[pt] No ano 1999 as quedas de blocos rochosos já representaram cerca de 8% dos diferentes tipos de escorregamentos registrados no Rio de Janeiro. A atividade antrópica gera um aumento das áreas de risco devido às construções próximas da base de escarpas rochosas e uma aceleração destes fenômenos. Desde 1993 o número de quedas de lascas e blocos rochosos a partir de faces de pedreiras desativadas tem aumentado. As condições geológicas e estruturais da região favorecem este fenômeno ao discretizarem blocos nos taludes rochosos. Muitas destas quedas tem sido reportadas em condições climáticas particulares, em períodos relativamente secos correspondentes aos meses de junho, julho e agosto. O presente trabalho discute que, dentro dos possíveis mecanismos para a ocorrência destes fenômenos, está a variação térmica diária, a qual pode criar tensões que favorecem a propagação de fraturas existentes dentro dos maciços rochosos. Por tal motivo, simulou-se em laboratório as condições de um maciço rochoso fraturado e obtiveram-se dados das variações diárias de temperatura, mediante a disposição de blocos rochosos graníticos simulando a forma da fratura e com o auxilio de sensores térmicos em diferentes posições, como na superfície, no interior e na fresta. A partir disto elaborou-se um modelo de bloco com auxílio do software ABAQUS para se determinar a variação dos valores de concentração de tensões sob a influência térmica. / [en] In 1999, the falls of rock blocks had represented about 8% of the different types of slides registered in Rio de Janeiro. The anthropic activity generates an increase of the risk areas due the building of vulnerable houses near to foot rock scarps, and an acceleration of these phenomena. Since 1993 the number of falls of rock blocks from slopes of disactivated quarries has increased. The geologic and structural conditions of the region favor this phenomenon forming blocks in rock slopes. Many of these falls have been reported in particular climatic conditions, in relatively dry periods correspondents to the months of June, July and August. This work argues that, the daily thermal variation could be one of the possible mechanisms for the occurrence of these phenomena, which can create stresses to propagate cracks already existing on the rock mass. For such reason, conditions of a broken rock mass was simulated in laboratory to obtain daily temperature variations, it was made by the disposal of granítics rock blocks simulating a fracture form, where was placed thermal sensors. From this, a model of rock block in the ABAQUS sofware was elaborated to determine the variation of stress concentration factor values under the thermal influence

Nenhuma / Para o aprimoramento da qualidade e confiabilidade dos equipamentos considerados de grande responsabilidade, existe a necessidade de promover maior controle das imperfeições que venham a ocorrer durante os diversos processos de fabricação. Dentre eles, observa-se que nos de soldagem, ocorrem fenômenos físicos e metalúrgicos, termicamente ativados, que resultam no aparecimento de dois tipos principais de imperfeições: tensões residuais e distorções geométricas. O estado de tensões residuais distribuídas nas juntas soldadas representa um fator importante na determinação do valor de carga aplicável e na vida útil do equipamento, para cada aplicação e está diretamente alinhado com o procedimento de soldagem envolvido na fabricação. Assim, o monitoramento do estado de integridade do equipamento, em serviço, deve ser realizado por meio da aplicação regular e periódica de ensaios não destrutivos, adequados às características das descontinuidades relevantes. Vários trabalhos demonstram a sensibilidade do ruído magnético Barkhausen como método complementar de caracterização de materiais ferromagnéticos, na verificação de características de sua microestrutura, tais como tamanho de grão e fases envolvidas e, também, para avaliação do teor de carbono, da presença de descontinuidades superficiais, distribuição de tensões mecânicas e características de resistência à fadiga e fratura. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo experimental sobre a utilização do método não destrutivo baseado na análise do Ruído Magnético Barkhausen - RMB para a detecção e medição de tensões residuais do aço ASTM A 508 de uma junta soldada dissimilar. Para tanto, foram estabelecidas medidas e análises do RMB Também, foram realizadas medidas com o furo central. Os resultados obtidos apontam para a viabilidade de aplicação do RMB como método de END na medição de tensões residuais em juntas soldadas de materiais dissimilares. Algumas limitações para a aplicação prática do método foram encontradas e são apresentadas. / With aim to improve the quality and reliability of great responsibility equipment, it is necessary to promote higher control over the flaws and discontinuities that could appear during the fabrication processes. Welding processes involve thermally activated metallurgical and physical phenomena, resulting in two main types of defects: residual stresses and geometric distortions. Distributed residual stresses state on welded joints represents an important factor to the determination of applicable loading and the lifetime of such equipment, for a particular application and is directly aligned with the welding procedure used for its fabrication. So, their integrity condition - in service - should be verified by means of regular and periodic application of nondestructive tests -- NDT, focused into the characteristics of the relevant flaws. Several studies demonstrate sensibility of magnetic Barkhausen noise as a complementary method useful to characterize ferromagnetic materials, to search some of their micro structural properties, such as: grain size and phases, and to evaluate carbon content, surface discontinuity presence, mechanical stresses distribution, and fatigue and fracture resistance characteristics. The objective of this work is to present an experimental study on the usage of magnetic Barkhausen noise MBN as a nondestructive method for the detection of residual stresses in a dissimilar ASTM A 508 welded joint. Correlations were established comparing the stresses values determined by the MBN analysis with those equivalent ones obtained by means of classical central hole drilling method. The achieved results pointed out the viability of the application of MBN to measure residual stresses in dissimilar welded joints. Some limitations for the practical implementation of such method were found and are mentioned.

[pt] Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o efeito do jateamento de partículas (shot-peening) sobre a vida-fadiga do aço estrutural R4, largamente adotado na fabricação de componentes estruturais para sistemas de ancoragem de unidades flutuantes. Inicialmente, amostras cilíndricas do material foram retiradas das seções retas de elos tipo Kenter. Em seqüência, algumas amostras foram temperadas e revenidas em diferentes tempos de tratamento, com o objetivo de se promover uma homogeneidade microestrutural, bem como propriedades mecânicas similares àquelas dos elos tratados industrialmente. As amostras foram submetidas a ensaios de dureza e tração e, com base nos resultados, providenciou-se o tratamento térmico de todas as amostras. Dando continuidade a etapa experimental, corpos de prova para ensaios de fadiga foram usinados das amostras tratadas e submetidos a jateamento com microesferas de aço temperado sob pressões de 20 psi, 30 psi e 40 psi. Finalmente, corpos de prova nas condições sem jateamento e após jateamento foram submetidos a ensaios de fadiga por flexão rotativa, com o objetivo de se levantar a curva tensão versus número de ciclos para a falha (curva S-N) do aço estrutural R4 nas diferentes condições de superfície. A extensão da vida em fadiga do aço estrutural R4 foi relacionada com o jateamento de microesferas. De acordo com os resultados, houve uma influência benéfica do tratamento de superfície sobre a vida-fadiga do material. Tal influência foi caracterizada por um maior número de ciclos para a falha e aumento do limite de resistência à fadiga. Os resultados mostraram que a extensão da vida útil esteve diretamente relacionada com a intensidade do jateamento, significando que uma maior intensidade de jateamento provocou uma maior extensão da vida-fadiga do material. / [en] The objective of the present work was to evaluate the effect of shot peening on the fatigue life of a grade R4 structural steel, largely adopted for fabricating offshore mooring chains. Initially, cylindrical samples of the material were cut of from the straight sections of Kenter links. In the sequence, a number of specimens were austenitized ed and tempered making use of different treatment times, in order to promote a microstructural homogeneity as well as mechanical properties similar to those associated with industrial heat treatments. The specimens were subjected to hardness and tensile tests and on the basis of the results, all samples were heat treated. After that, fatigue specimens were machined from the treated samples and shot peened with quenched steel shots under pressures of 20 psi, 30 psi and 40 psi. Finally, rotating bend fatigue tests were performed with unpeened and shot peened specimens aiming to establish the stress-life curves of the grade R4 structural steel. The fatigue life extension of the grade R4 structural steel was related to the shot peening. Regarding the results, the surface treatments affected the fatigue life of the material beneficially. This influence was characterized by a longer fatigue cycles and a fatigue life improvement. The results showed that the fatigue life extension was directly related to the shot peening intensity, i.e., the fatigue life extension has increased when increasing the shot peening intensity.

[pt] O objetivo deste trabalho é fazer uma modelagem numérica por elementos finitos de tensões residuais em peças de liga ferro-níquel e aço carbono submetidas a tratamentos térmicos,considerando mudanças de fase.Com este objetivo, foram desenvolvidos códigos computacionais orientados a objetos para análise térmica não-linear acoplado à análise da micro-estrutura. Códigos implementados em POO também foram criados para análise elasto-plástica, onde a distribuição de temperatura e as frações parciais dos constituintes são dados de entrada. As propriedades termo- mecânicas do material são consideradas dependentes tanto da temperatura quanto da fração parcial de cada constituinte. No tratamento térmico está sendo considerado a formação de martensita segundo o esquema de Koistinen e Marburger (1959). É abordado também a formação difusional de perlita e bainita, segundo o esquema proposto por Avrami (1939). Por fim, é apresentado um novo modelo para calcular os parâmetros cinéticos das transformações difusionais austenita-perlita e austenita-bainita. / [en] The objective of this thesis is to perform a finite element analysis of residual stress in Fe-Ni alloys and carbon steel heat-treated pieces, considering phase changes. To achieve this goal, a object oriented computer code for the non-linear thermal analysis coupled with a code for a micro-structural analysis were developed. OPP codes were also created for an elasto-plastic analysis, with temperature distribution and constituents partial fraction as input data. The material properties are considered dependent on both the temperature and the partial fraction for all analyses.In the thermal treatment, the martensite transformation according to Koistinen and Marburger (1959) scheme and the diffusional formation of pearlite and bainite according to Avrami (1939) are considered. Finally, a new model to calculate the kinetics parameters of the diffusional austenite-pearlite and austenite-bainite transformations is presented.

[pt] O presente trabalho tem por objetivo o estudo de tensões críticas em bocais cilíndricos soldados a vasos de pressão, também cilíndricos, com tampas de geometria cônica submetidos a pressão interna e a um carregamento axial externo. O problema é atacado analiticamente através da teoria de cascas de revolução, particularizada para cascas finas axissimétricas. É utilizado o método de flexibilidade para imposição da continuidade dos esforços e deslocamentos nas junções bocal/tampa e tampa/vaso. Foi desenvolvido um programa de computador que fornece as tensões máximas que ocorrem no bocal, bem como as resultantes de tensão, momentos, deslocamentos e rotações ao longo da estrutura. Observou-se que para uma dada configuração do sistema (diâmetros do bocal e vaso, e ângulos da tampa cônica) existe uma relação ótima entre as espessuras do bocal e da tampa, para a qual o fator de concentração de tensões é mínimo. Esta relação é independente da rasão entre os carregamentos axial e a pressão. / [en] The present work is concerned whit critical stresses due to the combined affect of axial loads and intornal pressure in nossles welded to cilindrical pressure vessels whit conical hoads. The problem is treatod analytically through, axisimetric, thin ahell theory. The method of flexibility is employed to enforce the continuity of loads, moments, displacements and rotations at the junctions. A computer code has been developed for the calculation of the critical atresses in the nozzle, as well as the stresses resultants, moments, displacements, and the rotations along the atracture. It has been observed that for a griven configuration (nozzle and vessel diameters and angle of the conical head), there is an optimum between the nozzle and head thickness for which the stress concentration factor is minimum. This ratio is independent of the relation between the axial hoad and internal pressure.

[pt] O estudo de estabilidade do poço visa minimizar eventos indesejáveis, decorrente de um peso de fluido inadequado. No desenvolvimento do projeto de estabilidade mecânica do poço são definidos limites de pressões, onde o valor de pressão máxima aceitável é fornecido pelo gradiente de fratura. Diversos modelos são propostos na literatura a fim de estimar o valor do gradiente de fratura e a base para todos eles consiste numa precisa determinação do modelo geomecânico. Para esse trabalho foi realizado uma pesquisa bibliográfica dos principais modelos propostos para a determinação do gradiente de fratura, comparando resultados obtidos pela simulação de cada modelo com valores reais de pressão de quebra obtidos in-situ. Identificou-se a influência da escolha desse modelo no resultado da Janela Operacional, as principais práticas disponíveis para se determinar o modelo geomecânico e a sua importância no resultado final do valor de gradiente de fratura. Para a análise comparativa os modelos propostos foram divididos em dois grupos definidos como Tensão Mínima e Tensão tangencial. A solução poroelástica apresentada por Detournay e Cheng (1988) foi a que mais se aproximou dos valores reais de pressão de quebra obtidos insitu. Um maior conhecimento a respeito do modelo adotado para o gradiente de fratura é fundamental no processo de otimização de um projeto de estabilidade de poço de petróleo, podendo transformar projetos inviáveis operacionalmente em viáveis. / [en] The study of wellbore stability aims to minimize undesirable events, due to a inappropriate weight of fluid The wellbore stability analysis defines limits pressures, where the maximum value pressure acceptable is provided by fracture gradient. Several models have been proposed in the literature to estimate the value of the fracture gradient and the basis for all they are the good determination of the geomechanical model. In this work a research in the literature was performed for the determination of different fracture gradient models, comparing results obtained by the simulation of each model with real values of fracture pressure, obtained in-situ. It was noticed the impact in the result of the Operational Window due to the assumptions from the different fracture gradients models. It was also evaluated the main practices available to determine the geomechanical model and its importance in the final result for the value of the fracture gradient. For comparative analysis, the proposed models were divided into two groups defined as Minimum Stress and Hoop Stress. The solution presented by Detournay and Cheng (1988),was the closest to the real values for fracture gradient obtained in-situ. Increased knowledge about the model adopted for the fracture gradient is fundamental in the process of optimizing the Operational Window.

[pt] Consiste este trabalho na elaboração de um elemento finito de simples aplicação para placas e cascas. Por apresentar um campo de rotações independentes do de deslocamentos, pode se utilizar polinômios de interpolação bastante simples, tendo-se adotado os de segundo e terceiro grau. Uma penalização implícita no funcional energia total permite que, no limite para cascas finas, as hipóteses de Kirchoff – Love sejam automaticamente satisfeitas. / [en] The object of this work is the presentation of a simple triangular finite element for plates and shells. Since the rotation fields are assumed independent of the displacement fields, simple shape functions of second and third degree were used. An implicit penalty method allows one to solve thin shell problemas since the Kirchoff- Love hypothesis are automatically satisfied.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T13:37:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 91799.pdf: 2553594 bytes, checksum: 9c1308fe8c79d56cf5c159c9f6dd6c56 (MD5) Previous issue date: 1979 / Em diversas situações práticas, tais como em reservatórios e vasos de contenção, cascas de revolução podem estar submetidas a distribuições de temperatura e carregamentos estáticos das mais diferentes formas. No presente trabalho desenvolve-se um modelo analítico numérico para a determinacão de deslocamentos, tensões resultantes e deformações, objetivando possibilitar a análise do comportamento de cascas nestas situações. O desenvolvimento analítico é realizado, utilizando-se a primeira aproximação de Love, e a formulação numérica é feita através de diferenças finitas, sendo os resultados obtidos por meio de um programa digital.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-09T16:35:51Z No. of bitstreams: 1 124553.pdf: 676744 bytes, checksum: 32086bb9ea8d0f46a76f31ef2f6e9dc5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-09T16:35:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 124553.pdf: 676744 bytes, checksum: 32086bb9ea8d0f46a76f31ef2f6e9dc5 (MD5) Previous issue date: 1971-05 / CAPES / O presente trabalho, todo ele restrito à elasticidade linear, consta de 3 capítulos. No primeiro capítulo é feita tuna revisão do problema de Saint – Venant (torção e flexão de cilindros) e da necessidade de ser feita a chamada da “hipótese de Saint-Venant”. Apresenta-se ainda a generalização da hipótese, sob a foma de “Principio”, feita por Boussinesq e Love e os teoremas propostos por Stemberg e Zanaboni. No segundo capítulo, aborda-se o teorema de Toupin sabre a forma fraca do Princípio, fazendo-se uma análise dos resultados por ele obtidos. Nas conclusões são apresentados alguns resultados obtidos, ligados à foma fraca do Principio de Saint-Venant. / The present paper, cornpletely restricted to Linear Elasticity, is presented in three chapters. In the first chapter, a review on Saint-Venant' s problem (torsion and flexion of beams) is made and the necessity of the so-called "Saint-Venant's Hypotesis" is indicated. The generalizations of the hypotesis made by Boussinesq and Love, as well as Sernberg's and Zanaboni's Theorems, are discussed. In the seoond chapter, Toupin' s Theorem on the weak form of Saint-Venant Principle is presented and some of his results are discusses. Finally, the author presents some results related to the weak form of Saint-Venant's Principle obtained in his reoent research.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-22T14:47:56Z No. of bitstreams: 1 157502.pdf: 1942864 bytes, checksum: 554fe62a625257b9d181eb05f29a237b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T14:47:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 157502.pdf: 1942864 bytes, checksum: 554fe62a625257b9d181eb05f29a237b (MD5) Previous issue date: 1982-07 / As estruturas de apoio de um sistema de tubulações são, na indisponibilidade de valores mais precisos, modeladas como molas com altas constantes de rigidez, para fins da análise de flexibilidade. Apesar de que este procedimento encontre justificativa no fato de se obter, geralmente, resultados conservativos para as cargas estimadas nos apoios de um sistema submetido a um dado carregamento, seus efeitos sobre o comportamento do próprio sistema não são facilmente previsíveis. Investigam-se, neste trabalho, os valores de rigidez de alguns apoios reais. Explora-se ai a possibilidade de expressar a configuração de apoios do tipo bocal de vaso por um número resumido de parâmetros adimensionais. A avaliação comparativa do comportamento de um sistema tomado para exemplo, quando se modelam estruturalmente os apoios ou, alternativamente, é adotada uma sequência crescente de constantes de rigidez, demonstra a necessidade de se obter e utilizar valores que simulem mais adequadamente a rigidez real dos apoios. / The support structures of a piping system are, in lack of more accurate values, modelled as springs with high stiffness constants, for flexibility analysis purposes. Although one may justify this procedure based upon the conservative results which, usually, are obtained for the supports' estimated loads, its effects on the system's behaviour are not easily predictable. Stiffness values for some support structures are here investigated. In this context, the possibility of expressing the shape of supports of the vessel's nozzle kind by a reduced set of dimensionless parameters is exploired. A comparative case-stúdy of the behaviour of a system, when its suports are structurally modelled or, instead, an increasing sequence of stiffness constants is adopted, shows the need to obtain and employ values which can simulate more adequately the supports' actual stiffness.