[pt] A determinação da vida à fadiga para projetar estruturas e componentes mecânicos é extremamente importante. A curva S-N pode ser afetada por diferentes condições operacionais e alguns fatores são mais pronunciados no teste ultrassônico de fadiga, dependendo do material. A influência da alta frequência nos fenômenos de autoaquecimento e o efeito da frequência são discutidos. Um aspecto relevante em VHCF é o mecanismo de iniciação e propagação de trincas. Os fenômenos como olho de peixe e área fina granular (FGA) foram encontrados nas superfícies de fratura. Esta tese está dividida em 3 tópicos: evolução da temperatura, amplitude de deformação da microplasticidade e investigação da região FGA. Os materiais em estudo são os aços DIN 34CrNiMo6 e DIN 42CrMo4. O teste de fadiga ultrassônica foi realizado em diferentes condições de carregamento no modo intermitentes e acompanhado por câmera termográfica infravermelha. Esses resultados obtidos para a câmera termográfica foram usados para desenvolver um modelo de inteligência artificial usando aprendizado de máquina para prever a curva temperatura-número de ciclos. O modelo foi capaz de prever a temperatura e os valores do coeficiente de determinação estão acima de 0,98. Para prever a vida à fadiga, foram escolhidos parâmetros baseados em tensão, curva S-N tradicional, temperatura no início do teste, (razão de Rayleigh), dissipação de calor, Qcyc e gradiente de temperatura. A temperatura em estado estacionário foi atingida em aproximadamente 5E+04 ciclos em ambos os aços. Observa-se que o número de ciclos até a falha aumenta à medida que a inclinação da temperatura (fase I) e a dissipação de calor diminuem. (razão de Rayleigh) forneceu melhor concordância com os resultados experimentais seguido por Qcyc. Além disso, grãos ultrafinos na seção transversal do FGA entre 500 -700 nm dentro da superfície da fratura foram detectados pela análise FIB e EBSD. O local grain refinament foi escolhido como o melhor modelo para explicar a formação de FGA. As inclusões não metálicas Al2O3 foram responsáveis por todas as iniciações internas da trinca de fadiga. / [en] The determination of fatigue life to design structures and mechanical components is extremely important. The S-N curve can be affected by different operational conditions, and some factors are more pronounced under ultrasonic fatigue test, depending on the material. The influence of the high frequency in self-heating phenomena and frequency effect are discussed. A relevant aspect in VHCF is the mechanism of crack initiation and propagation. The fish-eye and fine granular area (FGA) phenomena were encountered on the fracture surfaces. This thesis is divided in 3 topics: temperature evolution, microplasticity strain amplitude, and investigation of the FGA region. The materials under study are DIN 34CrNiMo6 and DIN 42CrMo4 steel. Ultrasonic fatigue test was conducted at different intermittent driving and loading ratios, accompanied by an infrared thermographic camera. These results obtained by the thermographic camera were used to developed an artificial intelligence model using machine learning to predict the temperature-number of cycle curves based on the fatigue life. The model was able to predict the temperature and the coefficient of determination values to be above 0.98. In order to predict the fatigue life, parameters were selected based on stress, the traditional S-N curve, slope temperature at the beginning of the test, (Rayleigh ratio), heat dissipation, Qcyc, and gradient temperature. A steady state temperature was reached approximately in 5E+04 cycles with both steels. It is noticeable that the number of cycles to failure increases as slope temperature and heat dissipation decreases. (Rayleigh ratio) provided better agreement with the experimental results followed by Qcyc. Moreover, ultrafine grains in the cross–section of the FGA between 500 - 700 nm within the fracture surface were detected by FIB and EBSD analysis. Local grain refinement was choose the best model to explain FGA formation. The non-metallic inclusions were ultimately responsible for all internal crack initiations of Al2O3.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_RespostasTermograficasTouros.PDF: 7412305 bytes, checksum: c1df089dabb702b375fc17c404d7073f (MD5) Previous issue date: 2014-04-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A produção de búfalos (Bubalus bubalis) está praticamente concentrada entre os trópicos, onde predominam elevadas temperaturas. Portanto, o conhecimento da resposta desses animais frente ao ambiente tropical e às mudanças climáticas são essenciais. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a variação dos índices de conforte térmico, parâmetros fisiológicos, hemáticos, seminais e de temperaturas superficiais de touros bubalinos mantidos sob clima tropical úmido (Afi de Köppen). Dez búfalos foram mantidos em baias coletivas, com acesso à sombra. Durante os meses de abril a agosto de 2013 foram obtidos dados climatológicos de estação meteorológica e dataloggers, instalados no interior das baias para cálculo do índice de temperatura e umidade (ITU). Foram aferidas frequência respiratória (FR), frequência cardíaca (FC), temperatura retal (TR), temperatura superficial de globo ocular (GLO), temperatura superficial do escroto (ESC), temperatura superficial do flanco direito (FLd) e esquerdo (FLe) e calculado o índice do conforto térmico de Benezra (ICB). Foi realizada coleta de sêmen semanalmente por vagina artificial, e realizada coleta de sangue para avaliação do hemograma mensalmente. A média da temperatura máxima do ar foi de 31,5ºC e a média da umidade relativa máxima foi de 93,2%. O ITU apresentou diferença somente entre turnos (P<0,05). A FR, FC e ICB apresentaram incrementos significativos ao longo dos meses e com diferença entre turnos (P<0,05). Já a TR apresentou diferença entre turnos e variação decrescente nos meses, com menor valor em agosto (37,8±0,7ºC). Para os valores de TR, GLO, FLd, FLe e ESC houve diferença (P<0,05) tanto para o turno quanto para os meses. O hematócrito, volume corpuscular médio, hemoglobina corpuscular média, concentração de hemoglobina corpuscular média, turbilhonamento e vigor espermático apresentaram diferença significativa (P<0,05) ao longo dos meses. As maiores correlações obtidas entre ITU e temperaturas superficiais foram entre ITUmed e FLdmed (0,77; P<0,0001), ITUmed e FLemed (0,75; P<0,0001), ITUmed e GLO (0,72; P<0,0001), e ITUmed e ESC (0,41; P<0,0001). A maior correlação entre temperatura interna e temperatura superficial foi de TR e GLOmax (0,58; P<0,0001). Correlações significativas foram encontradas entre ICB e FR (0,97; P<0,0001), ICB e FC (0,89; P<0,0001), FC e FR (0,87; P<0,0001), ITU e integridade de membrana plasmática dos espermatozoides (-0,17; P<0,05). Os resultados mostraram que, apesar dos animais apresentarem variações no índice de conforto de Benezra e elevação da temperatura superficial nos períodos mais quentes, os touros foram capazes de manter a homeotermia. Por fim, concluiu-se, também, que a termografia infravermelha pode ser usada como uma ferramenta não invasiva e auxiliar nos estudos sobre a fisiologia da termorregulação animal. / Buffalo (Bubalus bubalis) livestock is mostly performed in the intertropical zone, where high temperatures prevail. Therefore the knowledge about buffaloes physiology on tropical environments and their possible responses due to tropical climate changes are essential. The objective of the study was to evaluate the variation in thermal comfort, physiological, hematological, seminal parameters and the superficial temperatures of buffalo bulls raised on humid tropical climate (Afi, Köppen classification). Ten buffaloes were kept in collective paddocks with free access to shade. During five months, data were registered from climatological meteorological station and three distinct dataloggers installed inside the stalls for calculating the Temperature and Humidity Index (THI). Respiratory rate (RR), heart rate (HR), rectal temperature (RT), superficial temperature of the eye (GLO), superficial temperature of the scrotum (ESC), superficial temperature of the right flank (FLd) and left flank (FLe) were registered. The Benezra´s Comfort Index (ICB) was also calculated. Semen collection was performed weekly by artificial vagina and blood sampling for assessment of blood counts were done monthly. The mean maximum of air temperature was 31.5°C and maximum a verage relative humidity was 93.2%. The THI was different only between periods (P<0.05). The RR, HR and ICB showed significant difference over the months and between shifts (P <0.05). RT differed between periods and reduced along months with lower value in August (37.8 ± 0.7°C). RT, GLO, FLd, FLe and ESC showed no diffe rence (P<0.05) for both periods and months. The hematocrit, mean corpuscular volume, mean corpuscular hemoglobin, mean corpuscular hemoglobin concentration, gross motility and sperm vigor showed significant differences (P<0.05) along the months. The highest correlations between THI and superficial temperatures were between ITUmed and FLdmed (0.77; P<0.0001), ITUmed and FLemed (0.75; P<0.0001), ITUmed and GLO (0.72; P<0.0001), and ITUmed and ESC (0.41; P<0.0001). The highest correlation between internal temperature and surface temperature was TR and GLOmax (0.58; P<0.0001). Significant correlations were found between ICB and FR (0.97; P<0.0001), ICB and FC (0.89; P<0.0001), FC and FR (0.87; P<0.0001), THI and integrity of the plasma sperm membrane (-0.17; P<0.05). The results showed that animals had variations in thermal comfort and increased superficial temperature in the hottest periods of the day, however they were able to maintain homeothermy. Finally, the infrared thermography can be used as a noninvasive and auxiliary technique in studies about animal physiology and thermoregulation.

Made available in DSpace on 2016-08-15T20:31:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoBFSJ_DISSERT.pdf: 848742 bytes, checksum: 5da6694c94e2b15db5ab8ba10f875e9a (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to evaluate the effect of corn particle size on performance, egg quality and sensible heat loss, beyond of the regional differences in surface temperature of naked neck laying hens by infrared thermography. In Mossoró-RN, 60 label Rouge chickens in laying stage were distributed in a completely randomized design, where were fed with diets containing different corn particle size or geometric mean diameter (GMD) of 605 µm, 1030 µm and 2280 µm. Environmental variables were measured in center of the shed: black globe temperature (TG) and air (TA), wind speed (U) and relative humidity (RH). Rectal temperature (RT), respiratory rate (RR) and surface temperature (TS) were measured in each bird once a week. For sensible heat loss, RT, RR and TS, the analysis of variance was performed by least squares method and comparison of means by Tukey's test (p<0.05). The results showed that the GMD 2280 µm increased the feed intake, causing elevation in body temperature and respiratory rate in response to increased metabolic heat production. The hens fed with this same GMD showed lower quality eggshell. The sensible heat transfer was, during the study, a heat dissipation mechanism, where the increase in radiation and TA levels caused significant decrease in heat loss by radiation, but heat loss by convection was high in high TA due to increased wind speed. There are regional differences in the TS, where the legs act as thermal windows / Objetivou-se com este estudo avaliar as diferenças regionais na temperatura superficial através de imagens térmicas e o efeito do ambiente semiárido e do tamanho da partícula do milho no desempenho, qualidade do ovo e perda de calor sensível de poedeiras do pescoço pelado. Em Mossoró-RN, 60 galinhas da linhagem Label Rouge em fase de postura foram distribuídas em um delineamento inteiramente casualizado, onde foram fornecidas rações com diferentes tamanhos da partícula do milho ou diâmetro geométrico médio (DGM) de 605 µm, 1030 µm e 2280 µm. As variáveis ambientais foram aferidas no centro do galpão: temperatura do globo negro (TG) e do ar (TA), velocidade do vento (U) e umidade relativa (UR). A temperatura retal (TR), frequência respiratória (FR) e temperatura superficial (TS) foram aferidas em cada ave uma vez por semana. Para a perda de calor sensível, TR, FR e TS a análise de variância foi realizada pelo método dos quadrados mínimos e a comparação de médias para todas as variáveis pelo teste de Tukey (p<0.05). Os resultados mostraram que o DGM igual a 2280 µm aumentou o consumo de ração, causando elevação na temperatura corporal e frequência respiratória como resposta à maior produção de calor metabólico. As aves alimentadas com este mesmo DGM apresentaram qualidade da casca do ovo inferior. A transferência de calor sensível apresentou-se com um mecanismo de dissipação térmica, onde o aumento nos níveis de radiação e TA causaram diminuição significativa na perda de calor por radiação, mas a convecção foi elevada em alta TA devido ao aumento na movimentação do ar. Houve diferença regional na TS, onde as patas atuaram como janelas térmicas

[pt] A termografia por infravermelho (TIV) tem sido usada como ferramenta de avaliação não destrutiva para detectar falhas em componentes estruturais, desempenhando um papel importante nos programas de inspeção, de fabricação e manutenção. A TIV também pode ser aplicada para avaliar limites de fadiga para materiais estruturais a partir de testes de tensão cíclica uniaxial ou de tração uniaxial quase-estáticos. Recentemente, o método quase-estático para medir o limite de fadiga via TIV, foi estendido para estados de tensão biaxial atuando na superfície de corpos de prova de tamanho real de dutos com anomalias geométricas. Os resultados mostraram que o método biaxial quase-estático previu satisfatoriamente a localização de pontos críticos para a iniciação da fadiga em espécimes tubulares com mossas. Neste trabalho, as distribuições de tensões e deformações nos pontos críticos foram determinadas usando correlação de imagens digitais (DIC), aplicada a sete espécimes dog bone, padrão uniaxial, e oito espécimes de dutos de três metros de comprimento com tampas de cabeça plana fabricados a partir de tubos de aço API 5L Grau B. A determinação do estado de deformação superficial via DIC e a determinação das variações de temperatura correspondentes para os pontos do material de superfície observados ao longo dos testes, permitiram determinar não apenas o limite de fadiga do material, mas também o que conveniou-se chamar de temperatura mínima característica (TMC). Os testes uniaxiais usando espécimes dog bone para o mesmo material indicam que as TMCs medidas estão intimamente relacionadas com o limite de escoamento do material (MYS). Esta pesquisa destaca as observações experimentais relacionadas às medidas de tensão-deformação-temperatura no início do escoamento em pontos observados em ensaios uniaxiais e biaxiais. O objetivo deste trabalho é usar o monitoramento da temperatura de estruturas sob carga crescente quase-estática para prever a que distância do início do MYS estão os estados de tensão dos pontos observados. / [en] Infrared thermography (IRT) has been applied in several areas of science. Particularly in the field of engineering, which has proven to be an excellent tool in non-destructive evaluations of structural components. In addition, IRT has also been applied to assess fatigue limits for structural materials from uniaxial cyclic stress tests or quasi-static uniaxial tensile tests. Recently, the quasi-static method to measure the fatigue limit via IRT was extended to biaxial stress states acting on the surface of real size pipeline specimens with dents. The results showed that the quasi-static biaxial method satisfactorily predicted the location of the hot spots for fatigue initiation in tubular specimens with dents. In this dissertation, the strain distributions at the critical points were determined from mechanical test using digital image correlation (DIC) applied to seven uniaxial standard dog bone and eight 3-meter-long pipeline specimens with plane headed caps fabricated from API 5L Grade B steel. The determination of the deformation state via DIC and the corresponding temperature variations for observed points on the material surface allowed to determine not only the material endurance limit, but also what may be called as the characteristic minimum temperature (TMC). Uniaxial tests using dog bone specimens for the same material indicate that the measured TMC are closely related to the material yield strength (MYS). This work brings originality in the definition and determination of the TMC point. In uniaxial tests the TMC point is determined through the temperature-strain-stress curves, while in biaxial tests, it is located in the temperature-pressure-strain curves.