Modelos simplificados fisicamente interpretáveis são importantes em diversas aplicações industriais. Colunas de destilação, dada sua importância para a lucratividade da planta e por consumirem muita energia, requerem modelos estáticos e dinâmicos dessa natureza, que auxiliem para a sua operação ótima. Como aplicações de tais modelos, destacam-se controle, otimização e treinamento de operadores. Esse campo de pesquisa é promissor, uma vez que, apesar da complexidade destes sistemas, estes apresentam uma dinâmica dominante de baixa ordem para as composições. Nesta dissertação é proposto um método rápido e preciso para determinação desta dinâmica dominante. Para tanto, considera-se uma coluna como sendo a combinação de quatro subsistemas: condensador (I), refervedor (II), zona de retificação (III) e zona de esgotamento (IV). Para (III) e (IV) são propostas expressões simples e com significado físico (shortcuts dinâmicos) para as constantes de tempo dominantes de cada seção. Expressões completas para o modelo estático de cada seção são também propostas em conjunto com um método para a geração da respectiva álgebra de blocos, que evidencia os reciclos entre os estágios de cada seção. Os reciclos entre os subsistemas (I) a (IV) são os responsáveis pelo deslocamento dos polos dominantes de cada seção, o que conduz à dinâmica dominante da coluna. Este fenômeno é explicado pela álgebra de blocos entre estes subsistemas proposta neste trabalho. Ainda que as expressões para as constantes de tempo dominantes de cada seção sejam oriundas de um modelo linearizado da mesma, a álgebra de blocos entre as seções introduz a não linearidade que explicita a dinâmica dominante da coluna, decorrente das correntes de refluxo. Por serem sistemas multivariáveis, shortcuts para a predição da direcionalidade, com base no deslocamento dos perfis de composições estacionárias de cada seção após estas sofrerem perturbações, são também propostos. Shortcuts para a álgebra de blocos, que explicitam qual seção da coluna é a dominante frente à outra, também são apresentados. Todas as métricas citadas são rápidas e precisas. Os erros relativos correspondentes aos modos dinâmicos são em sua maioria inferiores a 10% quando comparados com o respectivo modelo linear completo. A álgebra de blocos é exata e fornece métricas para explicar a dinâmica dominante de colunas. Contudo, é necessário ter posse de um modelo linear. Na ausência deste, almeja-se que as bases dinâmicas do método proposto auxiliem para o desenvolvimento de modelos caixa cinza para colunas reais, com o auxílio de dados de planta. / Simplified models that provide insight about the system physics are important to many industrial applications. Distillation columns, due to their contributions to process profitability and their high energy consumption, require static and dynamic models of this class, which are helpful to their optimal operation. Key applications of such models are control, optimization and operator training. This research field is promising, since despite distillation columns having complex dynamic behavior, their composition responses present low order dynamics. In this work, a fast and accurate method, for prediction of the mentioned dominant response, is presented. For this goal, the column is considered as the combination of four subsystems: condenser (I), reboiler (II), rectifying zone (III) and stripping zone (IV). For (III) and (IV), simple expressions for the dominant time constant of each column section, featuring insight of the physics (dynamic shortcuts), are proposed. Full expressions for the static gains of each section are also proposed with a method to generate the respective block diagram algebra. The recycle streams between all the (I) to (IV) subsystems move the poles of each subsystem, leading to the column dominant dynamics. This is explained by the full block algebra between all the subsystems that’s proposed in this work. Even if the dominant time constants of each section are generated from its linear model, the block algebra between the sections inserts the non-linearity that explains the column’s dominant behavior due to the recycle streams. Since distillation columns are multivariate systems, shortcuts that predict the process directionality, with basis on the stationary composition profiles changes, are also proposed. Shortcuts for the block diagram algebra, which make explicit the section with dominant dynamics, are also presented. All of the methods presented are fast, simple and accurate. The relative errors for the sections time constants are mostly inferior to 10% when compared to the respective full order linear model. The block algebra is exact and provides insight on the dominant dynamic behavior of the columns. However, linear models of the systems are required. In absence of linear models, one important future goal of this work is to verify its applicability to build grey box models, with support of industrial data, for real columns.

Com o avanço das técnicas analíticas, tem sido possível estudadar redes neurais atratoras onde cada unidade de processamento é conectada com um número finito de vizinhos, sendo que esse número independe do tamanho do sistema. Aplicamos essas técnicas ao estudo de redes atratoras com padrões que possuem uma quebra de simetria sobre o número de bits ativos e quiscentes. O objetivo deste trabalho é estudar a capacidade da rede neural em armazenar padrões com atividade não nula, uma vez que a conectividade por neurônio é finita. Inicialmente, apresentamos os modelos predecessores de redes atratoras, como o modelo de Hopfield e os modelos de Amit, Gutfreund e Sompolinsky. Em tais modelos, o aprendizado é definido através de modificações sinápticas, inspiradas nas ideias de Hebb. Mostramos como é estimada a capacidade da rede. Mencionamos a introdução de uma função de energia para o sistema, que permite uma ligação com estudo de sistemas magnéticos através da mecânica estatística. Apresentamos também regras de aprendizado para lidar com padrões com atividade não nula. Num segundo momento, aplicamos o método de réplicas, utilizado para tratar sistemas desordenados, ao problema da rede atratora com conectividade e atividade dos padrões finitas. Utilizamos o formalismo de funções de ordem e fazemos uso do conceito de sub-redes, que permite particionar o grafo de acordo com os padrões a serem armazenados em cada neurônio. Obtemos, assim, uma função de ordem por sub-rede que contém toda informação sobre o estado do sistema. Aplicando o ansatz de simetria de réplicas, é possível derivar distribuições autoconsistentes dos campos locais para cada sub-rede. Tais distribuições passam a fornecer toda informação necessária para calcularmos os observáveis relevantes. As distribuições são calculadas numericamente a partir do método da dinâmica de populações. Em seguida, traçamos diagramas de fases para três regras de aprendizado. A partir desses, estimamos a capacidade, temperatura e atividade críticas. Observa-se a presença de fases de vidro de spin, transições decontínuas e pontos tricríticos. / With the advance of analytical tools it has been possible to study attractor neural networks in which each processing unit is connected to a finite number of neighbours. Being that, the number of neighbours is independent of the size of the system. We apply these tools to the study of attractor networks in which the patterns have a broken symmetry with respect to the number of active and inactive bits. The objetive of this work is to study the capacity of the neural network to store patterns with activity different from zero, being that the conectivity per neuron is finite. First, we present the predecessor models of attractor networks like the Hopfield and Amit, Gutfreund e Sompolinsky ones. In such models the learning is defined through sinaptic modifications, inspired by Hebb’s ideas. We show how to estimate the storage capacity of the network. We mention the introduction of a energy function for the system, which allows a link with the study of magnetic systems through statistical machanics. We present learning rules to deal with patterns which have non zero activity. In the second part, we apply the replic method, utilized to deal with disordered systems to the problem of an attractor neural network with finite conectivity and activity. We utilized the formalism of order functions and the concept of sublattices, this concept allows to partition the graph according with the patterns to be stored in each neuron. This way, we obtain an order function per sublattice which contain all the information about the state of the system. Applying the replica symmetry ansatz it is possible to derive self-consistent distributions of the local fields per sublattice. Such distributions start to provide all the necessary information to calculate the relevant observables. These distributions are calculated numerically using the population dynamics method. Then, we draw phase diagrams for three learning rules. Using these, we estimate the storage capacity, the temperature and the critical activity. We observe the presence of spin glass phases, discontinuos phase transiotions and tricritical points.

Células de combustível são dispositivos onde ocorre a oxidação eletroquímica de um combustível, apresentando maior eficiência, segurança e escalabilidade do que a maioria dos motores de combustão interna. A geração de hidrogênio a partir do alumínio possui a vantagem de utilizar-se metal que pode ser completamente recuperado, reciclado e reprocessado. Além disso, refugos feitos à base de alumínio tais como: latas de bebidas; peças de dispositivos eletrônicos; brinquedos; dentre outros, podem ser utilizados para geração de hidrogênio, o que incentivaria a reciclagem de materiais. A reação ocorre com a água na presença de álcalis fortes, tais como NaOH e KOH, que atuam como catalisadores, não sendo assim consumidos no processo. O objetivo principal deste trabalho é a construção de uma célula de combustível de baixa temperatura, denominada na literatura de PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Célula de Combustível com Membrana de Troca de Prótons) acoplada à geração local de hidrogênio por meio da corrosão alcalina do alumínio. Foram realizados experimentos variando-se os seguintes itens: concentração dos álcalis (de 1 a 3 mol.L-1), temperatura (295 a 345 K) e forma do metal (folhas de alumínio com 0,02 mm de espessura, lâminas com 0,5 mm e com 1 mm de espessura). Nesta primeira etapa, verificou-se que a concentração e temperatura influenciam fortemente a reação. Os tempos de reação variaram desde valores próximos de 2 minutos (reação de folhas de alumínio em presença de NaOH a 3 mol.L-1 na temperatura de 325 K) até tempos da ordem de 700 minutos (em experimentos utilizando lâminas de 1 mm a 315 K em presença de KOH 1 mol.L-1). A análise de difração de raios-x juntamente com a microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a presença de hidróxido de alumínio na forma de um precipitado de gibsita sobre uma amostra metálica após reação com NaOH, possibilitando a visualização da estrutura cristalina deste precipitado. Após construção e operação do reator alumínio-água acoplado à célula de combustível, obteve-se valores de diferença de potencial máximos da ordem de 150 mV e densidade de corrente máxima próxima a 5.10-3 mA.cm-2. Estes valores encontram-se muito abaixo dos valores esperados para uma célula de combustível de hidrogênio comum (ao redor de 700 mV e 200-400 mA.cm-2, respectivamente). Um modelo transiente simplificado do sistema, baseado em balanços de massa, energia e carga elétrica, foi utilizado para a compreensão do funcionamento do dispositivo. Assim, verificou-se que uma das possíveis causas da operação estar abaixo da eficiência esperada foi devido à baixa relação estequiométrica entre oxigênio alimentado por difusão do ar e vazão de hidrogênio obtido a partir da reação entre alumínio e água. / Fuel Cells are devices where electrochemical oxidation of a fuel occurs, showing more efficiency, safety and scalability than most of the internal combustion engines. The production of hydrogen from aluminum has the advantage to utilize a metal that might be completely recovered, recycled and re-processed. Moreover, wastes made with aluminum such drink cans, pieces of electronic devices, toys, among others, are possible to be utilized to generate hydrogen, which would encourage the material recycling. The reaction occurs with the water in the presence of strong alkali like NaOH and KOH, which act as catalysts, so not being consumed in the process. The main objective of this work is the construction of a low temperature fuel cell, named in the literature as PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) coupled to local hydrogen generation by means of the aluminum alkaline corrosion. Experiments were conducted by varying the following items: alkali concentration (1-3 mol.L-1), temperature (295-345 K) and metal shape (0.02 mm thick aluminum foils, 0.5 mm and 1 mm thick aluminum plates). In this first step, it has been verified that the concentration and temperature strongly influence the reaction. The reaction times varied from values close to 2 minutes (aluminum foils in the presence of NaOH 3 mol.L-1 at 325 K) up to times about 700 minutes (experiments utilizing 1 mm thick plates at 315 K in the presence of KOH 1 mol.L-1). Analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM) together with X-ray Difraction (XRD) has confirmed the presence of aluminum oxide as gibbsite precipitate on the metallic sample after reaction with NaOH, which enabled the visualization of its crystalline structure. After construction and operation of the aluminum-water reactor coupled with the fuel cell, maximum values of electrical potential about 150 mV and current density about 5.10-3 mA.cm-2 were obtained. These values are very low in comparison with the values expected for common hydrogen fuel cells (about 700 mV and 200–400 mA.cm-2, respectively). A simplified transient model was developed, based on mass, energy and electric charge balances, in order to understand the operation of the device. It has been verified that one of the possible issues of low efficiency of the operation is due to low stoichiometric ratio between oxygen fed by air diffusion and hydrogen mass flow obtained from aluminum–water reaction.

Este trabalho apresenta um modelo computacional para a análise de peças de concreto armado, utilizando o método dos elementos finitos. Este modelo considera a fluência e a retração do concreto, a transmissão de esforços através das fissuras e o deslizamento que ocorre entre o concreto e a armadura junto a uma fissura. / This work presents a computer model to reinforced concrete elements analysis by finite element method. This model considers creep and shrinkage of concrete, shear transfer in cracks and slip displacement between concrete and reinforcement near a crack.

Os modelos formais constituem uma parte essencial da ciência política contemporânea. Sua história recente está fortemente ligada aos desenvolvimentos da teoria da escolha racional, que é considerada a única teoria dedutiva nas ciências sociais. Este caráter único, especialmente a sua manifestação por meio de simbolismos matemáticos, causou profundos cismas e críticas na disciplina. Muitos críticos alegam que os modelos formais não contribuíram para a compreensão dos fenômenos políticos, oferecendo apenas predições triviais baseadas em pressupostos irrealistas de comportamento humano e estrutura social. Os desenvolvedores de modelos, no entanto, disputam essa afirmação, afirmando que os modelos possuem poder explicativo e explicativo sem o qual não poderíamos entender fenômenos complexos, como poder de veto, agregação de preferências, ação coletiva e cooperação, para citar alguns. Esse desacordo vem de uma série de mal-entendidos sobre a essência da modelagem; e como os modelos produzem explicações. Nesta tese, parto da seguinte questão de pesquisa: o que aprendemos com os modelos de escolha racional? Desenvolvo uma tipologia orientada para a explicação de modelos que captura os vários propósitos para os quais os cientistas políticos os designam, identificando três classes de modelos: conceituais, quase-conceituais e extrapolativos. Cada um deles oferece uma compreensão particular de como os modelos geram previsões e como essas previsões devem ser avaliadas em termos de representação dos fenômenos do mundo real. Eu reviso dois corpos de literatura, nos quais aplico a tipologia e analiso suas implicações na modelagem. Defendo o argumento de que, se os modelos forem julgados, os cientistas políticos devem superar os argumentos de “modelos como fábulas” e testes empíricos como a única ferramenta para testar modelos e avaliar seu poder explicativo. Em vez disso, os modelos devem ser julgados com base nos tipos de explicação que eles fornecem, o que depende fortemente dos propósitos para os quais eles foram projetados. / Formal models constitute an essential part of contemporary political science. Their recent history is tightly tied to the developments of rational choice theory, which is considered to be the only deductive theory in the social sciences. This unique character, especially its manifestation through mathematical symbolisms, has caused profound schisms and criticisms in the discipline. Many critics allege that formal models have not contributed to our understanding of political phenomena, offering no more than trivial predictions based on unrealistic assumptions of human behaviour and social structure. Modellers, however, dispute this claim, stating that models do have predictive and explanatory power without which we would not be able to understand complex phenomena, such as veto power, preferences aggregation, collective action, and cooperation to name a few. This disagreement comes from a series of misunderstandings about the essence of modelling, and how models produce explanation. In this thesis, I depart from the following research question: what have we learnt from rational choice models? I develop an explanationoriented typology of models that captures the various purposes for which political scientists design them, identifying three classes of models: conceptual, quasi-conceptual, and extrapolative. Each of them offers a particular understanding of how models generate predictions, and how those predictions should be assessed in terms of their representing of real-world phenomena. I review two bodies of literature, where I apply the typology and analyse its implications to modelling. I defend the argument that if models are to be judged, political scientists have to overcome the arguments of “models as fables” and empirical testing as the only tool to test models and assess their explanatory power. Rather, models should be judged on the grounds of the types of explanation they provide, which is strongly dependant on the purposes for which they were designed.

Neste trabalho, apresenta-se um modelo matemático para problemas de dispersão em regime estacionário, cuja finalidade é estudar o controle de qualidade da água, isto é determinar as concentrações de um poluente derivado de efluentes sujeitos ou não a restrições, de tal forma - que estas concentrações sejam ou não limitadas por um valor previamente estabelecido, e que o custo de dos efluentes seja mínimo. Para resolver o problema, utiliza-se a tratamento técnica dos elementos finitos para discretizar o modelo no espaço, podendo-se usar elementos quadráticos unidimensionais, ele mentes triangulares lineares e quadráticos, e elementos quadriláteros isoparamétricos lineares e quadráticos. A otimização do problema (minimização do custo de tratamento dos efluentes) e resolvida através da programação linear. No final, são apresentados exemplos de aplicação do modelo e comentários sobre os resultados.

El objetivo de este trabajo es presentar una formulación matemática para el estudio del movimiento en sistemas de aguas "poco profundas" y su implementación en el sistema HYDRO, lenguage orientado para Hidrodinimica computacional, el cual forma parte del Proyecto LORANE, desarrollado por el Curso de Pos-Graduación en Ingenier1a Civil de la U.F.R.G.S.- Porto Alegre (Brasil).

A microalga marinha Dunaliella tertiolecta é um microrganismo unicelular fotossintético capaz de fixar dióxido de carbono da atmosfera e proveniente de gases de exaustão industrial e utilizá-lo como única fonte de carbono para o aumento da biomassa. Enquanto isso, além de biomassa, também é capaz de produzir quantidades consideráveis de carotenoides e lipídios, entre outras substâncias de grande interesse para indústrias alimentícias e farmacêuticas que buscam a utilização cada vez maior de compostos de fontes naturais em suas formulações. Neste trabalho foram estudados os efeitos da salinidade do meio (em concentração molar de NaCl), da temperatura, da intensidade de luz, da fonte e concentração de nitrogênio no cultivo da D. tertiolecta em fotobiorreator airlift, buscando o aumento na produção de biomassa, carotenoides e lipídios, bem como representar matematicamente este bioprocesso. Inicialmente, a influência da temperatura e da concentração salina foi estudada através de experimentos com meio de cultura f/2 padrão, com diferentes concentrações salinas. A temperatura e a concentração salina influenciaram de forma diferente os resultados obtidos. A temperatura teve forte influência na produção de biomassa, na biofixação de dióxido de carbono e na produção de lipídios pelas células. Por outro lado, a salinidade teve forte influência na produção dos carotenoides. A partir da avaliação e combinação dos resultados, foram determinadas as condições apropriadas de temperatura e salinidade do meio para maior produção de biomassa, lipídios e carotenoides simultaneamente: 28 °C e 0,715 M de NaCl. Seis carotenoides foram identificados por CLAE no extrato de D. tertiolecta: transluteína, trans-β-caroteno, trans-zeaxantina, trans-anteraxantina, trans-neoxantina e 9-cis-β-caroteno. Os carotenoides trans-luteína, trans-β-caroteno e trans-zeaxantina foram quantificados. As maiores quantidades de luteína, β-caroteno e zeaxantina obtidas nos experimentos foram, respectivamente, 1315 ± 36 μg g-1, 732 ± 51 μg g-1 e 244 ± 76 μg g-1. A partir destes resultados, cultivos foram realizados variando-se intensidade de luz e fonte e concentração de nitrogênio a fim de determinar a influência destes parâmetros. A intensidade de luz de 17,5 klx e concentração inicial de nitrato de sódio de 300 mg L-1 resultou nas maiores produtividades de biomassa (0,176 ± 0,005 g L-1 d-1), carotenoides (0,738 ± 0,038 mg L-1 d-1) e lipídios (16,68 ± 1,50 mg L-1 d-1). Os dados experimentais desses cultivos foram utilizados na etapa de estimação de parâmetros. Em comparação com modelos relatados na literatura, os modelos propostos apresentaram melhor ajuste para diferentes concentrações de nitrato de sódio testadas, com reduzido número de parâmetros. / The marine microalgae Dunaliella tertiolecta is a unicellular photosynthetic microorganism that can fix carbon dioxide from the atmosphere and from industrial exhaust gases, using it as the solely carbon source to increase biomass. Meanwhile, more than biomass, this microorganism also can produce great amounts of carotenoids, lipids and other substances of interest to pharmaceutical and food industries that seek to increase the use of compounds derived from natural sources in their formulations. In this work, the effects of medium salinity (in molar concentration of NaCl), temperature, light intensity and nitrogen source and concentration over the cultivation of D. tertiolecta in an airlift photobioreactor were studied aiming the increase of biomass, carotenoids and lipids production, as well the development of a mathematical model for this bioprocess. Initially, the influence of temperature and salt concentration was studied by experiments with standard f/2 culture medium, with different salt concentrations. Temperature and salt concentration differently affected the results. Temperature had a strong effect on biomass production, carbon dioxide biofixation and lipid production by the cells. On the other hand, salinity showed strong effect on carotenoid production. The appropriate temperature and medium salinity to increase simultaneously biomass, lipids and carotenoids was 28 °C and 0.715 M NaCl. Six carotenoids were identified in the extract of D. tertiolecta by HPLC: all-trans-lutein, all-trans-β-carotene, alltrans- zeaxanthin, all-trans-antheraxanthin, all-trans-neoxanthin and 9-cis-β-carotene. The carotenoids all-trans-lutein, all-trans-β-carotene and all-trans-zeaxanthin were quantified. The highest amount of lutein, β-carotene and zeaxanthin reached in the experiments were 1315 ± 36 μg g-1, 732 ± 51 μg g-1 and 244 ± 76 μg g-1, respectively. From these results, cultures were performed by varying light intensity and nitrogen source and concentration to determine the influence of these parameters. A light intensity of 17.5 klx and initial sodium nitrate concentration of 300 mg L-1 resulted in the highest biomass (0.176 ± 0.005 g L-1 d-1), carotenoid (0.738 ± 0.038 g L-1 d-1) and lipid (16.68 ± 1.50 g L-1 d-1) productivities. The experimental data of these cultures were used for parameter estimation. Compared to earlier models reported in the literature, the proposed models showed better fitting for different sodium nitrate concentrations tested with reduced number of parameters.

Este trabalho apresenta um estudo do processo de fixação de materiais de fricção, no qual se faz o uso de modelos matemáticos de outros autores aplicados na inversão e colapso de tubos metálicos para o entendimento do processo de deformação do rebite utilizado no processo de rebitagem em materiais frágeis. Os rebites utilizados são aplicados atualmente na indústria de fricção, com diferentes geometrias que geram diferentes distribuições de forças de compressão no material de atrito. Com este estudo pretende-se propor um equacionamento simplificado para predição da força necessária para aplicação nos processos atuais de fixação de lonas de freios em veículos comerciais. Com base em estudos anteriores, as equações existentes para a inversão e o colapso foram analisadas separadamente e foram complementadas e adaptadas para a simulação do processo de rebitagem, levando em consideração as diversas variáveis do processo, tais como parâmetros geométricos e propriedades elásticas dos rebites, assim como o desenvolvimento de um critério de falha para definição da força máxima a ser aplicada no material de fricção, a partir de suas propriedades elásticas. O critério de falha foi baseado na deformação máxima do material frágil a ser rebitado, quando este sofre uma força axial de compressão, considerando-se sua probabilidade de falha, a partir da análise estatística pelo método de Weibull. Em relação ao processo de rebitagem, foi utilizada uma rebitadeira pneumática na qual se define uma pressão de trabalho, que permanece constante independente das diferenças geométricas dos rebites e da sede do rebite do material frágil. Para avaliar a influência das propriedades elásticas dos rebites e dos materiais de fricção, foram definidos rebites com diferentes propriedades (aço 1010 e latão) e materiais compósitos de diferentes módulos de elasticidade (baixo, médio e alto). Para a determinação das características elásticas do material de fricção foi utilizada a flexão em três pontos (ASTM D 790) e a resistência à compressão (ASTM D 695). As propriedades elásticas de entrada dos modelos matemáticos dos materiais utilizados nos rebites foram retiradas da literatura. Para determinação da força de rebitagem, foi realizado o ensaio de rebitagem, desenvolvido para esta específica aplicação, assim como ensaios quasiestáticos de compressão para o estudo e o entendimento dos modelos de inversão e colapso de tubos metálicos. Os resultados experimentais dos testes quasi-estáticos dos rebites mostraram boa correlação com os valores teóricos obtidos com a modificação das equações para inversão e colapso de tubos, mostrando a viabilidade de se utilizar a análise proposta para definição dos parâmetros de rebitagem. / This paper presents a study of the fastening process used for friction materials, which makes use of mathematical models of others authors applied to the inversion and collapse of metal tubes for understanding the deformation process of the rivet used in the riveting process of fragile materials. The rivets used are currently applied in the friction industry, and with different geometries that generates different compressive forces in the friction material. This work proposes a simplified equation to predict the necessary force to fastening commercial brake linings using the current riveting process. Starting from previous studies, the inversion and collapse equations were analyzed separately and were supplemented and adapted to the simulation of the riveting process, taking into account the various process variables, such as elastic properties and geometrical parameters of the rivets, as well as the development of a failure criterion to define the maximum force to be applied in the friction material, taking into account the elastic properties of the materials selected for this investigation. The failure criterion was based on the maximum deformation of the brittle material to be riveted when it undergoes an axial compressive force, taking into account the probability of failure of the material, using Weibull as statistical analysis procedure. The rivets used are currently applied in the friction industry, with different geometries that generate different distributions of compressive forces in the friction material. Regarding the riveting process, were used a pneumatic rivet gun that sets up a working pressure that is constant independent of the geometrical differences of rivets and rivet seat of the brittle material used. To evaluate the influence of the elastic properties of the rivets and friction materials, rivets with different properties (Steel 1010 and Brass) and composites with different elastic moduli (low, medium and high elastic modulus) were defined. For determining the elastic characteristics of the friction material was used the three bending point test (ASTM D 790) and compressive strength (ASTM D 695). The elastic properties of the rivet materials used as input for the model were removed from the literature. To determine the strength of riveting, a clamp test were was performed and developed for this specific application, as well as, static compression tests for the study and understanding of the model for inversion and collapse of metal tubes. The experimental results of the quasi - static tests of rivets showed good correlation with the theoretical values obtained with the modified equations for inversion and collapse of tubes, demonstrating the feasibility of using such analysis to define the riveting parameters.

A temperabilidade de um aço pode ser definida como a capacidade de obter martensita. Para a determinação da temperabilidade, um dos ensaios que pode-se utilizar é o ensaio de temperabilidade Jominy. O ensaio Jominy prático além de ter um custo agregado devido a todo o processo de preparação das amostras até a obtenção dos resultados, o mesmo possui certo tempo de preparação e execução, o que pode impactar diretamente no prazo de entrega do produto ao cliente. Para diminuir-se o tempo de execução do ensaio, uma das formas é analisar várias corridas produzidas e através delas gerar um modelo matemático em que os resultados Jominy sejam gerados por regressão linear múltipla. Para aços ao boro, a temperabilidade torna-se um fator determinante, devido à influência que o elemento mencionado exerce na composição química do aço. O estudo foi realizado comparando a influência da temperabilidade em aços ao boro DIN20MnCr5 Mod. e DIN38B3. Busca-se obter, através dos resultados de Jominy prático, a validação do modelamento da temperabilidade teórica, e através dos modelamentos gerados avaliar a influência do coeficiente do elemento Boro correlacionando o mesmo com o tamanho do grão austenítico. Espera-se encontrar para microestruturas com grãos austenítico refinados uma menor temperabilidade e para microestruturas com tamanho de grãos austenítico maiores, uma maior temperabilidade. O presente trabalho discute o efeito do coeficiente do elemento Boro encontrado nos modelos gerados por regressão linear na temperabilidade teórica dos aços citados, correlacionando o comportamento do tamanho de grão austenítico frente aos resultados. / The hardenability of steel can be defined as the ability to obtain martensite. To determine the hardenability, a test that can be used is the Jominy test. The Jominy test practical have an aggregate cost because of the whole process of sample preparation to obtain the results, which can directly impact the delivery of the product to the customer. Is to decrease the execution time of the test, one way is to analyze various heats produced and through them to generate a mathematical model in which the Jominy results are generated by multiple linear regression. For boron steels, hardenability becomes an important factor, due to the influence that the element has mentioned in the chemical composition of steel. The study was conducted comparing the influence of hardenability of boron steels and DIN38B3 DIN20MnCr5 Mod. This work discusses the effect of the coefficient of the element boron found in the patterns generated by linear regression on the hardenability of steels theoretical cited by correlating the behavior of the austenitic grain size compared to the results.