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 ao Sistema de Alimentação de Tração Elétrica (1x25 kV - Rede convencional, 2x25 kV –Rede convencional + Alta velocidade)

O transporte ferroviário é um meio de transporte em que o meio de deslocamento ocorre por meio de vias férreas, transportando, entre outros, pessoas e cargas. Este meio de transporte é um dos mais antigos e a sua origem está ligada directamente com a Primeira Revolução Industrial, acontecimento histórico que sucedeu na Europa no final do século XVIII e início do século XIX. Uma rede ferroviária é um sistema único no ponto de vista do uso de tração elétrica assim como no modo que se insere na sociedade por ser um meio de transporte seguro, rápido e bastante utilizado pela população. As redes de alimentação de energia (transporte e distribuição) e a rede de alta velocidade ditaram novas soluções para a alimentação elétrica ferroviária contribuindo para a sua evolução técnica, na segurança e também na compatibilidade eletromagnética no sentido de se estabelecerem critérios de controlo e prevenção dos efeitos indesejáveis provocados pela interferência magnética. O presente trabalho tem por objetivo analisar e estudar tecnicamente como se comportam as redes que alimentam os veículos de tração elétrica desde as subestações até à alimentação das locomotivas. Dada a complexidade da sua análise torna-se necessário o recurso a ferramentas de simulação mais ou menos complexas. No presente trabalho recorreu-se ao MATLABTM, nomeadamente, ao MATLABTM/Simulink. Foram analisadas as principais grandezas elétricas em cenários distintos para os sistemas de alimentação da catenária de 1x25 kV e 2x25 kV.

Transverse Vibrations in Beams Supported by a Piece-Wise Homogeneous Visco- Elastic Foundation

Transversal vibrations induced by a load moving uniformly along an infinite beam resting on a piece-wise homogeneous visco-elastic foundation are studied. Special attention is paid to the additional vibrations, conventionally referred to as transition radiations, which arise as the point load traverses the place of foundation discontinuity. The governing equations of the problem are solved by the normalmode analysis. The solution is expressed in a form of infinite sum of orthogonal natural modes multiplied by the generalized coordinate of displacement. The natural frequencies are obtained numerically exploiting the concept of the global dynamic stiffness matrix. This ensures that the frequencies obtained are exact. The methodology has restrictions neither on velocity nor on damping. The approach looks simple, though, the numerical expression of the results is not straightforward. A general procedure for numerical implementation is presented and verified. To illustrate the utility of the methodology parametric optimization is presented and influence of the load mass is studied. The results obtained have direct application in analysis of railway track vibrations induced by high-speed trains when passing regions with significantly different foundation stiffness.

Innovation assessment in a local branch of a rail transport manufacture industry - A case study

Based on a poster submitted to CONCORD 2011 - Conference on Corporate R&D: The dynamics of Europe's industrial structure and the growth of innovative firms, Sevilla, IPTS, 6 Out. 2011, Seville, http://www.eventisimo.com/concord2011/recibido.html

Methylene blue vital staining for Trypanosoma cruzi trypomastigotes and epimastigotes

The morphological identification of Trypanosoma cruzi is currently considered to have a high specificity, but its sensitivity, which depends on the volume of the sample examined, is rather low. Trypanosome developmental stages suspended in blood, reduviid feces, and culture media are routinely searched for by means of fresh film examination (about 2 µL). High speed centrifugation of blood samples separates the buffy coat, where most trypomastigotes concentrate. As the parasites are transparent and colorless, their detection is mostly dependent on their motility. The fluorescent vital stain acridine orange has been used to enhance image contrast, as exemplified by the QBC (Quantitative Buffy Coat) technique. Staining blood, buffy coat, reduviid feces, and culture media samples with methylene blue (also a vital dye) is a means of producing sharp, well contrasted images of motile or non-motile T. cruzi developmental stages, only standard laboratory microscopes being required. Slides previously coated with a thin layer of methylene blue are used to stain fresh blood films. Photomicrographs exemplify the results of methylene blue staining applied to living and fixed parasites.

Proposta de Reconversão de linhas Ferroviárias para Linhas de Levitação Magnética Caso de Estudo Brasil

Trabalho realizado para a disciplina de Dissertação, Projeto ou Estágio do Instituto Superior Técnico de Engenharia do Porto, no ano letivo de 2014/2015, com a proposta de Dissertação no âmbito da transição das convencionais vias de ferrovia para as vias de levitação magnética, como parte dos requisitos à obtenção dos ECTS necessários à classificação final. Propõe-se nesta dissertação a aplicação de um sistema de levitação magnética que resulta da evolução dos sistemas existentes. A proposta exposta é uma melhoria que consiste numa possibilidade teórica de o trilho conseguir através do magnetismo, aplicar uma rotação ao veículo necessária em curva e ajustar essa rotação à velocidade a que se desloca. Para que este sistema funcione sugere-se a introdução de mais um campo magnético no trilho, que tem como função rodar o veículo em curva e substituir a sobrelevação ou escala do convencional trilho. Sugere-se que este sistema seja aplicado no território brasileiro em três fases distintas. Ligando numa primeira fase as três maiores cidades, seguido do litoral e por fim o interior do Brasil. A aplicação deste sistema no Brasil pode apresentar ser a solução ideal, em termos de velocidade e conforto, contudo é um sistema que necessita de estudos mais aprofundados.

Middleware for Large-scale Distributed Systems

Nos últimos anos o aumento exponencial da utilização de dispositivos móveis e serviços disponibilizados na “Cloud” levou a que a forma como os sistemas são desenhados e implementados mudasse, numa perspectiva de tentar alcançar requisitos que até então não eram essenciais. Analisando esta evolução, com o enorme aumento dos dispositivos móveis, como os “smartphones” e “tablets” fez com que o desenho e implementação de sistemas distribuidos fossem ainda mais importantes nesta área, na tentativa de promover sistemas e aplicações que fossem mais flexíveis, robutos, escaláveis e acima de tudo interoperáveis. A menor capacidade de processamento ou armazenamento destes dispositivos tornou essencial o aparecimento e crescimento de tecnologias que prometem solucionar muitos dos problemas identificados. O aparecimento do conceito de Middleware visa solucionar estas lacunas nos sistemas distribuidos mais evoluídos, promovendo uma solução a nível de organização e desenho da arquitetura dos sistemas, ao memo tempo que fornece comunicações extremamente rápidas, seguras e de confiança. Uma arquitetura baseada em Middleware visa dotar os sistemas de um canal de comunicação que fornece uma forte interoperabilidade, escalabilidade, e segurança na troca de mensagens, entre outras vantagens. Nesta tese vários tipos e exemplos de sistemas distribuídos e são descritos e analisados, assim como uma descrição em detalhe de três protocolos (XMPP, AMQP e DDS) de comunicação, sendo dois deles (XMPP e AMQP) utilzados em projecto reais que serão descritos ao longo desta tese. O principal objetivo da escrita desta tese é demonstrar o estudo e o levantamento do estado da arte relativamente ao conceito de Middleware aplicado a sistemas distribuídos de larga escala, provando que a utilização de um Middleware pode facilitar e agilizar o desenho e desenvolvimento de um sistema distribuído e traz enormes vantagens num futuro próximo.

Avaliação do comportamento e reforço da Ponte de Maçaínhas sob a ação do tráfego ferroviário

A presente dissertação tem como principal objetivo a avaliação do estado de conservação de uma ponte ferroviária metálica centenária para posteriormente se efetuar o reforço desta. O objeto de estudo foi a Ponte de Maçaínhas, uma ponte metálica treliçada que se situa na linha da Beira Baixa permitindo a ligação entre a Guarda e a Covilhã. Este trabalho envolveu um estudo profundo de vários conteúdos normativos relativos a ações em pontes ferroviárias e ações ambientais. Este estudo estende-se ainda ao campo das verificações regulamentares e critérios de segurança estrutural adequadas ao presente contexto. A operação de reforço começou numa rigorosa análise dos componentes estruturais da ponte, através do estudo de plantas e de um extenso registo fotográfico, para posteriormente se conceber um modelo numérico que traduzisse a situação real. Ao modelo concebido foram aplicadas as cargas regulamentares adequadas por forma a entender o comportamento que a ponte apresenta perante estas e se as suas secções transversais apresentam capacidade resistente suficiente. Caso estas não apresentem capacidade resistente suficiente teriam de ser intervencionadas. Concluído o processo de avaliação estrutural e de reforço, procedeu-se à verificação do comportamento da estrutura reforçada perante as ações de projeto. Com isto pretende-se avaliar se os esforços se distribuem da mesma maneira ou se a operação de reforço teve algum efeito na distribuição destes. Por último, para avaliar o comportamento da estrutura perante a passagem de tráfego real, realizaram-se análises dinâmicas que tiveram por base um grupo de veículos que habitualmente circulam na linha da Beira Baixa e um comboio de alta velocidade. Estas análises foram realizadas tanto para a situação pré reforço como pós reforço. Desta forma conseguiu-se fazer um paralelo entre ambas as condições e perceber se a operação de reforço foi bem-sucedida.

Masonry infill walls under blast loading using confined underwater blast wave generators (WBWG)

The vulnerability of the masonry envelop under blast loading is considered critical due to the risk of loss of lives. The behaviour of masonry infill walls subjected to dynamic out-of-plane loading was experimentally investigated in this work. Using confined underwater blast wave generators (WBWG), applying the extremely high rate conversion of the explosive detonation energy into the kinetic energy of a thick water confinement, allowed a surface area distribution avoiding also the generation of high velocity fragments and reducing atmospheric sound wave. In the present study, water plastic containers, having in its centre a detonator inside a cylindrical explosive charge, were used in unreinforced masonry infills panels with 1.7m by 3.5m. Besides the usage of pressure and displacement transducers, pictures with high-speed video cameras were recorded to enable processing of the deflections and identification of failure modes. Additional numerical studies were performed in both unreinforced and reinforced walls. Bed joint reinforcement and grid reinforcement were used to strengthen the infill walls, and the results are presented and compared, allowing to obtain pressure-impulse diagrams for design of masonry infill walls.

Electromagnetic fields and environmental noise: human health impacts in Serzedelo, Guimarães (Portugal)

The present paper investigates the risks that arise from exposure to noise from powerpoles and powerlines in Serzedelo, in the municipality of Guimarães, in Portugal. This research focused on four guiding questions: Can powerlines cause noise? Do powerlines cause discomfort? Do powerlines cause discomfort due to noise? And can powerlines effect human health? Two groups were the basis of the study: people that were exposed to electromagnetic waves and people that were not. the research pointed to the harmful influence of the presence of powerlines and high-voltage masts in residential areas and the damage to the cells in the human body. This type of environmental noise, which has the spectral content of a low frequency, typically tonal noise and a very high speed of propagation, is a complex source to explain in terms of the health profiles of the human population living in Serzedelo, located in an area that is densely occupied by high voltage powerlines and powerpole.

Investigation on the homogeneity and stability of aqueous nano cellulose suspensions prepared using pluronic F-127

This paper presents the results of experimental investigation on the aqueous dispersion behaviour of micro crystalline cellulose (MCC) prepared using Pluronic F-127. For this purpose, different concentrations (0.5-3.0 wt.%) of MCC were dispersed in water with the help of ultrasonication technique using various concentrations of Pluronic F-127. The homogeneity of the suspensions and agglomerations were characterized by optical and transmission electron microscopy and the concentration of well dispersed MCC was measured using UV-Vis spectroscopy. Also, the suspensions were subjected to high speed ultracentrifugation at 3000 rpm and observed visually for sedimentation and subsequently, concentration was calculated using UV-Vis, in order to assess the long term stability of the suspensions. Based on these experiments, optimum concentration of Pluronic to disperse different MCC concentrations has been suggested.

Structure dependent resistivity and dielectric characteristics of tantalum oxynitride thin films produced by magnetron sputtering

tThe main purpose of this work is to present and to interpret the change of electrical properties of TaxNyOzthin films, produced by DC reactive magnetron sputtering. Some parameters were varied during deposi-tion: the flow of the reactive gases mixture (N2and O2, with a constant concentration ratio of 17:3); thesubstrate voltage bias (grounded, −50 V or −100 V) and the substrate (glass, (1 0 0) Si or high speed steel).The obtained films exhibit significant differences. The variation of the deposition parameters inducesvariations of the composition, microstructure and morphology. These differences cause variation of theelectrical resistivity essentially correlated with the composition and structural changes. The gradualdecrease of the Ta concentration in the films induces amorphization and causes a raise of the resistivity.The dielectric characteristics of some of the high resistance TaxNyOzfilms were obtained in the sampleswith a capacitor-like design (deposited onto high speed steel, with gold pads deposited on the dielectricTaxNyOzfilms). Some of these films exhibited dielectric constant values higher than those reported forother tantalum based dielectric films.

Desenvolvimento de um motor BMW para servir de Range Extender

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

К вопросу исследования вариаций общего содержания озона, в аспекте проблемы Солнечно-земных связей

შრომაში განხილულია ოზონის საერთო რაოდენობის (ოსრ) სეზონური ვარიაციების ხასიათის დაზუსტება მზე-დედამიწის კავშირების პრობლემის ასპექტში. ამისათვის ოსრ-ის წლიური ვარიაციები დაყოფილ იქნა ორ ნაწილად: 1. „ნორმალური“, რომელიც გამოსახულია სონუსიოდალური ტალღის სახით. 2. „ანომალური“ , როცა ოსრ-ის წლიური ვარიაცია არსებითად განსხვავებულია „ნორმალური“ ფიზიკური რეჟიმისაგან.

Efficiency Comparison of DFT/IDFT Algorithms by Evaluating Diverse Hardware Implementations

In this paper we investigate various algorithms for performing Fast Fourier Transformation (FFT)/Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT), and proper techniques for maximizing the FFT/IFFT execution speed, such as pipelining or parallel processing, and use of memory structures with pre-computed values (look up tables -LUT) or other dedicated hardware components (usually multipliers). Furthermore, we discuss the optimal hardware architectures that best apply to various FFT/IFFT algorithms, along with their abilities to exploit parallel processing with minimal data dependences of the FFT/IFFT calculations. An interesting approach that is also considered in this paper is the application of the integrated processing-in-memory Intelligent RAM (IRAM) chip to high speed FFT/IFFT computing. The results of the assessment study emphasize that the execution speed of the FFT/IFFT algorithms is tightly connected to the capabilities of the FFT/IFFT hardware to support the provided parallelism of the given algorithm. Therefore, we suggest that the basic Discrete Fourier Transform (DFT)/Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT) can also provide high performances, by utilizing a specialized FFT/IFFT hardware architecture that can exploit the provided parallelism of the DFT/IDF operations. The proposed improvements include simplified multiplications over symbols given in polar coordinate system, using sinе and cosine look up tables, and an approach for performing parallel addition of N input symbols.