Este trabalho de pesquisa apresenta um modelo numérico para a análise de estruturas planas sob excitação aleatória induzida pelo vento. O comportamento não-linear da estrutura é considerado adotando-se um modelo constitutivo elasto-plástico para o material, aço estrutural. Os elementos das estruturas estudadas estão sujeitos ao surgimento e desaparecimento de rótulas plásticas, levando a um dimensionamento mais econômico. O conhecimento a respeito de vibrações aleatórias de estruturas lineares encontra-se estabelecido. Por outro lado, poucos resultados encontram-se disponíveis para o caso não linear considerado. Para a simulação de vibrações aleatórias uma análise de Monte Carlo é utilizada. Uma função de densidade espectral de potência das velocidades do vento é usada para gerar um certo número de funções harmônicas de carregamento. Os ângulos de fases destes harmônicos são gerados por um algoritmo pseudo-aleatório. Para cada função de carregamento realiza-se uma integração direta no tempo pelo método de Newmark. A grande quantidade de dados de resposta é tratada estatisticamente de modo a permitir a obtenção de conclusões, a respeito da possibilidade de ocorrência de eventos desfavoráveis, do ponto de vista da engenharia. / This work presents a numerical model to analyze structures under random dynamic excitation induced by the wind. The structure is considered to have nonlinear behavior due to the elastic-plastic constitutive law adopted for the material, structural steel. The members of the studied structures may experience formation or disappearance of plastic hinges, leading to a more economic design. Random vibrations of linear structures is a well established subject. On the other hand, very few results are available for the nonlinear case as the one considered. To simulate random vibrations a Monte Carlo type analysis is used. A power spectral density function for wind velocity is used to generate a large number of harmonic input functions. Their phase angles are generated via a pseudo-random algorithm. Numerical time integration using Newmark’s method is performed for each input function. The large amount of response data obtained is statistically treated to allow for useful engineering conclusions on the probability of occurrence of unfavorable events.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-04-24T22:21:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-04-29T15:25:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-29T15:25:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo computacional para análise do espalhamento eletromagnético de nanoestruturas plasmônicas isoladas. O Método dos Momentos tridimensional (MoM-3D) foi utilizado para resolver numericamente a equação integral do campo elétrico, e o modelo de Lorentz-Drude foi usado para representar a permissividade complexa das nanoestruturas metálicas. Baseado nesta modelagem matemática, um algoritmo computacional escrito em linguagem C foi desenvolvido. Como exemplo de aplicação e validação do código, dois problemas clássicos de espalhamento eletromagnético de nanopartículas metálicas foram analisados: nanoesfera e nanobarra, onde foram calculadas a resposta espectral e a distribuição do campo próximo. Os resultados obtidos foram comparados com resultados calculados por outros modelos e observou-se uma boa concordância e convergência entre eles. / This work presents the development of a computational algorithm for electromagnetic scattering analysis of isolated plasmonic nanostructures. The tridimensional Method of Moments (MoM-3D) was used to solve the electric field integral equation, and the Lorentz-Drude model was used to represent the complex permittivity of the metallic nanostructures. Based in this model, a computational algorithm written in C language was developed. As example of application and validation of the code, two classical electromagnetic scattering problems of metallic nanoparticles are analyzed: nanosphere and rectangular nanorod, where the spectral response and near-field distributions were calculated. The obtained results were compared with other models and a good agreement and convergence was observed.

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RenatoRafaelda_M.pdf: 15646556 bytes, checksum: 19ff8cd2fd9081ac7985bc44c94795f5 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de produção de esponjas metalicas por tixoconformacao em pré-formas removiveis e caracterizacao mecanico-metalurgica do produto, visando a compreensão da influencia de parametros de processo nas suas caracteristicas estruturais e propriedades. A liga empregada, AA2011, foi infiltrada sobre pre-formas de particulas de NaCl de granulometrias distintas, sinterizadas ou soltas. As esponjas metalicas produzidas foram caracterizadas quanto a sua arquitetura, propriedades fisicas (densidade real e relativa, condutividade e difusividade termicas) e mecanicas (tensão de compressão, modulo de Young, tensão no plato, deformação e energia de impacto absorvida); foi analisada a influencia do tipo de pre-forma utilizada para produção das esponjas, nestas caracteristicas e propriedades. Os resultados mostraram boa reprodutibilidade do processo, principalmente quando da utilização de pre-formas de partículas medias e grosseiras nao sinterizadas. A densidade da esponja e a espessura da parede celular apresentam tendencia a aumentar com o aumento das dimensões das celulas produzidas em preformas de particulas mais grosseiras. Todas as amostras produzidas apresentaram condutividade termica da ordem de 10x inferior e difusividade termica da ordem de 4x superior as do metal maciço. O comportamento das esponjas em compressão estatica ou dinamica se mostrou tipico de materiais celulares, com reduzidos valores de modulo de Young e de tensão de compressão, grande plato de deformação plástica sem acréscimo de tensão, e elevados valores de deformação total e energia absorvida no impacto / Abstract: The aim of this work was the analysis of the thixoforming process to produce metallic sponges and the mechanical and metallurgical characterization of the product, searching for better understanding the influence of processing parameters in the material structural characteristics and properties. The aluminium alloy AA2011 was infiltrated in the semi-solid state into performs of NaCl particles with different sizes and in sintered and non sintered conditions. Cellular products were characterized concerning internal architecture, physical properties (actual and relative densities, thermal conductivity and diffusivity) and mechanical properties (Young's modulus, compressive strength, plateau stress and absorbed impact energy); it was analyzed the influence of processing parameters on the properties and characteristics of the produced sponges. Results showed good reproducibility of the process, mainly when medium and coarse non sintered space holder particles were employed. Density of the product as well as cell wall thickness increases as space holder particles sizes increase. All the sponges produced showed low thermal conductivity (~10x inferior compared to the bulk material) and high thermal diffusivity (~3x superior compared to the bulk alloy). Results of static and dynamic compression tests showed typical cellular material behaviour in all cases, presenting low values for Young's modulus and compressive strength, a well defined plateau of plastic deformation, high plastic deformation and high capacity of energy absorption in impact events / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Foi efetuada a caracterização microestrutural de 10 ligas dos sistemas urânio-nióbio (U-10Nb; U-15Nb; U-20Nb), urânio-zircônio (U- 10Zr; U-15Zr, U-20Zr) e urânio-nióbio-zircônio (U-2,5Nb-2,5Zr; U-5Nb- 5Zr; U-7,5Nb-7,5Zr; U-10Nb-10Zr), no canto rico em urânio. As ligas estudadas são candidatas ao uso como elementos combustíveis tipo placa, utilizados tanto em reatores nucleares de pesquisa como em reatores nucleares de potência. As ligas foram preparadas por fusão a plasma em forno com eletrodo não consumível de tungstênio. Após várias fusões, as amostras sofreram tratamento térmico de homogeneização a 1000ºC por 96 horas, com resfriamento em água. Em seguida, as amostras homogeneizadas foram recozidas a 700 e a 500ºC, com resfriamento em água. No total, foram estudadas 40 amostras de 10 ligas diferentes em 4 condições diferentes: bruto de fundição, homogeneizadas a 1000ºC e envelhecidas a 700 e a 500ºC. Foram utilizadas várias técnicas complementares de caracterização microestrutural: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com auxilio de microanálise por dispersão de energia de raios X, difração de raios X com auxílio do método de análise de Rietveld, e medidas de microdureza Vickers. Os resultados mostraram que os elementos de liga Nb e Zr estabilizam a fase alotrópica &#947 do urânio e atrasam a transformação de γ para β. Neste aspecto, o Nb é mais eficaz que o Zr. Além disto, podem ocorrer durante o resfriamento transformações martensíticas γ→α\', β→α′ e possivelmente γ→γ°. A temperatura de início de transformação martensítica (Ms) formadora da fase diminui com a adição dos elementos de liga estudados. Ms intercepta a temperatura ambiente entre as composições U-5Nb-5Zr e U-7,5Nb-7,5Zr. Foi verificado também que a reação peritetóide α + γ2→ δ do sistema U-Zr possui uma cinética lenta e não pode ser detectada nos tempos e temperaturas estudados. Em algumas ligas foi possível reter na temperatura ambiente ligas com microestrutura martensítica dúcteis, que permitem a conformação mecânica a frio, o que é de significativo interesse tecnológico. / The microstructures of 10 uranium-rich alloys of the uraniumniobium (U-10Nb; U-15Nb; U-20Nb), uranium-zirconium (U-10Zr; U- 15Zr;U-20Zr) and uranium-niobium-zirconium (U-2.5Nb-2.5Zr; U-5Nb-5Zr; U-7.5Nb-7.5Zr; U-10Nb-10Zr)systems have been characterized. The studied alloys are considered for plate-type nuclear fuels fabrication used both in nuclear research reactors and in nuclear power reactors. The alloys were melted by arc plasma methods employing nonconsumable tungsten cathode. After several fusions, samples were subjected to homogenizing heat treatment at 1000ºC for 96 hours and then quenched in water. Then the samples were annealed at 700 and 500ºC. The microstructural characterization encompassed 40 samples of 10 different alloys composition in four different conditions: as cast, homogenized at 1000°C and aged at 700 and 500ºC. Microstructural characterization was performed using several complementary techniques: optical microscopy; scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray analysis; X-ray diffraction with the aid of the Rietveld analysis method; and Vickers microhardness measurements. The results showed that the Nb and Zr additions have stabilized the uranium γ-phase and delayed the γ and β phase transformation. In this regard, Nb was more effective than Zr. However, during cooling martensitic transformations γ→α\', β→α\' and possibly γ→γ° may occur. The martensitic transformation start temperature (Ms), which produces the phase , decreased with Nb and Zr additions. Ms intersected room temperature between the compositions U-5Nb-5Zr e U- 7,5Nb-7,5Zr. It was found that the peritectoid reaction α + γ2 → δ of the U-Zr system showed a very slow kinetics and could not be detected in the range of the studied times and temperatures. An important result of the technological point of view is that in some alloys it was possible to retain at room temperature a ductile martensitic microstructure, allowing cold forming.

Uma alternativa à utilização de tubos de alto custo, resistentes a erosão por partículas sólidas, nos trocadores de calor ar/gases de usinas termelétricas a carvão, é o revestimento por aspersão térmica com ligas especiais de média a alta dureza. Dentre os processos de aspersão térmica, os mais usualmente empregados para a deposição de revestimentos contra desgaste são por HVOF (High-Velocity Oxyfuel), PS (Plasma Spraying) e AS (Arc Spraying). O processo aspersão térmica a arco (AS) propicia alta produtividade devido a uma maior taxa de deposição quando comparado com os outros processos, além do custo operacional significantemente mais baixo para a fabricação de revestimentos. Neste trabalho, foram depositadas por AS quatro ligas metálicas contra o desgaste erosivo a base de carboneto de tungstênio, superligas de níquel, ligadas ao boro e aço inoxidável martensítico em comparação ao aço ASTM 178 grau A, o qual é atualmente empregado nos tubos do trocador de calor. A avaliação foi feita a partir de ensaios de erosão acelerada (norma ASTM G76), metalografia e MEV. Verificou-se que o comportamento dos revestimentos contendo grande quantidade de defeitos, principalmente porosidade, quando expostos ao desgaste acelerado numa temperatura de 370°C, apresentaram uma maior taxa de desgaste em relação ao aço ASTM A178, e que o melhor comportamento dentre as ligas analisadas foi do aço inoxidável AISI 420 aspergido, o qual apresentou aproximadamente 2% de porosidade e um mecanismo de remoção de material predominantemente dúctil. / An alternative to using tubes of expensive materials, resistant to erosion by solid particles in air-gases heat exchangers of coal power plants, is the thermal spray coatings with special alloys of medium to high hardness. Among the thermal spray processes, the most commonly employed for coatings against wear are HVOF (High-Velocity Oxyfuel), PS (Plasma Spraying) and AS (Arc Spraying). The arc thermal spray process (AS) provides high productivity, due to a higher deposition rate compared to other processes, in addition to the significantly lower operational cost. In this study four different alloys were deposited to evaluate the erosive wear resistance in comparison to the ASTM 178 Grade A steel (currently employed in the tubes of the heat exchanger): 1) with basis of tungsten carbide, 2) nickel superalloys 3) alloyed to Boron, and 4) martensitic stainless steel. The evaluation was made from accelerated erosion tests (ASTM G76), OM, SEM and Vickers micro hardness tests. It was found that the behavior of coatings containing large amounts of defects, mainly porosity, when exposed to accelerated wearing in a temperature of 370 °C showed a higher wear rate than the ASTM A178 and that the best performance among the alloys sprayed was the stainless steel AISI 420, which showed about 2% of porosity and a material removal mechanism predominantly ductile.

Foi efetuada a caracterização microestrutural de 10 ligas dos sistemas urânio-nióbio (U-10Nb; U-15Nb; U-20Nb), urânio-zircônio (U- 10Zr; U-15Zr, U-20Zr) e urânio-nióbio-zircônio (U-2,5Nb-2,5Zr; U-5Nb- 5Zr; U-7,5Nb-7,5Zr; U-10Nb-10Zr), no canto rico em urânio. As ligas estudadas são candidatas ao uso como elementos combustíveis tipo placa, utilizados tanto em reatores nucleares de pesquisa como em reatores nucleares de potência. As ligas foram preparadas por fusão a plasma em forno com eletrodo não consumível de tungstênio. Após várias fusões, as amostras sofreram tratamento térmico de homogeneização a 1000ºC por 96 horas, com resfriamento em água. Em seguida, as amostras homogeneizadas foram recozidas a 700 e a 500ºC, com resfriamento em água. No total, foram estudadas 40 amostras de 10 ligas diferentes em 4 condições diferentes: bruto de fundição, homogeneizadas a 1000ºC e envelhecidas a 700 e a 500ºC. Foram utilizadas várias técnicas complementares de caracterização microestrutural: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com auxilio de microanálise por dispersão de energia de raios X, difração de raios X com auxílio do método de análise de Rietveld, e medidas de microdureza Vickers. Os resultados mostraram que os elementos de liga Nb e Zr estabilizam a fase alotrópica &#947 do urânio e atrasam a transformação de γ para β. Neste aspecto, o Nb é mais eficaz que o Zr. Além disto, podem ocorrer durante o resfriamento transformações martensíticas γ→α\', β→α′ e possivelmente γ→γ°. A temperatura de início de transformação martensítica (Ms) formadora da fase diminui com a adição dos elementos de liga estudados. Ms intercepta a temperatura ambiente entre as composições U-5Nb-5Zr e U-7,5Nb-7,5Zr. Foi verificado também que a reação peritetóide α + γ2→ δ do sistema U-Zr possui uma cinética lenta e não pode ser detectada nos tempos e temperaturas estudados. Em algumas ligas foi possível reter na temperatura ambiente ligas com microestrutura martensítica dúcteis, que permitem a conformação mecânica a frio, o que é de significativo interesse tecnológico. / The microstructures of 10 uranium-rich alloys of the uraniumniobium (U-10Nb; U-15Nb; U-20Nb), uranium-zirconium (U-10Zr; U- 15Zr;U-20Zr) and uranium-niobium-zirconium (U-2.5Nb-2.5Zr; U-5Nb-5Zr; U-7.5Nb-7.5Zr; U-10Nb-10Zr)systems have been characterized. The studied alloys are considered for plate-type nuclear fuels fabrication used both in nuclear research reactors and in nuclear power reactors. The alloys were melted by arc plasma methods employing nonconsumable tungsten cathode. After several fusions, samples were subjected to homogenizing heat treatment at 1000ºC for 96 hours and then quenched in water. Then the samples were annealed at 700 and 500ºC. The microstructural characterization encompassed 40 samples of 10 different alloys composition in four different conditions: as cast, homogenized at 1000°C and aged at 700 and 500ºC. Microstructural characterization was performed using several complementary techniques: optical microscopy; scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray analysis; X-ray diffraction with the aid of the Rietveld analysis method; and Vickers microhardness measurements. The results showed that the Nb and Zr additions have stabilized the uranium γ-phase and delayed the γ and β phase transformation. In this regard, Nb was more effective than Zr. However, during cooling martensitic transformations γ→α\', β→α\' and possibly γ→γ° may occur. The martensitic transformation start temperature (Ms), which produces the phase , decreased with Nb and Zr additions. Ms intersected room temperature between the compositions U-5Nb-5Zr e U- 7,5Nb-7,5Zr. It was found that the peritectoid reaction α + γ2 → δ of the U-Zr system showed a very slow kinetics and could not be detected in the range of the studied times and temperatures. An important result of the technological point of view is that in some alloys it was possible to retain at room temperature a ductile martensitic microstructure, allowing cold forming.

Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento pós-pico de pilares com concretos de alta resistência confinados com e sem adição de fibras metálicas, submetidos à flexo-compressão. Para tanto, realizou-se inicialmente uma extensa revisão bibliográfica sobre o tema, na qual, elencaram-se os principais fatores que influenciam o comportamento pós-pico desses elementos estruturais. Em seguida, desenvolveram-se estudos paramétricos com o intuito de estabelecer os modos de influência de cada fator. Com base nesses estudos preliminares, um programa experimental, dividido em duas fases, foi proposto. Na primeira fase, ensaiaram-se vinte e seis pilares de concreto armado e 14 pilares de concreto simples. Três fatores foram estudados: a taxa de adição de fibras metálicas, a taxa de armadura transversal e a resistência à compressão do concreto. Os pilares possuíam seções transversais quadradas com dimensões 15 cm x 15 cm e altura de 50 cm e foram ensaiados à compressão centrada com controle de deslocamento. Observou-se que os três fatores analisados influenciam diretamente a ductilidade desses elementos estruturais e que, por meio de adição de fibras metálicas, é possível garantir índices de ductilidade aceitáveis para os pilares com concreto de alta resistência. Outrossim, analisando-se os diagramas força vs. deformação dos pilares, observou-se que para o primeiro pico de força, toda a seção resiste a esforços de compressão e que a adição de fibras melhora o trabalho conjunto entre o cobrimento e o núcleo do pilar. Finalizando esta fase, propuseram-se modificações para o modelo para concreto confinado de Cusson e Paultre (1995), de modo que, permitisse ao mesmo modelar o comportamento do concreto confinado com e sem adição de fibras metálicas. Na segunda fase do programa experimental, quinze pilares de concreto armado foram ensaiados a compressão excêntrica. Essa fase teve como objetivo investigar a influência da excentricidade, da taxa de armadura transversal e da taxa de adição de fibras metálicas no comportamento pós-pico desses elementos estruturais. Os pilares, nessa fase, possuíam seção transversal quadrada com dimensões de 15 cm x 15 cm e altura de 170 cm. Para realização dos ensaios foi confeccionado um par de rótulas unidirecionais, as quais apresentaram excelente desempenho, conseguindo transferir integralmente o momento externo aplicado ao pilar. Observou-se que, tanto a flambagem das barras da armadura longitudinal, quanto a perda de massa de concreto nesses pilares ocorrem de modo bem mais crítico que nos pilares submetidos à compressão centrada. Constatou-se, ainda, que quando os valores dos três fatores analisados são elevados, a ductilidade desses elementos estruturais é melhorada. Finalmente, foi observado que o efeito da flexão faz com que as tensões de confinamento se distribuam de modo diferenciado dentro da seção transversal dos pilares; contudo, observou-se que a tensão de confinamento na região comprimida da seção transversal pouco é modificada. / This thesis aims to investigate the ductility of high strength concrete columns, with confinement and/or with steel fibre addition, under combined axial load and bending. For this, an extensive survey was performed, and the main factors, which influence the column ductility, were pointed out. Then, parametric studies were done, aiming to establish the mode of influence of each factor. Based on these preliminaries studies, an experimental investigation, divided in two steps, was proposed. In the first part, twenty-six reinforced concrete columns and fourteen concrete columns were tested and three factors were analysed: the ratio of fibre addition, the transversal reinforcement ratio and the concrete compressive strength. The columns have 15 cm x 15 cm square cross section and were 50 cm high. They were tested under concentric load with displacement control. It was observed that all factors interfere in the columns\' ductility, and that, by adding fibre in the concrete, is possible to provide acceptable ductility index to high strength concrete columns. The load vs. column strain diagrams were studied and it was verified that for the first load peak, all the column cross section resists the axial load. Besides that, it was observed that the fibre addition improves the work together between the cover and the column core. Finally, several modifications to the concrete confinement model of Cusson and Paultre (1995) were proposed to allow this model to analyse the compressive behaviour of the confined concrete with or/not fibre addition. In the second part of the experimental program, fifteen reinforced concrete columns were tested under eccentric load. The effects of the load eccentricity, the ratio of steel fibre addition and the transversal reinforcement ratio on the column ductility were investigated. The columns have 15 cm x 15 cm square cross section and were 170 cm high. A pair of unidirectional hinges was design, which presented exceptional performance, transferring integrally the external applied moment to the columns. A most critical model of longitudinal reinforcement buckling and mass lost was observed. In addition, it was verified that when the values of all factors were increased, the column ductility was improved. Finally, a different distribution mode of the confinement pressure on the column cross section was observed, when combined axial load and bending is applied. Nevertheless, the confinement pressure on the compressive region of the column cross section is not modified.

A análise de segurança de criticalidade nuclear é uma atividade mandatória sob o ponto de vista de licenciamento de uma instalação que manipula qualquer quantidade de material físsil. Este trabalho apresenta uma metodologia de análise para uma instalação fabril que processa e estoca ligas de urânio enriquecido. Trata-se da verificação da instalação para que se evite qualquer evento de acidente nuclear, seja por um equipamento inseguro, seja por um arranjo inseguro dos materiais. Todo o ciclo do urânio, principalmente as instalações envolvidas na fabricação do combustível nuclear, é avaliado quanto à segurança contra a criticalidade nuclear. A disponibilidade de informações relacionadas à segurança das instalações para combustíveis de reatores de potência comerciais (PWR e BWR, das siglas em inglês para reator de água pressurizada e reator de água fervente, respectivamente) utilizando o dióxido de urânio (UO2) com baixo nível de enriquecimento são amplamente compartilhadas. No entanto, informações sobre parâmetros seguros de criticalidade nuclear voltadas para combustíveis à base de ligas de urânio com nível de enriquecimento médio (até 20%) são raras na literatura. Dessa forma, o trabalho proposto visa suprir essa carência ao desenvolver um método de análise de criticalidade voltada para uma instalação destinada à fabricação de combustível nuclear, utilizando ligas metálicas urânio com 20% de enriquecimento. / Nuclear Criticality Safety analysis is a mandatory licensing activity for a facility that handles a certain amount of fissile material. This work presents an analysis methodology for a plant which processes and stores uranium alloys enriched. It is the verification of the facility in order to avoid any nuclear accident event, either by unsafe equipament or by an unsafe arrangement of materials. The whole uranium cycle, mainly the facilities involved in manufacturing of nuclear fuel is evaluated for safety against nuclear criticality. The availability of information related to facilities safety for fuel of commercial power reactors facilites (PWR and BWR, Pressurized Water Reactor and Boiling Water Reactor respectively) using the mixed oxide of uranium (UO2) with low enrichment level are widely shared. However, information of safe parameters focused on the nuclear criticality of uranium alloys based fuels with average enrichment level (up to 20%) are scarse in the literature. Thus, the proposed work aims to fill this need by developing a criticality analysis method focused on a facility dedicated to the manufacture of nuclear fuel using uranium alloys with 20% degree of enrichment.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Paulo Jorge de Melo Matias Faria de Vila Real

Este trabalho usa o método de determinação do coeficiente de atrito com a utilização das equações de Panknin e do ensaio de Dobramento sob Tensão (DST) para determinar o coeficiente de atrito pelas equações de Panknin foi determinada a força máxima de estampagem de copos cilíndricos dos três materiais, aço inox austenítico AISI 304, aço inox ferrítico AISI 430 e aço de baixo teor de carbono EEP, com uso de quatro lubrificantes. O valor da força máxima de estampagem foi substituída nas equações de Panknin e calculados os coeficientes de atrito. Para o ensaio de Dobramento sob Tensão foram estudadas várias equações que serviram de referência para o cálculo do coeficiente de atrito: Equação das Polias, Equação das Polias Sem Dobramento, Equação das Polias Sem Dobramento considerando os Fatores Geométricos (raio do pino e espessura da chapa), Equação de Wilson, Equação de Sniekers e Equação de Andreasen. Essas equações foram utilizadas para determinar o coeficiente de atrito com a utilização de dois lubrificantes. Os materiais de estudo foram o aço de baixo teor de carbono (EEP), aço inoxidável austenítico (AISI 304) e aço inoxidável ferrítico (AISI 430). A escolha desses materiais foi justificada pela grande quantidade de produtos estampados com esses materiais. No ensaio de DST foram utilizados corpos de prova cortados a 0°, 45° e 90° em relação à direção de laminação da chapa metálica. Nos ensaios de Dobramento sob Tensão utilizou-se uma pressão constante e uma velocidade também constante. Os resultados do coeficiente de atrito calculados pelas equações do ensaio de DST foram comparados com os resultados dos coeficientes de atrito calculados pelas equações de Panknin para validação ou não do uso das equações de Panknin para determinar o coeficiente de atrito e de referência do coeficiente de atrito destes materiais pelo Ensaio de Dobramento Sob Tensão. / This paper uses two methods for calculation of the coefficient of friction efficient, using Panknin equations and the Bending under Tension test (DST). To determine the coefficient of friction with the Panknin equations, maximum stamping strength on cylindrical cups of three materials using four lubricants was calculated. The value of maximum stamping strength was replaced in the Panknin equations to calculate the fiction coefficient. For the Bending under Tension test various equations were studied which served as reference to calculate the friction coefficient: Equation of Sheaves, Equation of Sheaves without Bending, Equation of Sheaves without Bending considering the geometric factors (radius of the pin and plate thickness), Wilson Equation, Sniekers Equation and Andreasen Equation. These equations were used to determine the friction coefficient with the use of two lubricants. The studied materials were low carbon steel, austenitic stainless steel (AISI 304) and ferritic stainless steel (AISI 430). The choice of these materials was justified by the large amount of stamped products with such materials. The Bending under Tension test was performed with specimens cut at 0°, 45° and 90° to the rolling direction of the metal sheet. The tests were made under constant pressure and constant speed. The results of friction the coefficient calculated by equations of the DST test were compared to the results of the coefficients of friction calculated by Panknin equations.