Design of New Materials for Passive Vibration Control

The objective of this contribution is to extend the models of cellular/composite material design to nonlinear material behaviour and apply them for design of materials for passive vibration control. As a first step a computational tool allowing determination of optimised one-dimensional isolator behaviour was developed. This model can serve as a representation for idealised macroscopic behaviour. Optimal isolator behaviour to a given set of loads is obtained by generic probabilistic metaalgorithm, simulated annealing. Cost functional involves minimization of maximum response amplitude in a set of predefined time intervals and maximization of total energy absorbed in the first loop. Dependence of the global optimum on several combinations of leading parameters of the simulated annealing procedure, like neighbourhood definition and annealing schedule, is also studied and analyzed. Obtained results facilitate the design of elastomeric cellular materials with improved behaviour in terms of dynamic stiffness for passive vibration control.

Rheological behaviour of concrete made with fine recycled concrete aggregates - Influence of the superplasticizer

This paper evaluates the influence of two superplasticizers (SP) on the rheological behaviour of concrete made with fine recycled concrete aggregates (FRCA). Three families of concrete were tested: family CO made without SP, family Cl made with a regular superplasticizer and family C2 made with a high-performance superplasticizer. Five replacement ratios of natural sand by FRCA were tested: 0%, 10%, 30%, 50% and 100%. The coarse aggregates were natural gravels. Three criteria were established to design the concrete mixes' composition: keep the same particle size distribution curves, adjust the water/cement ratio to obtain a similar slump and no pre-saturation of the FRCA. All mixes had the same cement and SP content. The results show that the incorporation of FRCA significantly increased the shrinkage and creep deformation. The FRCA's effect was influenced by the curing age. The reference concrete made with natural sand stabilizes the creep deformation faster than the mixes made with FRCA. The incorporation of superplasticizer increased the shrinkage at early ages and decreased the shrinkage at 91 days of age. The regular superplasticizer did not improve the creep deformation while the high-performance superplasticizer highly improved this property. The incorporation of FRCA jeopardized the SP's effectiveness. This study demonstrated that to use FRCA and superplasticizer for concrete production it is necessary to take into account the different rheological behaviour of these mixes. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The three main marine depositional cycles of the Neogene of Portugal

The present work follows a stratigraphic model for the marine Neogene of Portugal based on the definition of three main marine sedimentary cycles. Conceptually the I, II and III Neogene Cycles can be defined as 2nd order sedimentary sequences with duration ranging from 5 to 8 Ma. The I Neogene Cycle is fully represented only in the Lower Tagus Basin. Ranging from the Early Aquitanian to the Late Burdigalian the I Neogene Cycle testify a transgressive episode in the region of Lisbon and Setúbal Peninsula. Rapid lateral facies variations suggest a shallowmarine basin. This cycle ends with an important Late Burdigalian tectonic compressive event expressed by uplift of the surrounding areas and deformation affecting the Early Miocene deposits of the Arrábida Chain. The II Neogene Cycle includes thick sedimentary sequences covering Paleozoic and Mesozoic formations in the Algarve and Alvalade-Melides regions and it extends as far north as Santarém in the Lower Tagus Basin. Mainly controlled by global eustasy, it was generated by the important positive eustatic trend that characterized the Middle Miocene worldwide to which the Portuguese continental margin acted more or less passively. This cycle ended with a second and the most important compression event starting after the end of the Serravallian affecting the entire Portuguese onshore and shelf areas. This led to an important depositional hiatus of marine sediments for more than 2.5 Ma. During the Early and the Middle Tortonian occurred the clockwise rotation of the Guadalquivir Basin. The thickmarine units deposited afterwards in this basin produced a litostatic load, which seems to have induced subsidence farther west resuming the Neogene marine sedimentation in the Cacela region (Eastern Algarve), during the Late Tortonian. This marks the beginning of the III Neogene Cycle. To the north, in the Sado Basin (Alvalade-Melides region), a similar depositional sequence starts its sedimentation during the Messinian. Further north, in the Pombal-Caldas da Rainha region, marine sedimentation started during the Late Pliocene (Piacenzian). The migration in time, from south to north for the beginning of the marine sedimentation of this cycle is interpreted as reflecting a visco-elastic propagation of the deformation from the Betic chain northwards.

Pontes integrais: estado da arte

Dissertação para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil

Estudo de modelação da consolidação acelerada por drenos verticais tomando em consideração a fluência do terreno

Dissertação elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil no Perfil de Geotecnia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa no âmbito do convénio de cooperação entre a UNL e o LNEC

Análise da interacção plástica momento flector - esforço transverso em vigas de aço

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Critical Velocity obtained using Simplified Models of the Railway Track: Viability and Applicability

Increased demands on the capacity of the railway network gave rise to new issues related to the dynamic response of railway tracks subjected to moving vehicles. Thus, it becomes important to evaluate the applicability of traditionally used simplified models which have a closed form solution. Regarding simplified models, transversal vibrations of a beam on a visco-elastic foundation subjected to a moving load are considered. Governing equations are obtained by Hamilton’s principle. Shear distortion, rotary inertia and effect of axial force are accounted for. The load is introduced as a time varying force moving at a constant velocity. Transversal vibrations induced by the load are solved by the normal-mode analysis. Reflected waves at the extremities of the full beam are avoided by introduction of semi-infinite elements. Firstly, the critical velocity obtained from this model is compared with results of an undamped Euler- Bernoulli formulation with zero axial force. Secondly, a finite element model in ABAQUS is examined. The new contribution lies in the introduction of semi- infinite elements and in the first step to a systematic comparison, which have not been published so fa

Design of New Materials for Passive Vibration Control

The aim of this contribution is to extend the techniques of composite materials design to non-linear material behaviour and apply it for design of new materials for passive vibration control. As a first step a computational tool allowing determination of macroscopic optimized one-dimensional isolator behaviour was developed. Voigt, Maxwell, standard and more complex material models can be implemented. Objective function considers minimization of the initial reaction and/or displacement peak as well as minimization of the steady-state amplitude of reaction and/or displacement. The complex stiffness approach is used to formulate the governing equations in an efficient way. Material stiffness parameters are assumed as non-linear functions of the displacement. The numerical solution is performed in the complex space. The steady-state solution in the complex space is obtained by an iterative process based on the shooting method which imposes the conditions of periodicity with respect to the known value of the period. Extension of the shooting method to the complex space is presented and verified. Non-linear behaviour of material parameters is then optimized by generic probabilistic meta-algorithm, simulated annealing. Dependence of the global optimum on several combinations of leading parameters of the simulated annealing procedure, like neighbourhood definition and annealing schedule, is also studied and analyzed. Procedure is programmed in MATLAB environment.

Discrete fractional order system vibrations

A theory of free vibrations of discrete fractional order (FO) systems with a finite number of degrees of freedom (dof) is developed. A FO system with a finite number of dof is defined by means of three matrices: mass inertia, system rigidity and FO elements. By adopting a matrix formulation, a mathematical description of FO discrete system free vibrations is determined in the form of coupled fractional order differential equations (FODE). The corresponding solutions in analytical form, for the special case of the matrix of FO properties elements, are determined and expressed as a polynomial series along time. For the eigen characteristic numbers, the system eigen main coordinates and the independent eigen FO modes are determined. A generalized function of visoelastic creep FO dissipation of energy and generalized forces of system with no ideal visoelastic creep FO dissipation of energy for generalized coordinates are formulated. Extended Lagrange FODE of second kind, for FO system dynamics, are also introduced. Two examples of FO chain systems are analyzed and the corresponding eigen characteristic numbers determined. It is shown that the oscillatory phenomena of a FO mechanical chain have analogies to electrical FO circuits. A FO electrical resistor is introduced and its constitutive voltage–current is formulated. Also a function of thermal energy FO dissipation of a FO electrical relation is discussed.

Células Endoteliais e Recuperação Visual

Na revisão bibliográfica encontramos perdas de céluas endoteliais que vão dos 4 aos 25%. Os vários estudos comparam EEC com e sem OVD, EEC e facoemulsificação, cataratas de diferente "dureza", entre outras variáveis. Também a idade, a ruptura do saco ou a perda de vítreo influenciavam estes resultados. As novas tecnologias para facoemulsificação como a peça de mão Ozil torsional que como o nome indica tem a capacidade de movimento torsional lateral (que desbasta a catarata além do movimento longitudinal da peça de mão convencional que emulsifica) torna os gestos cirúrgicos mais eficazes e seguros, reduzindo o traumatismo endotelial. Os AA fizeram um estudo prospectivo em que distribuíram 40 olhos de forma aleatória em dois grupos: 20 olhos foram operados por faco torsional e as restantes 20 cataratas foram operadas por faco convencional. Neste estudo comparativo entre faco torsional e convencional, o primeiro necessitou de menos ultrasons (0,048 versus 0,083), obteve uma acuidade visual média ligeiramente melhor (0,63 versus 0,54) e menor perda celular endotelial (3% versus 6,9%), no 1º dia de pós-operatório. Como se sabe, são múltiplos os factores que influenciam o resultado cirúrgico: o local e tamanho da incisão, a composição das soluções salinas, os dispositivos visco-elásticos, os produtos potencialmente tóxicos aplicados intra-operatoriamente, o tempo de cirurgia, a dureza da catarata, além das técnicas cirúrgicas e dos aparelhos utilizados.

Métodos de análise elástica e de análise plástica para cálculo de esforços em estruturas de aço

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Modelação dos efeitos viscosos no comportamento de túneis em maciços terrosos

Dissertação elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil no Ramo de Geotecnia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre a FCTUNL e o LNEC

Establishing the main Guidelines for Cast Steel to Produce Truck Parts

Este trabalho foi realizado na Scania CV AB e teve como principal objectivo estabelecer uma diretriz sobre a possível utilização de aços vazados. Existe uma grande necessidade na realização deste trabalho, de forma a apoiar os engenheiros de projecto no seu processo de selecção dos materiais mais adequados, para produzir componentes mais leves e de elevado desempenho. Esta diretriz apresenta informação relacionada com propriedades mecânicas, processos de fundição, vazabilidade, tipologia de defeitos, tratamentos térmicos, soldabilidade e tratamentos superficiais dos aços vazados. Este trabalho foi limitado, na seleção de materiais para componentes do camião, a aços vazados que poderiam ser aplicados em dois componentes específicos: um componente estrutural da carroçaria sujeito a esforços de fadiga e a um colector de gases de combustão, sujeito a fluência, oxidação, fadiga por corrosão, fadiga-térmica e fadiga-mecânica. Foi realizado um benchmark focado nestes dois componentes de forma a saber que materiais são utilizados de momento por outras empresas concorrentes. Foi realizada ainda uma análise sobre possíveis materiais que possam ser aplicados em cada componente referido. Foi conduzida uma caracterização no estado bruto de fundição de um aço inoxidável vazado usado para produzir um protótipo do colector de gases. Esta caracterização consistiu numa análise microestrutural e medição de macro e microdurezas. Além da caracterização inicial, foram aplicados um conjunto de tratamentos térmicos, de forma a estudar a possibilidade de eliminar os carbonetos presentes inicialmente nas fronteiras de grão. As principais conclusões deste trabalho são que o aço vazado apresenta potencial para ser uma escolha válida em diversas aplicações, devido a um leque alargado de propriedades apresentadas tipicamente por este material. Relativamente a aplicações estruturais, o aço vazado é vantajoso comparativamente ao ferro fundido, quando são requeridos, por exemplo, soldabilidade e elevada resistência, combinada com elevada tenacidade à fractura. Para componentes sujeitos a elevadas temperaturas de serviço, o aço inoxidável vazado é vantajoso quando usado a temperaturas superiores a 750°C, apesar do seu elevado custo. O tratamento térmico composto por um recozimento de solubilização seguido de envelhecimento, elimina quase na totalidade os carbonetos presentes nas fronteiras de grão e verifica-se um aumento de dureza através de uma precipitação de carbonetos finamente dispersos na matriz, que poderão também aumentar a resistência à fluência.

Fluência de materiais

A presente dissertação apresenta uma abordagem ao tema Fluência, com um desenvolvimento geral para quatro materiais: madeira, alumínio, betão e aço. No entanto, particularizou-se este estudo apenas para dois destes materiais, a madeira e o alumínio. A madeira é um material viscoelástico, logo fortemente influenciado quando submetido a uma ação constante (Fluência) sendo agravada com alterações do teor em água. Iniciou-se o estudo, com uma introdução aos objetivos principais e a revisão teórica do conhecimento da propriedade mecânica (Fluência). Efetuou-se o estudo inicial para os quatro materiais indicados. Posteriormente, fez-se avaliação do efeito mecânico sortivo durante 60 dias com sete ciclos, em provetes de dimensões 20 x 20 x 400 mm3 (escala 1:10) de madeira de Eucalyptus globulus Labill. Recorrendo ao levantamento de um conjunto de modelos numéricos, procedeu-se ao ajuste e extrapolação do comportamento, em Fluência, para distintos períodos de tempo (1, 10 e 50 anos). Os resultados obtidos demonstraram que a madeira de Eucalipto não apresenta um limite no seu comportamento em Fluência, logo instável para os 60 dias de duração de ensaio. Os diferentes modelos de Fluência (x6) apresentaram uma variabilidade crescente de resultados, de acordo com o aumento de extrapolação dos resultados. Para a espécie de madeira de Eucalipto constatou-se ainda, que o ajuste e extrapolação de deformação para 50 anos ultrapassaram os valores sugeridos pelo Eurocódigo 5. A última parte deste trabalho, incidiu sobre o desenvolvimento da metodologia do ensaio em flexão de 3 provetes de alumínio similares, cujas dimensões eram de 20 x 20 x 400mm3. O objetivo desta metodologia foi avaliar o seu comportamento em Fluência. Numa primeira fase, foi aplicada uma carga contante de 160 kN. E numa segunda fase, foi aplicada o dobro dessa carga sujeita adicionalmente a uma temperatura bastante superior à temperatura ambiente (a rondar os 50 oC). Conclusivamente verificou-se que o alumínio não apresenta deformação por Fluência, para as condições de ensaio apresentadas.

Influência dos Ciclos Térmicos na Soldadura do Aço GRAU 91- SA213 T91 / SA 335 P91

A indústria metalomecânica nacional possui uma larga tradição no fabrico de equipamentos de elevada qualidade nas mais diversas vertentes. Seja em moldes, colunas de geradores de energia eólica, torres de telecomunicações, equipamento para a agropecuária, básculas de camiões ou simplesmente em silos, a indústria metalomecânica portuguesa é reconhecida internacionalmente pela sua competitividade e qualidade. Sectores como o da maquinagem, estampagem e soldadura mantêm viva a economia nacional, exportando produtos e serviços de engenharia que são largamente reconhecidos pelas empresas estrangeiras, tanto na Europa como em África e na América. O sector da construção soldada teve sempre uma forte tradição no nosso país, conhecendo um novo impulso com o fabrico de estruturas metálicas para geradores de energia eólica e torres de telecomunicações. Atualmente esta indústria mantém viva a sua atividade devido a um forte ’know-how’ nesta matéria e a uma qualidade invejável. Apesar do forte ‘know-how’ já existente, esta indústria está constantemente a ser solicitada para novos desafios, passando pela necessidade da aplicação de novos materiais os quais trazem sempre requisitos específicos aos processos, necessitando ser estudados com pormenor. Este estudo baseia-se na necessidade de uma empresa industrial portuguesa precisar de realizar equipamentos em construção soldada com base em aço do tipo Cr-Mo, grau 91, cuja soldadura é tradicionalmente bastante complicada. A realização dos adequados tratamentos ao material, quer antes, quer depois da soldadura, são a garantia de que a qualidade final do produto atinge os níveis exigidos pelos clientes. Assim, o presente estudo, com uma forte componente experimental, permitiu determinar com sucesso quais as melhores condições para o ciclo térmico na soldadura que podem ser aplicadas a esta liga, para que os resultados obtidos possam exibir a qualidade desejada.