Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho é a aplicação de um Planejamento Fatorial Completo, ferramenta estatística que auxiliará a obter dados empíricos para otimizar um tratamento termoquímico, a cementação. Partindo-se de um levantamento da profundidade de camada cementada e da dureza de uma corrente de aço de baixo teor de carbono, usada para amarração, e para resistir à abrasão reproduziu-se uma nova cementação, variando-se seus parâmetros de influência, para se alcançar o ponto ótimo, definindo o melhor aço e o melhor processo. Foram realizados dois planejamentos, um fatorial 2 e dois 2, comparando o comportamento do processo na prática em relação aos resultados teóricos de uma simulação computacional, que permite a obtenção das curvas de enriquecimento de carbono, baseado na segunda Lei de Fick, para várias condições de contorno. Os perfis teóricos de cementação apresentaram valores de profundidade efetiva próximos aos valores obtidos experimentalmente, evidenciando o planejamento realizado.

Neste trabalho, são caracterizadas as soluções do tipo ondas planas e modais de modelos matemáticos referentes à teoria de linhas de transmissão, com e sem perdas, e à teoria de vigas, modelo de Timoshenko e modelo não local de Eringen. Os modelos são formulados matricialmente, e as ondas em questão são determinadas em termos da base gerada pela resposta matricial fundamental de sistemas de equações diferenciais ordinárias de primeira, segunda e quarta ordem. A resposta matricial fundamental é utilizada numa forma fechada que envolve o acoplamento de um número finito de matrizes e uma função escalar geradora e suas derivadas. A função escalar geradora é bem comportada para mudanças em torno de frequências críticas e sua robustez é exibida através da técnica de Liouville. As ondas modais são decompostas em termos de uma parte que viaja para frente e uma parte que viaja para trás. Essa decomposição é utilizada para fornecer matrizes de reflexão e transmissão em descontinuidades e condições de contorno. No contexto das linhas de transmissão são consideradas uma junção de linhas com impedâncias características diferentes ou uma carga em uma extremidade da linha. Na teoria de Timoshenko são consideradas uma fissura ou condições de contorno em uma das extremidades. Exemplos numéricos com descontinuidade são considerados na viga. Na teoria de linhas de transmissão exemplos com multicondutores são considerados e observações são realizadas sobre a decomposição das ondas modais. No modelo não local de Eringen, para vigas bi-apoiadas é discutida a existência do segundo espectro de frequências. / Plane type solutions and modal waves of mathematical models, which refer to transmission lines theory, both lossless and lossy, and to beam theory, using both Timoshenko and nonlocal Eringen models, are being characterized in this work. The models are formulated in matrix form, and the waves are determined in terms of matrix basis generated by fundamental matrix response of systems of ordinary differential equations of first, second and fourth order. The fundamental matrix response is used in the closed-form, which involve the coupling between a number finite of matrices of a generating scalar function and its derivatives. The generating scalar function is well behaved for changes around critical frequencies and its robustness is exhibited through the Liouville technique. Modal waves are decomposed in forward and backward parts. This decomposition is used for providing reflection and transmission matrices when dealing with discontinuities and boundary conditions. In the context of transmission lines junction of lines with different characteristic impedances or a load at one end of the line are being considered. In Timoshenko’s theory the crack problem or boundary conditions at one end are also being considered. Numerical examples with discontinuities are considered in the context of beams. Numerical examples with discontinuities and boundary value problems were approached using modal wave decomposition. In transmission line theory examples with multiconductors are considered and observations are made about decomposition of the modal waves. In the nonlocal of Eringen model, for bi-supported beams, the existence of the second frequency spectrum is discussed.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho é a aplicação de um Planejamento Fatorial Completo, ferramenta estatística que auxiliará a obter dados empíricos para otimizar um tratamento termoquímico, a cementação. Partindo-se de um levantamento da profundidade de camada cementada e da dureza de uma corrente de aço de baixo teor de carbono, usada para amarração, e para resistir à abrasão reproduziu-se uma nova cementação, variando-se seus parâmetros de influência, para se alcançar o ponto ótimo, definindo o melhor aço e o melhor processo. Foram realizados dois planejamentos, um fatorial 2 e dois 2, comparando o comportamento do processo na prática em relação aos resultados teóricos de uma simulação computacional, que permite a obtenção das curvas de enriquecimento de carbono, baseado na segunda Lei de Fick, para várias condições de contorno. Os perfis teóricos de cementação apresentaram valores de profundidade efetiva próximos aos valores obtidos experimentalmente, evidenciando o planejamento realizado.

Neste trabalho, são caracterizadas as soluções do tipo ondas planas e modais de modelos matemáticos referentes à teoria de linhas de transmissão, com e sem perdas, e à teoria de vigas, modelo de Timoshenko e modelo não local de Eringen. Os modelos são formulados matricialmente, e as ondas em questão são determinadas em termos da base gerada pela resposta matricial fundamental de sistemas de equações diferenciais ordinárias de primeira, segunda e quarta ordem. A resposta matricial fundamental é utilizada numa forma fechada que envolve o acoplamento de um número finito de matrizes e uma função escalar geradora e suas derivadas. A função escalar geradora é bem comportada para mudanças em torno de frequências críticas e sua robustez é exibida através da técnica de Liouville. As ondas modais são decompostas em termos de uma parte que viaja para frente e uma parte que viaja para trás. Essa decomposição é utilizada para fornecer matrizes de reflexão e transmissão em descontinuidades e condições de contorno. No contexto das linhas de transmissão são consideradas uma junção de linhas com impedâncias características diferentes ou uma carga em uma extremidade da linha. Na teoria de Timoshenko são consideradas uma fissura ou condições de contorno em uma das extremidades. Exemplos numéricos com descontinuidade são considerados na viga. Na teoria de linhas de transmissão exemplos com multicondutores são considerados e observações são realizadas sobre a decomposição das ondas modais. No modelo não local de Eringen, para vigas bi-apoiadas é discutida a existência do segundo espectro de frequências. / Plane type solutions and modal waves of mathematical models, which refer to transmission lines theory, both lossless and lossy, and to beam theory, using both Timoshenko and nonlocal Eringen models, are being characterized in this work. The models are formulated in matrix form, and the waves are determined in terms of matrix basis generated by fundamental matrix response of systems of ordinary differential equations of first, second and fourth order. The fundamental matrix response is used in the closed-form, which involve the coupling between a number finite of matrices of a generating scalar function and its derivatives. The generating scalar function is well behaved for changes around critical frequencies and its robustness is exhibited through the Liouville technique. Modal waves are decomposed in forward and backward parts. This decomposition is used for providing reflection and transmission matrices when dealing with discontinuities and boundary conditions. In the context of transmission lines junction of lines with different characteristic impedances or a load at one end of the line are being considered. In Timoshenko’s theory the crack problem or boundary conditions at one end are also being considered. Numerical examples with discontinuities are considered in the context of beams. Numerical examples with discontinuities and boundary value problems were approached using modal wave decomposition. In transmission line theory examples with multiconductors are considered and observations are made about decomposition of the modal waves. In the nonlocal of Eringen model, for bi-supported beams, the existence of the second frequency spectrum is discussed.

No desenvolvimento deste trabalho foram analisados conceitos e propostas visando evidenciar a possibilidade de mudanças tecnológicas para favorecer o crescimento sócio-econômico da região do nordeste do Brasil. Sobre ela ainda paira um conceito pré-estabelecido: trata-se de região sem possibilidade de prover suas próprias necessidades. É preciso reverter esta situação com a melhoria das condições de vida dos habitantes do sertão nordestino por meio da implementação das idéias como as relacionadas ao reflorestamento e ao desenvolvimento sustentável. A presente proposta tem como foco a utilização das espécies de madeiras do nordeste, abrangendo as que resistem à prolongada estiagem da região. São sugeridos os procedimentos para a fabricação de chapas de partículas com matéria prima das espécies: Angico (Anadenanthera macrocarpa), Algaroba (Prosopis juliflora) e Jurema Preta (Mimosa tenuiflora), todas freqüentes na região nordeste do Brasil. Também são apresentados os resultados das propriedades físicas e mecânicas: densidade, inchamento, absorção, intemperismo artificial, resistência à tração paralela às faces; módulo de ruptura, limite de proporcionalidade e módulo de elasticidade na flexão estática, e arrancamento de parafusos. Os ensaios foram realizados segundo as recomendações do documento normativo 1037:1996, da ASTM. Os resultados foram comparados com as propriedades das chapas usualmente comercializadas, obtendo-se valores altamente satisfatórios. / In the development of this work, concepts were analyzed and proposed seeking to evidence the possibility of technological changes for the socio-economic growth of the Brazilian northeast region. It still hovers a pré-established concept about Brazilian northeast: it is treated as an area without possibility of providing its own needs. It is necessary to revert this situation with the improvement of its life conditions through the execution of the ideas as the related to the reforestation and to the maintainable development. The present proposal has as focus the use of northeast wood species, embracing the ones that resist prolonged drought of the area. Procedures are suggested to the production of particleboard with the species: Angico (Anadenanthera macrocarpa), Algaroba (Prosopis juliflora) and Juremapreta (Mimosa tenuiflora), all frequent in the northeast area of Brazil. The results of the physical and mechanical properties are also presented: density, thickness swelling, absorption, artificial weathering, natural weathering, tension parallel to surface, tension perpendicular to surface, modulus of rupture, proportionality limit and modulus of elasticity in the static bending, and nail-head withdrawal test. The rehearsals were accomplished according to the recommendations of the normative document: 1037/1996, ASTM. The results were compared with the properties of the usually marketed boards, and high satisfactory values were obtained.

Orientador: Robson Pederiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T22:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chiarello_AndreGarcia_D.pdf: 7903318 bytes, checksum: cd3f513a26e60d59ef55edbb6453d942 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho aborda o problema de detecção e localização de falhas em sistemas mecânicos através de modelos matemáticos. Considera-se que o sistema mecânico seja representado por um modelo dinâmico na forma de variáveis de estado, com parâmetros constantes e entradas estacionárias. Definindo-se, apropriadamente, funções de correlação e explorando as propriedades inerentes aos sistemas estacionários, consegue-se obter funções analíticas envolvendo parâmetros físicos do sistema. Posteriormente, demonstra-se que estas funções analíticas podem ser utilizadas para monitorar parâmetros físicos do modelo, ou ainda, identificar parâmetros físicos relacionados a uma falha no sistema. Duas abordagens diferentes para o problema de localização de falhas são desenvolvidas: uma utiliza a estimação de parâmetros e outra utiliza funções de resíduo. Visando uma aplicação em sistemas reais, foram simulados sistemas mecânicos em diversas condições de operação. Os resultados numéricos comprovaram que a metodologia proposta pode ser utilizada no monitoramento de sistemas mecânicos / Abstract: This work deals with the problem of fault detection and location in mechanical systems through mathematical models. It is considered that the mechanical system is represented in a state space form, with constant parameters and stationary inputs. Some correlation functions are appropriately defined involving physical parameters of the stationary system. It is demonstrated that these correlation functions can be transformed to appropriate analytical form (redundancy equations) for fault detection and isolation purposes. Two different approaches are considered: one based on physical parameters estimation and the other based on residuaIs generation. Three different mechanical systems were numerically simulated with conditions (or restrictions) usually found in practical situations. The results showed that the proposed approach is a promising methodology for monitoring stationary mechanical systems / Doutorado / Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-05-17T11:44:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel Gomes Silva - 2017.pdf: 4421932 bytes, checksum: 33a250f4d0b7e79decbef522f34aa0e2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-17T11:49:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel Gomes Silva - 2017.pdf: 4421932 bytes, checksum: 33a250f4d0b7e79decbef522f34aa0e2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T11:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel Gomes Silva - 2017.pdf: 4421932 bytes, checksum: 33a250f4d0b7e79decbef522f34aa0e2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Vibrations in the soil, induced by the passage of trains on railways, can cause countless effects in the areas bordering the railroads. In most problems, resort to simplified models of the system of interaction between rails foundation and trains for predicting responses that meet certain expectations, especially in order to avoid damaging nearby structures and also avoid discomfort of the people residing in areas surrounding the railway lines. Several soil-foundation interaction models have been developed seeking to get the answer to a foundation when subjected to static and dynamic actions, however, this response depends on multiple factors such as the nature and the mechanical characteristics of the terrain, the geometry of the elements involved, the rigidity of the foundation and the nature of his own excitement. Also of great importance in this type of analysis is the use of optimization techniques in order to obtain projects that are more realistic and safe from an engineering point of view. In this paper, was proposed a study of the effect of vibrations on railway lines, where it aims to model a system coupled between foundations and rails, subject to dynamic actions, in order to simulate the displacement in the time domain and in the domain of the frequency, using optimization for the construction of an optimum design that can attenuate the amplitudes of vibration of the system. / Vibrações transmitidas no solo, induzidas pela passagem de trens sobre vias férreas podem causar inúmeros efeitos nas áreas próximas às ferrovias. Na maioria dos problemas, recorre-se a modelos simplificados do sistema de interação entre trens, trilhos e fundação para a previsão de respostas que atendam a certas expectativas, principalmente, de modo a não danificar estruturas próximas e também evitar desconforto das pessoas que residem em áreas circunvizinhas a linhas férreas. Vários modelos de interação solo-fundação já foram desenvolvidos buscando-se obter a resposta de uma fundação quando sujeita a ações estáticas e dinâmicas, porém, essa resposta depende de múltiplos fatores, como a natureza e as características mecânicas do terreno, a geometria dos elementos envolvidos, a rigidez da fundação e, ainda, a natureza da própria excitação. Também é de grande importância neste tipo de análise, a utilização de técnicas de otimização visando obter projetos mais realistas e seguros do ponto de vista de engenharia. Neste trabalho, propõe-se um estudo acerca do efeito de vibrações em linhas férreas, onde se tem por objetivo modelar um sistema acoplado entre fundações e trilhos, sujeitos a ações dinâmicas, de maneira a simular o deslocamento no domínio do tempo e no domínio da frequência, utilizando-se de otimização para a construção de um projeto ótimo que possa atenuar as amplitudes de vibração do sistema.

[pt] Questões de segurança têm sido fatores cruciais para que robôs se tornem aptos a trabalhar em colaboração com seres humanos. Esse esforço envolve um controle de força mais refinado e uma certa flexibilidade nas juntas para que a adaptação dos robôs ao ambiente real e às atividades comuns dos seres humanos seja efetiva. Uma das tecnologias com esse objetivo é o Atuador Elástico em Série (SEA - Series Elastic Actuator), que apresenta um bom desempenho para controle de força, tolerância a impactos causados por agentes externos, baixa impedância, e a redução de vibrações mecânicas. Em um SEA, um elemento elástico passivo é adicionado entre o motor e o elo acionado, a fim de gerar flexibilidade. Este elemento pode ser uma mola, ou outro elemento deformável com flexibilidade caracterizada por sua geometria e pela elasticidade do material utilizado. Esta tese propõe um Atuador Elástico em Série Baseado em Elastômero (eSEA), cuja flexibilidade é obtida a partir de um elastômero depositado entre dois elementos metálicos: um interno acoplado ao atuador, e o outro externo acoplado ao elo. O eSEA foi projetado e avaliado por software de CAD e Elementos Finitos, com o intuito de obter a flexibilidade desejada para a aplicação. Foram produzidas duas versões do eSEA, com duas durezas diferentes: 10 e 55 Shore A. Testes estáticos com células de carga foram executados para caracterizar a rigidez dos eSEA. Os eSEA foram instalados em manipuladores robóticos especialmente desenvolvidos para essa tese. Experimentos compararam o desempenho das técnicas de controle com e sem a influência dos eSEA, mostrando que o uso dos eSEA diminuiu os erros de posicionamento do manipulador e possibilitou o controle de força sem a necessidade de sensores específicos. A fim de criar um modelo para que a estimativa do torque seja mais precisa a partir do eSEA, foram realizadas técnicas de identificação para estimar uma função de transferência que melhor representa o alongamento da borracha. E combinados com modelos NARX e NARMAX do erro de estimativa, gerou-se um modelo híbrido para o elemento elástico no qual soma-se a função de transferência com o erro modelado. / [en] Safety issues have been crucial factors for robots to become able to work in collaboration with humans. This effort involves more refined force control and a certain flexibility at the joints, for the robots to better adapt to real environments and common human tasks. A technology with this objective is the Series Elastic Actuator (SEA), which presents good performance for force control, tolerance to impacts caused by external agents, low impedance, and dampening of mechanical vibrations. In an SEA, a passive elastic element is added between the motor and the driven link, in order to generate a desired flexibility. This element can be a spring, or else another deformable element with flexibility characterized by its geometry and material elasticity. This thesis proposes an Elastomer-Based Series Elastic Actuator (eSEA), whose flexibility is obtained from an elastomer deposited between two metallic elements: an internal element attached to the actuator, and an external element attached to the link. The eSEA was designed and evaluated by CAD and Finite Element software, in order to obtain the desired flexibility for the application. Two versions of the eSEA were produced, with two different hardnesses: 10 and 55 Shore A. Static tests with load cells were then executed to characterize the stiffness of the eSEA. The eSEA elements were installed on robotic manipulators especially developed for this thesis. Experiments compared the performance of control techniques with and without the influence of eSEA, showing that the use of the eSEA reduced manipulator positioning errors and enabled force control without the need for specific sensors. In order to create a model for more accurate torque estimation from eSEA, identification techniques were performed to estimate a transfer function that best represents the rubber elongation. And combined with NARX and NARMAX models of the estimation error, a hybrid model was generated for the elastic element in which the transfer function is added together with the modeled error.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-28T16:22:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessoDifusao.pdf: 3756310 bytes, checksum: 8cd34e08049654cc3893cc5bef63c613 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-04-02T15:05:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessoDifusao.pdf: 3756310 bytes, checksum: 8cd34e08049654cc3893cc5bef63c613 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T15:05:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessoDifusao.pdf: 3756310 bytes, checksum: 8cd34e08049654cc3893cc5bef63c613 (MD5) Previous issue date: 1991-03-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um método analítico para o estudo da difusão atômica no estado sólido em sistemas binários com fluxos atômicos unidirecional, radial cilíndrico e radial esférico com somente uma fase, nos quais não ocorram transformações de fases. Inicialmente é realizada uma revisão bibliográfica dos principais métodos propostos para a análise da difusão atômica nestes sistemas. Em seguida são desenvolvidos fatores geométricos de correção e efetuadas mudanças de variáveis que, introduzidos na equação diferencial da difusão atômica unidirecional, permitem a conversão de um sistema para outro. A equação diferencial modificada é resolvida utilizando-se uma solução exata conhecida, baseada na função erro, quando são determinadas as equações que representam a posição da interface de difusão em função do tempo e os perfis de concentrações de Soluto em função da posição e do tempo durante o processo. A precisão das equações analíticas obtidas é verificada através de comparações com resultados numéricos. Posteriormente é realizado um estudo comparativo entre os parâmetros de difusão atômica de cada um dos sistemas considerados. Finalmente são apresentadas possíveis aplicações do método desenvolvido na solução de problemas práticos envolvendo o fenômeno em questão. / In this work an analytical method is proposed to study diffusion pro¬cess in the solid state in binary systems consisting of only one phase with unidirectional, cylindrical and spherical atomic fluxo Initially a literature survey is carried out regarding some of the most important methods applied to diffusion process in these systems. The method is developed from the differential equation which treats this process in systems with unidirectional atomic flux, that is modified by geometric correlation and convenient changes of variables. The modified differential equation is solved by using a well known exact solution based on the error function and equations are obtained to analyse both the position of the diffusion interface as a function of time and the concentration profiles as a function of the position and time. The predictions furnished by the analytical method are compared with numerical results. A comparative study of diffusion process in planar, cylindrical and spherical geometries is ais o presented. Finally possible applications of the proposed method to the solution of practical problems are discussed.