Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Sandro Donnini Mancini / Banca: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Banca: Carlos Alberto Fortulan / Resumo: Embora os materiais poliméricos têm sido empregados na indústria como alternativa na substituição de outros materiais, por apresentarem vantagens como redução de custo e peso do produto, ainda há questões que limitam a sua utilização. Uma das principais questões enfrentadas é o comportamento tribológico destes materiais. Este trabalho visa o estudo do comportamento tribológico de desgaste dops compósitos terroplásticos de engenharia: Poli (amida-imida) com fibra de carbono e PTFE, Poli (amida-imida) com grafite e PTFE, Poli (éter éter cetona) com fibra de carbono e PTFE, Poli (aril éter cetona) com fibra de carbono e de um polímero termofixo a base de resina fenólica, com fibra de vidro e carga mineral contra o aço à seco. Para a avaliação da resistência ao desgaste foi utilizado o método de esfera sobre a placa. A influência da carga aplicada e da distância de deslizamento foi avaliada. Esferas de aço SAE52100 (100Cr6) foram utilizadas como contra corpos. Antes dos ensaios a dureza, a densidade e as características térmicas dos compósitos poliméricos foram analisadas. Para avaliação do contra corpo metálico, foi realizado um ensaio metalográfico e medições de dureza. Após a elaboração dos corpos de prova, os valores de rugosidade foram obtidos para avaliar a padronização das superfícies. As dimensões das crateras após os ensaios de desgaste foram identificadas através de microcospia óptica. Os mecanismos de desgaste foram observados por meio de microscopia eletrônica de varredura e a composição química foi verificada após o ensaio tribológico por espectrometria de energia dispersiva. No geral, os resultados revelaram que os compósitos termoplásticos apresentaram melhor desempenho tribológico frente ao termofixo, com redução do volume desgastado de 60% a 99%, aproximadamente / Abstract: While polymeric materials have been used in industry as an alternative for the substitution of other materials, because they have advantages such as cost and weight reduction of the product, there are issue that limit their use. One of the major issues facing is the tribological behavior of these materials. This dissertation aims to study the tribological behavior of engineering thermoplastics composites: Poly (amide-imide) with carbon fiber and PTFE, Poly (amide-imide) with graphite and PTFE, Polly (ether ether ketone) with carbon fiber and PTFE, Poly (aryl ether ketone) with carbon fiber and a thermosetting composite based on phenolic resin with glass fiber and mineral filler against steel in dry condition. To evaluate the wear resistance, the method used was the ball cratering. Tests were performed without the presence of lubricants. The influence of the applied load and the sliding distance was measured. In all essays steel balls of SAE52100 (100Cr6) were used as counter bodies. Before testing, the hardness, density and thermal characteristics of the polymeric composites were analyzed. For evaluate the metallic counter face, metallographic essay was carried out and hardness measurements were done. After the preparation of tests speciments the surface roughness were measured, to ensure standardization of the surfaces. The size of the craters made up with the wear tests were identified by optical microscopy. The wear mechanisms were observed by scanning electron microscopy and chemical composition was observed after the tribological test by energy dispersive spectrometry. Overall, the results revealed that thermoplastic composities showed 60% to 99%, approximately on the volume removed / Mestre

[pt] Dentre as manifestações da natureza de grande intensidade que têm acontecido em algumas regiões brasileiras, uma das que carecem de mais estudos direcionados ao território nacional é o tornado. Por ser um fenômeno que não pode ser evitado, a ocorrência de tal desastre pode causar inúmeros impactos ambientais e sócio-econômicos. Com o propósito de avaliar a ação de um tornado sobre certas estruturas civis de usinas nucleares, estão sendo estudadas as forças mecânicas, os efeitos barométricos e as ações dos mísseis originários de um tornado de projeto chocando-se com três estruturas selecionadas: o prédio do reator, o edifício de alimentação de emergência e a torre de ventilação. Para isso, está sendo adotado o modelo de campo de ventos proposto por Wen, baseado na solução teórica de Kuo. Ademais, para melhor compreenssão do modelo, é feita uma análise dos parâmetros utilizados no método, demonstrando como alterações nesses elementos influenciam nos valores das velocidades calculadas. Também é feita uma análise comparativa entre os efeitos de inércia e arrasto, além dos esforços globais nas estruturas avaliados como ponto material e corpo extenso, e uma breve descrição da geração da curva de ameaça para a região de Angra dos Reis, desenvolvido por Almeida. E, por fim, mediante uma simulação numérica, apresenta-se a resposta dinâmica para a torre de ventilação quando atingida pelo tornado proposto. / [en] Among the nature great intensity manifestations that have happened in some brazilian regions, one that needs more directed attention in civil enginnering structures design is the tornado. For being a phenomenon that cannot be prevented, the occurrence of such disaster can cause innumerable ambient and partner-economic impacts. With the intention to evaluate the action of a tornado on certain nuclear power plant civil engineering structures, mechanical forces, barometric effects and the action of flying missiles,under a tornado action on three selected structures: the Reactor Building, the Emergency Feed Building and the Vent Stack. For this, it is being adopted the Wen’s wind field model, based on the theoretical Kuo’s solution. Furthermore, for better model understanding, variations on the used parameters are made to indicate how these changes may influence the calculated velocities. Also a comparative analysis is done between inertia and drag effects, beyond the global effects on the evaluated structures, as material point and extensive body, for instance, and a short description on the generation of a tornado hazard curve for Angra dos Reis region, according to Almeida. And, finally, by a numerical simulation, a dynamic response is studied for the Vent Stack reached by an artificial tornado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276588.pdf: 12165513 bytes, checksum: eee3d712ee49dfca230583911589deee (MD5) / Com o surgimento de novos materiais para aplicação em produtos inovadores, a engenharia se vê diante de questões a serem solucionadas em praticamente todas as etapas do seu desenvolvimento. Nas etapas de projeto conceitual, preliminar e detalhado do produto, aspectos como processo produtivo e simulação de desempenho mecânico devem ser avaliados com muita atenção de forma que os requisitos técnicos e econômicos sejam atendidos concomitantemente. Neste sentido, os materiais compostos, que estão constantemente em evolução para serem adaptados às novas demandas da engenharia, necessitam de modelos matemáticos aperfeiçoados, de forma que seu comportamento seja compreendido e o desempenho mecânico de produtos fabricados com estes materiais seja previsto. Sendo a injeção um processo produtivo comumente utilizado para fabricar peças em material polimérico, é importante simular não somente seu desempemho mecânico, mas também o processo de injeção. Parâmetros como ponto de injeção, temperatura e pressão de injeção, tensões residuais, são aspectos importantes a serem avaliados nesse momento. Se ao material polimérico forem adicionadas fibras curtas ainda no processo de injeção, de forma a reforçar mecanicamente essa peça, o parâmetro orientação das fibras passa a ter um papel importante nessa avaliação de desempenho, além do fato do material se tornar ortotrópico, tendo propriedades mecânicas diferentes em três eixos ortogonais. Em razão do exposto acima, este trabalho tem como objetivo, desenvolver um modelo matemático para a viscoelasticidade linear ortotrópica para empregá-lo em materiais compostos feitos com uma matriz polimérica com insertos em fibra de vidro curta. Para aplicar este modelo matemático, propôe-se realizar um estudo de caso de uma peça automotiva produzida pela empresa Schaeffler e analisá-la desde o seu processo de injeção até a avaliação do seu desempenho mecânico. Estas duas etapas serão analisadas numericamente fazendo uso de dois softwares que se integram e posteriormente por meio de microscopia eletrônica e ensaio mecânico. Ensaios mecânicos de tração e de fluência em corpos de prova serão realizados de forma a alimentar o modelo matemático com as propriedades mecânicas do material empregado para a fabricação da referida peça. / With the development of new materials for aplication in innovative produts, engineering is in front of questions to be solved in some steps of its design. At the conceitual project, preliminary project and the detailed project of the product, aspects as production process and simulation of the mechanical performance would be analysed in order to technicals and economics requests be met together. So, composites materials which are in constant evolution need advanced mathematical models in order to prevent the mechanical behaviour of components produced with this material. As the injection process is commonly used to produce components in polymeric materials is important to simulate not only the mechanical behavior but also the injection process. Parameters like injection point, temperature and pressure injection and residuals stress are important variables to be analysed. If adicionally short fibers are introduced in the injection process, as a mechanical strengthening to improve the performance of the component, the fiber orientation and the orthotropic properties have to be determined. So, the objectif of this work is to develop a mathematical model for a linear viscoelasticity in composite materials made with polymeric matrix and short fiber. In order to apply this model, it is proposed a case study in an automotive component produced by Schaeffler Company and investigate its injection process and its mechanical behavior. These two steps will be investigated numerically using two softwares that are integrated. After that, electronic microscopy and mechanical tests will be made. Tensile tests and creep tests will be made in specimes in order to determine elastics constants and time variable data for the mathematical model.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213498.pdf: 4753951 bytes, checksum: f0fd11f7410e3caf5d68940fc88b6f3d (MD5) / O presente trabalho trata da influência do enxofre sobre as alterações microestruturais, propriedades mecânicas e usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25. Os corpos de prova para esta pesquisa foram produzidos em condições de fabricação comercial pela Tupy Fundições com teores de enxofre variando de 0,065% a 0,18%. Os efeitos da variação do teor de enxofre sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento FC 25 foram analisados através de amostras metalográficas com diferentes técnicas de caracterização microestrutural. As influências do enxofre sobre a usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25 foram estudadas no torneamento externo longitudinal nas velocidades de 100, 150 e 200 m/min, com ferramenta de metal duro sem cobertura, utilizando como critério de avaliação o desgaste de flanco. O aumento na porcentagem do enxofre no ferro fundido cinzento FC 25, de 0,065% para 0,18%, não produziu alterações significativas nas propriedades mecânicas e na microestrutura do material. Constatou-se que para uma efetiva redução do desgaste por adesão, durante a usinagem, a menor área ocupada por sulfeto de manganês deve ser de (18 ± 6) x 10-3 %. A usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25 com 0,12%, 0,15% e 0,18% de enxofre não difere significativamente quando usinado a 150 e 200 m/min. Em relação ao ferro fundido cinzento com 0,12% de enxofre, o material com 0,065% S apresentou uma redução na vida da ferramenta de aproximadamente 24%, 32% e 38%, para as velocidades de 100, 150 e 200 m/min, respectivamente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:22:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328652.pdf: 9181668 bytes, checksum: b7a8ea319a7d0fb2e14733e4c3bfde97 (MD5) Previous issue date: 2014 / A regeneração de nervos do sistema nervoso periférico é uma característica intrínseca dos organismos vivos. Contudo, alguns eventos decorrentes geralmente de traumas ocasionam lesões de maior intensidade impedindo que o organismo por si só consiga restaurar sua estrutura original. Neste sentido surgem as técnicas cirúrgicas desenvolvidas para auxiliar estes eventos e uma das mais usuais consiste na tubulização. Por meio desta, um tubo de pequeno diâmetro é inserido no espaço vazio gerado entre os nervos rompidos e tem suas extremidades suturadas ao próprio nervo. O presente trabalho procurou inovar no sentido de avaliar com maior profundidade a fabricação de tubos em polímero bioreabsorvível policaprolactona (PCL) pela técnica de extrusão, com a incorporação de dois fármacos de comportamento térmico distinto, o antibiótico Sulfadiazina de Prata (SAg) e o antiinflamatório Ibuprofeno (IBP). Buscou-se uma melhor compreensão do processamento dos tubos por extrusão utilizando métodos estatísticos como ferramenta. As amostras foram construídas seguindo um projeto estatístico fatorial completo com 3 e 2 diferentes níveis, explorando a temperatura do polímero, velocidade da rosca e ainda o percentual de fármaco inserido à PCL. Este percentual foi de 15% em peso e as velocidades e temperaturas utilizadas foram respectivamente (17, 20 e 23 rpm) e (120, 130 e 140 ºC). Para o sistema PCL/SAg foram obtidos tubos com boa densificação e superfícies pouco rugosas. Através da avaliação conjunta dos fatores experimentais e suas respostas nas análises, definiu-se para o sistema PCL/SAg, 20rpm/125 ºC e 13 % de fármaco como melhor combinação de parâmetros de processo visando à aplicação pretendida. Para o sistema PCL/IBP foram obtidos tubos levemente mais espessos e com maior rugosidade. Como melhor combinação de parâmetros sugere-se: 17rpm/135 ºC e 13% de fármaco. A produção de tubos a partir de material bioreabsorvível com fármacos por extrusão se mostrou viável para a aplicação na regeneração de nervos periféricos devido à estabilidade geométrica e reprodutibilidade alcançada.<br> / Abstract: The regeneration of peripheral nerves is an intrinsic characteristic of living organisms. However, some events usually resulting from trauma cause more intense lesions, impeding the body to restore its original structure by itself. In this sense, surgical techniques developed to support these events came out and one of the most common is the tubing. Through this technique, a tube of a small diameter is inserted in the empty space generated between the injured nerve and has its ends sutured to the nerve itself. Since there are many types of polymeric tubes for this purpose commercially available, this study sought to innovate in order to assess in greater depth the manufacture of tubes made by bioresorbable polymer polycaprolactone (PCL) through the melting extrusion technique, with the incorporation of two distinct thermal behavior drugs, the antibiotic Silver Sulfadiazine (SAg) and anti-inflammatory Ibuprofen (IBP). We sought a better understanding of the tube processing by extrusion using statistical methods. Samples were constructed following a statistical full factorial design with 3 and 2 different levels, exploiting the temperature of the polymer, the screw speed and also the percentage of drug added to the PCL. The percentage was 15 % by weight and temperatures and speeds used respectively were (17, 20, and 23 rpm) and (120, 130 and 140 ° C). For PCL/SAg system tubes with good densification and slightly rough surfaces were obtained. Through the joint evaluation of the experimental factors and responses, 20rpm/125 ºC and 13% of drug was defined as the best combination of process parameters aiming the intended application. For the PCL/IBP system, slightly thicker and higher roughness tubes were obtained. As a better combination it was suggest: 17rpm/135 ºC and 13 % of drug. Manufacturing of bioresordable/drugs tubes showed feasible due to dimensional estability and reproducibility achieved.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 95667.pdf: 24471987 bytes, checksum: 9c7aae5301480f629644b931af53c02d (MD5) Previous issue date: 1994 / Apresenta-se uma análise dos efeitos do magnésio metálico, empregado como desoxidante no revestimento de eletrodos, sobre a composição química, a microestrutura e as propriedades mecânicas do metal de solda C-Mn-Ni. Realizaram-se experiências em CC+ e CA, com dois fatores de revestimento (1,60 e 1,72) e teores de Mg (2,0 a 8,0 %). Adotou-se a metodologia de quantificação e classificação dos constituintes do metal de solda preconizada pelo "Internacional Institute of Welding". Discutiu-se as complexas correlações entre microestrutura, técnica de soldagem, composição químicas, teores de oxigênio e de nitrogênio e as suas influências sobre as propriedades mecânicas da solda obtida em múltiplos passes. Os teores de C, Mn, Si se revelaram bastante influentes. Os maiores valores de resistência ao impacto foram alcançados na soldagem em corrente contínua e com teores da Mg na faixa de 4,0 a 6,0%. Os resultados revelam ainda que o uso de magnésio como desoxidante permite aliar alta resistência mecânica com elevada resistência ao impacto na solda.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313818.pdf: 31014492 bytes, checksum: 0b73ee543140bae3484718c31a8aa31d (MD5) / Os aços bifásicos têm grande utilização na indústria automotiva, especialmente em função da sua alta resistência mecânica e boa ductilidade. Estas propriedades são devidas à microestrutura destes aços que é composta basicamente de ferrita e martensita, embora ainda possa apresentar uma pequena quantidade de bainita e austenita retida. Neste trabalho estudou-se o efeito da adição de silício nas propriedades mecânicas e na microestrutura final de um aço bifásico, em amostras produzidas em laboratório de aços baixo carbono com e sem adição de silício. O tratamento térmico foi realizado em um forno com banho de sal, a fim de aquecer as amostras em diferentes temperaturas de austenitização, mantê-las nesta temperatura por 60 segundos e, em seguida, resfriá-las em água ou ao ar. A análise foi baseada na formação da austenita nas diferentes temperaturas de austenitização, bem como na sua decomposição após os resfriamentos. Foi observado que o silício acelerou a recristalização da ferrita durante o aquecimento, promovendo uma maior taxa de nucleação da austenita durante o processo de austenitização. Em consequência, o aço com adição de silício apresentou uma maior fração de austenita formada antes do resfriamento juntamente com uma maior temperabilidade desta fase. A maior temperabilidade no aço com silício gerou uma maior porcentagem em volume de martensita na microestrutura final, aliada a uma menor fração de bainita e nova ferrita. Com relação às propriedades mecânicas, o aço com silício apresentou maiores limites de escoamento e de resistência em boa parte das temperaturas estudadas, o que está diretamente relacionado com os constituintes contidos na microestrutura deste aço.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:34:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229501.pdf: 3015107 bytes, checksum: 0b2e306ad09f5a52efabec0f7d645256 (MD5) / A utilizacao de metais ou ligas metalicas para o tratamento endovascular de arteriopatias requer condicoes estruturais e superficiais que propiciem funcionalidade e biocompatibilidade. A liga de NiTi pode atender a estes requisitos atraves de tratamentos termicos adequados e que resultem em propriedades mecanicas favoraveis a aplicacao e, resistencia a corrosao elevada. Atraves deste trabalho, procurou-se definir a condicao de tratamento termico ideal para se obter fios de NiTi superelasticos e com boas condicoes superficiais. Essas propriedades foram avaliadas atraves de ensaios mecanicos e eletroquimicos in vitro por meio de analise de variancia e teste t de Student. Para os ensaios in vivo foi validado um metodo de aquisicao de dados utilisando um eletrodo de pseudo-referencia de platina e um eletrodo de trabalhdo de NiTi. Elevadas temperaturas de tratamento termico dao origem a uma estrutura martensitica que favorece a propriedade de memoria de forma da liga NiTi, mas gera condicoes superficiais desfavoraveis para solicitacoes mecanicas e quimicas, reduzindo o tempo de vida sob fadiga e corrosao. Temperaturas de tratamento termico baixas favorecem a formacao de NiTi superelastico em funcao do tempo de processamento, mas geram superficies com menor incidencia de defeitos, propiciando um tempo de vida maior para o material. A condicao padrao de tratamento termico (CP) apresenta propriedades intermediarias de vida sob fadiga e, potenciais de corrosao e transpassivacao, quando comparada com as condicoes encruada (CP0), CP-T-t, CP+T+t, CP+T-t e CP-T+t, onde T representa variacao na teperatura e t variacao no tempo de tratamento termico. As reacoes eletroquimicas in vivo, para a condicao CP, podem ser bem simuladas atraves de ensaios eletroquimicos in vitro com solucao AFNOR S90-

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:24:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 191947.pdf: 9398490 bytes, checksum: 267c0cabf73f2da4def32a7c1abe12dc (MD5) / Os implantes, utilizados atualmente em ortopedia e odontologia, apresentam inúmeros inconvenientes, dentre os quais se destaca a rejeição biológica que provoca a redução do desempenho biomecânico na região de tratamento. Uma alternativa para este problema seria a utilização de um material para estes implantes que atue como elemento estrutural durante o período de reparo e que seja posteriormente absorvido pelo organismo, evitando assim a necessidade de sua remoção. Esta é a proposta dos implantes fabricados em osso. Neste trabalho é investigado o comportamento biomecânico de parafusos de osso cortical bovino liofilizado, implantados na diáfise femoral de coelhos, através de análise experimental e numérica em três grupos de fêmures: com implante de osso, com implante de titânio e sem implante. Na análise experimental, estes fêmures foram submetidos ao ensaio mecânico destrutivo de flexão por quatro pontos. A simulação computacional destes ensaios foi realizada através de modelos de elementos finitos 3D para cada grupo, para a verificação das tensões e deformações induzidas nos implantes e região próxima a este, em função da condição de osseointegração. Os resultados obtidos demonstram que os implantes de osso cortical bovino liofilizado apresentam requisitos biomecânicos satisfatórios, entretanto, são necessárias pesquisas complementares, para poder validar a sua aplicação em tratamentos específicos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-21T20:29:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho emprega uma metodologia de pesquisa de cunho experimental para estimar a resistência à compressão paralela às fibras e o módulo de elasticidade de madeiras, utilizadas em estruturas históricas e contemporâneas, por meio da técnica não destrutiva de aplicação de ondas ultra-sônicas na direção paralela às fibras. O objetivo principal consiste em obter relações entre parâmetros mecânicos e a velocidade de propagação da onda ultra-sônica, para diferentes espécies. A identificação anatômica de espécies de madeira mais utilizadas em construções históricas rústicas na Ilha de Santa Catarina, foi investigada em campo e identificou-se a Peroba (Aspidosperma pirycollum). A experimentação foi realizada por ensaios destrutivos de compressão paralela às fibras e por ensaios não destrutivos de medição da velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas para três estados de umidade: seco, em equilíbrio e úmido, com duas espécies de madeira, Peroba e Angelim. Foi desenvolvido e utilizado um método quantitativo e probabilístico para relacionar as medidas de velocidade de propagação e as propriedades mecânicas das madeiras. De forma geral, as correlações entre velocidade e o módulo foram melhores para o estado seco. No estudo de regressão linear, envolvendo os três estados de umidade, os resultados foram melhores para a resistência à compressão.