Orientador: José Maria Campos Dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:02:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gali_MarcosRodolfo_M.pdf: 8846565 bytes, checksum: b82ad0724e54e69642945eea2e744eaf (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Em 2012, Rhyne & Cron desenvolveram um modelo analítico para estimar a mínima Resistência ao Rolamento (RR) para pneus destinados aos veículos de passageiro. Os parâmetros estudados pelos autores foram a área de contato, a espessura e a largura da rodagem, o raio da cintura metálica, o módulo elástico do composto da banda de rodagem, a carga vertical imposta, a pressão de inflação do pneu e a área efetiva de contato do pneu com o solo. Para o fator área de contato, os autores simplificaram a abordagem matemática que defini a interação entre o pneu e o pavimento, não considerando a área total formada devido à deformação na região de interação com o pavimento (que muda com a pressão interna do pneu e com a carga imposta sobre o mesmo). O objetivo do presente estudo foi desenvolver um modelo analítico baseado no modelo de Rhyne & Cron, para estimar a resistência ao rolamento de pneus de carga, considerando a área de contato formada na região de interação entre o pneu e o pavimento. Os modelos analíticos foram implementados em MatLab versão R2008a para obtenção das curvas de resistência ao rolamento e compará-las com as curvas obtidas através de modelo numérico que interagiu com um modelo de elementos finitos (FEM). Os resultados dos modelos analíticos e numéricos foram validados e comparados com resultados experimentais obtidos em laboratório segundo condições da norma ISO 28.580. Os resultados obtidos através do modelo analítico proposto mostraram uma satisfatória correlação comportamental quando comparados com as curvas experimentais, sendo uma ferramenta interessante durante o desenvolvimento do projeto do pneu, pois permite ter uma estimativa da resistência ao rolamento / Abstract: In 2012, Rhyne & Cron developed an analytical model to estimate the minimum Rolling Resistance (RR) for tires intended for passenger vehicles. The parameters studied by the authors were the contact area, the thickness and width of the tread, the radius of the metal belt, elastic modulus of the tread compound, the imposed vertical load, the tire inflation pressure and effective contact area tire with ground. For contact area's factor, the authors simplified the mathematical approach that define the interaction between the tire and the ground, not considering the total area formed due to deformation in the interaction region with the ground (which changes with the tire internal pressure and the imposed load). The objective of this study was to develop an analytical model based on the Rhyne & Cron model to estimate the truck tires' rolling resistance, considering the contact area formed at the interaction region between the tire and the pavement. The analytical models were implemented in MatLab R2008a version to obtain the rolling resistance curves and compare them with the curves obtained through numerical model that interacted with a finite element model (FEM). The results of analytical and numerical models were validated by comparison with experimental results obtained according ISO 28580 standard. The obtained results using the proposed analytical model showed a satisfactory behavioral correlation when compared with the experimental curves, being an interesting tool for the development of tire design because it allows having an estimation of the rolling resistance / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Edson Antônio Capello Sousa / Banca: Mauro Hugo Mathias / Banca: Paulo Roberto de Aguiar / Resumo: Os materiais viscoelásticos têm sido muito utilizados para atenuar vibração e ruído em estruturas, devido a sua capacidade inerente de absorver uma porcentagem de energia vibratória dos sistemas mecânicos e de dissipá-la sob a forma de calor. Esse tipo de amortecimento tem sido utilizado em muitas aplicações nas indústrias automotiva e aeroespacial, porém as propriedades dinâmicas das estruturas viscoelásticas não são fáceis de serem determinadas, pois suas respostas dependem de muitos fatores externos, tais como a geometria da estrutura, a freqüência de excitação a qual a estrutura está submetida, entre outros. Neste trabalho foi implementado um aparato experimental composto por um motor de corrente contínua, controlado por Modulação por Largura de Pulso (PWM), ao qual se engastou uma estrutura flexível de aço inox (escalímetro), com e sem revestimento viscoelástico. O objetivo foi analisar tal estrutura quando excitada em movimento livre e forçado. Ao oscilar a estrutura, os extensômetros, devidamente acoplados em sua superfície, faziam a leitura dos dados (deformação) e os enviavam a um instrumento de aquisição de dados analógicos, os quais, após a conversão para digital, foram enviados a um PC para análises necessárias ao experimento. Para avaliar as características das estruturas e estimar as taxas de amortecimento, foram aplicados técnicas de decremento logarítmico nas análises em movimento livre e o método da banda de meia potência nas análises em movimento forçado. Foram utilizados dois modelos de materiais viscoelásticos (fitas VHB da 3M). Os métodos de revestimentos foram: "Configuração de Camada Livre" e "Estrutura Sanduíche". Este último permitiu aumentar as deformações cisalhantes na camada viscoelástica e, conseqüentemente, aumentou a dissipação de energia vibratória. Essas análises permitiram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The viscoelastic materials have been widely used to reduce noise and vibration on structures, because of its inherent ability to absorb a percentage of vibrating energy in mechanical systems and dissipate it as heat. This type of damping has been used in many applications in the automotive and aerospacial industries, but the dynamic properties of viscoelastic structures are not easy to be determined, because their answers depend on many external factors, such as the geometry of the structure, the frequency of excitation that the structure is exposed, among others. In this work a prototype composed of a DC engine, controlled by the Pulse Width Modulator by (PWM), which is setting up a flexible stainless steel (scale ruler), with and without coating viscoelastic has been implemented. The objective was analyze the structure when excited in free and forced movement. When the structure swings, the strain Gages properly attached to its surface, made the reading of data (deformation), and sent it to an analog data acquisition instrument, which after that converts analogical data to digital and they were sent to a PC for experiment analysis. To evaluate the structure characteristics, and estimate the damping rates were applied techniques of analysis in logarithmic decrement in free movement, and the method of half-band power in the forced movement analysis. We used two models of viscoelastic materials (tapes of 3M HBV). The methods of coating were: "Setting Free Layer" and " structure Sandwich." The last one enabled the increase the cut deformations in viscoelastic layer and consequently increased the dissipation of vibrating energy. These tests have allowed a better understanding of the influence of viscoelastic material in the vibration behavior of these structures. / Mestre

Neste trabalho estudou-se o comportamento reológico e morfológico da mistura polimérica imiscível de polipropileno e poliamida. Como resultado deste estudo obtiveram-se valores de tensão interfacial entre 10mN/m e 13mN/m. A tensão interfacial diminuiu em até 87% quando a mistura é compatibilizada com polipropileno maleado. A análise morfológica no regime de viscoelasticidade linear quando avaliada uma morfologia de emulsão de poliamida em polipropileno revelou diâmetro médio da fase dispersa entre 1,5µm e 20µm. O diâmetro das gotas da fase dispersa diminuiu com a adição de polipropileno maleado chegando a reduções de até 98%, mantendo-se constante a concentração da fase dispersa. No regime de viscoelasticidade não linear foram testados modelos para avaliar o comportamento da mistura em fluxos de cisalhamento e extensão, sendo que somente para os fluxos de extensão foi obtida boa correlação dos resultados experimentais com as previsões teóricas. / Rheological and morphological behaviour of polypropylene and polyamide polymer blend was studied. The values of interfacial tension were obtained between 10mN/m and 13mN/m. The interfacial tension decreased in 87% for compatibilized blend. Morphology analysis for linear viscoelastic regime shows dispersed drop diameter between 1,5µm and 20µm. The diameter of the drops decreased with the addition of maleic polypropylene reducing until 98%, keeping constant the concentration of the disperse phase. In non linear viscoelastic regime different models were tested to evaluate the behavior of the blends in shear and elongacional flows. However, only the elongacional flow results were acquired with theoretical - experimental corroboration.

Neste trabalho estudou-se o comportamento reológico e morfológico da mistura polimérica imiscível de polipropileno e poliamida. Como resultado deste estudo obtiveram-se valores de tensão interfacial entre 10mN/m e 13mN/m. A tensão interfacial diminuiu em até 87% quando a mistura é compatibilizada com polipropileno maleado. A análise morfológica no regime de viscoelasticidade linear quando avaliada uma morfologia de emulsão de poliamida em polipropileno revelou diâmetro médio da fase dispersa entre 1,5µm e 20µm. O diâmetro das gotas da fase dispersa diminuiu com a adição de polipropileno maleado chegando a reduções de até 98%, mantendo-se constante a concentração da fase dispersa. No regime de viscoelasticidade não linear foram testados modelos para avaliar o comportamento da mistura em fluxos de cisalhamento e extensão, sendo que somente para os fluxos de extensão foi obtida boa correlação dos resultados experimentais com as previsões teóricas. / Rheological and morphological behaviour of polypropylene and polyamide polymer blend was studied. The values of interfacial tension were obtained between 10mN/m and 13mN/m. The interfacial tension decreased in 87% for compatibilized blend. Morphology analysis for linear viscoelastic regime shows dispersed drop diameter between 1,5µm and 20µm. The diameter of the drops decreased with the addition of maleic polypropylene reducing until 98%, keeping constant the concentration of the disperse phase. In non linear viscoelastic regime different models were tested to evaluate the behavior of the blends in shear and elongacional flows. However, only the elongacional flow results were acquired with theoretical - experimental corroboration.

[pt] As estruturas com cargas não conservativas podem perder a estabilidade por divergência, quando a amplitude da resposta estática se incrementa monotonamente, ou por flutter, através de oscilações com amplitudes exponencialmente crescentes. Neste trabalho estudam-se vários aspectos sobre o efeito do amortecimento e da deformação cisalhante na estabilidade dinâmica de vigas e tubos. Um programa computacional que permite obter cargas críticas e respostas no domínio do tempo é implementado, formulando as equações através do método dos elementos finitos. Comparam-se os resultados de vigas de Euler-Bernoulli e vigas de Timoshenko, considerando várias alternativas para a aplicação do amortecimento proporcional e viscoelástico. Tubos são modelados com elementos tridimensionais enriquecidos com modos adicionais incompatíveis. O amortecimento viscoelástico é introduzido na relação constitutiva do material, atuando sobre as deformações desviadoras. As cargas críticas dinâmicas são calculadas a partir do problema de autovalor característico, obtido aplicando a transformada de Laplace às equações de conservação de momentum. Nas análises dinâmicas um método implícito é utilizado para a integração do tempo e um algoritmo de segunda ordem na integração das relações constitutivas viscoelásticas. Os resultados mostram que para algumas formas de amortecimento, as respostas obtidas considerando a deformação cisalhante mudam qualitativamente o comportamento da carga crítica dinâmica, incluindo alguns paradoxos, conforme o amortecimento é incrementado. / [en] Structures with non-conservative loads can lose stability either by divergence, when static response amplitude increases monotonically, or by flutter, through oscillations with exponentially increasing amplitudes. Several aspects concerning the influence of damping and shear on the dynamic stability of beams and tubes are studied. A special-purpose computer program has been developed, enabling critical loads and time history responses to be obtained applying the finite element method to formulation of the equations. Results of Euler-Bernoulli and Timoshenko beams are compared for a number of alternative formulations of proportional and viscoelastic damping. Tubes are modeled with tridimensional elements implemented with additional incompatible modes. Viscoelastic damping is introduced in the constitutive relations of the material, acting on deviatoric strains. Flutter loads are calculated through the characteristic eigenvalue problem obtained applying the Laplace’s transform to the momentum equation. In the dynamic analysis an implicit method is used for time integration and a second order algorithm is used in the integration of viscoelastic constitutive relations. The results show that, for some types of damping, the responses obtained taking into account shear strains change qualitatively the behavior of the flutter load, including certain paradoxical phenomena, as damping is increased.

Neste trabalho estudamos a interação de dois tipos de nanopartículas de prata metálica, obtidas pelo processo de poliol (IQUSP) e pelo método eletrolítico (Khemia®), em células de músculo liso. Um extenso trabalho de caracterização foi realizado, descrevendo a natureza físico-química dessas nanopartículas. Medidas de absorção óptica mostraram que as nanopartículas exibem bandas suaves em torno de 400 nm, região do azul do espectro eletromagnético, devido à ressonância dos plasmons de superfície, evidenciando a tendência à agregação com o tempo. Microscopia eletrônica de transmissão foi realizada para obter as imagens das nanopartículas em micrografias. Histogramas foram construídos para determinar o tamanho das NPs e o índice de polidispersividade. Espectros de EDS foram obtidos para a caracterização química das amostras. Difratogramas de raios X foram obtidos para as AgNPs. Os picos de difração foram indexados e revelaram uma única fase cristalina da prata, com estrutura cúbica e estado de oxidação, Ag0. Com o auxílio desses difratogramas, foram calculados o parâmetro de rede e a distância interplanar dos planos de difração. Utilizando a equação de Scherrer e um ajuste gaussiano dos picos de Ag mostrados nos difratogramas de raios X, foi possível obter o tamanho do cristalito para nanopartículas IQUSP. Experimentos de DLS mostraram distribuição de número monomodal para AgNPs Khemia® e, para AgNPs IQUSP lavadas, distribuição bimodal, estimando-se a distribuição de número e tamanho. Os resultados mostraram que a distribuição dominante é sempre para raios menores, sugerindo partículas menores que se agregam com o tempo e formam maiores dimensões. Resultados de SAXS mostraram que as amostras fornecem boa intensidade de espalhamento. Utilizando modelos teóricos foram calculados o raio médio da distribuição, polidispersividade e raio de giro. Os dados revelaram que as nanopartículas IQUSP possuem um raio maior que as AgNPs Khemia® e não apresentaram agregação. Em contrapartida, AgNPs Khemia® apresentaram maior agregação, com polidispersividade relativa de 72%. Para AgNPs IQ--USP, análises de SAXS forneceram tamanho de partícula comparável a TEM e bastante diferente de DLS. As medidas de SAXS para AgNPs Khemia® mostram diferenças com as medidas de TEM e DLS. Ficou evidente o efeito da agregação, que tem influências desde o preparo das amostras até o tempo de realização das medidas. Testes de citotocixidade e estudos de análise morfológica por microscopia de fluorescência evidenciaram as características citotóxicas de cada nanopartícula. Os resultados apresentados pela análise morfológica realizada com microscopia de fluorescência concordam com os testes de citotoxicidade. AgNPs IQUSP mostraram alta toxicidade até a concentração 9.37 mg/mL, onde as células são apresentadas com fragmentação nuclear. Em concentrações mais baixas, as AgNPs IQUSP exibiram características morfológicas comparáveis ao grupo controle. Por sua vez, AgNPs Khemia® mostram alta toxicidade até a concentração 1.37 mg/mL, com índice IC50 variando na faixa de 1.3 a 6.7 mg/mL. Foi possível observar que concentrações mais altas induzem à fragmentação nuclear, desencadeando processos como apoptose e necrose. Experimentos utilizando a técnica de OMTC demonstraram que as diferentes concentrações de nanopartículas de prata podem modificar a rigidez celular. Isto é evidenciado quando comparamos o grupo controle com os demais grupos, com as diferentes concentrações de NPs. Para concentrações mais altas de nanopartículas, verificou-se um aumento da viscoelasticidade. Os dois tipos de nanopartículas estudadas apresentaram mudanças nas propriedades mecânicas, mas as AgNPs Khemia® apresentaram um maior aumento na viscoelasticidade nas diferentes concentrações de NPs. Essa mudança na viscoelasticidade foi explicada como sendo devido à maior disponibilidade do cálcio, liberado por células apoptóticas, o qual é utilizado no complexo miosina-actina para gerar contração muscular. / In this work we study the interaction of two types of metallic silver nanoparticles, obtained by the polyol process (IQUSP) and the electrolytic method (Khemia®), in smooth muscle cells. An extensive characterization work was carried out, describing the physico-chemical nature of these nanoparticles. Optical absorption measurements showed that nanoparticles exhibit smooth bands around 400 nm, the blue region of the electromagnetic spectrum, due to the resonance of the surface plasmons, evidencing the tendency to aggregate with time. Transmission electron microscopy was performed to obtain images of the nanoparticles in micrographs. Histograms were constructed to determine the size of NPs and the index of polydispersity. EDS spectra were obtained for the chemical characterization of the samples. X-ray diffraction patterns were obtained for the AgNPs. The diffraction peaks have been indexed and showed a single crystal layer of silver, with cubic structure and oxidation state, Ag0. By means of these diffractograms, the network parameter and the interplanar distance of the diffraction planes were calculated. Using the Scherrer equation and a Gaussian fit of the Ag peaks shown in the X-ray diffractograms, it was possible to obtain the crystallite size for IQ-USP nanoparticles. DLS experiments showed monomodal number distribution for Khemia® AgNPs and, for washed IQUSP AgNPs, bimodal distribution, estimating the number and size distribution. The results showed that the dominant distribution is always for smaller rays, suggesting smaller particles that aggregate with time and form larger dimensions. SAXS results showed that the samples provide good scattering intensity. Using the theoretical models, the average radius of the distribution, polydispersity and radius of gyration were calculated. The data revealed that the IQUSP nanoparticles have a larger radius than the Khemia® and did not show aggregation. In contrast, Khemia® AgNPs showed higher aggregation, with 72% relative polydispersity. For IQ-USP AgNPs, SAXS analyzes provided particle size comparable to TEM and quite different from DLS. SAXS measurements for Khemia® AgNPs show differences with TEM and DLS measurements. It was evident the effect of the aggregation that has influences from the sample preparation until the time of performing the measurements. Cytotoxicity tests and morphological analysis studies by fluorescence microscopy evidenced the cytotoxic characteristics of each nanoparticle. The results presented by the morphological analysis performed with fluorescence microscopy agree with the cytotoxicity tests. IQ-USP nanoparticles showed high toxicity up to the concentration of 9.37 mg/mL, where the cells are presented with nuclear fragmentation. At lower concentrations, the IQUSP AgNPs exhibited morphological characteristics comparable to the control group. In addition, Khemia® AgNPs show high toxicity up to the concentration of 1.37 mg/mL, with IC50 in the range of 1.3 to 6.7 mg/mL. It was possible to observe that higher concentrations induce nuclear fragmentation, triggering processes such as apoptosis and necrosis. Experiments using the OMTC technique demonstrated that different concentrations of silver nanoparticles can modify cell stiffness. This is evidenced when we compare the control group with the other groups, with the different concentrations of NPs. For higher concentrations of nanoparticles, there was an increase in viscoelasticity. The two types of nanoparticles studied showed changes in mechanical properties, but Khemia® AgNPs showed a greater increase in viscoelasticity at different concentrations. This change in viscoelasticity was explained to be due to the increased availability of calcium, released by apoptotic cells, which is used in the myosin-actin complex to generate muscle contraction.

O amortecimento, fenômeno pelo qual energia mecânica em um sistema dinâmico é dissipada, é uma das propriedades mais sensíveis dos materiais quanto a presença de trincas e microtrincas. O estudo do amortecimento já é bem estabelecido em áreas como engenharia civil, em que é de importância na resistência mecânica de um sistema sujeito a abalos sísmicos e vibrações, porém vem sendo cada vez mais estudado na indústria de materiais para analisar e quantificar o dano em concretos refratários que sofrem ciclos de choque térmico. Este trabalho apresenta uma metodologia e algoritmo para a determinação do amortecimento das ressonâncias de um material, para avaliação de danos em concretos refratários, através da análise espectral de tempo-frequência. São também apresentados os resultados obtidos para um sinal simulado, uma barra de alumina densa e um par de barras de concreto refratário comercial de alta alumina, sendo uma com e outra sem dano por choque térmico. Com o uso do método foi possível recuperar o valor do amortecimento e a frequência usada para gerar o sinal simulado. O resultado apresentado para a alumina é compatível com o valor encontrado em literatura e, com o resultado obtido para os concretos refratários, foi possível mostrar o potencial de aplicação do método para caracterização de dano, sendo significativa a diferença do amortecimento do concreto com dano para o concreto sem dano. / Damping, phenomenon by which mechanical energy is reduced in dynamic systems, is one of the most sensible properties of materials in relation to the presence of cracks and micro-cracks. The study of the damping is well stablished in areas such as civil engineering, where it has fundamental importance in the mechanical resistance of a system exposed to seismic waves or vibration, although it is beginning to be used more often in the material industry to analyze and quantify the damage in castables that suffered thermal-shock cycles. This work presents a methodology and an algorithm to determine the resonances damping factors of a material, to evaluate the damage caused by thermal shock in castables, through the use of time-frequency spectral analysis. Results are presented for a simulated signal, an alumina beam, a pair of commercial high alumina with low-aggregate content castable, a pair of high alumina with high-aggregate content castable and a pair of silico-aluminous castable impregnated with coke. Each pair contains one sample with damage through thermal-shock cycle(s) and the other without. By using this method it was possible to retrieve the damping value and frequency used to generate the simulated signal. The result for the alumina beam was in accordance to the literature values and, with the results achieved for the castables, it was possible to expose the potential application of the method to characterize damage: there were a considerable difference between the damping value of the castables with and without damages.

O estudo de força aplicada em função da deformação dos materiais é um método comum para estudar as propriedades mecânicas dos mesmos. Este trabalho descreve o desenvolvimento do protótipo de um instrumento dedicado à medição das propriedades viscoelásticas de tecidos moles. O protótipo é composto por um módulo de excitação, um de medição do deslocamento e outro de medição da carga, arranjados de forma compacta para proporcionar a sua aplicação em centro cirúrgico. O módulo de medição do deslocamento é baseado em um sensor magnetoresistivo posicionado eqüidistante entre dois pequenos magnetos cilíndricos (diâmetro = 3mm, comprimento = 5mm) invertidos. Um dos magnetos foi acoplado na base do próprio sensor e o outro no eixo do pistão. Nesta configuração, o campo magnético sobre o sensor é praticamente nulo na condição inicial e diferente de zero quando o pistão se desloca. O módulo de medição da carga possui um pequeno porta-amostra e permite realizar medidas em amostras de até 1 grama. A deformação sobre as amostras pode ser realizada de forma dinâmica e estática. A deformação dinâmica é feita usando um sistema eletromagnético, baseado em alto-falante, energizado com corrente alternada. A deformação estática é feita comprimindo a amostra através do deslocamento do oscilador sobre a mesma, usando um controle micrométrico. Durante as medidas, as amostras são envolvidas em óleo de parafina para minimizar os atritos de contato. As medições dinâmicas da carga e do deslocamento do pistão são feitas através de um amplificador Lock-in conectado ao microcomputador por uma interface GPIB. Foram realizados testes em amostras de diferentes propriedades mecânicas, tais como parafinas, borracha de silicone, fígado bovino, gelatina de porco, gelatina de porco irradiada, carne de porco e carne de frango. A variação da amplitude do sinal durante a deformação da amostra foi bastante notória para pequenas variações nas propriedades mecânicas e geométricas da mesma. Para as amostras citadas acima, ambos os sinais da variação do deslocamento e da carga foram diferentes e reprodutíveis. Estes estudos mostraram que, com um sistema simplificado e de baixo custo, é possível avaliar pequenas alterações das propriedades mecânicas em pequenas amostras de tecido biológico mole. Baseado nos resultados deste estudo, pode-se concluir que o protótipo desenvolvido apresenta sensibilidade para caracterizar as propriedades elásticas de tecidos biológicos moles. / The study of deformation of materials when submitted to knowledge force is a common method to study their mechanical properties. This work describes the development of a prototype of a system dedicated to the measurement of the viscous-elastic properties of soft tissues. This system is composed of three coupled modulus: one for mechanical excitement, one displacement measurement and one to load measurement. All of them are arranged in a compact form to provide their application in surgical centers. The module of measurement of the displacement is based on a magneto resistive sensor located between an equidistant of two small cylindrical magnetos (diameter = 3 mm, length = 5 mm) aligned and with magnetic poles inverted. One of the magnetos was connected to the support of sensor and the other to the piston. In this configuration, the magnetic field on the sensor is practically null in the initial condition and different from zero when the piston is moving. The module of measurement of the load has a small sample-place and allows carrying through measured samples of up to 1 gram. The deformation on the samples can be carried through dynamic and static forms. The dynamic deformation is made using an electromagnetic system, based in loudspeaker, energized with an alternating chain. The static deformation is made compressing the sample by the displacement of the oscillator on it using a micrometric control. During the measures the samples are involved in paraffin oil to minimize the resistance force caused by the contact. The dynamic measurements of the load and the displacement of the piston are made through an amplifier Lock-in interfaced to the microcomputer by GPIB cable. Tests in samples of different mechanical properties, such as paraffin, silicone rubber, bovine liver, gelatin of pig, meat of pig and chicken were carried out. The variation on the strain and load output for dynamic and static stresses show the potential of the prototype developed to evaluate mechanical proprieties of small samples. Both output signals of the displacement and load had been reproducible. These studies had shown that, with a simplified and low cost system it is possible to evaluate small alterations of the mechanical properties in small soft biological tissues.

A doença celíaca (DC) é uma doença autoimune causada pela intolerância ao glúten e o único tratamento existente é sua exclusão permanente na dieta. O glúten apresenta propriedades viscoelásticas que proporcionam características físicas e sensoriais desejáveis nos produtos de panificação e sua remoção, muitas vezes pode dificultar o desenvolvimento desses produtos. Dessa maneira, o objetivo desta pesquisa foi estudar o efeito da farinha de chia sobre as características reológicas das massas sem glúten e avaliar a influência dessas características sobre os atributos físicos dos biscoitos. A farinha de chia foi usada para substituir (10, 20 e 30) % de fécula de mandioca e também foi formulado um biscoito sem farinha de chia, como controle. A adição de farinha de chia alterou as propriedades de hidratação da massa, seu alto conteúdo de fibras, proteínas e mucilagem elevaram significativamente (p < 0,05) os teores de capacidade de absorção de água (CAA), capacidade de retenção de água (CRA) e volume de inchamento (VI). Os resultados da varredura de frequência mostraram que o módulo de armazenamento (G\') foi superior ao módulo de perda (G\'\') para todas as massas, indicando um comportamento sólido-elástico. À medida que aumentou a porcentagem de farinha de chia nas formulações dos biscoitos foram obtidas massas com menor viscosidade extensional biaxial e maior recuperação elástica. Os modelos matemáticos da abordagem da derivada fracionária e de Burgers foram ajustados aos pontos experimentais do teste de fluência e recuperação com bons coeficientes de determinação (R2 ~ 0,97). Os parâmetros reológicos desses modelos obtidos para as massas foram correlacionados às propriedades físicas do biscoito e podem ser usados como indicadores de qualidade na elaboração de biscoito sem glúten. A substituição da fécula de mandioca por 30% de farinha de chia resultou em biscoitos com maior densidade aparente, umidade e firmeza, menor valor para o fator diâmetro/espessura e coloração na superfície mais escura. Correlações significativas entre as propriedades físicas dos biscoitos e o parâmetro de recuperação elástica (ensaio de fluência e recuperação) e de viscosidade extensional biaxial da massa foram obtidas. Os resultados encontrados sugerem que os ensaios reológicos aplicados à massa poderiam ser correlacionados com algumas propriedades finais (densidade, fator de espalhabilidade e textura) dos biscoitos, e que a substituição parcial de farinha de chia poderia ser utilizada para melhorar as características físicas e nutricionais na produção de biscoitos sem glúten. / Celiac disease (CD) is an autoimmune disease caused by gluten intolerance, and the only existing treatment is its permanent exclusion from the diet. Gluten has viscoelastic properties that provide desirable physical and sensory characteristics in bakery products and its removal can often hamper the development of these products. Thus, the aim of this study was to investigate the effect of chia flour on rheological characteristics of gluten-free doughs and to evaluate the influence of these characteristics on the physical attributes of the biscuits. Chia flour was used to replace (10, 20 and 30) % of cassava starch and also as control biscuit without chia flour was formulated. The addition of chia flour altered the hydration properties of the dough, its high content of fibers, proteins and mucilage significantly increased (p<0.05) water absorption capacity (WCA), water retention capacity (WCR) and swelling volume (VS). The frequency sweep results showed that the storage modulus (G \') was higher than loss modulus (G\') for all doughs, indicating a solid-elastic behavior. As the percentage of chia flour increased in the biscuit formulations the doughs with lower apparent biaxial extensional viscosity and greater elastic recovery. The mathematical models of the fractional derivative modelling approach and Burgers were adjusted to the experimental points obtained in the fluency and recovery test with a good coefficient of determination (R2 ~ 0.97) and the rheological parameters of these models were correlated to the physical properties of the biscuit and can be used as indicators of quality in the preparation of gluten-free biscuits. The replacement of cassava starch with 30% of chia flour resulted in biscuits with higher bulk apparent density, moisture and firmness, lower diameter/thickness factor and darker surface coloration. Significant correlations between the physical properties of the biscuit doughs and the rheological parameters (creep and recovery test) and biaxial extensional viscosity were obtained. The results suggest that rheological tests applied to the doughs could be correlated with some final properties (density, spreading factor, texture) of the biscuits, and that the partial substitution of cassava starch with chia flour could be used to improve the physical and nutritional characteristics in the manufacture of gluten-free biscuits.

O projeto de estruturas adaptativas deve contemplar um estudo cuidadoso das características passivas de dissipação de energia, com o intuito de manter o sistema resistente a eventuais falhas nas redes de sensores e atuadores ou do controle como um todo. Além disso, conhecendo-se as regiões em que o desempenho puramente passivo é ótimo, pode-se minimizar os requisitos de potência de controle. O presente trabalho visa analisar o comportamento dinâmico de vigas submetidas a tratamentos dissipativos com camada restritora (PCLD - Passive Constrained Layer Damping), segundo a variação dos parâmetros geométricos das camadas constituintes. A teoria de Timoshenko com acoplamento flexão-extensão foi empregada na derivação do modelo matemático do sistema eletromecânico, não havendo restrição quanto ao número, tipo ou propriedades mecânicas das camadas. A forma fraca das equações do movimento e equilíbrio de cargas elétricas foi a base para a construção de um algoritmo de obtenção de uma solução aproximada pelo método de elementos finitos, tendo os deslocamentos axial e transversal do eixo neutro da viga base e as rotações de todas as camadas como graus de liberdade mecânicos e as diferenças de potencial de cada camada piezoelétrica como graus de liberdade elétricos. A implementação computacional do algoritmo de solução foi testada e validada, simulando-se casos publicados na literatura científica. Um modelo viscoelástico, baseado na teoria do módulo complexo (CMA - Complex Modulus Approach), foi utilizado nas simulações pelo método da resposta direta em frequência (DFR - Direct Requency Response) e também na obtenção de modelos modais truncados, via método da energia modal de deformação (IMSE - Iterative Modal Strain Energy) e solução complexa de autovetores (ICE - Iterative Complex Eigensolution). Os resultados obtidos por intermédio três métodos foram comparados, comprovando a acurácia das respostas aproximadas, mesmo para sistemas truncados em poucos modos normais. Uma metodologia de análise e projeto de estruturas PCLD por ábacos compostos por curvas de níveis sobrepostas, obtidas com apoio dos métodos interativos, foi proposta e discutida, demonstrando a possibilidade de se monitorar e controlar diversas grandezas dinâmicas, a fim de obter um determinado desempenho do sistema passivo. As conclusões do trabalho comprovam que o comportamento dinâmico de uma estrutura com tratamento PCLD pode ser não linear frente à variação dos parâmetros geométricos do tratamento, o que impõe a necessidade de uma metodologia de projeto em que seja possível acompanhar o desempenho global do sistema frente a mudanças locais nas características de seus componentes.