Soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Impulsos activos sobre estruturas de suporte em consola

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil Estruturas e Geotecnia

Efeito da idade ao abate e uso de suplementação sobre a relação de ácidos graxos da carne de cordeiros da raça Morada Nova.

Resumo: Objetivou-se avaliar o efeito da idade ao abate e do uso ou não de suplementação na fase de cria sobre as relações de ácidos graxos da carne de ovinos. Foram utilizados 32 cordeiros Morada Nova, machos, não castrados, abatidos aos 60, 78, 106 e 134 dias, em grupos de 8 cordeiros por abate. Na carne avaliada foram identificados sete ácidos graxos saturados, cinco ácidos graxos monoinsaturados e cinco ácidos graxos poli-insaturados. O uso da suplementação na fase de cria (com Creep feeding) não alterou as relações entre ácidos graxos saturados e insaturados, bem como o percentual de ácidos graxos desejáveis (P>0,05) presentes na carne de cordeiros. A idade ao abate interferiu positiva e linearmente na relação entre ácidos graxos monoinsaturados e insaturados, o que permite abater os cordeiros com até 134 dias sem prejuízo para as relações entre os ácidos graxos [Effect of age at slaughter and use of supplementation on the ratio of fatty acids of meat from lambs of Morada Nova race]. Abstract: This study aimed to evaluate the effect of age at slaughter and the use or not supplementation in creating phase on the relationship of fatty acids of sheep meat. 32 Morada Nova lambs were used, male, not castrated, slaughtered at 60, 78, 106 and 134 days, 8 lambs for slaughter groups. In evaluated meat were identified seven saturated fatty acids, monounsaturated fatty acids and five polyunsaturated fatty acids. The use of supplementation in the creation phase (with Creep feeding) did not alter the relationship between saturated and unsaturated fatty acids, as well as the percentage of desirable fatty acids (P>0,05) in the lamb meat. The age at slaughter interfered positively and linearly in the relationship between monounsaturated and unsaturated fatty acids, which allows slaughter lambs up to 134 days without prejudice to the relationship between fatty acids

Produção de compósitos Alumínio/NiTi através do processo híbrido de fricção linear

Os compósitos inteligentes de matriz metálica (CIMM) têm sido intensamente explorados nas últimas décadas devido à capacidade destes sistemas poderem alterar as suas propriedades mediante um estímulo externo. As ligas de Níquel-Titânio (Ni-Ti) são materiais inteligentes e desempenham, maioritariamente, funções de atuação ou controlo de vibrações nos sistemas em que se inserem, permitindo que estes apresentem características funcionais. A soldadura por fricção linear (SFL) tem sido uma alternativa aos processos de soldadura por fusão para materiais difíceis de soldar como as ligas de alumínio (AA) ou ainda na ligação de materiais dissimilares. No entanto, devido à ocorrência de defeitos, gerados como consequência do deficiente fluxo visco-plástico produzidos pela SFL, surgiram novas variantes deste processo, como a SFL assistida por corrente elétrica (SFLACE), que, por efeito de Joule, provoca o aquecimento do material processado e, consequente, aumento do fluxo visco-plástico, diminuindo ou eliminando a presença de defeitos. Este trabalho incide na produção de CIMM utilizando chapas de AA1100 reforçadas com Ni-Ti por SFLACE em configuração de junta sobreposta. As interfaces e os fluxos de material resultantes foram analisados recorrendo às técnicas de microscopia ótica (MO), SEM, EDS e difração de raio-x (DRX). O controlo de vibrações do CIMM produzido foi também estudado através de ensaios de vibração à temperatura ambiente, bem como a temperaturas superiores à de fim da formação da fase austenítica, e efetuaram-se ensaios de flexão e pull-out com vista à caracterização mecânica. Observou-se que o compósito produzido apresenta um fator de amortecimento superior quando o reforço se encontra na fase martensítica. O ensaio de pull-out confirmou a existência da ligação entre a matriz e o reforço, igualmente observada por SEM. O compósito produzido apresenta uma forte ligação entre os materiais dissimilares, com franca melhoria no caso das amostras processadas com corrente elétrica, obtendo-se um material com características funcionais.

Encurvadura de colunas mistas aço-betão segundo o Eurocódigo 4

A construção mista aço-betão é uma área da Engenharia Civil em constante actualização, oferecendo diversas vantagens face à construção em betão armado e metálica. Existem vários regulamentos que tratam este tema, destacando-se o Eurocódigo 4. No presente trabalho aborda-se a verificação à encurvadura de colunas mistas segundo esta norma, incluindo o método simplificado e o geral. São desenvolvidos dois programas de cálculo para a avaliação da resistência de secções mistas duplamente simétricas à flexão composta desviada. O primeiro considera que o comportamento dos materiais é rígido-plástico e o segundo elasto-plástico não-linear. Os programas são validados por comparação com resultados encontrados na bibliografia. Estes programas constituem uma ferramenta útil para Projectistas na avaliação da resistência deste tipo de secções. Estuda-se a modelação numérica de colunas mistas, pelo método dos elementos finitos, recorrendo aos programas Adina e Ansys. Para além de exemplos de validação, apresenta-se um estudo original de uma coluna parcialmente betonada, o qual permite extrair conclusões e recomendações relativamente à aplicação das disposições regulamentares do Eurocódigo 4.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica em soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

A soldadura por fricção linear (SFL) é um processo de ligação no estado sólido com capacidade para soldar materiais dissimilares e ligas metálicas de baixa soldabilidade. Contudo, nas juntas soldadas com uma configuração topo-a-topo é possível o aparecimento de defeitos na raiz do cordão, nomeadamente, de falta de penetração e de alinhamentos de óxidos. Estes defeitos são responsáveis pela diminuição da resistência mecânica das juntas, sobretudo quando sujeitas a esforços de fadiga. Existem variantes do processo para eliminar este tipo de defeitos, no entanto, verificam-se algumas dificuldades tecnológicas e a competitividade do processo é afetada. No âmbito deste trabalho desenvolveu-se uma variante do processo designado soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica (SFLAE). Esta variante consiste em introduzir uma corrente elétrica de elevada intensidade na zona da raiz do cordão, por forma a que o calor gerado por efeito de Joule aqueça o material e aumente o fluxo visco-plástico nessa zona, tendo em vista atenuar ou eliminar os defeitos na raiz. Foram concebidas e produzidas ferramentas de SFL dedicadas, melhorado um modelo analítico do processo, realizadas simulações numéricas para permitir compreender alguns fenómenos físicos envolvidos no processo, e realizados ensaios experimentais de validação. A análise aos cordões permitiu observar uma diminuição da espessura dos defeitos na raiz em três ensaios realizados na liga AA1100 e AA6084-T6 usando intensidades de corrente de 300 A. Dos resultados de microdureza e de medição de condutividade elétrica é possível concluir que a microestrutura do material não é significativamente alterada pela passagem de corrente elétrica.

Innovative method for the continuous monitoring of concrete viscoelastic properties since early ages: concept and pilot experiments

The experimental evaluation of viscoelastic properties of concrete is traditionally made upon creep tests that consist in the application of sustained loads either in compression or in tension. This kind of testing demands for specially devised rigs and requires careful monitoring of the evolution of strains, whereas assuring proper load constancy. The characterization of creep behaviour at early ages offers additional challenges due to the strong variations in viscoelastic behaviour of concrete during such stages, demanding for several testing ages to be assessed. The present research work aims to assist in reducing efforts for continuous assessment of viscoelastic properties of concrete at early ages, by application of a dynamic testing technique inspired in methodologies used in polymer science: Dynamic Mechanical Analyses. This paper briefly explains the principles of the proposed methodology and exhibits the first results obtained in a pilot application. The results are promising enough to encourage further developments.

Monitoring the early stiffness development in epoxy adhesives for structural strengthening

The present work aimed to assess the early-age evolution of E-modulus of epoxy adhesives used for Fibre-Reinforced Polymer (FRP) strengthening applications. The study involved adapting an existing technique devised for continuous monitoring of concrete stiffness since casting, called EMM-ARM (Elasticity Modulus Measurement through Ambient Response Method) for evaluation of epoxy stiffness. Furthermore, monotonic tensile tests according to ISO standards and cyclic tensile tests were carried out at several ages. A comparison between the obtained results was performed in order to better understand the performance of the several techniques in the assessment of stiffness of epoxy resins. When compared to the other methodologies, the method for calculation of E-modulus recommended by ISO standard led to lower values, since in the considered strain interval, the adhesive had a non-linear stress–strain relationship. The EMM-ARM technique revealed its capability in clearly identifying the hardening kinetics of epoxy adhesives, measuring the material stiffness growth during the entire curing period. At very early ages the values of Young׳s modulus obtained with quasi-static tests were lower than the values collected by EMM-ARM, due to the fact that epoxy resin exhibited a significant visco-elastic behaviour.

Time-dependent flexural behaviour of cracked steel fibre reinforced self-compacting concrete panels

In the present work are described and discussed the results of an extensive experimental program that aims to study the long-term behaviour of cracked steel fibre reinforced self-compacting concrete, SFRSCC, applied in laminar structures. In a first stage, the influence of the initial crack opening level (wcr = 0.3 and 0.5 mm), applied stress level, fibre orientation/dispersion and distance from the casting point, on the flexural creep behaviour of SFRSCC was investigated. Moreover, in order to evaluate the effects of the creep phenomenon on the residual flexural strength, a series of monotonic tests were also executed. It was found that wcr = 0.5 mm series showed a higher creep coefficient comparing to the series with a lower initial crack opening. Furthermore, the creep performance of the SFRSCC was influenced by the orientation of the extracted prismatic specimens regarding the direction of the concrete flow within the cast panel.

Plastic-damage smeared crack model to simulate the behaviour of structures made by cement based materials

This work proposes a constitutive model to simulate nonlinear behaviour of cement based materials subjected to different loading paths. The model incorporates a multidirectional fixed smeared crack approach to simulate crack initiation and propagation, whereas the inelastic behaviour of material between cracks is treated by a numerical strategy that combines plasticity and damage theories. For capturing more realistically the shear stress transfer between the crack surfaces, a softening diagram is assumed for modelling the crack shear stress versus crack shear strain. The plastic damage model is based on the yield function, flow rule and evolution law for hardening variable, and includes an explicit isotropic damage law to simulate the stiffness degradation and the softening behaviour of cement based materials in compression. This model was implemented into the FEMIX computer program, and experimental tests at material scale were simulated to appraise the predictive performance of this constitutive model. The applicability of the model for simulating the behaviour of reinforced concrete shear wall panels submitted to biaxial loading conditions, and RC beams failing in shear is investigated.

Simulação numérica do comportamento ao impacto de componentes para calçado de segurança

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento de modelos numéricos e análise experimental de subestruturas soldadas de transformadores de potência, sujeitas a forças de curto-circuito em regime transitório

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Fluência no betão desde as primeiras idades: um estudo experimental

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Simulation of the deformation behaviour of two-phase composites

Two-phase polycrystal, elasto-viscoplastic material model, heterogeneity, anisotropy, flow behaviour, crystallographic texture, strain field

Superficial and deep changes of cellular mechanical properties following cytoskeleton disassembly.

The cytoskeleton, composed of actin filaments, intermediate filaments, and microtubules, is a highly dynamic supramolecular network actively involved in many essential biological mechanisms such as cellular structure, transport, movements, differentiation, and signaling. As a first step to characterize the biophysical changes associated with cytoskeleton functions, we have developed finite elements models of the organization of the cell that has allowed us to interpret atomic force microscopy (AFM) data at a higher resolution than that in previous work. Thus, by assuming that living cells behave mechanically as multilayered structures, we have been able to identify superficial and deep effects that could be related to actin and microtubule disassembly, respectively. In Cos-7 cells, actin destabilization with Cytochalasin D induced a decrease of the visco-elasticity close to the membrane surface, while destabilizing microtubules with Nocodazole produced a stiffness decrease only in deeper parts of the cell. In both cases, these effects were reversible. Cell softening was measurable with AFM at concentrations of the destabilizing agents that did not induce detectable effects on the cytoskeleton network when viewing the cells with fluorescent confocal microscopy. All experimental results could be simulated by our models. This technology opens the door to the study of the biophysical properties of signaling domains extending from the cell surface to deeper parts of the cell.