Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 1996 / Made available in DSpace on 2012-10-16T09:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:13:22Z : No. of bitstreams: 1 106500.pdf: 2874807 bytes, checksum: 86687de0ccc19ad53afa386f08efd167 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:42:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299416.pdf: 5470566 bytes, checksum: 5bad8065a2d0670cf37457ae06f6a668 (MD5) / A evolução tecnológica de máquinas-ferramentas e estratégias inovadoras de usinagem, como altas velocidades de corte e elevadas taxas de remoção de material, estão continuamente exigido um aprimoramento das ferramentas de retificação. Os rebolos são frequentemente utilizados no limite de suas propriedades físicas. Isto acarreta que pequenas variações nas propriedades dos rebolos têm consequências significativas sobre o resultado de trabalho no processo de retificação. A repetibilidade das características dos componentes produzidos depende das características das ferramentas de retificação. O comportamento do rebolo em processo tem influência direta na rugosidade da superfície usinada, no desvio de perfil e danos térmicos do componente usinado. A previsão do resultado no processo depende do conhecimento de dados corretos das características do rebolo, principalmente em estruturas fabris onde a preparação do ciclo produtivo é efetuada pela engenharia de processos e não sofre mais uma correção por parte do operador (condutor) de máquina-ferramenta numericamente controlada. No entanto, nem o fabricante de rebolos, nem o usuário têm um procedimento adequado para determinar as características de um rebolo. As informações contidas no rótulo do rebolo especificam o material abrasivo, a granulometria, a dureza, a porosidade e o ligante empregado, mas não dá informações sobre a distribuição dos grãos na estrutura do rebolo. Desta forma, os valores característicos de parâmetros de rugosidade, desvios de perfil, danos térmicos e forças de retificação foram analisadas em componentes retificados com rebolos convencionais, variando-se a composição, fabricantes, grãos de diferentes fornecedores para investigação do comportamento de rebolos de óxido de alumínio. Desenvolveu-se também uma metodologia de avaliação de gumes cinemáticos da ferramenta, com uma concepção de ensaio rápido que fornece um panorama sobre comportamento do desgaste da ferramenta em tempo real para o sistema de gerenciamento do processo, permitindo a adequação das variáveis de entrada do processo de retificação sempre que forem detectadas alterações das características do rebolo. Estas informações podem ser empregadas em um modelo matemático para a determinação das variáveis de entrada e possíveis correções no processo de retificação. Isto permite que as modificações no processo, anteriormente executadas em base do conhecimento do operador, ocorram de forma otimizada pela Engenharia de Processo. / Due to the technological developments regarding innovative machine tools and machining strategies, higher cutting speeds and higher material removal rates are continuously demanded of conventional grinding tools. Thus, the grinding tools are often utilized at the limit of their physical properties and capabilities. This leads to the effect that small variations in the properties of the grinding wheels often have significant consequences on the grinding process. Hence, the repeatability of the production of grinding tools in terms of their properties, and the prediction of their in-process behavior are of increasing importance for process control. The process behavior of the grinding wheels has direct influence on the surface roughness, profile deviation and thermal damage of the workpiece. The results of in-process predictions depend on the precise acquisition of data concerning the grinding wheel#s properties. This is even more critical on industrial environments, where the production cycle is guided mainly by and engineered process and is no longer corrected by the machine operator. However, neither the grinding tool producers, neither the users have an adequate procedure to evaluate the grinding wheel characteristics. The grinding wheel#s label contains information about the abrasive material, grain size, hardness, porosity and bond used. However, no information about the grains distribution in the grinding wheel structure is given. Therefore, the values of roughness, profile accuracy, thermal damage and grinding forces were analyzed in workpieces machined with conventional grinding wheels, varying the composition, manufacturers and grains from different suppliers, in order to investigate the behavior of aluminum oxide wheels. In addition, a methodology to evaluate the kinematic edges of a grinding wheel was developed. Based on a quick-test concept, this methodology provides an overview of the grinding wheel wear behavior, allowing the correct adjustment of the process settings as changes on the tool wear condition are detected. This information can be used on a mathematical model to determine the input variables and possible corrections on the grinding process. That allows that changes on the process, which were previously performed on the operator's knowledge basis, occur optimally by the Process Engineering.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275461.pdf: 2239634 bytes, checksum: a1f67e0e74400d49b504972bc1b7cf32 (MD5) / A capacidade de medir e controlar vibrações é importante para diversas áreas da engenharia, como a automobilística, aeroespacial, de refrigeração, e petroquímica, praticamente todos os sistemas podem ser perturbados e tirados do seu funcionamento normal graças a ação de ruídos e vibrações indesejáveis. Além disso, a presença de ruídos nos ambientes de atividades humanas é cada vez menos tolerada. Devido a esses fatores o controle de vibrações e ruído é considerado um desafio tecnológico altamente relevante. Este trabalho trata o controle ativo de vibração usando como transdutores dispositivos piezelétricos. O modelo matemático do conjunto estrutura/transdutores é formulado através do método de elementos finitos, onde a partir do software de elementos finitos Ansys as matrizes de massa global, rigidez global e acoplamento piezelétrico são obtidas. Usando a matrizes globais um sistema nodal é escrito e posteriormente reduzido através de uma transformação modal, para então ser escrito na forma de espaço de estados. O modelo de elementos finitos é validado a através de uma analise modal experimental, essa análise gera um conjunto de dados como funções de resposta em freqüência (FRFs), formas modais e freqüências modais que são comparados com os resultados obtidos por simulação através do software Ansys. O problema do controle ativo consiste basicamente na rejeição de perturbações, sendo o projeto dos controladores baseado no modelo de espaço de estados e em funções de transferências. O problema foi abortado sobre a ótica da engenharia de controle e três metodologias de projeto foram utilizadas: a do compensador em avanço de fase, a LQR e a H¥ . Os controladores projetados foram simulados usando os softwares Matlab e Simulink e uma analise de robustez, considerando incertezas paramétricas e dinâmicas foi realizada para o caso H¥. / The capability of measure and control vibrations is of great important for several engineering areas, like automobilistic, aerospacial, refrigeration and petrochemichal. Every system can be disturbed and taken off its normal functionality by to noise action and undesirable vibrations. Besides, the presence of those noises on human activity environments is increasingly less tolerated. Due to those factors the vibration and noise control is considered a technological challenge highly relevant. This work deals with the active control by means of piezoelectric transducers. The mathematical model of the set structure/transducers is made through finite element method, where using finite element software the global mass, global stiffness and piezoelectric coupling matrices are obtained. Using the global matrices a nodal system is written and after reduced through a modal transformation to be written as space state form. The finite elements model is validated through an experimental modal analysis. The active control issue consists basically in disturbance rejection. Based on the space state model the problem was approached by the control engineering way and three project methodologies were used: those of advance phase compensator, LQR and H##. The projected controllers were simulated using Matlab and Simulink softwares, and a robustness.

Resumo: Atualmento, o andar humano é o padrão de locomoção mais investigado. Uma marcha normal depende de um funcionamento adequado do sistema locomotor, em todos os seus níveis. Mediante a presença de uma marcha anormal, muitas vezes torna-se necessária a utilização de dispositivos auxiliadores, sendo a bengala o mais utilizado. Dentre as suas várias utilidades, encontra-se uma possível redução das pressões plantares em regiões específicas dps pés, durante a caminhada. Devido a escassez de estudos que envolvem a correlação entre as pressões plantares e as forças aplicadas na bengala durante a caminhada, o objetivo do presente estudo foi construir um protótipo capaz de mensurar as pressões plantares durante a marcha de sujeitos, com e sem a utilização de uma bengala em três alturas diferentes, ou seja, na altura preconizada, cinco centímetros acima desta e cinco centímetros abaixo. Trata-se de um estudo transversal analítico que foi constituído por 15 sujeitos hígidos. sendo 13(86,7%) do gênero ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently, the human walking is the most investigated pattern of locomotion. A normal gait depends on a proper functioning of the locomotor system at all levels. By the presence of an abnormal gait, often becomes necessary the use of assistive devices, being the cane the most utilized. Among its many uses, it is found a possible reduction of plantar pressures in specific regions of the foot during walking. Due to the lack of studies involving the correlation between plantar pressures and forces appplied to the cane during the walk, the aim of this study was to build a prototype able to measure plantar pressures during the gait of individuals, with and without the use of a cane at three different heights, at the recommended height, five centimeter above it and five centimeters below. It is a cross-sectional analysis consisted of 15 healthy individuals, being 13 (86,7%) females and 2 (13.3%) males. At first, they walked two times in a corridor of about five meter long, using a sensorized sandal in each foot ... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: José Elias Tomazini / Coorientador: Luiz Fernando Costa Nascimento / Banca: João Alberto de Oliveira / Banca: Rodrigo Silva e Santos / Banca: José Geraldo Trani Brandão / Banca: Luiz Heleno Moreira Duque / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:57:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267132.pdf: 2017295 bytes, checksum: 1b609de87c534a4a4338bfda978db055 (MD5) / Os sistemas elétricos de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica crescem continuamente, em porte e em complexidade. Em função disso, crescem também as exigências com relação à supervisão e ao controle das grandezas envolvidas. Esse papel é desempenhado pelos denominados sistemas de medição operacional. Apesar da importância desses sistemas, verifica-se que há dentro do setor elétrico uma grande diferença de rigorismo no tratamento metrológico quando comparado ao dispensado aos sistemas destinados à medição de faturamento. Enquanto para a medição operacional pouca atenção é dada aos aspectos metrológicos, a medição de faturamento é revestida de rigoroso formalismo, através de freqüentes processos de calibração e sucessivas auditorias de agentes externos. Verificações periódicas são procedimentos corriqueiros nos processos de garantia da confiabilidade metrológica em praticamente todas as áreas do conhecimento. Dificuldades operacionais e falta de normatização específica fazem com que tal não seja usual na medição operacional. Visando contribuir para aumentar a confiabilidade nas medições operacionais este trabalho estabelece requisitos, analisa alternativas e descreve o desenvolvimento e a avaliação experimental de padrões de verificação de tensão e de corrente. Os sistemas de medição desenvolvidos foram testados em campo e em laboratório de metrologia rastreado a padrões internacionais. Os resultados mostram grande potencial para aplicação como padrões de referência em verificações, nas medições operacionais. Conseguiu-se implementar instrumentos não invasivos, operacionalmente seguros, de custo relativamente baixo e de exatidão adequada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317266.pdf: 2141142 bytes, checksum: 8727df5e34df1eddced55e776d20bcd6 (MD5) / Compressores de refrigeração cada vez menores vêm sendo desenvolvidos e fabricados. Em função disso, as câmaras de compressão também diminuem de tamanho. Para garantir a qualidade do projeto e da fabricação de compressores, ensaios para a verificação de desempenho são realizados. Um dos mais importantes é o levantamento do diagrama pressão-volume, com o qual se pode determinar a eficiência do compressor. Os transdutores de pressão atualmente empregados para determinar a grandeza pressão do interior da câmara do compressor provocam o aumento do que é chamado de volume morto, alterando o volume final da câmara e, consequentemente, introduzindo erro no processo. Sendo assim, quanto menor o volume da câmara, menos adequados são os transdutores atuais. Um trabalho anterior a este analisou possíveis tecnologias e procedimentos de construção de transdutores adequados para tal finalidade e apontou como mais promissora a utilização de extensômetros resistivos metálicos. Este trabalho avança nessa linha, desenvolvendo um transdutor e fazendo uma avaliação preliminar do seu comportamento metrológico. Alternativas para melhorias de vedação são apresentadas, assim como um estudo, via elementos finitos, da interferência da deformação da placa-válvula no transdutor. Além disso, diversos ensaios foram realizados com protótipos e estes apresentaram baixo erro de linearidade e boa repetibilidade. Análises em diferentes temperaturas indicaram comportamentos diferentes em ciclos de aquecimento e resfriamento do transdutor, mostrando um grande desafio ainda a ser vencido. Passos no sentido da solução foram dados neste trabalho e propostas de ações futuras são apresentadas.<br> / Abstract : Market and application requirements are inducing refrigeration compressors industries to develop and manufacture compressors with reduced dimensions. As a consequence, the compression chambers are also reducing in volume. For ensuring quality to the compressors design and production, tests for performance verifications must be carried out. One of the most important tests is the evaluation of the pressure-volume diagram that is directly related to the compressor efficiency assessment. A drawback of the transducers currently used for measuring the pressure in compressor chambers is the dead volume associated to their assembly. This dead volume changes the chamber volume and affects the pressure during the compression cycle. In a previous dissertation were examined suitable technologies and procedures for constructing pressure transducers. It was pointed out that metallic resistive strain gages is the most promising technology. The current dissertation presents the use of this technology for developing a transducer and preliminary assessments of its metrological behavior. Moreover, alternative techniques are presented for sealing improvement, as well as finite element simulations for evaluating the influence of the transducer seat deformation. Furthermore, several tests were performed and low linearity error and good repeatability could be observed. Analysis at different temperatures indicated unlike behaviors at heating and cooling cycles of the transducer, these results shown that there still is a great challenge to be overcome. Steps towards the solution were given in this dissertation and proposals for future actions are presented.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T00:43:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:24:11Z : No. of bitstreams: 1 151256.pdf: 2493636 bytes, checksum: e09ba9c36973918196e7b4a635fe0c46 (MD5) / Em grande parte do Brasil, predomina o trabalho em temperaturas elevadas. Nestas circunstâncias a necessidade de um trabalhador liberar calor para o ambiente é suprida principalmente pela evaporação do suor. Neste trabalho, estuda-se as trocas de calor e massa na interface entre o homem e o ambiente. Para tanto, procurou-se reproduzir as condições da interface através de uma bancada experimental. Neste ambiente controlado o fornecimento de um fluxo de calor conhecido ocasiona a evaporação de uma película d'água mantida a uma temperatura equivalente à da pele humana. A medição do fluxo de calor é realizada através de um transdutor de fluxo a gradiente tangencial e a massa evaporada é medida através de uma balança de precisão. Os dados obtidos são avaliados através da analogia entre a transferência de calor e massa. Correlações para a evaporação de massa sobre uma película aquecida foram determinadas, permitindo o cálculo do coeficiente de transferência de calor a partir da transferência de massa. Adicionalmente, testes com voluntários em ambientes quentes foram realizados com o objetivo de prever a massa perdida pelo indivíduo a partir da medição do fluxo de calor sobre a pele. Para tanto, utilizou-se um transdutor de fluxo de calor poroso e comparou-se a massa prevista com a massa medida através de uma balança, permitindo-se avaliar a condição fisiológica do trabalhador.

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:26:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-03. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:32:19Z : No. of bitstreams: 1 000846664.pdf: 1874491 bytes, checksum: bdd03a1bc1617531359131d9882c2a49 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo da sensibilidade de diferentes tipos de transdutores piezelétricos na detecção de dano em sistemas de SHM (Structural Health Monitoring - monitoramento de integridade estrutural) baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Foi realizada uma comparação de três transdutores piezelétricos: cerâmica de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate - titanato zirconato de chumbo), dispositivo MFC (Macro Fiber Composite - compósito de macro fibra) e diafragma piezelétrico, comumente conhecido como buzzer. Todos os testes foram realizados em barras de alumínio. A avaliação experimental da sensibilidade dos transdutores de PZT e MFC foi feita de uma maneira alternativa, utilizando o método PLB (Pencil Lead Break - quebra do grafite), o qual é muito simples e utilizado em sistemas de emissão acústica. Tem, como princípio, a quebra de grafite contra a estrutura a ser analisada. Os testes foram realizados em barras de alumínio de diferentes tamanhos. O dano estrutural foi induzido utilizando-se massas metálicas (porcas de aço), as quais foram fixadas, com cola a base de cianoacrilato, nas barras. A avalição dos resultados foi feita a partir da comparação dos índices de dano, obtidos das assinaturas da impedância elétrica dos transdutores de PZT e MFC, acoplados à estrutura a ser monitorada, e nos cálculos da PSD (Power Spectral Density) - densidade espectral de potência), obtida do método PLB e calculada usando o método Welch. Os resultados experimentais indicaram que os transdutores possuem sensibilidades diferentes para a detecção de dano, as quais também dependem da faixa de frequência. Em conclusão, os resultados mostraram uma boa relação entre os índices de dano e a PSD, indicando, dessa forma, que o método PLB pode ser uma boa ferramenta para estimar a sensibilidade na detecção de dano baseada na técnica da impedância E/M / This dissertation presents a comparative study of the sensitivity of different types of piezoelectric transducers for damage detection in structural health monitoring (SHM), systems, based on the electromechanical impedance (EMI) technique. A comparison of three piezoelectric transduces was performed: PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate) ceramic, MFC (Macro-Fiber Composite) device and piezoelectric diaphragm, also known as buzzer. The experimental evaluation of the sensitivity of the PZT and MFC transducers was performed in an alternative way using the pencil lead break (PLB) method, which is very simple and used in a acoustic emission (AE) systems. It is based on the break of a lead against the structure to be analyzed. The tests were carried out on aluminum beams of different sizes. The structural damage was induced by metallic mass (steel nts), which were fixed in the beams with cyanoacrylate glue. The evaluation of the results was made by comparing de damage indices obtained from the electrical impedance signatures of the PZT and MFC transducers coupled to the structure to be analyzed and the power spectral density (PSD) calculations obtained using the PLB and the Welch method. The experimental results indicated that the transducers have different sensitivities for the detection of damage, which also depend on the frequency range. The conclusion is that the results showed a good relationship between the damage indices and the PSD, indicating that the PLB method can be a useful tool to estimate the sensitivity in damage detection applications based on the EMI technique / FAPESP: 13/16434-0

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-19Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000801080.pdf: 1482569 bytes, checksum: 38a31bbd5f5d32c0a9910defc00cc91a (MD5) / Neste trabalho propõe-se o monitoramento da integridade estrutural (SHM) em sistemas de tubulações usando-se a técnica da impedância Eletromecânica (EMI), que é uma forma de avaliação não destrutiva (NDE). A técnica EMI tem como base a Função de Resposta em Frequência (FRF) e se destaca por utilizar transdutores piezelétricos de baixo custo. Através da implementação de um sistema de SHM nas tubulações, é possível monitorar a integridade estrutural de forma contínua e reduzir, assim, os riscos de acidentes que podem prejudicar a população e o meio ambiente. A técnica proposta é baseada em transdutores do tipo PZT, que são colados na superfície curva do corpo principal do tubo da estrutura por meio de um adesivo de alta rigidez, e tem como vantagem básica a simplicidade. Os sensores, devidamente posicionados, são excitados em uma determinada faixa de frequência, gerando uma resposta que é medida através da impedância elétrica. O processo de monitoramento da integridade estrutural da tubulação é feito através de medições periódicas da impedância da estrutura e a detecção do dano é baseada nas alterações das respostas. Para detectar o dano, as diferentes medições são analisadas usandose índices de falha métrica tradicionais na área de SHM, como o RMSD RMSD (Root Mean Square Deviation) e o CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). A técnica utilizada demonstrou capacidade para identificar corretamente a presença de danos no corpo principal dos segmentos de tubos das estruturas utilizadas, mostrando-se viável para detecção de danos em tubulações / In this work proposes the Structural Health Monitoring (SHM) in piping systems using the technique of Electromechanical Impedance (EMI), which is a form of non destructive Evaluation (NDE). The EMI technique is based on the Frequency Response Function (FRF) known for its simplicity and for the use of low cost piezoelectric transducers. Through the implementation of a SHM system on the pipes, if possible to monitor the structural integrity continuously, reducing the risk of accidents to the people and the environment. The proposed technique is based on the PZT transducers type, which are pasted on the curved surface of the main body of the pipe with a high stiffness adhesive. The sensors, properly positioned, are excited in a certain range frequency, generating a response that is measured by the electrical impedance. The process of monitoring the structural integrity of the pipes is done through periodic measurements of the impedance and the detection of damage is based on the responses changes. To detect the damage, the different measurements are analyzed using the traditional metric damage indexes in the area of ? SHM, the RMSD (Root Mean Square Deviation) and the CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). The technique has demonstrated its ability to correctly identify the presence of damage on the main body of the pipes segments of the structures

Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Banca: Ernandes Rocha de Oliveira / Banca: Erica Regina Marani Daruichi Machado / Banca: Evandro de Araujo Jardini / Banca: João Henrique Kleinschmidt / Resumo: Neste trabalho é proposta uma arquitetura para publicação e universalização do acesso a transdutores inteligentes. Foram realizadas algumas pesquisas específicas sobre plataformas embarcadas com suporte à pilha de protocolos TCP/IP, arquiteturas orientadas a serviços e tecnologias para o desenvolvimento de aplicações clientes. As pesquisas realizadas contribuíram para a definição da proposta de arquitetura orientada a serviços baseada em transdutores inteligentes RESTful, gateways de tradução de padrões e serviços de retaguarda operando em computação em nuvem. Também são apresentadas algumas implementações e resultados obtidos com o desenvolvimento de alguns mecanismos e aplicações sobre a arquitetura. Esta arquitetura possibilita a operação de transdutores inteligentes em alto nível de abstração como serviços / Abstract: This work proposes an architecture for publication and universal access to smart transducers. Some specific research has been done on embedded platforms with support for the TCP/IP, service-oriented architectures and technologies for the development of client applications. The surveys have contributed to the definition of the proposed service-oriented architecture based on RESTful smart transducers, translation gateways of standards and back-office services operating on cloud computing. Also shown are some implementations and results obtained with the development of some mechanisms and applications over the architecture. This architecture enables the operation of smart transducers at a high level of abstraction as services / Doutor