Estudo da delaminação em compósitos

As excelentes propriedades mecânicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnológica. A crescente utilização destes materiais e a excelência dos resultados daí provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessária de forma a possibilitar a ligação entre peças. O processo de furação é o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos terá como base os métodos convencionais utilizados nos materiais metálicos. O processo deverá, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nível de parâmetros, quer a nível de ferramentas a utilizar. As características dos materiais compósitos são bastante particulares pelo que, quando são sujeitos a maquinagem poderão apresentar defeitos tais como delaminação, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a detecção destes danos, por vezes a inspeção visual não é suficiente, sendo necessário recorrer a processos específicos de análise de danos. Existem já, alguns estudos, cujo âmbito foi a obtenção de furos de qualidade em compósitos, com minimização do dano, não se podendo comparar ainda com a informação existente, no que se refere à maquinagem de materiais metálicos ou ligas metálicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiança na utilização destes materiais se aproxime aos materiais metálicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furação de placas laminadas e posterior análise dos danos provocados por esta operação. Foi dada especial atenção à medição da delaminação causada pela furação e à resistência mecânica do material após ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compósitas de carbono/epóxido com duas orientações de fibras diferentes: unidireccionais e em “cross-ply”. Não se conseguiu muita informação, junto do fornecedor, das suas características pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu módulo de elasticidade. Relativamente á sua resistência â tração, como já foi referido, a grande resistência oferecida pelo material, associada às limitações da máquina de ensaios não permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas três geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o aço rápido (HSS) e o carboneto de tungsténio para as brocas helicoidais de 118º de ângulo de ponta e apenas o carboneto de tungsténio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante não foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas características para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo não justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho académico, como é o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito à delaminação como á resistência mecânica dos provetes ensaiados. Para a determinação dos valores de delaminação, foi usada a técnica de Raio X. Algum conhecimento já existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parâmetros (por exemplo: tempo de exposição das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessível o procedimento de obtenção de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso – AutoCad), foi possível medir as áreas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminação de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parâmetros de maquinagem afectaram a resistência mecânica do material. De forma resumida, são objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condições de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforçado com matriz epóxida (PRFC); - Caracterização dos danos típicos provocados pela furação destes materiais; - Desenvolvimento de análise não destrutiva (RX) para avaliação dos danos provocados pela furação; - Conhecer modelos existentes com base na mecânica da fratura linear elástica (LEFM); - Definição de conjunto de parâmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de força, da análise não destrutiva e da comparação com modelos de danos existentes e conhecidos.

Análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial

Para garantir que um equipamento opere com segurança e fiabilidade durante o seu ciclo de vida, desde a sua instalação ao desmantelamento, devem ser realizadas inspeções e/ou monitorizações que, dependendo dos dados recolhidos, podem implicar avaliações Fitness- For-Service (FFS) que definirão a necessidade de reparação ou alteração do equipamento ou das condições processuais. A combinação de inspeção ou monitorização com os melhores procedimentos e técnicas de avaliação atuais fazem sobressair insuficiências dos procedimentos mais antigos. Usando métodos mais avançados de avaliação, validados e suportados através de uma vasta experiência de campo, pode-se agora avaliar defeitos nos ativos (equipamentos) e determinar a adequação ao serviço com uma análise FFS. As análises FFS tornaram-se cada vez mais aceites em toda a indústria ao longo dos últimos anos. A norma API 579 - 1/ASME FFS-1: 2007 fornece diretrizes para avaliar os tipos de danos que afetam os equipamentos processuais e a norma API RP 571: 2011 descreve os mecanismos de degradação que afetam os equipamentos nas petroquímicas e refinarias, que incluem os danos por corrosão, desalinhamentos, deformações plásticas, laminações, fissuras, entre outros. Este trabalho consiste na análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial que surgiu da necessidade real de análise do equipamento no âmbito da atividade profissional do candidato. O estudo realizado a nível profissional é de grande abrangência, incluindo a inspeção do equipamento, identificação da falha ou dano, recolha e registo de dados, definição de estratégia de atuação e seleção de técnicas de avaliação da condição para posterior alteração, reparação ou desmantelamento. Na presente dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica, Ramo Construções Mecânicas, pretende-se efetuar o estudo aprofundado de uma das etapas de projeto, nomeadamente estudar a causa, avaliar a falha e implicações estruturais ou processuais devido à degradação interior do riser de uma flare, com base numa análise FFS, assumindo a operabilidade em segurança e garantindo resolutas condições de funcionamento. A presente análise FFS tem como finalidade validar ou não a integridade atual (avaliação técnica quantitativa) de modo a conhecer se o item em questão é seguro e confiável para continuar a operar em condições específicas durante um período de tempo determinado, tendo em consideração as condições verificadas no ato de inspeção e especificações de projeto, segundo os itens de verificação de segurança estabelecidos na norma EN 1990:2002/A1:2005/AC:2010 e com base na norma API 579-1/ASME FFS-1: 2007. No âmbito do presente trabalho foram realizadas as seguintes tarefas: - Identificar e analisar os mecanismos de degradação com base na norma API RP 571: 2011, face às condições processuais e geométricas que o equipamento em análise está sujeito de modo a perceber a evolução da degradação estrutural e quais as implicações na sua longevidade. - Avaliar e propor soluções de reparação e ou alterações processuais e ou geométricas do equipamento em análise de modo a permitir a continuidade em funcionamento sem afetar as condições de segurança e por conseguinte minimizar ou evitar o elevado custo económico associado a um novo equipamento e tempo de paragem processual. - Assumir limites estruturais face às condições processuais e ações externas ou adjacentes. - Garantir a segurança e qualidade da vida humana ou meio que o rodeia, do equipamento, das instalações, das infraestruturas envolventes e evitar o colapso económico, quer por motivos processuais, quer indeminizações ou agravamento do prémio do seguro. Verificou-se que os resultados serão a base para as alterações inerentes, tais como reforço estrutural, alteração da geometria do defletor, ajuste no tensionamento dos cabos e controlo da espessura mínima, de modo a alargar o período de vida útil da flare com segurança.

A New ROV Design: Issues on Low Drag and Mechanical Symmetry

This paper reports the design of a new remotely operated underwater vehicle (ROV), which has been developed at the Underwater Systems and Technology Laboratory (USTL) - University of Porto. This design is contextualized on the KOS project (Kits for underwater operations). The main issues addressed here concern directional drag minimization, symmetry, optimized thruster positioning, stability and layout of ROV components. This design is aimed at optimizing ROV performance for a set of different operational scenarios. This is achieved through modular configurations which are optimized for each different scenario.

Incidence of respiratory viruses in preterm infants submitted to mechanical ventilation

The objectives of this study were to determine the incidence of infection by respiratory viruses in preterm infants submitted to mechanical ventilation, and to evaluate the clinical, laboratory and radiological patterns of viral infections among hospitalized infants in the neonatal intensive care unit (NICU) with any kind of acute respiratory failure. Seventy-eight preterm infants were studied from November 2000 to September 2002. The newborns were classified into two groups: with viral infection (Group I) and without viral infection (Group II). Respiratory viruses were diagnosed in 23 preterm infants (29.5%); the most frequent was respiratory syncytial virus (RSV) (14.1%), followed by influenza A virus (10.2%). Rhinorrhea, wheezing, vomiting and diarrhea, pneumonia, atelectasis, and interstitial infiltrate were significantly more frequent in newborns with nosocomial viral infection. There was a correlation between nosocomial viral infection and low values of C-reactive protein. Two patients with mixed infection from Group I died during the hospital stay. In conclusion, RSV was the most frequent virus in these patients. It was observed that, although the majority of viral lower respiratory tract infections had a favorable course, some patients presented a serious and prolonged clinical manifestation, especially when there was concomitant bacterial or fungal infection.

An evaluation of manual and mechanical methods to identify Candida spp. from human and animal sources

To compare two yeast identification methods, i. e, the manual and the VITEK mechanical methods, 62 clinical samples from hemocultures and animal sources were analyzed. After identification as Candida yeasts by the VITEK method, the strains were recharacterized using manual assimilation methods and sugar fermentation tests. Our findings reveal 58% concurrent identification between the two methods for animal strains, and 51% for human hemoculture strains.

Probabilistic models for mechanical properties of prestressing strands

This study focus on the probabilistic modelling of mechanical properties of prestressing strands based on data collected from tensile tests carried out in Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), Portugal, for certification purposes, and covers a period of about 9 years of production. The strands studied were produced by six manufacturers from four countries, namely Portugal, Spain, Italy and Thailand. Variability of the most important mechanicalproperties is examined and the results are compared with the recommendations of the ProbabilisticModel Code, as well as the Eurocodes and earlier studies. The obtained results show a very low variability which, of course, benefits structural safety. Based on those results, probabilistic modelsfor the most important mechanical properties of prestressing strands are proposed.

Febrifugine derivative antimalarial activity: quantum mechanical predictors

Plasmodium falciparum resistant strain development has encouraged the search for new antimalarial drugs. Febrifugine is a natural substance with high activity against P. falciparum presenting strong emetic property and liver toxicity, which prevent it from being used as a clinical drug. The search for analogues that could have a better clinical performance is a current topic. We aim to investigate the theoretical electronic structure by means of febrifugine derivative family semi-empirical molecular orbital calculations, seeking the electronic indexes that could help the design of new efficient derivatives. The theoretical results show there is a clustering in well-defined ranges of several electronic indexes of the most selective molecules. The model proposed for achieving high selectivity was tested with success.

The effect of adhesive thickness on the mechanical behavior of a structural polyurethane adhesive

One parameter that influences the adhesively bonded joints performance is the adhesive layer thickness. Hence, its effect has to be investigated experimentally and should be taken into consideration in the design of adhesive joints. Most of the results from literature are for typical structural epoxy adhesives which are generally formulated to perform in thin sections. However, polyurethane adhesives are designed to perform in thicker sections and might have a different behavior as a function of adhesive thickness. In this study, the effect of adhesive thickness on the mechanical behavior of a structural polyurethane adhesive was investigated. The mode I fracture toughness of the adhesive was measured using double-cantilever beam (DCB) tests with various thicknesses of the adhesive layer ranging from 0.2 to 2 mm. In addition, single lap joints (SLJs) were fabricated and tested to assess the influence of adhesive thickness on the lap-shear strength of the adhesive. An increasing fracture toughness with increasing adhesive thickness was found. The lap-shear strength decreases as the adhesive layer gets thicker, but in contrast to joints with brittle adhesives the decrease trend was less pronounced.

Mechanical properties of chemically modified portuguese pinewood

To turn wood into a construction material with enhanced properties, many methods of chemical modification have been developed in the last few decades. In this work, mechanical properties of pine wood were chemically modified, compared and evaluated. Maritime pine wood (Pinus pinaster) was modified with four chemical processes: 1,3-dimethylol-4,5- dihydroxyethyleneurea, N-methylol melamine formaldehyde, tetra-alkoxysilane and wax. The following mechanical properties were assessed experimentally: Modulus of elasticity measured statically, stiffness stabilization efficiency in different climates (30 and 87% of relative humidity), modulus of rupture, work maximum load, impact bending strength, compression, tensile and shear strength at indoor conditions (65% of relative humidity). In both types of active principle of modification, cell wall or lumen fill, no significant changes on the bending stiffness (modulus of elasticity) were found. In the remaining properties analysed significant changes in the modified wood-material took place compared to unmodified wood control: - Cell wall modification was the most effective method to achieve high stiffness stabilization efficiency (up to 60%) and also increased compression strength (up to 230%). However, modulus of rupture, tensile, shear and the impact bending strength were reduced by both resins, but in a varying extent, where the N-methylol melamine formaldehyde endured less reduction than 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethyleneurea resin. In the latter, reduction up to 60% can take place. - In the lumen fill modification: tetra-alkoxysilane has no effect in the mechanical properties. Although, a slight increase in shear strength parallel to the grain was found. Wax specimens have shown a slight increase in bending strength, compression, tensile and shear strength as well as in the absorption energy capacity.

Correlation between the mechanical cycling behavior and microstructure in laser welded joints using NiTi memory shape alloys

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Multiple Mechanical Complications in ST-Segment Elevation Myocardial Infarction with Angiographically Normal Coronary Arteries

This case report discusses an unusual presentation of ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI) with normal coronary arteries and severe mechanical complications successfully treated with surgery. An 82-year-old man presented STEMI with angiographically normal coronary arteries and no major echocardiographic alterations at discharge. At the first month follow-up, he complained of fatigue and dyspnea, and contrast echocardiography complemented by cardiac magnetic resonance imaging revealed a large left ventricular apical aneurysm with a thrombus communicating by two jets of a turbulent flow to an aneurysmatic formation of the right ventricular apex. The patient underwent a Dor procedure, which was successful. Ventricular septal defects and ventricular aneurysms are rare but devastating complications of STEMI, with almost all patients presenting multivessel coronary artery disease. Interestingly in this case, the angiographic pattern was normal.

Iron Overload in a Murine Model of Hereditary Hemochromatosis Is Associated with Accelerated Progression of Osteoarthritis Under Mechanical Stress

OBJECTIVE: Hereditary hemochromatosis (HH) is a disease caused by mutations in the Hfe gene characterised by systemic iron overload and associated with an increased prevalence of osteoarthritis (OA) but the role of iron overload in the development of OA is still undefined. To further understand the molecular mechanisms involved we have used a murine model of HH and studied the progression of experimental OA under mechanical stress. DESIGN: OA was surgically induced in the knee joints of 10-week-old C57BL6 (wild-type) mice and Hfe-KO mice. OA progression was assessed using histology, micro CT, gene expression and immunohistochemistry at 8 weeks after surgery. RESULTS: Hfe-KO mice showed a systemic iron overload and an increased iron accumulation in the knee synovial membrane following surgery. The histological OA score was significantly higher in the Hfe-KO mice at 8 weeks after surgery. Micro CT study of the proximal tibia revealed increased subchondral bone volume and increased trabecular thickness. Gene expression and immunohistochemical analysis showed a significant increase in the expression of matrix metallopeptidase 3 (MMP-3) in the joints of Hfe-KO mice compared with control mice at 8 weeks after surgery. CONCLUSIONS: HH was associated with an accelerated development of OA in mice. Our findings suggest that synovial iron overload has a definite role in the progression of HH-related OA

A Homemade Snare: An Alternative Method for Mechanical Removal of Dirofilaria Immitis in Dogs

Canine dirofilariosis is a life-threatening parasitic disease that is increasingly reported worldwide. Once diagnosed the main treatment goals are to improve the animal's clinical condition and to eliminate all life stages of the parasite with minimal posttreatment side effects. This can be achieved through mechanical, surgical, or chemotherapeutical approaches. Currently, manual extraction is the preferred method to remove adult heartworms due to its diminished invasiveness, reduced damage to the vascular endothelium, and shortened anaesthesia duration. However, it remains an expensive technique that can be highly traumatic. To address this issue, a nontraumatic homemade catheter-guided snare was developed for heartworm removal by adapting and folding a 0.014-inch coronary wire (BMW, Abbott Vascular). Transvenous heartworm extraction was performed on a dog severely infected with adult heartworms by inserting the modified snare into a 6-F Judkins right coronary guiding catheter BMW (Cordis) and advancing it into the right ventricle under fluoroscopic guidance. Fifteen adult specimens of Dirofilaria immitis were successfully extracted from the pulmonary artery and right ventricle without complications. To assure the death of both larvae and adults, postoperative treatment was successfully managed using ivermectin, doxycycline, and melarsomine, with no recurrence after surgery.

Influence of curing conditions in lime-metakaolin blended mortars – A mineralogical and mechanical study

3rd Historic Mortars Conference, 11-14 September 2013, Glasgow, Scotland

Mechanical and mineralogical properties of natural hydraulic lime-metakaolin mortars in different curing conditions

Construction and Building Materials 51 (2014) 287–294