Optimization study of hybrid spot-welded/bonded single-lap joints

Joining of components with structural adhesives is currently one of the most widespread techniques for advanced structures (e.g., aerospace or aeronautical). Adhesive bonding does not involve drilling operations and it distributes the load over a larger area than mechanical joints. However, peak stresses tend to develop near the overlap edges because of differential straining of the adherends and load asymmetry. As a result, premature failures can be expected, especially for brittle adhesives. Moreover, bonded joints are very sensitive to the surface treatment of the material, service temperature, humidity and ageing. To surpass these limitations, the combination of adhesive bonding with spot-welding is a choice to be considered, adding a few advantages like superior static strength and stiffness, higher peeling and fatigue strength and easier fabrication, as fixtures during the adhesive curing are not needed. The experimental and numerical study presented here evaluates hybrid spot-welded/bonded single-lap joints in comparison with the purely spot-welded and bonded equivalents. A parametric study on the overlap length (LO) allowed achieving different strength advantages, up to 58% compared to spot-welded joints and 24% over bonded joints. The Finite Element Method (FEM) and Cohesive Zone Models (CZM) for damage growth were also tested in Abaqus® to evaluate this technique for strength prediction, showing accurate estimations for all kinds of joints.

Tratamentos de superfície em rolhas de cortiça

Este trabalho foi desenvolvido na empresa Amorim & Irmãos, SA e teve dois objectivos fundamentais. O primeiro centrou-se na análise do processo de tratamento de superfície das rolhas, procurando um produto alternativo ao actualmente implementado na empresa e a sua optimização. O segundo objectivo foi a elaboração de um novo método de determinação da absorção em garrafa, que permitisse a sua determinação sem o conhecimento da massa inicial da rolha. Para a concretização do primeiro objectivo foram estudados doze produtos químicos em comparação com o actualmente utilizado, em que o objectivo foi obter-se forças de extracção entre 15 e 20 daN. Após realização do tratamento de superfície para cada produto foram realizados vários testes laboratoriais, nomeadamente: forças de extracção, vedação em tubo, absorção em garrafa, capilaridade, análise de risco à quantidade de produto adicionado e análise de risco ao tempo de distribuição do tratamento. Após análise global dos resultados obtidos verificou-se que o produto T13, embora apresente forças de extracção no limite inferior ao desejado possui uma boa estabilização. Os produtos T5 e T6 são bons alternativos ao produto actualmente implementado (T8), embora seja necessário ter alguns cuidados no seu manuseamento. O produto T5 como foi considerado mau no teste da absorção em garrafa não poderá ser utilizado para mercados mais distantes (EUA, Austrália e África do Sul) devido ao risco de ocorrência de migração de vinho através da rolha de cortiça. O produto T6 como apresentou um comportamento irregular na análise de risco à quantidade de produto adicionado, e na análise de risco à distribuição de produto, deve-se ter muita atenção à quantidade inserida no tambor assim como o tempo de distribuição. Para a concretização do segundo objectivo foi determinada a absorção em garrafa pelo método actual e comparou-se com o novo método. Apesar do desvio padrão ser de aproximadamente 0,85, pode-se afirmar que o novo método de determinação da absorção em garrafa é um método eficaz que pode ser aprovado pela empresa. Desta forma, foi possível solucionar esta questão e permitir ao laboratório de controlo de qualidade determinar a absorção em garrafa de garrafas de vinho provenientes de clientes.

An uncertainty and sensitivity analysis applied to the prioritisation of pharmaceuticals as surface water contaminants from wastewater treatment plant direct emissions

In this study, the concentration probability distributions of 82 pharmaceutical compounds detected in the effluents of 179 European wastewater treatment plants were computed and inserted into a multimedia fate model. The comparative ecotoxicological impact of the direct emission of these compounds from wastewater treatment plants on freshwater ecosystems, based on a potentially affected fraction (PAF) of species approach, was assessed to rank compounds based on priority. As many pharmaceuticals are acids or bases, the multimedia fate model accounts for regressions to estimate pH-dependent fate parameters. An uncertainty analysis was performed by means of Monte Carlo analysis, which included the uncertainty of fate and ecotoxicity model input variables, as well as the spatial variability of landscape characteristics on the European continental scale. Several pharmaceutical compounds were identified as being of greatest concern, including 7 analgesics/anti-inflammatories, 3 β-blockers, 3 psychiatric drugs, and 1 each of 6 other therapeutic classes. The fate and impact modelling relied extensively on estimated data, given that most of these compounds have little or no experimental fate or ecotoxicity data available, as well as a limited reported occurrence in effluents. The contribution of estimated model input variables to the variance of freshwater ecotoxicity impact, as well as the lack of experimental abiotic degradation data for most compounds, helped in establishing priorities for further testing. Generally, the effluent concentration and the ecotoxicity effect factor were the model input variables with the most significant effect on the uncertainty of output results.