Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:25:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Radaelli_GustavoZarpelon_M.pdf: 6785468 bytes, checksum: 07019edf34b966c552330056d686bd33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os mancais possuem um papel expressivo dentre os componentes de um sistema rotativo, tendo o suporte de um elemento rotativo como sua principal função. Por trabalharem na interface entre elementos fixos e rotativos, os mancais constituem a origem de grande parcela das falhas ocorrentes em um sistema. Dentre estes, os mancais de rolamento de contato angular estão entre os mais utilizados, principalmente pela indústria automobilística. Apesar da ampla gama de aplicações, esses mancais usualmente estão sujeitos a falhas por fadiga de superfície, o que torna imprescindível um estudo aprofundado dos esforços e das velocidades aplicados às esferas e, consequentemente, às pistas interna e externa. A descrição dos esforços e das velocidades nas esferas é um desafio considerável, uma vez que as esferas estão sujeitas a uma lubrificação elastohidrodinâmica, que por sua vez, depende integralmente dos esforços e das velocidades das esferas para ser modelada, gerando assim um processo iterativo. O principal objetivo deste trabalho é analisar o rolamento de esferas de contato angular, com embasamento teórico na literatura clássica para, em seguida, iniciar o equacionamento do equilíbrio de forças nas esferas e no mancal, o qual por sua vez, resulta na força de contato associada à condição de lubrificação. Para tanto, um programa computacional para simulação numérica das análises cinemáticas e dinâmicas foi desenvolvido e seus resultados comparados com a literatura. Após realizar a validação inicial do modelo com a literatura, uma solução mais completa é proposta para reproduzir de uma forma mais detalhada o que se encontra em aplicações práticas. Os resultados encontrados pelas diversas simulações foram condizentes com os resultados encontrados na literatura clássica, atestando que o programa computacional desenvolvido é consistente / Abstract: The bearings are of great importance and its major function is to support a rotating element. Due to the mandatory role of these components in the interface between fixed and rotating elements, the bearings are the source of a great percentage of the possible faults on a system. The rolling bearings of angular contact are one of the most utilized, mainly by the automotive industry. In spite of the great applications field, these bearings are usually subject to damage by superficial fatigue, which makes of great significance the detailed study of the efforts and the velocities on the spheres and, consequently, on the external and internal railways. The description of the efforts and velocities acting on the spheres is a considerable challenge, once the spheres are subject to an elastohidrodynamic lubrication that fully depends on the efforts and velocities of the spheres, generating an iterative process. The main objective of this work is to analyze the rolling bearings of angular contact, under theoretical bases, in order to accomplish the forces balance for the balls and for the bearing, which in turn results in the contact forces associated to the lubrication condition. The analysis requires the development of a computational program to numerically simulate the kinematic and dynamic conditions and, then, some of the results can be compared with the literature. After the initial validation of the model with the literature, a more complete solution is proposed to make it closer to practical applications. Results obtained by several simulations are compatible with those found in theoretical bases, attesting that the computational program developed is consistent / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:59:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LeviNascimentoda_M.pdf: 11286121 bytes, checksum: d7352e1bfd0d6ee9393542544bcda5b2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Em virtude do aumento da concorrência, as montadoras de veículos têm exercido pressões sobre os fornecedores participantes da longa cadeia produtiva no sentido de reduzir custos e aumentar a agilidade no desenvolvimento de novos produtos, sem negligenciar a qualidade e a confiabilidade das peças. Na fabricação de autopeças, por exemplo, quando se pensa em tolerâncias pequenas e em acabamento de peças endurecidas, há discussões sobre o uso da retificação convencional ou do torneamento duro. Estudos mostram que a retificação traz maiores custos, tempos de preparação maiores e impactos ambientais negativos e apresentam, como alternativa mais eficiente, o torneamento e faceamento contínuo ou interrompido de peças endurecidas com perfis retos, como os rolamentos com discos axiais. Ao invés de rolamentos axiais, neste trabalho, foi proposto o processo de torneamento duro para fabricar as pistas de rolagem em rolamentos de esferas de contato angular utilizados em sistemas de embreagem. Neste caso, diferentemente dos rolamentos axiais com perfil reto, o tornamento foi do tipo contínuo com perfil côncavo em que, à medida que a ferramenta avança, o contato da aresta de corte com a peça e, consequentemente, a seção do cavaco gerado variam. Duas velocidades de corte foram utilizadas, sendo mantidos constantes o avanço e a profundidade de corte. Características como parâmetros de rugosidade, circularidade, raio e forma da pista, coeficientes de simetria, achatamento e razão de material, dentre outros, foram controlados e comparados com amostras com pistas retificadas. A vida em fadiga de rolamentos é determinada por uma boa lubrificação e pelo bom acabamento das pistas. Quando um dos dois falha, ocorre desprendimento de material das pistas, seguido pelo começo de fraturas abaixo da superfície de contato. Por isso, após a fabricação, o controle e a montagem das amostras, foram realizados também ensaios comparativos de durabilidade. Os resultados encontrados permitiram concluir que as pistas fabricadas por torneamento duro, com as ferramentas e parâmetros utilizados apresentaram vida útil menor que aquelas produzidas por retificação / Abstract: The automotive markets have become more competitive and the car makers push the suppliers in the productive chain to focuse on cost reduction and fast development of new products, without neglecting quality and reliability. Regarding autoparts manufacture process, with small tolerances and finishing of hard parts, there are discussions about the use of conventional grinding or hard turning. Studies show that grinding increases costs, preparation times and negative environmental impacts and point out, as more effective process, the continuous or interrupted hard turning or hard facing in hard components with straight profile, such as thrust bearings with discs. Instead of thrust bearings, the aim of this work is to propose the hard turning of raceways in contact ball bearings used in clutch systems. In this case, the turning was continuous with concave profile: while the tool moves, the cut edge contact with the component and consequently the generated chip section change. Two cut speeds were used and feed rate and cut depth have been remained constant. Characteristics like rougheness parameters, roundness, raceway radius and its profile, skewness, kurtosis and bearing ratio were measured and compared with those in specimens with ground raceways. The fatigue life in ball bearings is determined by good lubrication and raceways with good finishing. When one of them fails, it occurs material deterioration (spalling) followed by cracks under the contact surface. For that reason, after manufacturing, measurements and assembly of the specimens, comparative durability tests were performed. The results could assess that the raceways manufactured by hard turning with toolings and defined parameters showed reduced fatigue life in comparison to specimens made by grinding / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: José Maria Campos Dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:02:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gali_MarcosRodolfo_M.pdf: 8846565 bytes, checksum: b82ad0724e54e69642945eea2e744eaf (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Em 2012, Rhyne & Cron desenvolveram um modelo analítico para estimar a mínima Resistência ao Rolamento (RR) para pneus destinados aos veículos de passageiro. Os parâmetros estudados pelos autores foram a área de contato, a espessura e a largura da rodagem, o raio da cintura metálica, o módulo elástico do composto da banda de rodagem, a carga vertical imposta, a pressão de inflação do pneu e a área efetiva de contato do pneu com o solo. Para o fator área de contato, os autores simplificaram a abordagem matemática que defini a interação entre o pneu e o pavimento, não considerando a área total formada devido à deformação na região de interação com o pavimento (que muda com a pressão interna do pneu e com a carga imposta sobre o mesmo). O objetivo do presente estudo foi desenvolver um modelo analítico baseado no modelo de Rhyne & Cron, para estimar a resistência ao rolamento de pneus de carga, considerando a área de contato formada na região de interação entre o pneu e o pavimento. Os modelos analíticos foram implementados em MatLab versão R2008a para obtenção das curvas de resistência ao rolamento e compará-las com as curvas obtidas através de modelo numérico que interagiu com um modelo de elementos finitos (FEM). Os resultados dos modelos analíticos e numéricos foram validados e comparados com resultados experimentais obtidos em laboratório segundo condições da norma ISO 28.580. Os resultados obtidos através do modelo analítico proposto mostraram uma satisfatória correlação comportamental quando comparados com as curvas experimentais, sendo uma ferramenta interessante durante o desenvolvimento do projeto do pneu, pois permite ter uma estimativa da resistência ao rolamento / Abstract: In 2012, Rhyne & Cron developed an analytical model to estimate the minimum Rolling Resistance (RR) for tires intended for passenger vehicles. The parameters studied by the authors were the contact area, the thickness and width of the tread, the radius of the metal belt, elastic modulus of the tread compound, the imposed vertical load, the tire inflation pressure and effective contact area tire with ground. For contact area's factor, the authors simplified the mathematical approach that define the interaction between the tire and the ground, not considering the total area formed due to deformation in the interaction region with the ground (which changes with the tire internal pressure and the imposed load). The objective of this study was to develop an analytical model based on the Rhyne & Cron model to estimate the truck tires' rolling resistance, considering the contact area formed at the interaction region between the tire and the pavement. The analytical models were implemented in MatLab R2008a version to obtain the rolling resistance curves and compare them with the curves obtained through numerical model that interacted with a finite element model (FEM). The results of analytical and numerical models were validated by comparison with experimental results obtained according ISO 28580 standard. The obtained results using the proposed analytical model showed a satisfactory behavioral correlation when compared with the experimental curves, being an interesting tool for the development of tire design because it allows having an estimation of the rolling resistance / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Edson Cocchieri Botelho / Banca: Antonio Carlos Ancelotti Filho / Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo analítico e numérico a respeito das tensões superficiais entre dois elementos. Quando uma força externa é aplicada a dois corpos em contato, verifica-se a existência de uma pequena deformação entre os elementos, causando um achatamento no plano de contato e criando uma zona de altas tensões de formato elíptico. Com a repetição cíclica destes carregamentos, pode ocorrer a perda progressiva de material superficial dos elementos envolvidos. De forma a investigar este fenômeno, esta dissertação realizou a análise detalhada de dois casos específicos encontrados na mecânica: o contato existente entra a esfera e a pista interna de um rolamento (contato esfera/plano), e o contato entre uma roda e um trilho ferroviário (contato cilindro/plano). Este estudo é essencial para a compreensão de como a aplicação de um carregamento externo pode influenciarna superfície de dois elementos. A análise foi realizada através de duas abordagens: uma analítica, através das equações oriundas da Teoria de Hertz, e outra numérica, através de programas computacionais de elementos finitos. Com os resultados verificados, foi feito uma série de gráficos que ilustram o comportamento das tensões ao longo dos eixos, além da análise da área afetada pela ação das tensões superficiais. Por fim, verificou-se a existência de tensões normais compressivas máximas encontradas no plano de contato entre os elementos, sendo a maior tensão localizada na direção do eixo de aplicação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: An analytical and numerical study regarding contact stresses between two elements is presented in this work. When an external force is applied to two bodies in contact, a small deformation between the elements appears, flattening the contact plane and creating high elliptical stresses. The cyclical repetition of these stresses can cause the progressive loss of surface material from the bodies. To verify this phenomenon, this work developed a detailed analysis of two specific cases found in many mechanical applications: the contact between a sphere and an inner ring of a bearing (sphere/plane contact) and the contact between a wheel and a rail track (cylinder/plane contact). This study is essential to the understanding of the influence in the surface of these two elements caused by an external load. The analysis was performed using two different approaches: one analytical, using Hertz equations, and one numerical, using computational simulations and finite element software. After the results were validated, a number of graphics were developed using the Hertz Equations for contact stresses to illustrate how the stresses behave along the axis, as well as the analysis of the area affected by the contact stresses. It was found that the maximum compressive stresses are located at the contact plane between the bodies, and the highest stress is found along the axis where the load was applied. When the depth is increased, all normal stresses tend to decrease until they became null. At... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A giroxina é uma enzima serinoprotease do veneno da cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus. É uma toxina apenas parcialmente caracterizada e com múltiplas atividades. Atua na coagulação, na diminuição da pressão arterial e induz um comportamento neurotóxico descrito como rolamento em barril. Os mecanismos envolvidos nestas atividades não são conhecidos. Considerando que a giroxina é uma enzima com alto potencial para ser um novo fármaco com aplicações em clínica médica como a trombina, tripsina, ancrod®, batroxobin® e calicreína, é importante determinar como a giroxina atua. As análises em eletroforese em gel de poliacrilamida e dicroísmo circular confirmaram a pureza e integridade da molécula. A administração intravenosa em camundongos comprovou a neurotoxicidade (rolamento em barril). O estudo in vivo com microscopia intravital comprovou que a giroxina induz vasodilatação com participação dos receptores ativados por proteases (PARs), do óxido nítrico e da Na+K+ATPase. A adesão e rolamento de leucócitos indicaram que não possui atividade pró-inflamatória. A giroxina induziu a agregação plaquetária, que foi bloqueada pelos inibidores dos receptores PAR-1 e PAR-4 (SCH 79797 e tcY-NH2, respectivamente). Finalmente, foi demonstrado que a giroxina alterou temporariamente a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE). Neste estudo foi comprovado que os receptores ativados por proteases e o óxido nítrico são mediadores envolvidos nas atividades biológicas da giroxina. / Gyroxin is a serine protease enzyme from the South American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus) venom; it is only partially caractherized and has multiple activites. Gyroxin induces blood coagulation, blood pressure decrease and a neurotoxic behavior named barrel rotation. The mechanisms involved in this neurotoxic activity are not known. Whereas gyroxin is a member of enzymes with high potential to become a new drug with clinical applications such as thrombin, batroxobin®, ancrod®, tripsyn and kalicrein, it is important to find out how gyroxin works. The analysis on agarose gel electrophoresis and circular dichroism confirmed the molecules\' integrity and purity. The gyroxin intravenous administration in mice proved its neurotoxicity (barrel rotation). In vivo studies employing intravital microscopy proved that gyroxin induces vasodilation with the participation of protease activated receptors (PARs), nitric oxide and Na+K+ATPase. The leukocytes\' adherence and rolling counting indicated that gyroxin has no proinflammatory activity. Gyroxin induced platelet aggregation, which was blocked by inhibitors of PAR1 and PAR4 receptors (SCH 79797 and tcY-NH2, respectively). Finally, it was proved that the gyroxin temporarily alter the permeability of the blood brain barrier (BBB). Our study has shown that both the protease-activated receptors and nitric oxide are mediators involved in the biological activities of gyroxin.

A giroxina é uma enzima serinoprotease do veneno da cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus. É uma toxina apenas parcialmente caracterizada e com múltiplas atividades. Atua na coagulação, na diminuição da pressão arterial e induz um comportamento neurotóxico descrito como rolamento em barril. Os mecanismos envolvidos nestas atividades não são conhecidos. Considerando que a giroxina é uma enzima com alto potencial para ser um novo fármaco com aplicações em clínica médica como a trombina, tripsina, ancrod®, batroxobin® e calicreína, é importante determinar como a giroxina atua. As análises em eletroforese em gel de poliacrilamida e dicroísmo circular confirmaram a pureza e integridade da molécula. A administração intravenosa em camundongos comprovou a neurotoxicidade (rolamento em barril). O estudo in vivo com microscopia intravital comprovou que a giroxina induz vasodilatação com participação dos receptores ativados por proteases (PARs), do óxido nítrico e da Na+K+ATPase. A adesão e rolamento de leucócitos indicaram que não possui atividade pró-inflamatória. A giroxina induziu a agregação plaquetária, que foi bloqueada pelos inibidores dos receptores PAR-1 e PAR-4 (SCH 79797 e tcY-NH2, respectivamente). Finalmente, foi demonstrado que a giroxina alterou temporariamente a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE). Neste estudo foi comprovado que os receptores ativados por proteases e o óxido nítrico são mediadores envolvidos nas atividades biológicas da giroxina. / Gyroxin is a serine protease enzyme from the South American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus) venom; it is only partially caractherized and has multiple activites. Gyroxin induces blood coagulation, blood pressure decrease and a neurotoxic behavior named barrel rotation. The mechanisms involved in this neurotoxic activity are not known. Whereas gyroxin is a member of enzymes with high potential to become a new drug with clinical applications such as thrombin, batroxobin®, ancrod®, tripsyn and kalicrein, it is important to find out how gyroxin works. The analysis on agarose gel electrophoresis and circular dichroism confirmed the molecules\' integrity and purity. The gyroxin intravenous administration in mice proved its neurotoxicity (barrel rotation). In vivo studies employing intravital microscopy proved that gyroxin induces vasodilation with the participation of protease activated receptors (PARs), nitric oxide and Na+K+ATPase. The leukocytes\' adherence and rolling counting indicated that gyroxin has no proinflammatory activity. Gyroxin induced platelet aggregation, which was blocked by inhibitors of PAR1 and PAR4 receptors (SCH 79797 and tcY-NH2, respectively). Finally, it was proved that the gyroxin temporarily alter the permeability of the blood brain barrier (BBB). Our study has shown that both the protease-activated receptors and nitric oxide are mediators involved in the biological activities of gyroxin.

A proposição desta tese consiste na aplicação da técnica de Sistemas Multicorpos, na dinâmica de veículos guiados em trajetória variável. Foi apresentada uma visão geral do formalismo matemático, baseado nos métodos de Lagrange e Kane, utilizados nos programas de multicorpos, para geração automática das equações de movimento. A teoria de mecânica de contato, fundamental para o cálculo das forças de contato, entre o veículo e a guia, foi exposta detalhadamente. Sua validação, foi realizada, através de ensaios de laboratório, realizados no INRETS (França). A técnica de modelagem de Sistemas Multicorpos, foi aplicada, na previsão do comportamento dinâmico de veículos guiados. Neste sentido, a elaboração do modelo, através da descrição topológica, obtenção das equações de movimentos, análise e simulação do comportamento, foram realizadas. Foram selecionados na literatura internacional, os estudos de caso propostos pela International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD), para avaliação de veículos guiados. Foram modelados, o rodeiro ferroviário, submetido a força lateral, truque trafegando por um desvio e um veículo completo inscrevendo uma curva. O veículo modelado com 35 graus de liberdade, produziu mais de 1100 equações algébrico/diferenciais (DAE). As simulações do comportamento dinâmico dos sistemas, foram realizadas e os resultados apresentados em gráficos temporais. Os modos de movimento foram quantificados, através da analise modal, realizada no sistema linearização em torno de um ponto de operação. Os valores obtidos, foram comparados com números publicados e algumas discrepâncias, foram encontradas e justificadas. Pode-se observar nitidamente, o movimento de lacet, a partir dos auto-vetores complexos da matriz dinâmica do sistema. De forma geral, os resultados obtidos tanto na análise temporal, como no domínio da freqüência, apresentaram boa concordância, com os resultados publicados por outros autores. Estes resultados encorajadores, promovem a confiança na aplicação da técnica de Multicorpos em veículos guiados, sendo estímulo, para aplicação no desenvolvimento de novos projetos. / The subject of this thesis is the application of multibody system modelling techniques for dynamic behaviour investigation on guided vehicle on variable track trajectories. Analysis of existing techniques for generating vehicle motion equations, using multibody systems (MBS), is also carried out. Rolling contact theory, fundamental for vehicle/track forces calculations, are extensively reviewed. Validation have been carried out with laboratorial experiments. Multibody system modelling techniques have been used to predict, guided vehicle behaviour. Topological model description, have been used to generate equation of motion for simulation purposes. It has been chosen the railway vehicle, proposed by the International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD), as evaluation benchmark. The solution of wheelset benchmark proposition is presented. A two wheelset bogie model in a deviation, is also solved. A complete railway vehicle, with 35 degrees of freedom model, producing more than 1100 differential/algebraic equations (DAE), is performed and analysed. Time result simulation have been presented. Modal analysis have been performed around an operation point. Results have been compare with numbers published and discrepancy founded have been justified. Hunting movement have been obtained with the complex eigen-vector from system dynamic matrix. In general, results obtained from time and frequency domain, agreed with available results published from other authors. This encouraging results, promote credibility to Multibody System technique application to guided vehicle, stimulating new developing applications.

Esse trabalho descreve o projeto e construção de um equipamento destinado ao estudo de fadiga de contato de rolamento e sua posterior aplicação na caracterização de ferros fundidos. O trabalho foi iniciado com a utilização de um equipamento previamente existente no Laboratório de Fenômenos de Superfície da EPUSP, a máquina I. Esse equipamento era baseado na substituição das pistas externas de um rolamento axial de esferas por corpos de prova na forma de arruelas. Ensaios preliminares mostraram que a máquina I apresentava limitações, a principal delas era não ser capaz de reproduzir integralmente o movimento de rolamento, havendo uma relação desconhecida rolamento/deslizamento no decorrer do ensaio. Com base nas dificuldades operacionais da máquina I, uma segunda máquina, também baseada em um rolamento axial, foi projetada e construída. Ensaios preliminares mostraram que o novo equipamento reproduzia mecanismos de falha por fadiga de contato de rolamento. A etapa seguinte então foi utilizar a máquina II no estudo de fadiga de contato de rolamento de dois tipos de ferro fundido com matrizes de levada dureza, um cinzento e um nodular, os quais foram testados em duas condições: com e sem pré-tensionamento e analisados segundo a estatística de Weibull. Um aço também foi ensaiado como referência. A pré-tensão foi aplicada com uma ferramenta bi-partida e modelada por elementos finitos. Foram realizados ensaios lubrificados, com a aplicação de uma pressão máxima de contato de 3,6 GPa e conduzidos até a falha dos materiais por lascamento da superfície de rolamento. Em todas as condições de ensaio o ferro fundido nodular se mostrou muito superior ao ferro cinzento. Enquanto esse último que apresentou resultados similares na condição com e sem pré-tensão, o ferro fundido nodular teve a sua curva de distribuição de falhas significativamente alterada pela aplicação de tensão externa. Uma heterogeneidade na distribuição do tamanho de nódulos de grafita fez com que as falhas ocorressem sempre na mesma região do corpo-deprova evidenciando a sensibilidade do ensaio a variáveis microestruturais. / This work presents design and construction of an equipment for rolling contact fatigue studying and its use to cast irons analysis. Firstly it was used an equipment available at Surface Phenomena Laboratory, in São Paulo University, which was called machine I. The design of the system followed the well-known architecture where races of a thrust ball bearing are substituted by washers made with the material under investigation. Preliminary tests have shown that the first machine had severe limitations, but the most important was lack of ability to reproduce rolling contact fatigue mechanisms. An unknown sliding/rolling ratio always took place in its work. Then a second machine was designed and assembled. Sets up tests have shown typical mechanisms of rolling contact fatigue. The next step was to use the new machine to study two types of cast irons, a gray iron and a ductile iron, under two test conditions: with and without pre-stress. Also a steel specimen was tested as a reference. Results were subjected to Weibull analysis. A device was developed for pre-stress application, and the specimen/device system was modeled by finite elements analysis. Tests were carried out till failure, under lubrication, and with maximum contact pressure of 3.6 GPa. Ductile cast iron behavior was superior to gray iron in all tests. Gray iron specimens with and without pre-stress presented very similar results. On the other hand, ductile iron probability failure curve was strongly affected by pre-stress. An unexpected heterogeneity on graphite nodules size distribution promoted failures on just one region, which is an evidence of test sensitivity to micro structural changes.

Ao longo deste trabalho foi proposta uma nova rota de tratamento térmico para o aço AISI 52100, principal material utilizado na fabricação de rolamentos. Esta nova rota visa refinar a microestrutura de carbonetos presentes no material, com o objetivo de otimizar as propriedades mecânicas. Os tratamentos térmicos realizados conduziram a uma diminuição no tamanho dos carbonetos quando comparados com a amostra tradicional. Para medir a tenacidade à fratura evitando a dificuldade experimental de se nuclear pré-trincas em materiais frágeis, foi utilizada a metodologia Chevron, como formalizada na ASTM E-1304(97). Algumas das amostras submetidas a nova rota apresentaram maior tenacidade à fratura quando comparadas a amostra tratada na rota convencional. O material tratado na nova rota de tratamento térmico foi avaliado também em ensaio de impacto, usando-se corpos de prova Charpy de secção reduzida, sem entalhe. Os resultados obtidos mostraram que o material com carbonetos mais finos apresentavam menor energia absorvida no impacto quando comparados com a amostra tratada na rota convencional. Este comportamento a princípio contraditório foi explicado pela maior presença de sítios de nucleação na amostra com carbonetos mais finos. A maior densidade de sítios nas condições do ensaio de impacto conduziu a uma intensificação da nucleação de trincas, levando a uma menor energia absorvida durante o ensaio de impacto; este efeito ocorre mesmo quando o mecanismo de nucleação de trincas envolve a nucleação e coalescimento de microcavidades. Procurou-se fazer uma correlação entre a morfologia das superfícies de fratura obtidas no ensaio Chevron, o tamanho do carboneto das amostras e o micromecanismo atuante. Para amostras com superfície de fratura com aspecto fibroso foi associado o micromecanismo de fratura controlado por deformação. Para amostras com superfície de fratura com aspecto intergranular foi associado o micromecanismo de fratura controlado por tensão. / This work proposes a new heat treatment route for AISI 52100 steel, the most used material for bearings. The new route is designed so as to refine the carbides distribution in material, with the aim of increasing the fracture toughness. In order to measure the fracture toughness a Chevron notch methodology was used, as described in ASTM E-1304(97). Obtaining a static pre-crack on brittle materials is difficult and expensive; the Chevron notch methodology allows avoiding this difficulty. The heat treatments reduced the carbide sizes as compared with conventionally heat-treated steels. Some samples treated by this new route presented an increase in Chevron notch fracture toughness. The materials treated by the new heat treatment route were also tested in impact using a subsize Charpy specimen, without notch. Materials with fine carbides presented less dissipated energy in impact test then the material conventionally treated. This behavior is associated with the increase in number of carbide particles, as second phase particles are known to behave as sites for microvoid initiation and growth. The higher density of such sites presented in the material with fine carbides enhance this mechanism, lowering the dissipated energy measured in impact test. A correlation between fracture morphology, carbide size and fracture mechanisms was attempted. Samples with fine carbides presents fibrous transgranular fracture morphologies with strain controlled fracture micromechanism while samples with coarse carbides presented intergranular type morphologies with stress controlled micro-mechanism.

A proposição desta tese consiste na aplicação da técnica de Sistemas Multicorpos, na dinâmica de veículos guiados em trajetória variável. Foi apresentada uma visão geral do formalismo matemático, baseado nos métodos de Lagrange e Kane, utilizados nos programas de multicorpos, para geração automática das equações de movimento. A teoria de mecânica de contato, fundamental para o cálculo das forças de contato, entre o veículo e a guia, foi exposta detalhadamente. Sua validação, foi realizada, através de ensaios de laboratório, realizados no INRETS (França). A técnica de modelagem de Sistemas Multicorpos, foi aplicada, na previsão do comportamento dinâmico de veículos guiados. Neste sentido, a elaboração do modelo, através da descrição topológica, obtenção das equações de movimentos, análise e simulação do comportamento, foram realizadas. Foram selecionados na literatura internacional, os estudos de caso propostos pela International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD), para avaliação de veículos guiados. Foram modelados, o rodeiro ferroviário, submetido a força lateral, truque trafegando por um desvio e um veículo completo inscrevendo uma curva. O veículo modelado com 35 graus de liberdade, produziu mais de 1100 equações algébrico/diferenciais (DAE). As simulações do comportamento dinâmico dos sistemas, foram realizadas e os resultados apresentados em gráficos temporais. Os modos de movimento foram quantificados, através da analise modal, realizada no sistema linearização em torno de um ponto de operação. Os valores obtidos, foram comparados com números publicados e algumas discrepâncias, foram encontradas e justificadas. Pode-se observar nitidamente, o movimento de lacet, a partir dos auto-vetores complexos da matriz dinâmica do sistema. De forma geral, os resultados obtidos tanto na análise temporal, como no domínio da freqüência, apresentaram boa concordância, com os resultados publicados por outros autores. Estes resultados encorajadores, promovem a confiança na aplicação da técnica de Multicorpos em veículos guiados, sendo estímulo, para aplicação no desenvolvimento de novos projetos. / The subject of this thesis is the application of multibody system modelling techniques for dynamic behaviour investigation on guided vehicle on variable track trajectories. Analysis of existing techniques for generating vehicle motion equations, using multibody systems (MBS), is also carried out. Rolling contact theory, fundamental for vehicle/track forces calculations, are extensively reviewed. Validation have been carried out with laboratorial experiments. Multibody system modelling techniques have been used to predict, guided vehicle behaviour. Topological model description, have been used to generate equation of motion for simulation purposes. It has been chosen the railway vehicle, proposed by the International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD), as evaluation benchmark. The solution of wheelset benchmark proposition is presented. A two wheelset bogie model in a deviation, is also solved. A complete railway vehicle, with 35 degrees of freedom model, producing more than 1100 differential/algebraic equations (DAE), is performed and analysed. Time result simulation have been presented. Modal analysis have been performed around an operation point. Results have been compare with numbers published and discrepancy founded have been justified. Hunting movement have been obtained with the complex eigen-vector from system dynamic matrix. In general, results obtained from time and frequency domain, agreed with available results published from other authors. This encouraging results, promote credibility to Multibody System technique application to guided vehicle, stimulating new developing applications.