Fadiga em elementos tubulares de matriz epoxídica reforçada com fibras de carbono sujeitos a solicitações de torção e flexão

Os materiais compósitos são materiais em expansão. Revolucionaram a indústria aeronáutica e actualmente difundem-se nos mais variados nichos industriais, mesmo nas aplicações mais comuns. Têm uma grande aplicação em elementos estruturais, sendo submetidos a estados de tensão e deformação multiaxiais. Os elementos tubulares de matriz epoxídica reforçada com fibras de carbono são exemplos típicos de componentes. No entanto, devido ao aparecimento relativamente recente destes materiais, os modelos de fadiga utilizados nos materiais comuns mostraram-se pouco realistas. Surgiu assim a necessidade de adaptar e elaborar novos modelos de fadiga, com resultados mais satisfatórios na previsão da vida dos componentes, recorrendo a ensaios laboratoriais. No presente estudo experimental, recorrendo a um sistema adequado de amarras, foram realizados ensaios de torção e de flexão pura, quer estáticos, quer dinâmicos, numa máquina servo-hidráulica convencional. Nos ensaios de fadiga foram consideradas duas razões de tensões (R=0,05 e R=0,3). Foram também realizados ensaios de fadiga com carregamentos de flexão-torção em fase sob amplitude de tensão constante, com as mesmas razões de tensões, considerando o momento flector igual ao momento torsor (B=T). Foi avaliado o efeito da tensão média, recorrendo aos critérios de Gerber e Goodman, os quais se apresentaram satisfatórios, tendo em conta o número reduzido de estudos efectuados. Já nos ensaios biaxiais, o critério de Tsai–Hill mostrou-se erróneo perante os resultados experimentais. No entanto, após ter sido aplicado um ajustamento, os resultados melhoraram. Foi também estudado o comportamento elastoplástico dos corpos de prova em todos os ensaios.

Comportamento ao corte e à flexão de vigas com betões incorporando nanopartículas

Existe uma crescente preocupação com a sustentabilidade e com o impacto ambiental da atividade da construção que, desde o início do séc. XXI, com o avanço exponencial da nanotecnologia e do estudo das nanopartículas (para incorporação em argamassas e betões), tem vindo a ser atendida de uma forma inovadora. As nanopartículas, quando substituindo pequenas percentagens da massa de cimento, conferem características melhoradas às misturas: resistência, durabilidade, entre outras. Os potenciais benefícios no betão são variados e estão, genericamente, identificados. Todavia, existem ainda algumas lacunas (e.g. estudos que incluam ensaios estruturais). Tendo este aspeto em conta, foi formado um consórcio entre a empresa Smart Inovation, Lda e o Instituto Superior de Engenharia de Coimbra por forma a conduzir uma investigação com o intuito de estudar o efeito da incorporação das nanopartículas em argamassas e betões. Inserindo-se a presente dissertação no âmbito desse projeto de investigação, decidiu-se estudar o comportamento de vigas de betão incorporando nanopartículas (ou nanobetão) quando sujeitas a esforços de corte e de flexão, comparando-o com o de betões de referência. Foram, então, realizados dois tipos de ensaios, para as mesmas misturas (que incluem betões simples, com nanopartículas, com fibras e com nanopartículas e fibras em conjunto): (i) ao corte – em que se submeteram oito vigas, simplesmente apoiadas, à aplicação de uma carga concentrada a 0,85 m do apoio mais afastado; (ii) à flexão – em que se submeteram também oito vigas, simplesmente apoiadas, à aplicação de uma carga concentrada a meio vão. Com base nos dados recolhidos durante os ensaios experimentais, estudou-se: a relação carga-deslocamento, os valores teóricos e experimentais do esforço transverso e do momento, a curvatura, a rigidez, a fendilhação e o tipo de rotura. Da análise de resultados, foi possível observar que o comportamento estrutural de vigas de betão incorporando nanopartículas não evidencia, de forma clara, as previsões dos ensaios de caracterização dos betões. Porém, verificou-se que existe alguma potencialidade da incorporação das nanopartículas (principalmente as nanopartículas de Al2O3) beneficiarem a resistência ao corte e à flexão. Foi ainda possível observar que a interação entre nanopartículas e fibras de aço induz efeitos negativos na resistência ao corte e a resistência à flexão

Análise, caracterização e otimização de materiais em equipamentos da indústria cimenteira

Este estágio insere-se no âmbito do Mestrado em Equipamentos e Sistemas Mecânicos e tem por objetivo aprofundar a formação do aluno em contexto de trabalho através da sua integração nas atividades de manutenção dos equipamentos mecânicos da Fábrica CIMPOR nomeadamente na otimização da fiabilidade dos equipamentos e no acompanhamento das atividades de manutenção. A CIMPOR pertencente à empresa SGPS – Cimentos de Portugal e dedica-se fundamentalmente à produção de cimento. A produção de cimento é um processo complexo face aos enormes desafios que decorrem da elevada exigência de qualidade imposta pelos mercados e do cumprimento de parâmetros tradicionais que caracterizam e justificam a contínua procura deste tipo material, tais como a resistência à compressão e à flexão bem como as características estéticas. As exigências de fabrico deste tipo de produto colocam-se não só ao nível da qualidade da matéria-prima utilizada, mas também em termos do funcionamento adequado de toda a linha de produção, revestindo-se de particular importância a manutenção de todos os equipamentos mecânicos. Neste contexto, e dadas as condições de funcionamento adversas a que operam, os equipamentos requerem frequentes e dispendiosas intervenções de manutenção o que constitui um elemento crítico na linha de produção. Para garantir a operacionalidade dos equipamentos utilizados nos processos produtivos a manutenção assume um papel determinante, influenciando de forma significativa não só o nível de qualidade dos bens produzidos bem como os custos de produção. Uma manutenção planeada, que atua no momento exato, maximizando os meios de produção, é por excelência o modelo ideal para a minimização dos custos de manutenção inerentes. Por um lado, maximizando a utilização dos equipamentos, por outro, minimizando os custos causados por paragens imprevistas ou mesmo por intervenções e substituições desnecessárias. Como tal, é de fundamental importância proceder à caracterização pormenorizada das propriedades mecânicas dos materiais que constituem os referidos equipamentos bem como equacionar a utilização de revestimentos dotados de determinadas especificidades de modo a controlar e/ou evitar o desgaste exagerado a que estão sujeitos.

Estudo comparativo de utilização de SER, MIG/MAG e Friction Surfacing na reparação de braços de suspensão de VBTP-M113

Nas últimas décadas Friction Surfacing despertou bastante interesse por permitir revestir metais no estado sólido desenvolvendo-se a temperaturas inferiores às de fusão, evitando assim as afetações que dai advém. No presente trabalho existem dois blocos principais, um primeiro onde se caraterizou o material do braço de suspensão do M113, e um segundo onde se produziram revestimentos recorrendo às três técnicas de revestimento em estudo (FS, Fios Fluxados e SER), com o objetivo de se proceder ao seu estudo e comparação. No processo de caraterização do aço do braço, foram realizados diversos ensaios, dos quais se salientam os ensaios de durezas Vickers e os ensaios de faiscamento, concluindo-se que o aço que mais se assemelha com o do braço é o AISI 4140. Para a caraterização dos revestimentos foram definidos diferentes tipos de ensaios, Metalúrgicos e Mecânicos, com a finalidade principal de abranger uma ampla gama de solicitações semelhantes às que são requeridas ao componente em serviço. Nos ensaios Metalúrgicos foram avaliadas as ligações, a existência de defeitos, as ZTA e as alterações metalográficas. A avaliação das propriedades mecânicas foi obtida através de ensaios de dureza, desgaste, flexão em três pontos e Push-Pull. Da realização destes ensaios verificou-se que os revestimentos obtidos por FS apresentam melhores propriedades, tanto Metalúrgicas como Mecânicas Por fim, foi elaborada uma avaliação dos custos operacionais envolvidos na realização da reparação de um braço de suspensão, concluindo-se que FS, apesar de apresentar os revestimentos com melhores propriedades, é ainda uma tecnologia pouco viável economicamente, fato que se deve á baixa eficiência apresentada.

Aspetos do dimensionamento de painéis prefabricados de fachada em GRC do tipo nervurado

O recurso a sistemas de fachadas prefabricadas no ramo da Construção Civil tem-se revelado uma opção eficaz, apresentando-se como uma solução de vanguarda no sentido de garantir vantagens ao nível da qualidade e da produtividade. A introdução de painéis de GRC (Glassfibre Reinforced Concrete) no mercado da construção trouxe vantagens ao sector uma vez que compatibiliza as vantagens da prefabricação leve, elevados níveis de desempenho e uma grande latitude em termos de formas e acabamentos. Este compósito é formado por uma matriz de argamassa reforçada com fibra de vidro. A incorporação das fibras permite melhorar as propriedades mecânicas da argamassa, principalmente ao nível da resistência de tração e flexão, fazendo com que os elementos possam ter menores espessuras e consequentemente menor peso, comparativamente com peças de betão armado. No mercado são comercializados três tipos de painéis de GRC, os do tipo nervurado, os do tipo stud frame e os do tipo sanduiche. Estes vários tipos de painéis tem as suas particularidades e a seleção depende das exigências e das características da obra. O estudo teve como alvo diferentes formas e dimensões de painéis de fachada em GRC do tipo nervurado. No presente trabalho faz-se um estudo comparativo da aplicação de dois métodos de dimensionamento. Comparam-se os resultados obtidos pela teoria clássica da flexão (TCF) e pelo método dos elementos finitos (MEF) e confrontam-se estes valores com os resultados obtidos em ensaios. Com o estudo efetuado conclui-se pela validade e utilidade da análise através da TCF, cujos resultados se aproximam bastante da análise pelo MEF. Sugerem-se coeficientes de ajustamento no sentido de adaptar a pratica de projeto em conformidade com os resultados verificados.

Tecnologia CAM aplicada no fabrico por fresagem de componentes mecânicos : caracterização do processo de fresagem e dos componentes produzidos

Na fase inicial desta Dissertação foi realizada uma revisão abordando as operações por corte de arranque de apara mais comuns, considerando-se que estas seriam o torneamento, a furação mecânica e a fresagem, sendo esta última operação abordada de uma forma mais detalhada, uma vez que esta operação será o tema central de estudo neste trabalho. Realizou-se também um estudo mais elaborado sobre alguns fundamentos de fresagem como a maquinagem concordante e discordante, fatores que influenciam no acabamento final da maquinagem, diâmetro efetivo de corte para uma ferramenta de topo esférico, flexão da ferramenta, entre outros. Temas como o CAD-CAM, CNC e Engenharia Inversa foram também particularizados neste trabalho, pois o conhecimento destes assuntos por parte do leitor seriam importantes para a compreensão do trabalho posteriormente desenvolvido. Na parte seguinte deste trabalho foi realizada uma parte experimental. Um primeiro trabalho foi desenvolvido com base numa geometria a duas dimensões, onde foi necessária a realização das geometrias no software AUTOCAD® e posterior utilização do MASTERCAM® para criar os ciclos de maquinagem e, para um segundo trabalho, desta vez com base numa geometria a três dimensões, utilizou-se o SOLID-WORKS® para extração da Bucha e Cavidade e o MASTERCAM® para criar os ciclos de maquinagem. Ambos os trabalhos foram produzidos no Centro de maquinagem existente no Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra.

Ações horizontais em paredes e avaliação mecânica de vigas-lintel para aberturas de grande vão

As construções em alvenaria em Portugal ainda hoje representam um marco importante na construção portuguesa, sobretudo pela importância histórica associada às edificações. Grande parte das principais baixas das cidades portuguesas são brindadas com grandes e imponentes edifícios em alvenaria, fazendo parte integrante de uma herança deixada de uma tecnologia construtiva que não tem merecido a devida atenção pelas várias entidades responsáveis pela construção em Portugal. É então premente uma mudança profunda na construção em Portugal, fomentando a adoção de métodos construtivos mais ecológicos. É esta premissa que motiva este trabalho. Neste trabalho estudam-se algumas metodologias modernas de cálculo, nomeadamente os procedimentos de cálculo para obtenção das forças horizontais a aplicar a cada parede vertical resistente, tendo por base os recentes regulamentos europeus. Este trabalho pretende também entender melhor o comportamento de vigas de alvenaria sujeitas a ações verticais no seu plano. Para a execução de vigas-lintel é normalmente usada armadura ordinária, pelo que é apresentado e proposto um novo método construtivo usando armadura prefabricada de junta como principal armação das vigas-lintel. Finalmente, é apresentada e descrita a solução preconizada para as vigas-lintel sobre as aberturas e vigas-cintas numa moradia executada ao abrigo de um projeto de investigação. Durante a fase experimental deste estudo, foram executadas vigas de alvenaria com dois sistemas de armadura, o proposto e o normalmente usado, com o objetivo de comparar os resultados e os modos de rotura, a fim de avaliar e validar o método proposto. As vantagens mais evidentes deste método são: rapidez de execução, redução dos materiais usados e menor necessidade de mão de obra qualificada no corte, dobragem e montagem das armaduras. Palavras-Chave: , , , , , ,

Benefícios da utilização de bastões de caminhada durante a marcha em descida

INTRODUÇÃO: Tem vindo a aumentar a evidência que suporta a relação direta entre a prática de atividade física e a ausência de doença, nomeadamente no que concerne à prática de “caminhadas” (ACSM's, 2009). No entanto, existem alguns fatores que podem pôr em causa essa relação direta tornando, por exemplo, uma marcha em declive, numa potencial origem de lesões músculo-esqueléticas (Bohne & Abendroth-Smith, 2007; Schwameder, et al., 1999). Aos poucos, e apesar da pouca evidência existente, a utilização de bastões de caminhada começa a ser vista como uma estratégia para minimizar a sobrecarga articular subjacente, podendo ser vista como um novo instrumento de reabilitação e de melhoria da função/participação dos utilizadores, com o objetivo de alcançar vantagens biomecânicas e fisiológicas (Breyer, et al., 2010; Figard- Fabre, et al., 2010; Fritz, B., et al., 2011; Hartvigsen, et al., 2010; Kukkonen-Harjula, et al., 2007; Mannerkorpi, et al., 2010; Morso, et al., 2006; Oakley, et al., 2008; Sprod, et al., 2005; Wendlova, 2008). OBJETIVO: O presente estudo tem como principal objetivo analisar o comportamento motor de sujeitos do sexo masculino com experiência na utilização de bastões de caminhada relativamente a aspetos cinemáticos, cinéticos e de atividade mioelétrica desenvolvidos durante a marcha em declive com e sem bastões, e desta forma poder perceber se existem benefícios na utilização deste auxiliar e identificá-los. METODOLOGIA: foram selecionados treze sujeitos do sexo masculino (idade: 37±8anos; peso: 75±12Kg; altura: 177±8cm) que utilizam bastões de caminhada, com alguma regularidade (frequência de prática média: 18±24horas/mês), há pelo menos um ano. Foi realizada a análise cinemática (membro inferior e tronco), cinética (componente vertical e antero-posterior) e eletromiográfica (dos músculos vasto lateral, gastrocnémio medial e lateral, tibial anterior, eretores da espinha e tricípite braquial lateral) da marcha em descida, com e sem bastões de caminhada, num plano inclinado com 15° de declive. Para isso foi construída uma rampa em madeira com 1,07m de altura, 1,22m de largura e 4,17m de comprimento. RESULTADOS: a utilização dos bastões de caminhada levou à diminuição da flexão plantar do tornozelo aquando do apoio final e da pré-oscilação; ao aumento da flexão do joelho na resposta à carga, no apoio final, na pré-oscilação e à diminuição da flexão do mesmo no apoio médio; ao aumento da flexão da anca no contato inicial e na resposta à carga. Da leitura dos resultados cinéticos, podemos observar que a utilização dos bastões de caminhada levou ao aumento médio do Tempo de Apoio, do Máximo Ativo, do Tempo de Desaceleração e do Impulso, e a uma diminuição média estatisticamente significativa do Máximo Passivo do Mínimo Passivo. É também possível verificar que a utilização dos bastões levou à diminuição da ativação mioelétrica do gastrocnémio lateral, do vasto lateral e do tibial anterior e ao aumento da ativação do tricípite braquial durante o período de pré-ativação de 120ms, à diminuição da ativação mioelétrica do gastrocnémio lateral e do tibial anterior e ao aumento da ativação do tricípite braquial durante a fase de apoio e durante o período de acomodação mioelétrica de 60ms, assim como à diminuição da ativação mioelétrica do gastrocnémio lateral e do tibial anterior e ao aumento da ativação do tricípite braquial e do eretor da espinha direito durante o tempo de travagem. CONCLUSÕES: os bastões de caminhada podem ser vistos como mais uma das ferramentas à disposição do fisioterapeuta em situações em que a redução de cargas articulares seja necessária, por exemplo em casos de OA do joelho e/ou anca, ou mesmo em situações de pós-lesão ou pós-operatório ligamentar, como sendo um método preventivo, uma vez que apesar dos bastões de caminhada trazerem um aumento do dispêndio energético por parte de cada utilizador, são de todo benéficos na redução da fadiga muscular dos membros inferiores durante uma descida, aumentando por isso a proteção das estruturas passivas. Estes benefícios dever-se-ão também às alterações posturais que se conseguem obter pela utilização dos bastões e às vantagens mecânicas por elas criadas.

Análise da relação entre a activação electromiográfica do quadricípite e a posição articular da anca durante a extensão do joelho

Introdução: A avaliação da força muscular é um parâmetro importante para a área de atuação da Fisioterapia como meio de diagnóstico, prognostico, planeamento de tratamentos e avaliação das intervenções terapêuticas. Objetivo: Esta pesquisa teve como objetivo determinar qual a melhor posição da anca para que haja a produção do máximo momento de força muscular e a sua relação com o maior sinal electromiográfico. Participantes: A realização do presente estudo contou com a participação de 30 indivíduos saudáveis, correspondendo a 60 membros inferiores, de ambos os sexos com idades compreendidas entre os 18 e 22 anos sem restrição quanto à prática ou não de atividade física. Metodologia: O protocolo experimental que decorreu no laboratório de fisioterapia da ESTeSC, constou na recolha de informação acerca de parâmetros eletromiográficos de três porções musculares do quadricípite e de picos de momento de força durante as contrações isométricas. A tarefa consistiu na extensão do joelho, numa posição fixa de 5º de flexão, com a anca posicionada em três ângulos clínicos de 25º, 55º e 85º de flexão contra uma resistência externa, oferecida pelo dinamómetro isocinético Biodex System 3. Resultados/Conclusão: Verificou-se que o quadricípite manifestou um maior momento de força na posição de 25º de flexão da anca. Observou-se que apenas a porção muscular do Reto Femoral foi influenciada pela variação da posição articular da anca, manifestando uma maior percentagem de sinal electromiográfico na posição de 25º de flexão da anca e que a relação eletromiográfica/força teve valores mais elevados na posição de 25º de flexão da anca.