L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles solutions matériaux moins sensibles à la fissuration par fatigue thermique induite en frottement, première cause de remplacement des disques de frein de véhicule « poids lourd ». Les performances en freinage doivent être équivalentes à celles obtenues avec le couple de matériaux actuels : disque de frein en fonte à graphite lamellaire- garniture en matériau de friction composite à matrice semi-métallique. L’étude repose sur une approche multidisciplinaire des phénomènes et des couplages induits en freinage. Elle comporte quatre parties : la première partie expose les principaux enjeux industriels et scientifiques du freinage des véhicules « poids lourds » ; la seconde développe une approche modèle-expérience originale pour caractériser les sollicitations de freinage conduisant à la dégradation de disques de frein échelle 1 en fonte à graphite lamellaire ; enfin les nouvelles solutions matériaux considérées sont évaluées suivant une étude tribologique (troisième partie) et en cyclage thermique (quatrième partie), développée en laboratoire / This PhD thesis was carried out with the aim of developing new materials for truck brake discs, so as to increase disc lifespans. Premature failure is the major problem encountered in the operation. Braking performances of new materials should be equivalent to those obtained with the current material couple: lamellar grey cast iron brake disc and commercial semi-metallic brake lining material. To do this, the study is divided in four parts: Firstly, major industrial and scientific aspects in braking are identified in literature and with investigations on truck brake discs used on road. Next, a coupled numerical-experimental approach enable us to characterize thermomechanical loadings induced by braking and leading to damage mechanisms of the lamellar grey cast iron disc. Finally, two aspects of new materials solutions are investigated in laboratory: tribological behaviour and thermal cycling behaviour

A evolução dos sistemas de transporte no modal rodoviário tem criado novas demandas operacionais devido à crescente concorrência e aumento da pressão para a redução de custos. Em face dessas novas demandas, muitas delas advindas da globalização, geraram uma mudança no perfil da frota de veículos comerciais pesados no mercado brasileiro. Frotas que anteriormente eram compostas por veículos comerciais pesados 4x2 (4 pontos de apoio no solo com tração em 2 pontos) operando com carretas de três eixos com capacidade de transporte de 45 toneladas, passaram a ser gradativamente substituídas por aquelas compostas por veículos comerciais pesados 6x2 (6 pontos de apoio no solo com tração em 2 pontos) com carretas do tipo bi-trem e rodo-trem com capacidade de transporte de 57 e 74 toneladas respectivamente. Esta mudança foi acompanhada pelo aumento da pressão do custo de aquisição dos veículos comerciais pesados, com isso, verificou-se que os principais frotistas brasileiros passaram a adaptar eixos de apoio nos veículos 4x2, aumentando assim as solicitações mecânicas impostas ao sistema de embreagem. Neste trabalho desenvolve-se, portanto, um estudo sobre as falhas ocorridas no sistema de acionamento de embreagem por cilindro escravo concêntrico no mercado brasileiro, avaliando-se a seleção de materiais empregados na construção do sistema através de ensaios químico-laboratoriais e testes de funcionalidade através de ensaios em condições reais de operação com veículos comerciais pesados devidamente instrumentados, mantendo o foco nos novos parâmetros operacionais impostos pelo novo perfil da composição tratora. Como resultado, apontam-se duas alternativas para a solução das falhas encontradas no mercado brasileiro: 1. Proposição de nova solução técnica construtiva para o sistema de acionamento da embreagem a fim de aumentar a robustez do componente de maior suscetibilidade às falhas. 2. Proposição de um modelo matemático para a predição do intervalo mínimo de manutenção para o sistema de acionamento da embreagem por cilindro escravo concêntrico. / The evolution of highway transportation of goods in the brazilian market has created new operation requirements due to the increased competition allied to the cost reduction demands. This new demands, most of them coming from globalization, have generated a significant change on the profile of heavy commercial vehicles. Fleets that were mainly composed of 4x2 tractors coupled to three wheeled semi-trailers with towing capacity of 45 tons, were in small steps exchanged by new compositions of tractors 6x2 coupled to bi-trains and road-trains with total towing capacity of 57 and 74 tons, respectively. This change have been followed by the new purchasing demands from fleet owners by lowering acquisition costs of new heavy commercial vehicles, as a consequence, most of 4x2 trucks have been adapted with tag-axles in order to increase towing capacity, which means increasing the stresses over the clutch system. On this research, a case study is developed about failures on clutch systems actuators by the concentric slave cylinder concept in the brazilian market. The research is developed by the evaluation of types of materials selected to the system components through chemical test and functionality tests carried on actual operation conditions on instrumented vehicles, keeping always the focus on the new operational demands imposed by the new profile of vehicle compositions (bi-trains and road-trains). As a final result, two alternatives are appointed to solve the failures in the brazilian market: 1. By the determination of the most failure susceptible component, it is possible to propose a mathematical and theoretical model to determine the minimum maintenance interval to the clutch actuation system by concentric slave cylinder concept. 2. Proposition of a new technical construction to the system in order to increase the robustness of the component most susceptible to the failures.

Este trabalho apresenta um modelo para a verificação do trem-tipo de projeto de pontes e viadutos da norma brasileira a partir do tráfego real nas estradas. Inicialmente, apresenta-se a comparação da carga móvel da norma brasileira com o Eurocode e com as normas da AASHTO. Em seguida, apresenta-se o estado da arte no Brasil e no mundo em pesquisas na área de cargas móveis em pontes. Propõe-se um modelo de verificação do trem-tipo baseado em simulações das passagens e cargas de veículos, através do método de Monte Carlo. São utilizados dados de pesagem e de quantidades de veículos provenientes de uma rodovia concedida à iniciativa privada no interior paulista. São efetuadas análises de pontes celulares com diversos vãos, de 30 a 200 metros, sendo estudados os momentos fletores no meio do vão e forças cortantes adjacentes aos apoios, em obras isostáticas, e momentos fletores no apoio central de pontes contínuas de dois vãos. É dada maior ênfase às situações de congestionamento sobre a ponte, e são efetuadas extrapolações estatísticas para a obtenção dos esforços característicos, levando-se em conta as diferentes situações de tráfego possíveis. Por fim, é feita uma extensão ao estudo das grelhas, utilizando-se linhas de influência transversais em ponte com vão de 30 metros, sem transversinas intermediárias. / This work presents a model to verify the design traffic load model of the Brazilian code, based on real traffic at road bridges. First, it compares Brazilian load model with Eurocode 1 and AASHTO Standard and LRFD Specifications. Then, recent development and research on bridge traffic load models are presented, in Brazil and other countries. A verification model of the traffic load is proposed, based on quantity and weight vehicle simulations, using Monte Carlo method. Real traffic data of trucks, used in this work, have been collected at highways of Sao Paulo state. Box-girder bridges from 30 to 200 m spans are investigated, studying the bending moment at midspan and the shear forces near the supports, on simply supported bridges, and the bending moment at center support, on two-span continuous bridges. Traffic jam situations on the bridge are emphasyzed, and statistical extrapolations to the load effects carachteristic values are done. Finally, it presents an extension of this study to multi-beam cross sections, using transverse influence lines, in a 30 m span bridge, without transverse beams.

O objetivo desta tese de doutorado é avaliar o impacto de caminhões na capacidade e nível de serviço de rodovias de pista dupla, a partir de fatores de equivalência veicular. São determinados equivalentes para diversas combinações de comprimentos e magnitudes de greides, volumes de tráfego e porcentagens de caminhões. Os equivalentes são calculados supondo que um fluxo formado só por automóveis é equivalente a um fluxo composto por automóveis e caminhões quando ambos possuem a mesma densidade. A partir de observações de campo, supõe-se que o fluxo de caminhões seja formado por proporções fixas de quatro tipos de caminhões. A relação entre fluxo e densidade para os cenários analisados é obtida através de simulação, utilizando o INTEGRATION. A calibração deste simulador foi feita em duas etapas. Na primeira, um modelo de desempenho, até então inexistente no simulador, foi implementado e, em seguida, calibrado com as características dos caminhões observados em uma balança da rodovia SP 330 (Via Anhanguera). Na segunda etapa, a relação fluxo-velocidade foi calibrada a partir de dados coletados com sensores portáteis instalados também na rodovia SP 330. Os equivalentes são utilizados para a análise de capacidade e nível de serviço dos cenários escolhidos e, em seguida, os resultados desta análise são comparados com os resultados similares obtidos através do método do Highway Capacity Manual - HCM. A comparação mostra que o uso dos fatores de equivalência do HCM superestima o nível de serviço para volumes de tráfego leves e subestima o nível de serviço para volumes de tráfego pesados. / This research evaluates the impact of trucks on capacity and level of service of divided multilane highways by means of truck equivalent factors. The equivalent factors are determined for diferent combinations of grade length and magnitude, traffic flow and truck percentage. Equivalent factors are computed based on the assumption that a basic flow, formed only by passenger cars, is equivalent to a mixed flow, formed by passenger cars and trucks, when both flows have the same density. Density-flow relationships for each scenario are obtained through simulation. The simulator used, INTEGRATION, was calibrated in two steps. First, a truck performance model was implemented in the simulator and then calibrated with parameters of trucks observed on a weigh station located on SP 330 (Via Anhanguera). Further on, a speed-flow relationship was calibrated to data collected by portable traffic detectors installed on SP 330. A comparative analysis of capacity and level of service, using the equivalent factors determined in this research and the Highway Capacity Manual factors, indicates that the use of HCM truck equivalents overestimates the level of service for light flows and underestimates the level of service for heavy flows.

The simulator in a testing environment for trucks is dependent on accurate vehicle dynamic models. There are multiple models at Volvo, all developed to support the objectives of individual research. A selection of four, named Single Track model (STM), Global Simulation Platform (GSP), One-Track Model with linear slip (OTM) and Volvo Transport Model (VTM), are evaluated to examine the usage of them. Four different scenarios are therefore generated to emulate common situations in traffic. Depending on the results, the models and their corresponding limitsforusagearedescribed. Theevaluationismadebycomparingallmodelsto the best model for each scenario by measuring the normalized error distribution. It is shown that at certain thresholds, other models can perform close enough to the best model. In the end of the report, future improvements for the evaluated models and external models are suggested.

O preço atual do minério de ferro obrigou as empresas a reduzirem os custos operacionais na fase mina. O carregamento e transporte de materiais com utilização de escavadeiras e caminhões grande porte representam grande parcela do custo total, particularmente com pneus, diesel, manutenção e mão de obra. Metas de movimentação anual são divididas durante os meses e as condições climáticas podem influenciar na produtividade e desempenho dos equipamentos. O banco de dados da movimentação mensal está condicionado com a capacidade de cada caminhão. Cada frota possui o payload característico e este representa a capacidade de transporte, sendo o valor da massa transportada o único parâmetro extraído em cada ciclo, sem considerar o posicionamento do material sobre a caçamba dos equipamentos. Forças de cisalhamento e torção são aplicadas constantemente no chassi e pneus dos caminhões e, quando as cargas estão descentralizadas, potencializam estes eventos. O transporte de cargas descentralizadas agride os pneus diminuindo a vida útil causando danos como deslocamento da banda de rodagem e separação do flanco. Este trabalho teve como objetivo diminuir as ocorrências de cargas descentralizadas e os custos operacionais. Para incrementar o posicionamento do material sobre as caçambas, a telemetria foi a ferramenta utilizada. Análises de pressões de suspensões indicam o posicionamento das cargas e através desses valores foi criado um banco de dados. Este banco de dados pode indicar qual operador de carga precisa de reciclagem, contribuindo para a redução de cargas descentralizadas e custos, uma vez que cargas deste perfil sucateiam precocemente pneus e suspensões. O estudo foi realizado em Itabira, em uma mina de minério de ferro a céu aberto. A metodologia comprovou ser capaz diminuir as ocorrências de cargas descentralizadas assim como aumentar a vida útil de pneus. Uma possível economia foi apresentada para ano de 2014, período em que a média das horas trabalhadas de pneus ficou abaixo da meta aumentando os custos fase mina. / The actual iron ore price forces the companies to reduce costs in all production steps of the mining operation. Loading and hauling materials using shovel-truck system represents the highest mining costs, particularly tires, diesel, maintenance and workforce. Annual goals of materials movement are split by months were weather conditions can affect productivity and performance of the fleet. The data file of the monthly material movement is based on the scale of each truck. Every fleet has a payload and it represents the capacity of hauling, being the value of loading a unique input extracted in each duty cycle, without taking into account the position of the material over the truck’s dump. Shear forces and torsion are applied all time at the frames trucks and, when the truckloads are unbalanced, increases the forces over the frame and tires. Transport unbalanced truckloads into long distances attack the tires and decrease its end of life, causing damages like displacement of tread and flank separation. The objective of this study is to propose a methodology to decrease unbalanced truck loads reducing the mining costs. In this mission of incorporating a material position on the truck´s dump, the telemetry was taking into consideration. The analysis of the suspension pressures data values shows the truckloads positions and with this data was created a databank. This databank indicates that the operators need truck load training to reduce unbalanced loads and truck costs in the mining operation, since unbalanced loads leads to early tires and suspensions scrap. The case study was carried out at Itabira Iron Ore Mine Complex, Brazil. This methodology was able to reduce the number of unbalanced truck loads as well as the tires life was increased. An economic saving estimate is presented based on 2014 scrapped tires data bank, in this year the tires life cycle was underneath, burdening operational costs.

O motivo da dissertação “Desenvolvimento de um Modelo de Dimensionamento de Equipamentos de Escavação e de Transporte” surgiu da necessidade de apoiar no processo de decisão de dimensionamento dos principais equipamentos de mineração. Este trabalho apresenta um modelo simples e direto para dimensionar os equipamentos principais de mineração (escavadeiras e caminhões) através de uma rotina criada denominada EXCEsimulator, concebido para o cálculo da capacidade das caçambas das escavadeiras, do número dos equipamentos de escavação e de transporte, bem como os tempos de espera das unidades de transporte em carregar. Para tal, definem-se os parâmetros de produtividade e caraterísticas dos equipamentos; calcula-se aplicando um modelo determinístico de produção; e faz-se o levantamento de equipamentos existentes no mercado, reunindo as suas características e serviços prestados pelos representantes ou fabricantes das marcas. Para demostrar a funcionalidade do modelo desenvolvido, o presente trabalho demonstrou, através de um estudo de caso, o dimensionamento de uma frota de carregamento e transporte para uma mineração a céu aberto utilizando indicadores de produção, e uma comparação entre o uso de equipamentos de pequeno e grande porte no aspeto da demanda de equipamento. O estudo foi desenvolvido a partir de uma empresa de mineração hipotética baseada em dados realista. O modelo desenvolvido é aplicável a qualquer tipo de equipamento de escavação e de transporte, independente do seu porte e capacidade de produção. Como conclusão, pretende-se com esta dissertação fornecer uma ferramenta útil para o apoio à decisão de dimensionamento de equipamentos e frotas de escavação e de transporte capaz de suprir a necessidade de uma consulta de mercado. / The reason for the dissertation "Development of an Estimating Model for Excavation and Transport Equipment" arose from the need to support the decision-making process for the size of the main mining equipment. This work presents a simple and direct model for sizing the main mining equipment (excavators and trucks) through a routine created called EXCEsimulator, designed to calculate the capacity of excavator buckets, number of excavation and transport equipment, and As the waiting times of the transport units on loading. For this, the parameters of productivity and characteristics of the equipment are defined; Is calculated by applying a deterministic model of production; And it is made the survey of existing equipment in the market, gathering its characteristics and services provided by the representatives or manufacturers of the brands. To demonstrate the functionality of the developed model, the present study demonstrated, through a case study, the design of a loading and transport fleet for open pit mining using production indicators, and a comparison between the use of small equipment And large in the aspect of equipment demand. The study was developed from a hypothetical mining company based on realistic data. The developed model is applicable to any type of excavation and transportation equipment, regardless of its size and production capacity. In conclusion, it is intended with this dissertation to provide a useful tool to support the decision on sizing equipment and excavation and transport fleets capable of supplying the need for a market consultation.

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Includes bibliographical references. / by Susan Marie Krolewski. / M.S.

Este trabalho tem a finalidade de analisar a compatibilidade do gabarito dos caminhões brasileiros com a geometria das interseções urbanas de uma cidade de médio porte. Foi utilizado um Sistema de Informações Geográficas para a elaboração de rotas de menor caminho, dentro da área de estudo. Foram realizados levantamentos de campo para a reconstituição da geometria das interseções. Em seguida, através de um programa de simulação cada conversão necessária foi analisada para saber se havia a possibilidade de realização da manobra, dentro das rotas de menor caminho. / This work has the objective of analyzing the template compatibility, of Brazilian trucks with the urban intersections geometry in a medium-sized city. It was used a Geographic Information System to elaborate the shortest path within the study area. Field data were carried out for reconstitution of the intersections geometry. Next, each necessary conversion was analyzed, through a simulation program in order to know if the trucks were able to negotiate the curves in the shortest path routes.

Este trabalho tem a finalidade de analisar a compatibilidade do gabarito dos caminhões brasileiros com a geometria das interseções urbanas de uma cidade de médio porte. Foi utilizado um Sistema de Informações Geográficas para a elaboração de rotas de menor caminho, dentro da área de estudo. Foram realizados levantamentos de campo para a reconstituição da geometria das interseções. Em seguida, através de um programa de simulação cada conversão necessária foi analisada para saber se havia a possibilidade de realização da manobra, dentro das rotas de menor caminho. / This work has the objective of analyzing the template compatibility, of Brazilian trucks with the urban intersections geometry in a medium-sized city. It was used a Geographic Information System to elaborate the shortest path within the study area. Field data were carried out for reconstitution of the intersections geometry. Next, each necessary conversion was analyzed, through a simulation program in order to know if the trucks were able to negotiate the curves in the shortest path routes.