Avaliação do processamento por atrito linear em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V.

Esta tese tem por objetivo a aplicação do processamento por atrito linear na liga de titânio Ti-6Al-4V. Derivado da solda por atrito linear, é um processo recente desenvolvido na década de 90 para união de alumínio. Sua aplicação em outros tipos de materiais como aços e ligas de alto desempenho, em especial o titânio, tem interessado a industria. A metodologia utilizada nesta tese para avaliar o processamento por atrito linear, consistiu na execução de ensaios mecânicos de tração em condições mistas em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V. A máquina utilizada para o processamento das chapas foi um centro de usinagem CNC convencional, adaptado com dispositivos especiais. Além dos ensaios de tração em condições mistas, foram executadas medições de microdurezas nas regiões atingidas pelo processo, avaliação das microestruturas resultantes e medições de tensão residual para uma caracterização mais ampla do processo. As microestruturas na região processada são caracterizadas por uma estrutura totalmente transformada. As temperaturas de pico na região processada excederam a temperatura -transus durante o processamento e a transformação da fase + ocorreu durante a fase de resfriamento. A transformação da fase para resultou na formação de agulhas de fase nos contornos e pelo interior dos grãos da fase . Pequenas regiões com estrutura equiaxial de grãos ( globular) foram observados na zona de processamento. A abordagem dos resultados quantitativos foi feita de forma estatística, visando identificar os parâmetros de maior interação com os resultados observados. Foi identificado nesta tese que a rotação da ferramenta apresentou a maior influência nos resultados de tensão residual, microdureza e tensão de escoamento. Uma importante contribuição à modelagem da tensão de escoamento para materiais anisotrópicos é proposta, baseado em um critério de escoamento ortotrópico. Equações complementares baseadas nos testes mistos de tração e cisalhamento são propostas para modificar o modelo ortotrópico. O intuito deste modelo é indicar em que condições o material tem seu regime de escoamento atingido, podendo servir de base para simulações práticas de peças em condições similares.

Modelação das Propriedades mecânicas de juntas soldadas por fricção linear

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento e otimização do projeto mecatrónico para um Tribómetro Linear

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Critério constitutivo para o deslizamento com atrito ao longo da falha sísmica

A dinâmica de propagação da ruptura durante terremotos é um dos assuntos mais relevantes e complexos em Sismologia. Um critério constitutivo para a falha que descreva corretamente a relação das variáveis estáticas (tensões normais e tangenciais) com as variáveis cinéticas (deslocamentos e velocidades) na interface é necessário para efetuar uma análise dinâmica confiável. A fim de determinar um critério constitutivo para o deslizamento com atrito ao longo da falha sísmica, primeiramente apresentam-se métodos para caracterizar as superfícies deslizantes e discutem-se os principais critérios constitutivos que têm sido usados. Também são apresentados os resultados de um estudo experimental realizado, evidenciando, para sólidos metálicos em contato, uma lei constitutiva de variação do atrito com a velocidade. Um modelo numérico tridimensional baseado no Método dos Elementos Discretos (DEM) é usado para representar a região de rocha adjacente à falha. O modelo consiste de uma estrutura tridimensional periódica com massas concentradas nos nós, interconectadas por elementos visco-elásticos unidimensionais. Inicialmente, de acordo com modelos usuais em Sismologia, admite-se que o material é elástico, linear e homogêneo. Em uma segunda análise, a influência da não-homogeneidade do material é avaliada considerando que a massa específica, o módulo de Young e o coeficiente de atrito são campos aleatórios Gaussianos correlacionados. Na análise seguinte, o efeito da fratura na região de rocha adjacente à falha é também numericamente avaliado. Por fim, a influência de ruptura de micro-asperezas nas superfícies deslizantes é analisada. Através de simulação de Monte Carlo, as relações constitutivas macro (ou globais) para a falha são obtidas, admitindo como leis constitutivas micro (ou locais) os dois critérios mais usados em Sismologia: a lei de variação do atrito com a velocidade e a lei de variação do atrito com o deslizamento. Quando os blocos de rocha são admitidos serem elásticos e homogêneos não há um efeito de escala. Novamente, quando a rocha é considerada não-homogênea não há um efeito de escala significativo, apenas pequenas variações nos parâmetros das leis constitutivas macro em relação às leis micro são percebidas, exceto pela influência do campo aleatório do coeficiente de atrito, o qual apresenta um efeito de escala perceptível. A ocorrência de fratura nas proximidades da falha não causa modificações significativas nas leis constitutivas macro, apenas causa algumas oscilações em torno da lei sem fratura. Finalmente, obtém-se um critério constitutivo macro que leva em consideração a ruptura por cisalhamento das micro-asperezas nas superfícies deslizantes. O modelo é chamado lei modificada de variação do atrito com a velocidade e é considerado um critério constitutivo mais geral.

Estudo e aplicação de diferentes métodos de resolução para problemas dinâmicos não-lineares em presença de atrito

The friction phenomena is present in mechanical systems with two surfaces that are in contact, which can cause serious damage to structures. Your understanding in many dynamic problems became the target of research due to its nonlinear behavior. It is necessary to know and thoroughly study each existing friction model found in the literature and nonlinear methods to define what will be the most appropriate to the problem in question. One of the most famous friction model is the Coulomb Friction, which is considered in the studied problems in the French research center Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés (LMSSC), where this search began. Regarding the resolution methods, the Harmonic Balance Method is generally used. To expand the knowledge about the friction models and the nonlinear methods, a study was carried out to identify and study potential methodologies that can be applied in the existing research lines in LMSSC and then obtain better final results. The identified friction models are divided into static and dynamic. Static models can be Classical Models, Karnopp Model and Armstrong Model. The dynamic models are Dahl Model, Bliman and Sorine Model and LuGre Model. Concerning about nonlinear methods, we study the Temporal Methods and Approximate Methods. The friction models analyzed with the help of Matlab software are verified from studies in the literature demonstrating the effectiveness of the developed programming

Comportamento em desgaste por erosão cavitação, erosão - corrosão e em ensaios de microesclerometria linear instrumentada de um aço inoxidável martensítico AISI 410 nitretado a plasma em baixa temperatura, utilizando a tecnologia de tela ativa.

Amostras de um aço inoxidável martensítico AISI 410 temperado e revenido foram nitretadas a plasma em baixa temperatura usando o tratamento de nitretação plasma DC e a nitretação a plasma com tela ativa. Ambos os tratamentos foram realizados a 400 °C, utilizando mistura gasosa de 75 % de nitrogênio e 25 % de hidrogênio durante 20 horas e 400 Pa de pressão. As amostras de aço AISI 410 temperado e revenido foram caracterizadas antes e depois dos tratamentos termoquímicos, usando as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, medidas de microdureza, difração de raios X e medidas de teor de nitrogênio em função da distância à superfície por espectrometria WDSX de raios X. A resistência à erosão por cavitação do aço AISI 410 nitretado DC e com tela ativa foi avaliada segundo a norma ASTM G32 (1998). Os ensaios de erosão, de erosão - corrosão e de esclerometria linear instrumentada segundo norma ASTM C1624 (2005) somente foram realizados no aço AISI 410 nitretado com tela ativa. Ensaios de nanoindentação instrumentada forma utilizados para medir a dureza (H) e o módulo de elasticidade reduzido (E*) e calcular as relações H/E* e H3/E*2 e a recuperação elástica (We), utilizando o método proposto por Oliver e Pharr. Ambos os tratamentos produziram camadas nitretadas de espessura homogênea constituídas por martensita expandida supersaturada em nitrogênio e nitretos de ferro com durezas superiores a 1200 HV, porém, a nitretação DC produziu maior quantidade de nitretos de ferro do que o tratamento de tela ativa. Os resultados de erosão por cavitação do aço nitretado DC mostraram que a precipitação de nitretos de ferro é prejudicial para a resistência à cavitação já que reduziu drasticamente o período de incubação e aumentou a taxa de perda de massa nos estágios iniciais do ensaio; entretanto, depois da remoção desses nitretos de ferro, a camada nitretada formada somente por martensita expandida resistiu bem ao dano por cavitação. Já no caso do aço nitretado com tela ativa, a resistência à erosão por cavitação aumentou 27 vezes quando comparada com o aço AISI 410 sem nitretar, fato atribuído à pequena fração volumétrica e ao menor tamanho dos nitretos de ferro presente na camada nitretada, às maiores relações H/E* e H3/E*2 e à alta recuperação elástica da martensita expandida. A remoção de massa ocorreu, principalmente, pela formação de crateras e de destacamento de material da superfície dos grãos por fratura frágil sem evidente deformação plástica. As perdas de massa acumulada mostradas pelo aço nitretado foram menores do que aquelas do aço AISI 410 nos ensaios de erosão e de erosão corrosão. O aço nitretado apresentou uma diminuição nas taxas de desgaste em ambos os ensaios de aproximadamente 50 % quando comparadas com o aço AISI 410. O mecanismo de remoção de material foi predominantemente dúctil, mesmo com o grande aumento na dureza. Os resultados de esclerometria linear instrumentada mostraram que a formação de martensita expandida possibilitou uma diminuição considerável do coeficiente de atrito em relação ao observado no caso do aço AISI 410 sem nitretar. O valor de carga crítica de falha foi de 14 N. O mecanismo de falha operante no aço nitretado foi trincamento por tensão.

Effect Of Simulated Microwave Disinfection On The Linear Dimensional Change, Hardness And Impact Strength Of Acrylic Resins Processed By Different Polymerizing Cycles.

This study investigated the effect of simulated microwave disinfection (SMD) on the linear dimensional changes, hardness and impact strength of acrylic resins under different polymerization cycles. Metal dies with referential points were embedded in flasks with dental stone. Samples of Classico and Vipi acrylic resins were made following the manufacturers' recommendations. The assessed polymerization cycles were: A-- water bath at 74ºC for 9 h; B-- water bath at 74ºC for 8 h and temperature increased to 100ºC for 1 h; C-- water bath at 74ºC for 2 h and temperature increased to 100ºC for 1 h;; and D-- water bath at 120ºC and pressure of 60 pounds. Linear dimensional distances in length and width were measured after SMD and water storage at 37ºC for 7 and 30 days using an optical microscope. SMD was carried out with the samples immersed in 150 mL of water in an oven (650 W for 3 min). A load of 25 gf for 10 sec was used in the hardness test. Charpy impact test was performed with 40 kpcm. Data were submitted to ANOVA and Tukey's test (5%). The Classico resin was dimensionally steady in length in the A and D cycles for all periods, while the Vipi resin was steady in the A, B and C cycles for all periods. The Classico resin was dimensionally steady in width in the C and D cycles for all periods, and the Vipi resin was steady in all cycles and periods. The hardness values for Classico resin were steady in all cycles and periods, while the Vipi resin was steady only in the C cycle for all periods. Impact strength values for Classico resin were steady in the A, C and D cycles for all periods, while Vipi resin was steady in all cycles and periods. SMD promoted different effects on the linear dimensional changes, hardness and impact strength of acrylic resins submitted to different polymerization cycles when after SMD and water storage were considered.

Effect Of Simulated Microwave Disinfection On The Linear Dimensional Change, Hardness And Impact Strength Of Acrylic Resins Processed By Different Polymerization Cycles.

This study investigated the effect of simulated microwave disinfection (SMD) on the linear dimensional changes, hardness and impact strength of acrylic resins under different polymerization cycles. Metal dies with referential points were embedded in flasks with dental stone. Samples of Classico and Vipi acrylic resins were made following the manufacturers' recommendations. The assessed polymerization cycles were: A) water bath at 74 ºC for 9 h; B) water bath at 74 ºC for 8 h and temperature increased to 100 ºC for 1 h; C) water bath at 74 ºC for 2 h and temperature increased to 100 ºC for 1 h; and D) water bath at 120 ºC and pressure of 60 pounds. Linear dimensional distances in length and width were measured after SMD and water storage at 37 ºC for 7 and 30 days using an optical microscope. SMD was carried out with the samples immersed in 150 mL of water in an oven (650 W for 3 min). A load of 25 gf for 10 s was used in the hardness test. Charpy impact test was performed with 40 kpcm. Data were submitted to ANOVA and Tukey's test (5%). The Classico resin was dimensionally steady in length in the A and D cycles for all periods, while the Vipi resin was steady in the A, B and C cycles for all periods. The Classico resin was dimensionally steady in width in the C and D cycles for all periods, and the Vipi resin was steady in all cycles and periods. The hardness values for Classico resin were steady in all cycles and periods, while the Vipi resin was steady only in the C cycle for all periods. Impact strength values for Classico resin were steady in the A, C and D cycles for all periods, while Vipi resin was steady in all cycles and periods. SMD promoted different effects on the linear dimensional changes, hardness and impact strength of acrylic resins submitted to different polymerization cycles when after SMD and water storage were considered.

Censored Linear Regression Models For Irregularly Observed Longitudinal Data Using The Multivariate-t Distribution.

In acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) studies it is quite common to observe viral load measurements collected irregularly over time. Moreover, these measurements can be subjected to some upper and/or lower detection limits depending on the quantification assays. A complication arises when these continuous repeated measures have a heavy-tailed behavior. For such data structures, we propose a robust structure for a censored linear model based on the multivariate Student's t-distribution. To compensate for the autocorrelation existing among irregularly observed measures, a damped exponential correlation structure is employed. An efficient expectation maximization type algorithm is developed for computing the maximum likelihood estimates, obtaining as a by-product the standard errors of the fixed effects and the log-likelihood function. The proposed algorithm uses closed-form expressions at the E-step that rely on formulas for the mean and variance of a truncated multivariate Student's t-distribution. The methodology is illustrated through an application to an Human Immunodeficiency Virus-AIDS (HIV-AIDS) study and several simulation studies.

Alteração dimensional linear de resinas para bases de próteses polimerizadas com microondas

This study examined the influence of three polymerization cycles (1: heat cure - long cycle; 2: heat cure - short cycle; and 3: microwave activation) on the linear dimensions of three denture base resins, immediately after deflasking, and 30 days after storage in distilled water at 37± 2ºC. The acrylic resins used were: Clássico, Lucitone 550 and Acron MC. The first two resins were submitted to all three polymerization cycles, and the Acron MC resin was cured by microwave activation only. The samples had three marks, and dimensions of 65 mm in length, 10 mm in width and 3 mm in thickness. Twenty-one test specimens were fabricated for each combination of resin and cure cycle, and they were submitted to three linear dimensional evaluations for two positions (A and B). The changes were evaluated using a microscope. The results indicated that all acrylic resins, regardless of the cure cycle, showed increased linear dimension after 30 days of storage in water. The composition of the acrylic resin affected the results more than the cure cycles, and the conventional acrylic resin (Lucitone 550 and Clássico) cured by microwave activation presented similar results when compared with the resin specific for microwave activation.

Influência da idade no comportamento da frequência cardíaca na transição repouso-exercício: uma análise por deltas e regressão linear

BACKGROUND: Changes in heart rate during rest-exercise transition can be characterized by the application of mathematical calculations, such as deltas 0-10 and 0-30 seconds to infer on the parasympathetic nervous system and linear regression and delta applied to data range from 60 to 240 seconds to infer on the sympathetic nervous system. The objective of this study was to test the hypothesis that young and middle-aged subjects have different heart rate responses in exercise of moderate and intense intensity, with different mathematical calculations. METHODS: Seven middle-aged men and ten young men apparently healthy were subject to constant load tests (intense and moderate) in cycle ergometer. The heart rate data were submitted to analysis of deltas (0-10, 0-30 and 60-240 seconds) and simple linear regression (60-240 seconds). The parameters obtained from simple linear regression analysis were: intercept and slope angle. We used the Shapiro-Wilk test to check the distribution of data and the t test for unpaired comparisons between groups. The level of statistical significance was 5%. RESULTS: The value of the intercept and delta 0-10 seconds was lower in middle age in two loads tested and the inclination angle was lower in moderate exercise in middle age. CONCLUSION: The young subjects present greater magnitude of vagal withdrawal in the initial stage of the HR response during constant load exercise and higher speed of adjustment of sympathetic response in moderate exercise.

Linear dimensional changes in plaster die models using different elastomeric materials

Dental impression is an important step in the preparation of prostheses since it provides the reproduction of anatomic and surface details of teeth and adjacent structures. The objective of this study was to evaluate the linear dimensional alterations in gypsum dies obtained with different elastomeric materials, using a resin coping impression technique with individual shells. A master cast made of stainless steel with fixed prosthesis characteristics with two prepared abutment teeth was used to obtain the impressions. References points (A, B, C, D, E and F) were recorded on the occlusal and buccal surfaces of abutments to register the distances. The impressions were obtained using the following materials: polyether, mercaptan-polysulfide, addition silicone, and condensation silicone. The transfer impressions were made with custom trays and an irreversible hydrocolloid material and were poured with type IV gypsum. The distances between identified points in gypsum dies were measured using an optical microscope and the results were statistically analyzed by ANOVA (p < 0.05) and Tukey's test. The mean of the distances were registered as follows: addition silicone (AB = 13.6 µm, CD=15.0 µm, EF = 14.6 µm, GH=15.2 µm), mercaptan-polysulfide (AB = 36.0 µm, CD = 36.0 µm, EF = 39.6 µm, GH = 40.6 µm), polyether (AB = 35.2 µm, CD = 35.6 µm, EF = 39.4 µm, GH = 41.4 µm) and condensation silicone (AB = 69.2 µm, CD = 71.0 µm, EF = 80.6 µm, GH = 81.2 µm). All of the measurements found in gypsum dies were compared to those of a master cast. The results demonstrated that the addition silicone provides the best stability of the compounds tested, followed by polyether, polysulfide and condensation silicone. No statistical differences were obtained between polyether and mercaptan-polysulfide materials.

Correlation between metal-ceramic bond strength and coefficient of linear thermal expansion difference

The purpose of this study was to evaluate the metal-ceramic bond strength (MCBS) of 6 metal-ceramic pairs (2 Ni-Cr alloys and 1 Pd-Ag alloy with 2 dental ceramics) and correlate the MCBS values with the differences between the coefficients of linear thermal expansion (CTEs) of the metals and ceramics. Verabond (VB) Ni-Cr-Be alloy, Verabond II (VB2), Ni-Cr alloy, Pors-on 4 (P), Pd-Ag alloy, and IPS (I) and Duceram (D) ceramics were used for the MCBS test and dilatometric test. Forty-eight ceramic rings were built around metallic rods (3.0 mm in diameter and 70.0 mm in length) made from the evaluated alloys. The rods were subsequently embedded in gypsum cast in order to perform a tensile load test, which enabled calculating the CMBS. Five specimens (2.0 mm in diameter and 12.0 mm in length) of each material were made for the dilatometric test. The chromel-alumel thermocouple required for the test was welded into the metal test specimens and inserted into the ceramics. ANOVA and Tukey's test revealed significant differences (p=0.01) for the MCBS test results (MPa), with PI showing higher MCBS (67.72) than the other pairs, which did not present any significant differences. The CTE (10-6 oC-1) differences were: VBI (0.54), VBD (1.33), VB2I (-0.14), VB2D (0.63), PI (1.84) and PD (2.62). Pearson's correlation test (r=0.17) was performed to evaluate of correlation between MCBS and CTE differences. Within the limitations of this study and based on the obtained results, there was no correlation between MCBS and CTE differences for the evaluated metal-ceramic pairs.

Ressonância não linear de uma bússola em campos magnéticos

Fenômenos oscilatórios e ressonantes são explorados em vários cursos experimentais de física. Em geral os experimentos são interpretados no limite de pequenas oscilações e campos uniformes. Neste artigo descrevemos um experimento de baixo custo para o estudo da ressonância em campo magnético da agulha de uma bússola fora dos limites acima. Nesse caso, termos não lineares na equação diferencial são responsáveis por fenômenos interessantes de serem explorados em laboratórios didáticos.

A positional FEM Formulation for geometrical non-linear analysis of shells

This work presents a fully non-linear finite element formulation for shell analysis comprising linear strain variation along the thickness of the shell and geometrically exact description for curved triangular elements. The developed formulation assumes positions and generalized unconstrained vectors as the variables of the problem, not displacements and finite rotations. The full 3D Saint-Venant-Kirchhoff constitutive relation is adopted and, to avoid locking, the rate of thickness variation enhancement is introduced. As a consequence, the second Piola-Kirchhoff stress tensor and the Green strain measure are employed to derive the specific strain energy potential. Curved triangular elements with cubic approximation are adopted using simple notation. Selected numerical simulations illustrate and confirm the objectivity, accuracy, path independence and applicability of the proposed technique.