Comportamento e mecanismos de falha à fluência em aços P91 e juntas soldadas

A presente dissertação expõe os conhecimentos adquiridos ao longo da experiência acumulada a nível profissional na Alstom Portugal, conjuntamente com os que foram transmitidos durante a frequência do curso de Mestrado de Engenharia Mecânica – Perfil de Manutenção e Produção. O tema da tese aborda o estudo do aço X10CrMoVNb9-1 (P91), com particular incidência em juntas soldadas, que têm estado associadas nos últimos anos ao aparecimento de falhas em centrais termoeléctricas numa fase prematura do seu funcionamento, designadas por fissuração do tipo IV, que ocorrem na zona termicamente afectada pela soldadura onde o grão é mais refinado. A optimização de parâmetros de soldadura e tratamento térmico é essencial para que se consigam obter tempos de resistência à rotura por fluência que estejam em consonância com o definido em fase de projecto. Tendo em consideração a durabilidade dos ensaios de fluência, optou-se para este estudo por efectuar-se uma recolha de dados relativos a estes ensaios realizados em materiais base e juntas soldadas nos últimos quinze anos, com o objectivo de optimização de parâmetros de soldadura e tratamentos térmicos associados. Como conclusões, verificou-se que os diferentes processos de soldadura utilizados não têm uma influência significativa no que corresponde à variação do tempo de rotura por fluência. A utilização de um tratamento térmico de normalização e revenido após soldadura permite uma melhoria de valores de resistência à fluência comparativamente ao tratamento térmico convencional, que é normalmente aplicado em fabrico de componentes sob pressão que utilizam este material. Dada a dimensão e complexidade da maioria destes componentes, estes tratamentos térmicos só podem ser utilizados quando as dimensões dos mesmos possibilitarem a sua colocação em fornos de tratamento térmico habitualmente existentes nos fabricantes. Uma opção viável a ser tomada , no caso de utilização destes materiais, passa por uma redução da tensão de serviço por aumento de espessura dos respectivos componentes. No entanto, este aumento de espessura deve ter em consideração mecanismos de fadiga térmica que devem ser equacionados conjuntamente com os mecanismos de fluência, com o objectivo de se obter os melhores compromissos para cada situação.

Análise computacional de juntas adesivas simples e duplas em materiais compósitos

Na presente dissertação tem-se como objectivo estudar dois dos métodos mais comuns de união adesiva de materiais compósitos laminados. Os métodos referidos são a junta sobreposta simples e a junta sobreposta dupla. A dissertação foi realizada usando o método de elementos finitos recorrendo ao software ABAQUS. Esta encontra-se dividida numa análise de tensões e numa análise dos modos de falha e da resistência das juntas. No que diz respeito à análise de tensões, são estudadas as distribuições de tensões e deformações para os dois tipos de juntas referidas, ao longo da linha média do adesivo. Esta análise de tensões tem em consideração a influência de vários parâmetros, como a espessura do adesivo, a espessura do aderente, o filete no aderente, o comprimento de sobreposição e a sequência de empilhamento, na distribuição de tensões na camada de adesivo. São também comparados as análises na qual se define o comportamento do adesivo como sendo elástico e noutra como sendo elasto-plástico. Relativamente à análise dos modos de falha e resistência da junta, além do modelo numérico que inclui elementos de interface, em conjunto com o ABAQUS, no sentido de prever a tensão de rotura e de simular o início e a propagação do dano que leva à rotura, é também efectuado uma análise analítica usando o critério de cedência para prever a força de rotura da junta. A validação de ambos os estudos foi efectuada comparando os resultados com artigos científicos ou relatórios já publicados.

Juntas mecânicas em material compósito

O âmbito da presente tese é o estudo de juntas mecânicas em material compósito realizado com fibra de vidro. Os materiais compósitos são a solução procurada pela generalidade dos sectores da indústria, devido essencialmente à sua grande capacidade estrutural e à sua resistência mecânica específica, ou seja, a resistência mecânica versus peso ser em geral maior que nas ligações metálicas. O estudo efectuado neste trabalho é referente à delaminação presente na furação de materiais compósitos, sendo esta um dos problemas de maior gravidade, existente quando se realiza a furação do material. Este problema influência a integridade estrutural do material bem como a sua fiabilidade a longo prazo. Foram usados dois métodos de furação, o primeiro conhecido por furação convencional e o segundo habitualmente designado método KTH ou por furação orbital. Foi feita uma comparação entre estes dois métodos e verificado qual deles apresenta menor delaminação em torno do furo e melhor qualidade de furo. Conclui-se que a furação orbital apresenta uma delaminação inferior relativamente à furação convencional, e que esta é preferível para a realização de furação em material compósito.

Comportamento à fadiga de juntas soldadas de aços tipo 460M com fios fluxados

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Tipologia, instalação, funcionamento e manutenção de diversos tipos de juntas de dilatação em obras de arte

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas

Análise e avaliação de riscos na actividade de manutenção de juntas de dilatação em obras de arte rodoviárias

Relatório de Estágio para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Reconhecimento, mensuração e divulgação na contabilização dos contratos plurianuais de construção: divergências entre o IASB, o FASB e o normativo português: a aplicação prática das normas nas empresas construtoras portuguesas.

Mestrado em Auditoria

O papel da supervisão na mudança das práticas: um contributo para a compreensão do PNEP como indutor de novas práticas pedagógicas

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ciências da Educação - Especialidade Supervisão em Educação

A inspecção da educação na República Democrática de São Tomé e Príncipe: concepções, dinâmicas e estruturas organizacionais

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para Obtenção de Grau de Mestre em Ciências da Educação - Especialização em Supervisão da Educação

Concepções dos professores e monitoras face à inclusão educativa de crianças com necessidades educativas especiais

Dissertação apresentada à Universidade de Cabo Verde e à Escola Superior de Educação de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Ciências da Educação - especialização em Educação Especial

Receptividade dos professores à inclusão de alunos com NEE no ensino secundário

A formação contínua de professores permite aos docentes a aquisição e/ou aprofundamento de conhecimentos e ferramentas que lhes possibilitem responder aos desafios que a comunidade educativa lhes coloca no seu desempenho diário, quer como pessoas quer como profissionais. Este estudo centra-se na percepção que os professores do ensino secundário têm das suas necessidades de formação para dar resposta aos alunos com NEE nas escolas inclusivas em Cabo Verde. Tendo em conta os objectivos, para a realização deste estudo, optou-se por utilizar uma metodologia de natureza qualitativa. Escolheu-se a técnica de entrevista, realizando-se entrevistas semi-directivas a oito professores do ensino secundário da Ilha de Santiago e a duas dirigentes responsáveis pela educação e formação de professores em Cabo Verde. O processo de análise da informação obtida foi a análise de conteúdo. Os resultados revelam que, apesar de os professores reconhecerem a importância da inclusão e a necessidade que têm da formação, a adesão às ofertas formativas está condicionada pela resolução de um conjunto de questões que afectam a vida pessoal e profissional do professor do ensino secundário cabo-verdiano. Este estudo também demonstrou que a inexistência de um Plano Geral de formação de professores é a fonte de constrangimentos no seio da classe docente e nas Instituições formadoras e que é urgente a conjugação de esforços entre as mesmas e o Ministério de Educação, no sentido de se definirem os contornos da formação de Professores do Ensino Secundário em Cabo Verde.

Protecção radiológica em Portugal: análise da nova directiva internacional (oportunidades e ameaças)

A Comissão Europeia irá lançar, num futuro próximo, uma nova directiva relativa à protecção radiológica - Basic Safety Standards – a qual irá substituir, num único documento, os actualmente existentes. Durante as últimas três décadas, em Portugal, a protecção radiológica contra radiações ionizantes tem sido regulada segundo cinco directivas, publicadas entre 1989 e 2003. Têm sido relatados vários incidentes ocorridos em ambiente clínico, nomeadamente naqueles que operam com radiação ionizante, pois na maioria dos casos, as regras, boas práticas e infra-estruturas não estão adequadas para esta finalidade. As questões ligadas com esta temática estão agora em análise e sob discussão pública. É, contudo, importante entender os desafios e requisitos da nova directiva para melhorar e assegurar a excelência dos resultados nas organizações de cuidados de saúde. Este novo documento reúne as abordagens da International Commission on Radiation Protection (ICRP), International Atomic Energy Agency (IAEA), Nuclear Energy Agency (NEA), International Radiation Protection Association (IRPA) e World Health Organization (WHO) e também de outros especialistas na matéria. O propósito da nova directiva aplicada a qualquer exposição previamente planeada baseia-se no princípio ALARA (optimização das práticas, justificação da exposição e limitação da dose). O objectivo deste estudo é, na opinião das partes interessadas, identificar as oportunidades que podem resultar da implementação da nova directiva.

Estudo de viadutos rodoviários com vigas pré-fabricadas pré-esforçadas

O presente documento relata o trabalho desenvolvido pelo estagiário durante o período do seu estágio curricular, no âmbito da elaboração de projectos de estruturas de betão armado e pré-esforçado. Foi um trabalho que contribuiu para o aumento do seu leque de conhecimentos, criando a oportunidade de aplicá-los em casos reais, neste caso de viadutos rodoviários. Tratam-se e obras de arte constituídas por tabuleiros estruturalmente contínuos, formadas por vigas pré-fabricadas e pré-esforçadas e complementadas por uma camada de betão aplicado em obra. Têm a particularidade e a vantagem de a continuidade sobre os apoios intermédios ser realizada sem o recurso à aplicação de pós-esforço de continuidade. Esta é garantida utilizando apenas o betão armado. Durante a execução destes projectos, houve a oportunidade de simular, estudar e compreender todas as fases construtivas pelas quais as estruturas irão passar, até chegar à fase de serviço, que prolongar-se-á durante toda a sua vida útil. Mais concretamente, compreendeu-se a aplicação das diversas acções actuantes, permanentes e variáveis, assim como a evolução temporal dos diversos esforços internos, as tensões instaladas nos diversos elementos estruturais e as deformações consequentes. Serão mencionados os métodos de cálculo utilizados para dimensionar os diferentes elementos estruturais constituintes deste tipo de obra de arte, passando também pela descrição dos modelos de cálculo utilizados no cálculo automático. Os elementos estruturais analisados foram o tabuleiro, pilares, carlingas, encontros, fundações e lajes de transição. Determinaram-se também as características dos equipamentos acessórios, isto é, os aparelhos de apoio e juntas de dilatação.

Optimização da colagem em reforços estruturais por meio de pós-cura

A reparação ou substituição de elementos degradados em estruturas de madeira em serviço pode em alguns casos ser feita com a introdução de próteses de madeira nova, ligadas à madeira existente através de chapas ou varões colados. Esta abordagem apresenta-se como uma alternativa eficiente e rápida, que permite muitas vezes a manutenção de estruturas que seriam de outro modo substituídas ou profundamente alteradas, com técnicas mais intrusivas. Nestas intervenções são geralmente usadas colas epoxídicas, por serem as mais adequadas à execução de colagens em obra. O principal inconveniente destas colas é o facto de serem bastante sensíveis a temperaturas de serviço elevadas, resultando na redução da resistência e da rigidez das juntas coladas. No entanto, estudos anteriores realizados no LNEC mostraram que a resposta das colas epoxídicas à temperatura pode ser melhorada com o aumento da temperatura durante o processo de cura ou com a pós-cura das juntas de madeira coladas. Na presente dissertação foi desenvolvido e testado um novo método capaz de aplicar regimes de pós-cura a juntas coladas em obra, baseado na incorporação de resistências eléctricas na linha de cola. Foram também verificados os efeitos de diferentes regimes de cura na resistência de ligações coladas de madeira de Espruce realizadas com colas epoxídicas. O desempenho das juntas coladas foi avaliado através de ensaios de corte realizados à temperatura ambiente e a temperaturas elevadas, dentro da gama de temperaturas se serviço previstas, por exemplo, em coberturas. Os resultados mostraram a viabilidade do método proposto e confirmaram os efeitos benéficos da pós-cura aplicada desta forma a ligações coladas de madeira com colas epoxídicas.

Wells turbine: fiberglass flanges

A introdução desta tese começa por realizar um enquadramento do projecto em mão, apresentando a central de energia das ondas em que se encontram os componentes em fibra de vidro a projectar. Esta central usa o princípio de variação de coluna de água, e encontra-se localizada na ilha do Pico, Açores. São de seguida apresentados os objectivos deste trabalho, que consistem na selecção de materiais de fabrico dos componentes, desenvolvimento de uma metodologia para projectar juntas aparafusadas em materiais compósitos, dimensionamento e comparação de duas juntas concorrentes em materiais compósitos: junta solicitada à tracção e junta solicitada ao corte, validação da análise e estudo das causas dos vários tipos de falha destas juntas. A parte I deste trabalho é o resultado da pesquisa bibliográfica efectuada para levar a cabo os objectivos definidos. Assim, começa por se fazer uma descrição dos materiais e processos de fabrico que mais se adequam ao presente projecto, nomeadamente fibra de vidro, resinas, tecidos, impregnação manual, RTM e infusão por vácuo. Daqui resultou que os materiais mais adequados para esta aplicação são fibra de vidro do tipo E e resina polyester devido ao seu baixo custo e larga utilização em aplicações estruturais marinhas. O processo de fabrico mais eficiente é a infusão por vácuo devido á sua vocação para pequenas séries de produção, a poupança que permite em termos de mão-de-obra, a complacência com normas de emissão de voláteis e as boas propriedades das partes produzidas. No capítulo II da parte I são discutidos os tópicos relacionados com juntas em materiais compósitos. Da pesquisa levada a cabo conclui-se que as grandes vantagens das juntas aparafusadas são a sua facilidade de montagem e desmontagem, facilidade de inspecção e capacidade de ligar quaisquer tipos de materiais. Quanto à furação de compósitos é importante referir a necessidade de utilizar ferramentas resistentes e parâmetros de maquinação que minimizem o dano infligido aos laminados. Isto é possível através da selecção de ferramentas com passos baixos que reduzam igualmente a dimensão do seu centro estático responsável pela força axial exercida sobre o laminado - principal factor causador de dano. Devem-se igualmente utilizar baixas velocidades de avanço e elevadas velocidades de rotação. É importante salientar a importância da realização de pré-furação, de utilização de um prato de suporte na superfície de saída do laminado e a existência de ferramentas especialmente concebidas para a furação de compósitos. Para detectar e quantificar o dano existente num furo destacam-se os métodos de inspecção ultrasónica e a radiografia. Quanto aos parâmetros que influenciaram o comportamento de juntas aparafusadas destacam-se os rácios largura/diâmetro, distância ao bordo/diâmetro, espessura/diâmetro, pré-tensão, fricção, sequência de empilhamento e respectivas proporções, dimensão das anilhas e folga entre o parafuso e o furo. A pesquisa efectuada visando metodologias de projecto fiáveis ditou a necessidade de utilizar métodos que permitiram determinar o parafuso mais carregado de uma junta, efectuar o cálculo de tensões no mesmo, e ainda métodos que permitam determinar a primeira falha que ocorre no laminado bem como a falha final no mesmo. O capítulo III da primeira parte descreve os métodos de análise de tensões necessários para as metodologias de projecto utilizadas. Aqui é apresentada a teoria clássica da laminação, um método para determinação do parafuso mais carregado, um método analítico baseado na teoria da elasticidade anisotrópica de um corpo e o método dos elementos finitos. O método para determinar o parafuso mais carregado - análise global - consiste num modelo bidimensional de elementos finitos em que 2 laminados coincidentes são modelados com elementos lineares de casca com 4 nós, sendo a extremidade de um laminado restringida em todos os graus de liberdade e a extremidade oposta do segundo laminado carregada com a carga pretendida. Os laminados são ligados através de elementos mola que simulam os parafusos, sendo a sua constante de rigidez previamente calculada para este fim. O método analítico modela o contacto assumindo uma distribuição de pressão cosinoidal ao longo de metade do furo, e é válido para laminados simétricos e quasi-isotrópicos. O método dos elementos finitos é o que mais factores permite ter em conta, sendo os modelos tridimensionais com um elemento por camada os que melhor modelam o estado de tensões experienciado por uma junta aparafusada em materiais compósitos. O tópico de análise de falha é abordado no capítulo 4 da primeira parte. Aqui são apresentados os resultados do world wide failure exercice que compara vários critérios de falha existentes até 2004, fazendo-se referência a desenvolvimentos recentes que têm ocorrido nesta área. O critério de Puck surge como aquele que permite previsões de falha mais exactas. O critério de falha de Hashin 3D foi o escolhido para o presente trabalho, devido à sua facilidade de implementação num modelo de elementos finitos, à sua capacidade para detectar modos de falha subcríticos e à sua utilização em trabalhos anteriores que apresentaram previsões de falha muito próximas dos dados experimentais. Também neste capítulo se apresentaram os vários tipos de falha de uma junta aparafusada em materiais compósitos, apresentando as causas de cada uma. Por fim, na última secção, apresenta-se o método de dano progressivo que se desenvolveu para prever a primeira falha final do laminado. Este é muito interessante tendo permitido previsões de falha muito próximas dos resultados experimentais em trabalhos anteriores. Este método é iterativo e encontra-se dividido em 3 passos: Análise de tensões, análise de falha utilizando o critério de Hashin 3D e degradação de propriedades, de acordo com o tipo de falha detectada. Para além dos passos referidos, existe ainda um quarto responsável pelo fim da análise que consiste na aferição da existência ou não de falha final e respectivo tipo de falha (por pressão de contacto, por tensão ou por esforços de corte). No capítulo V da primeira parte é apresentado o resultado de uma pesquisa das normas de teste necessárias para obter as propriedades dos materiais requeridas para a aplicação dos métodos descritos neste trabalho. A parte II deste trabalho consiste na aplicação dos métodos apresentados na parte I ao caso concreto em estudo. Os softwares Microsoft Excel, Matlab e ANSYS foram utilizados para este fim. A junta começa por ser dimensionada estimando a espessura necessária do componente e o número e características dos parafusos. De seguida foi feita uma análise global à flange em estudo determinando a força suportada pelo parafuso mais carregado. Após esta análise desenvolveu-se um modelo tridimensional de elementos finitos da zona em que se encontra o parafuso mais carregado, utilizando elementos sólidos lineares e isoparamétricos de 8 nós e uma malha gerada pelo método directo. Aplicou-se a este modelo o algoritmo de dano progressivo descrito na primeira parte. Começou por se incluir explicitamente o parafuso, anilhas, pré-tensão e a modelação dos vários contactos com fricção posteriormente simplificado o modelo restringindo radialmente os nós da porção carregada do furo, excluindo os factores mencionados inicialmente. Procurou-se validar o modelo utilizando o método de cálculo de tensões descrito na primeira parte, desenvolvendo um programa em Matlab para o efeito. Tal não foi possível tendo-se incluído a tentativa realizada em anexo. Para efeitos de dimensionamento, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos de duas dimensões da junta em causa, utilizando elementos de casca lineares de quatro nós isoparamétricos com uma espessura unitária. Através da análise de tensões efectuada com este modelo, e utilizando um método combinado programado em linguagem paramétrica, foi possível dimensionar as duas juntas concorrentes pretendidas. Este método combinado consistiu no cálculo de tensões em pontos localizados sobre uma curva característica e utilização de um critério de falha quadrático para cálculo da espessura necessária para a junta. O dimensionamento ditou que a junta solicitada à tensão necessita de pelo menos 127% das camadas e do custo de uma junta solicitada ao corte equivalente.