface methodology. The activities were developed in shop floor application. It was designed a three-dimensional experiment with two levels, added by axial points, center point and one center replicate. The input variables were the peripheral velocity of the workpiece, the feed of the cutting tool and the depth of cut of machining. After the process were analyzed the surface integrity through the circumferential residual stress, possibly microstructure modified layers and statistical parameters such Sa, Sq and Sz. Then, the measurements were adjusted in mathematical models, optimized and compared. The analysis of the results indicated that the adjusted models for both methods were capable of explaining satisfactorily the behavior of the response variables. Also, the use of the desirability function allowed to predict optimal values with equivalent quality between the methods. The minimal quantities, as well the abundant cooling, produced circumferential residual stresses highly compressive. On optimal conditions, the MQL presented residual stresses 37% lower the abundant cooling. Both methods produced surfaces free of significant altered layers as well surface containing significant surface altered layer. However, when detected, the altered surface layer was very thin, with thickness up to 2,35 &#956m. On optimal conditions, the MQL altered layer was 74% lower the abundant cooling. The statistical parameters indicated some advantage on the application of MQL. On optimal conditions, the minimal quantities presented better Sa roughness in 47%, and Sz, in 11%. However, the standard deviation Sq of the surface presented a value 12% higher the abundant cooling.

Este trabalho investiga o comportamento dúctil de aços microligados classe API utilizado em tubulações na indústria do petróleo, e apresenta um estudo exploratório da aplicação da abordagem local e do modelo micromecânico de células computacionais para modelar a extensão estável de trinca em Modo I de abertura em aço ARBL. Ensaios laboratoriais na temperatura ambiente do aço API 5L X70 (utilizando corpos-de-prova normalizados) fornecem a curva de resistência à fratura (curva-R) do material. Esta curva foi utilizada para calibrar os parâmetros micromecânicos de células computacionais empregados no modelo. Este modelo foi utilizado para prever a pressão de colapso de dutos de paredes finas utilizados no transporte de gás, que apresentam defeitos longitudinais de diferentes razões entre profundidade de trinca e espessura de parede (a/t). As análises numéricas realizadas demonstram a capacidade da metodologia de células computacionais 2D em simular o rasgamento dúctil e o crescimento estável de trincas em corpos-de-prova de mecânica da fratura, assim como prever a pressão de colapso de estruturas tubulares contendo defeitos (trincas). / This study presents the experimental investigation of the ductile behaviour of microalloyed pipeline steel. Additionally, it extends the computational cell methodology to model Mode I crack extension in a high strength low alloy HSLA steel. Laboratory testing of an API 5L X70 steel at room temperature using standard, deep crack C(T) specimens provides the crack growth resistance curve to calibrate the micromechanics cell parameters for the material. The cell model incorporating the calibrated material-specific parameters is then applied to predict the burst pressure of a thin-walled gas pipeline containing longitudinal cracks with varying crack depth to thickness ratios (a/t). The numerical analyses demonstrate the capability of the computational cell approach to simulate ductile crack growth in fracture specimens and to predict the burst pressure of thin-walled tubular structures containing crack-like defects.