Avaliação de ligações K e T entre perfis estruturais tubulares circulares.

O difundido uso de perfis estruturais tubulares, principalmente devido às vantagens associadas ao comportamento estrutural e estético, levou a uma intensa utilização nos países da Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo dessas estruturas e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. O aumento da oferta deste tipo de perfis, aliado a recentes pesquisas nesta área, leva o Brasil a se inserir neste cenário mundial. Entretanto, as normas brasileiras que regem o dimensionamento destes perfis ainda não se encontram atualizadas, principalmente no que tange ao dimensionamento de ligações de perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo K e T com perfis tubulares circulares (CHS). Propõe-se estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2 edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, projeto de norma brasileira PN 02.125.03-004 e critérios de deformação limite. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Esta dissertação propõe ainda, a modelagem de uma treliça planar constituída de perfis tubulares, objetivando estabelecer uma comparação entre um nó isolado e um nó da treliça planar.

Avaliação de ligações soldadas de perfis tubulares em estruturas de aço através do método dos elementos finitos.

A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança.

O destino das coisas contadas: cadernos, escritas e lixo: a arte em Barrio

O presente trabalho faz uma análise da obra de Artur Barrio a partir de uma aproximação da materialidade de sua obra. Após um estudo preliminar de aspectos históricos e da fortuna crítica do artista, os Cadernos livros surgiram como um aprofundamento dessa questão, pois são um misto de rascunho, lugar de memória e obra de arte, configurando o cerne da obra de Barrio. Nesse contato, surge a escrita em simbiose com a própria materialidade da obra, a ponto de não ser possível discernir onde começa a obra e onde termina a escrita. Surgem traços de abjeção, de lembrança, de silêncio, de risco. Uma escrita fragmentária que se alastra por todos os lados, fugindo aos Cadernos e tomando todos os espaços da ocupação implementada por Barrio: salas, museus, ruas, cidades. Ao deixar seus rastros, seus vestígios, essa escrita caminha para um grau zero, agregando contaminações e se transformando num ato quase primitivo. Torna-se, assim, a fundação da materialidade e do trabalho de Artur Barrio

Avaliação de ligações KK entre perfis tubulares em aço.

Em virtude do elevado grau de desenvolvimento da tecnologia em sua produção, a utilização de perfis tubulares é grandemente difundida em países como, por exemplo, Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda. A utilização de tais perfis no Brasil era bastante restrita, limitando-se a coberturas espaciais. Atualmente, a situação do mercado brasileiro começa a se alterar em decorrência do significativo aumento da oferta de perfis tubulares estruturais. Este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo KK com perfis tubulares circulares (CHS), com o intuito de estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2 edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, ABNT NBR 16239:2013, pelas equações propostas por Paul e Kurobane e critérios de deformação limite. A calibração de um modelo foi feita com dados numéricos e experimentais. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada com o uso do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Foi proposto um modelo de uma treliça espacial composta por perfis tubulares de seção circular para comparar os resultados de análises de uma ligação isolada e a resposta desta mesma ligação como parte de uma treliça em escala real.

Avaliação de ligações entre perfis tubulares em aço submetidas a esforços de flexão.

Os perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade para o uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo T com perfis tubulares quadrados (SHS) para o banzo e para o montante efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, no CIDECT, na NBR 16239:2013 e ISO 14346 através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Verificou-se a influência do momento atuante no montante no comportamento global das ligações. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através da lei constitutiva tensão versus deformação trilinear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A nãolinearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligação em estudo quanto aos modos de falha e a distribuição de tensões. A análise dos momentos resistentes obtidos em comparação com os resultados do modelo numérico, apresentou valores excessivamente a favor da segurança no cálculo utilizando as equações de dimensionamento. Um estudo para fatores de correção das equações de dimensionamento é proposto.

Comportamento estrutural de vigas casteladas em aço inoxidável.

As vigas casteladas já são utilizadas em diversos tipos de estruturas para se vencer grandes vãos. Há uma nova realidade para o uso de perfis castelados, agora em aço inoxidável. Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre vigas casteladas e vigas de alma cheia em perfis IPE, baseadas na norma europeia, no método da resistência contínua; e, também, através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento e a resistência à flexão das vigas casteladas em aço inoxidável. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta estrutura. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises e da lei constitutiva tensão versus deformação multi-linear, de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi considerada a partir de uma formulação de Lagrange atualizado. Os resultados numéricos das vigas em estudo foram avaliados quanto aos modos de falha e da distribuição de tensões. Os momentos resistentes analíticos foram comparados com os resultados do modelo numérico apresentando valores satisfatórios e a favor da segurança.

Avaliação de ligações tubulares tipo T entre CHS com reforço tipo chapa.

Os perfis tubulares sem costura são utilizados em diversos países, principalmente devido às vantagens associadas à estética a sua elevada resistência à torção, cargas axiais e efeitos combinados. Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda utilizam de forma veemente estas estruturas e possuem produção contínua e industrializada com alto nível de desenvolvimento tecnológico. O Brasil, porém, se limitava praticamente ao uso destes perfis nas coberturas espaciais. Devido ao aumento da utilização desses tipos de estruturas, fez-se necessário o aprofundamento dos estudos com métodos de análise coerentes para utilização de perfis tubulares, principalmente em relação às ligações, pois são consideradas regiões vulneráveis neste tipo de estrutura. Para atender a necessidade de normatização deste procedimento desenvolveu-se uma norma brasileira específica para o dimensionamento de estruturas em perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo T com reforço tipo chapa com perfis tubulares circulares (CHS) para o banzo e para o montante efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, no CIDECT, na NBR 16239:2013 e ISO 14346. Desenvolveu-se no programa Ansys um modelo de elementos finitos para cada tipo de ligação analisada, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. Verificou-se a influência da compressão atuante no montante no comportamento global das ligações. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta ligação. A nãolinearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através da lei constitutiva tensão versus deformação bilinear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizada. A análise dos esforços resistentes obtidos em comparação com os resultados do modelo numérico, apresentaram valores a favor da segurança no cálculo utilizando as equações de dimensionamento. Por fim um estudo para fatores de correção das equações de dimensionamento foi também proposto.

Probabilistic amplitude and frequency demodulation

A number of recent scientific and engineering problems require signals to be decomposed into a product of a slowly varying positive envelope and a quickly varying carrier whose instantaneous frequency also varies slowly over time. Although signal processing provides algorithms for so-called amplitude-and frequency-demodulation (AFD), there are well known problems with all of the existing methods. Motivated by the fact that AFD is ill-posed, we approach the problem using probabilistic inference. The new approach, called probabilistic amplitude and frequency demodulation (PAFD), models instantaneous frequency using an auto-regressive generalization of the von Mises distribution, and the envelopes using Gaussian auto-regressive dynamics with a positivity constraint. A novel form of expectation propagation is used for inference. We demonstrate that although PAFD is computationally demanding, it outperforms previous approaches on synthetic and real signals in clean, noisy and missing data settings.

Optimal displacement mechanisms beneath shallow foundations on linear-elastic perfectly plastic soil

An energy method for a linear-elastic perfectly plastic method utilising the von Mises yield criterion with associated flow developed in 2013 by McMahon and co-workers is used to compare the ellipsoidal cavity-expansion mechanism, from the same work, and the displacement fields of other research by Levin, in 1995, and Osman and Bolton, in 2005, which utilise the Hill and Prandtl mechanisms respectively. The energy method was also used with a mechanism produced by performing a linear-elastic finite-element analysis in Abaqus. At small values of settlement and soil rigidity the elastic mechanism provides the lowest upper-bound solution, and matches well with finite-element analysis results published in the literature. At typical footing working loads and settlements the cavity-expansion mechanism produces a more optimal solution than the displacement fields within the Hill and Prandtl mechanisms, and also matches well with the published finite-element analysis results in this range. Beyond these loads, at greater footing settlements, or soil rigidity, the Prandtl mechanism is shown to be the most appropriate.

Electrochemical preparation of microelectrodes modified with non-stoichiometric mixed-valent molybdenum oxides

A compact non-stoichiometric molybdenum (VI, V) oxide of blue film was grown on carbon fiber (CF) microelectrode surface be cycling the potential between + 0.2V and - 0.70V in a freshly prepared Na2MoO4 solution containing 5 x 10(-3) mol/L H2SO4. The quantity-of the oxide is controlled by the charge passing the electrode. The electrochemical pretreatment of CF microelectrode not only mises the deposition velocity of molybdenum oxide on CF surface, but also improves greatly the cyclic voltammetric behavior of the molybdenum oxide film prior to the electrodeposition. The cathodic processes are believed to yield the hydrogen molybdenum oxide bronzes HxMoO3(0 < x < 2), or substoichiometric lower molybdenum oxides with the formula MoO3-y(0 < y < 1). The anodic response results from the reversible oxidation of molybdenum bronze/Mo(V) centers [or perhaps Mo(IV) in more reduced coatings], to Mo(VI). Further information was gained about the chemical composition and valent state of Mo from XPS and SEM.

基板预热对激光金属沉积成形过程热应力的影响

为降低沉积过程的热应力,抑制成形过程中裂缝的产生,研究基板预热对激光金属沉积成形(Laser metal deposition shaping,LMDS)过程热应力的影响具有非常重要的意义。根据有限元分析中的"单元生死"思想,利用APDL(ANSYS parametric design language)编程建立多道多层激光金属沉积成形过程的数值模拟模型,深入探讨基板未预热和预热到400℃时对成形过程热应力的影响。计算结果表明,基板预热到400℃可以显著降低成形过程中试样的热应力变化波动性,试样的Von Mises热应力最大值可降低10%左右,其中x方向热应力最大值可降低8.5%左右,z方向热应力最大值可降低8.1%左右。在与模拟过程相同的条件下,利用自行研制的激光金属沉积成形设备进行了成形试验,成形试验的结果与模拟结果基本吻合。

Stress correlation between instrumentation and simulation analysis of the die for high pressure die casting

A strain gauge instrumentation trial on a high pressure die casting ‘HPDC’ die was compared to a corresponding simulation model using Magmasoft® casting simulation software at two strain gauge rosette locations. The strains were measured during the casting cycle, from which the von Mises stress was determined and then compared to the simulation model. The von Mises stress from the simulation model correlated well with the findings from the instrumentation trial, showing a difference of 5.5%, ~ 10 MPa for one strain gauge rosette located in an area of low stress gradient. The second rosette was in a region of steep stress gradient, which resulted in a difference of up to 40%, ~40 MPa between the simulation and instrumentation results. Factors such as additional loading from die closure force or metal injection pressure which are not modelled by Magmasoft® were seen to have very little influence on the stress in the die, less than 7%.

A material model for multiaxial stretching and stress relaxation of polypropylene under process conditions

Polypropylene sheets have been stretched at 160 °C to a state of large biaxial strain of extension ratio 3, and the stresses then allowed to relax at constant strain. The state of strain is reached via a path consisting of two sequential planar extensions, the second perpendicular to the first, under plane stress conditions with zero stress acting normal to the sheet. This strain path is highly relevant to solid phase deformation processes such as stretch blow moulding and thermoforming, and also reveals fundamental aspects of the flow rule required in the constitutive behaviour of the material. The rate of decay of stress is rapid, and such as to be highly significant in the modelling of processes that include stages of constant strain. A constitutive equation is developed that includes Eyring processes to model both the stress relaxation and strain rate dependence of the stress. The axial and transverse stresses observed during loading show that the use of a conventional Levy-Mises flow rule is ineffective, and instead a flow rule is used that takes account of the anisotropic state of the material via a power law function of the principal extension ratios. Finally the constitutive model is demonstrated to give quantitatively useful representation of the stresses both in loading and in stress relaxation.

Molecular dynamics simulation of nanoindentation of Fe3C and tetrahedral Fe4C

Study of nanomechanical response of iron carbides is important because presence of iron carbides greatly influences the performance and longevity of steel components. This work contributes to the literature by exploring nanoindentation of nanocrystalline Fe3C and tetrahedral-Fe4C using molecular dynamics simulation. The chemical interactions of iron and carbon were described through an analytical bond order inter-atomic potential (ABOP) energy function. The indentations were performed at an indentation speed of 50 m/sec and a repeat trial was performed at 5 m/sec. Load-displacement (P-h) curve for both these carbides showed residual indentation depth and maximum indentation depth (hf/hmax) ratio to be higher than 0.7 i.e. a circumstance where Oliver and Pharr method was not appropriate to be applied to evaluate the material properties. Alternate evaluation revealed Fe3C to be much harder than Fe4C. Gibbs free energy of formation and radial distribution function, coupled with state of the average local temperature and von Mises stresses indicate the formation of a new phase of iron-carbide. Formation of this newer phase was found to be due to deviatoric strain rather than the high temperature induced in the substrate during nanoindentation

Wear analysis and prediction of the life of a riveting die used in the automotive industry

Knowledge on the life span of the riveting dies used in the automotive industry is sparse. It is often the case that only when faulty products are produced are workers aware that their tool needs to be changed. This is of course costly both in terms of time and money. Responding to this challenge, this paper proposes a methodology which integrates wear and stress analysis to quantify the life of a riveting die. Experiments are carried out to measure the applied load required to split a rivet. The obtained results (i.e. force curves) are used to validate the wear mechanisms of the die observed using scanning electron microscopy. Sliding, impact, and adhesive wears are observed on the riveting die after a certain number of riveting cycles. The stress distribution on the die during riveting is simulated using a finite element (FE) approach. In order to confirm the accuracy of the FE model, the experimental force results are compared with the ones produced from FE simulation. The maximum and minimum von Mises' stresses generated from the FE model are input into a Goodman diagram and an S-N curve to compute the life of the riveting die. It is found that the riveting die is predicted to run for 4 980 000 cycles before failure.