O objetivo desse trabalho é desenvolver uma sistemática de otimização utilizando-se como base o software MSC.Nastran de forma a otimizar estruturas em material compósito tirando vantagem das tensões residuais térmicas em problemas de estabilidade elástica. As tensões residuais térmicas (TRT) introduzidas durante o processo de manufatura podem ser utilizadas para aumentar significantemente as cargas de flambagem de estruturas em material compósito, portanto, o procedimento de otimização, aqui proposto, melhora o projeto levando-se em consideração o estado térmico do componente. É necessária a análise de elementos finitos devido a complexidade da estrutura e também ao uso de métodos numéricos para análise térmica e de flambagem linear. O estudo de caso aqui aplicado consiste em otimizar o revestimento de um leme aeronáutico de fabricação tipo one-shot. O leme é modelado por elementos finitos de placa isoparamétricos, quadrilaterais e triangulares, baseados na formulação de Reissner-Mindlin. Um layout para o revestimento do leme é proposto. Problemas de minimização de massa e restrição de autovalores são utilizados sucessivamente de forma a proporcionar ganho significativo de desempenho, sendo que as variáveis de projeto são as espessuras dos laminados que variam de forma contínua. O procedimento é validado para diferentes temperaturas as quais o leme estará sujeito durante sua operação. Os resultados indicam que utilizando as TRTs através do método proposto influenciamos significantemente a otimização estrutural de uma estrutura em laminado composto. Portanto conclui-se que a avaliação e efeitos das tensões térmicas devem ser levados em consideração quando projetamos essa classe de estruturas em material compósito.

O objetivo do trabalho é a obtenção dos fatores de amplificação de tensões gerados por carregamentos mecânicos e térmicos em um material compósito, utilizando-se da teoria micro-mecânica e modelagem por elementos finitos. A teoria micro-mecânica se distingue de estudos macro-mecânicos por levar em conta as diferenças de propriedades dos constituintes do material compósito. Considerando as individualidades dos constituintes é possível caracterizar os níveis de tensões em cada um dos materiais e em sua interface. Partiu-se da modelagem tridimensional por elementos finitos de um volume representativo convencional e foram realizadas simplificações, mostrando que modelos mais simples podem ser utilizados sem prejuízo da análise. Diversos resultados numéricos são obtidos e comparados com a literatura. .

A simulação no tratamento térmico tem-se tornado de vital importância, principalmente na fase de projeto de produto e planejamento e controle produção, reduzindo significativamente o tempo e o custo antes dedicados a estas tarefas. Esta tecnologia quando combinada à medição das curvas de resfriamento, torna-se uma poderosa e confiável ferramenta para a predição das propriedades mecânicas e metalúrgicas em peças tratadas termicamente. A modelagem do processo de têmpera traz como resultados, a exeqüibilidade do processo, a constituição microestrutural final e a distribuição das distorções e tensões residuais da peça. O presente trabalho visa simular a transferência de calor, através do cálculo dos coeficientes de transferência de calor, e das tensões residuais térmicas e distorções em corpos de prova de aço AISI 5160 e de uma sonda de Inconel 600, com a análise posterior dos parâmetros obtidos. / The simulation of heat treating is becoming of vital importance, specially during design of product and production planning and control, reducing significantly costs and time that used to be wasted on these tasks. This technology when combined to measured cooling curves, become a powerful and trustful tool for predicting mechanical and metallurgical properties of heat treated components. Modeling the quenching process shows the feasibility of the process, the final microstructure and the distribution of residual stresses and distortions on workpiece. The present work aims at simulate the heat transfer, the thermal residual stresses and distortions in a workpiece of AISI 5160 steel and of a probe of Inconel 600, with posterior analysis of the obtained parameters.

Neste trabalho investigamos as propriedades térmicas (difusividade, condutividade, variação do caminho óptico com a temperatura, etc) e processos de perdas devido a interações entre íons em materiais lasers vítreos e cristalinos. Desde que a eficiência quântica de fluorescência, , está diretamente relacionada com esses mecanismos que levam a supressão da luminescência, os estudos foram realizados principalmente observando os efeitos desses agentes sobre . Espectros de lente térmica (LT) foram usados para determinar , eficiência de transferência de energia matriz-íon, e para analisar efeitos de sítios de defeitos sobre . Um novo método usando a técnica de LT foi proposto para determinar e o coeficiente de temperatura do caminho óptico. Com esta nova abordagem analisamos em materiais vítreos os mecanismos de supressão da luminescência em função da concentração de íons de Nd. Também a usamos para estudar efeitos de radicais de OH e outras impurezas em matrizes vítreas de fosfato dopadas com Yb3+. Processos de conversão ascendente Auger, os quais são importantes em sistemas lasers de alta potência, foram investigados em vidros e cristais dopados com Nd3+. Nos vidros o estudo foi realizado em função da concentração de íons dopantes. Neste estudo a técnica de LT mostrou ser muito sensível, apresentando resultados com erros bem menores que os existentes na literatura. Seguindo o estudo de perdas, investigamos distorção óptica induzida pela luz em função da temperatura, potência de excitação e polarização no cristal ferroelétrico SBN. Usando a técnica de LT, investigamos as propriedades térmicas através da transição de fase ferroelétrica-paraelétrica em cristais de SBN. Complementando, esta tese contribui significativamente para a caracterização de materiais laser, considerando que vários dos mecanismos de perdas estudados propriamente devem ser levados em conta em projetos de laser. Este trabalho também apresenta a técnica de lente térmica como uma ferramenta valiosa para tal estudo. / In this work we investigate the thermal properties (diffusivity, conductivity, temperature coefficient of the optical path length change, etc) and loss processes owing to ion-ion interactions in laser glassy and crystalline materials. Since the fluorescence quantum efficiency, , is directly related to these mechanisms that lead to luminescence quenching, the studies were performed mainly observing the effects of these processes on . Thermal lens (TL) spectra were used to determine , energy transfer efficiency between matrix-ion, and to analyze effects of \"dead site\" on . A new method based on the TL technique was proposed to determine q and the temperature coefficient of the optical path length change. This new approach was used to investigate concentration quenching mechanisms in glassy materials. It was also used to study effects of OH radicals and other impurities in Yb3+ doped phosphate glasses. Upconversion Auger processes, which are very important for high power laser systems, were investigated in Nd3+ -doped glasses and crystals. In glasses the study was performed as a function of doping ions. In this study the TL showed to be very sensitive, presenting results with uncertainties much smaller than previous literatures. Following the study of losses, we investigate light induced optical distortion as a function of temperature, excitation power, and polarization in SNB ferroelectric crystal. Using the TL technique, the thermal properties through the phase transition ferroelectric-paraelectric in SBN crystals were investigated. In addition, this thesis significantly contributes for characterization of laser materials with potential applications, considering that severa1 of the loss mechanisms studied here must be considered in laser design. This work also presents the TL technique as a valuable to01 for the present study.

Nanoaglomerados (NCs) metálicos ou semicondutores podem ser caracterizados como aglomerados atômicos com um pequeno número n de átomos constituintes (tipicamente n<100). De forma distinta aos grandes aglomerados atômicos (nanopartículas), os NCs não tendem a imitar a estrutura cristalina do material massivo correspondente e apresentam um comporta-mento de redução no ponto de fusão que varia suavemente com n. Em vez disso, sua estabili-dade térmica parece depender do desenvolvimento de arranjos atômicos específicos e/ou do reforço das energias de ligação química, usualmente causando flutuações, com pequenas vari-ações de n, nas suas propriedades físicas e químicas, tais como temperatura de fusão (até mesmo excedendo o valor do material massivo). Devido a sua natureza específica, NCs são geralmente sintetizados ou detectados como estruturas autoportantes em vácuo, ou estabilizados por molé-culas ligantes, quando produzidos por vias químicas. Neste trabalho é demonstrado que NCs de Sn, Pb, Bi e Au termicamente estáveis podem ser sintetizados como estruturas imersas em filmes dielétricos de SiO2 e Si3N4. Estes sistemas são produzidos por meio de implantação iônica seguida de tratamentos térmicos específicos de envelhecimento. Os filmes e seus constituintes atômicos foram caracterizados por espectrome-tria de retroespalhamento Rutherford (RBS) e as dimensões dos NCs são caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão convencional (MET) bem como por meio de microscopia eletrônica de transmissão de varredura de alta resolução, utilizando condições de imagem de alto ângulo com contraste Z em campo escuro anular (STEM-HAADF). As investigações mos-tram que as estruturas de NCs mantem sua integridade, mesmo quando as amostras são subme-tidas a tratamentos térmicos a altas temperaturas até cerca de 1100 °C, excedendo significati-vamente a temperatura de fusão dos materiais correspondentes na escala massiva. Os resultados são discutidos considerando a influência dos efeitos de pressão e da energia de interface, a fim de explicar a estabilidade térmica dos NCs. / Metallic or semiconducting nanoclusters (NCs) can be characterized as atomic agglom-erates with a small number n of constituent atoms (typically n <100). As distinct to larger atomic aggregates referred as nanoparticles, NCs do not tend to mimic the lattice structure of the cor-responding bulk material or present a melting point depression behavior smoothly varying with n. Instead, their thermal stability seems to relay on the development of specific atomic arrange-ments and/or on the enhancement of the strength of chemical binding energies, usually render-ing fluctuations in their physical and chemical properties such as of the melting temperature (even exceeding the bulk value) with small variations of n. Because of their specific nature, NCs are usually synthesized or detected as freestanding structures in vacuum, or stabilized by ligand molecules when produced by chemical routes. In this work we demonstrate that thermally stable Sn, Pb, Bi and Au NCs can be syn-thesized as embedded structures in dielectric SiO2 and Si3N4 films. They are produced via ion implantation followed by particular thermal aging treatments. The films and their atomic con-stituents are characterized by Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and the NCs di-mensions by conventional transmission electron microscopy (TEM) as well as by high resolu-tion scanning transmission electron microscopy using high angle annular dark field Z contrast imaging conditions (STEM-HAADF). The investigations show that the NCs structures main-tain their integrity even when the samples are submitted to high temperature thermal treatments up to about 1100 o C, significantly exceeding the melting temperature of the corresponding bulk materials. The results are discussed considering the influence of pressure and interface energy effects in order to explain the thermal stability of the NCs.

O presente trabalho consiste de um estudo experimental da expansão térmica, do calor específico e da magnetização de uma amostra policristalina do supercondutor MgB2. As investigações foram conduzidas com uma amostra preparada sob alta pressão. Os resultados de expansão térmica mostraram uma contribuição negativa ao coeficiente de expansão térmica linear abaixo da temperatura crítica. As medidas de calor específico revelaram a presença de duas anomalias em temperaturas características, as quais indicam a presença de dois gaps de energia neste composto. A associação dos resultados das medidas de expansão térmica e calor específico permitiu a determinação da função Grüneisen e sua variação com a temperatura. Nesta mesma amostra, foi feito o estudo da magnetização, medida segundo as prescrições ZFC e FC num intervalo de campos magnéticos entre 0.05 e 30 kOe. Os resultados destas medidas revelaram a ocorrência de uma linha de irreversibilidade magnética. Num diagrama H-T esta linha separa uma região de altas temperaturas com comportamento magnético reversível de uma região de baixas temperaturas com comportamento irreversível. A dependência com a temperatura do campo crítico superior, Hc2(T), mostrou uma curvatura positiva nas proximidades de Tc, indicando a ocorrência de pronunciados efeitos de flutuações termodinâmicas. / This work presents an experimental study of the thermal expansion, specific heat and magnetization of a polycrystalline sample of the superconductor MgB2. The sample was sintered under high pressure. The thermal expansion is negative below the critical temperature. The specific heat shows two anomalies originated by the opening of two energy gaps in this compound. Combining the thermal expansion and specific heat results, the temperature dependent Grüneisen function was determined. In the same sample, the magnetization was measured according to the ZFC and FC prescriptions in magnetic fields ranging between 0.05 and 30 kOe. From these measurements the magnetic irreversibility line was extracted. In a H-T diagram this line separates a high temperature region with reversible magnetic behavior from a low temperature domain where irreversible effects due to pinning are observed. The temperature dependence of the second critical field, Hc2(T), shows a positive curvature near Tc, indicating the occurrence of strong effects due to thermal fluctuations.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2137_1.pdf: 6044109 bytes, checksum: cd7d9c3ff10f71971fc0da5d4bcd184d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com a finalidade de melhorar as propriedades mecânicas do aço API 5L X70 foram propostas 11 rotas termomecânicas a fim de produzir microconstituintes aciculares capazes de melhorar significativamente propriedades de resistência a tração e tenacidade. As amostras retiradas de um tubo API 5L X70, para todas as 11 rotas termomecânicas, foram submetidas a um aquecimento a 950ºC, para total austenitização, passando um período de 15 minutos dentro de um forno tipo mufla. Logo após a austenitização as amostras foram submetidas as seguintes rotas: 1. Resfriadas em água; laminadas e resfriadas em água; 3. Tratamentos isotérmicos a temperaturas de 450, 500 e 550ºC por 30 minutos; 4. Laminadas e tratadas isotermicamente a 450, 500 e 550ºC por 15 segundos e 30 minutos. Amostras provenientes dos experimentos realizados foram preparadas por metalografia para caracterização por microscopia óptica com luz polarizada. A microscopia óptica com luz polarizada revelou a presença de ferrita poligonal, todavia em algumas amostras foram observadas microconstituintes de difícil identificação que poderiam ser ferrita granular ou acicular. Em seguida as amostras que apresentaram microconstituintes semelhantes à ferrita acicular e melhores propriedades mecânicas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura para constatação das fases resultantes do tratamento térmico. O MEV possibilitou a constatação da fase acicular em pequenas quantidades em duas rotas. Amostras submetidas às rotas que usaram laminação e resfriamento em água, e apenas o banho isotérmico a temperatura de 450ºC evidenciaram grandes quantidades de ferrita granular, mas com morfologias distintas. Ferrita poligonal, alguns sítios de austenita retidas e possíveis constituintes M/A também foram observados. Ensaios de tração mostraram valores inferiores de limite de escoamento em relação ao material na condição como recebido, porém apenas as amostras que foram aquecidas, laminadas e resfriadas em água conseguiram superar os valores obtidos dos corpos de prova ensaiados na condição inicial (como recebido). Para esta condição (laminada e resfriada) houve um aumento de limite de resistência de 19,41%, o valor atingindo foi de 683,46 MPa. As amostras submetidas às rotas com ou sem laminação, mas que passaram obrigatoriamente por tratamentos isotérmicos (450, 500 e 550ºC) não conseguiram melhorar as propriedades mecânicas de tração (limite de escoamento e limite de resistência), contudo chegou-se a atingir valores acima de 42% de alongamento. Com os resultados dos ensaios de tração foram observados regiões de limite de escoamento descontinuo. A partir destes dados houve uma correlação entre a microestrutura formada e coeficiente de encruamento, podendo ser o coeficiente de encruamento um parâmetro de previsão microestrutural. Fatores relativos à obtenção/formação das microestruturas relevantes foram discutidos

Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Glauce Gonzaga Silva / Resumo: O Desempenho térmico é definido como o comportamento térmico mínimo esperado das edificações como resposta ao clima externo e condições de uso dos ambientes, visando melhores condições de conforto térmico interior. O conforto térmico é um dos principais indicadores da qualidade de uma edificação e pode ser alcançado através da aplicação dos conceitos bioclimáticos, com adequação da edificação ao clima e a paisagem do local de construção. A adoção de estratégias bioclimáticas pode proporcionar à edificação alta qualidade ambiental e energética e consequentemente a redução no consumo de energia elétrica e melhoria na saúde e bem-estar dos usuários. A fim de verificar se as condições internas das edificações estão adequadas aos parâmetros de conforto térmicos desejáveis ou aceitáveis, emprega-se a avaliação do desempenho térmico. Sendo as habitações populares carentes de projetos bem planejados, que considerem estratégias de adaptação ao meio, são estas, objetos de maior interesse na verificação de desempenho térmico. O presente estudo tem por objetivo avaliar o desempenho térmico de habitações populares na microrregião de Guaratinguetá-SP, utilizando métodos teóricos e experimentais, conforme os critérios de desempenho da norma brasileira NBR 15575/2013. Foram avaliadas sete edificações nos períodos de verão e inverno, sob condições reais de utilização, as quais apresentaram desempenho insatisfatório pelo método de cálculo, sendo necessário proceder com o método de medição de campo, para a avaliação final de desempenho térmico / Abstract: Thermal performance is defined as the minimum expected thermal behavior of buildings in response to the external environment and conditions of use environments, seeking better indoor thermal comfort. Thermal comfort is one of the key indicators of the quality of a building and can be reached through the application of bioclimatic concepts, adapting the building to the climate and the landscape of the construction site. The adoption of bioclimatic strategies can provide high quality environmental building and energy and consequently the reduction in electricity consumption and improved health and well-being of users. In order to verify whether the indoor conditions of buildings are appropriate to the desirable or acceptable thermal comfort parameters, we use the thermal performance evaluation. As low-cost houses do not count on well-planned projects, which consider strategies for adaptation to the environment, they are objects of greater interest when checking the thermal performance. This study aims to evaluate the thermal performance of low-cost houses in the microregion of Guaratinguetá-SP, using theoretical and experimental methods, according to the performance criteria of the Brazilian standard NBR 15575/2013. Seven buildings were evaluated during summer and winter, under actual conditions of use, which showed poor performance by calculation method, being necessary to the field of measurement method, for the final evaluation of thermal performance / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Construção de Edifícios, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação da Professora Maria Helena Corvacho