Análise da vida à fadiga de ligações soldadas em T

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Modelação e análise não-linear do comportamento dinâmico de um passadiço pedonal

Dissertação para obtencão do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Análise de um sistema de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval

De modo a eliminar a propagação de fissuras ocorridas em condutas de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval, neste estudo é feita a avaliação de diferentes geometrias alternativas para a estrutura mencionada, assim como se avalia a possibilidade de substituição local, nas zonas críticas, do material actualmente utilizado na conduta por uma nova liga de alta resistência. A possibilidade de utilizar um novo aço inoxidável austenítico Cr-Mn, de alta resistência (ThyssenKrupp, 2009), está a ser estudada e alguns resultados experimentais efectuados a este material, obtidos a temperatura ambiente e a alta temperatura, são apresentados. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Uma primeira parte onde se apresenta a análise experimental realizada e uma segunda parte, que trata a simulação numérica da conduta por elementos finitos. Na análise experimental foram realizados ensaios de tracção uniaxial, ensaios de dureza e de caracterização geométrica do cordão de soldadura de ligações soldadas de tipo topo a topo entre o aço AISI 316L e o aço Cr-Mn. Alguns dos resultados experimentais obtidos em provetes soldados com combinações dos materiais de base, aço AISI316L e Cr-Mn, a 24ºC e 350ºC, são: a tensão de cedência do aço Cr-Mn é cerca de 66% e 35% mais elevada que a obtida para o aço AISI 316L, a 24 e 350ºC, respectivamente; a tensão de rotura é também 33% e 19% mais elevada que o aço AISI 316L, para as mesmas temperaturas. Os ensaios de dureza revelam valores médios que estão de acordo com as propriedades mecânicas obtidas à temperatura ambiente. Tendo como referência os resultados experimentais obtidos para as propriedades mecânicas dos materiais, assim como a distribuição de temperaturas e de pressão interna devido aos gases resultantes da combustão, foi feita a simulação numérica de diferentes geometrias da conduta, tendo sido determinado o nível das tensões presentes na superfície da conduta. A distribuição de temperatura e pressão introduzidas nas análises numéricas foram calculadas e verificada a sua validade por comparação com os resultados obtidos por (Cruz, 2009). Os resultados das análises numéricas sugerem que a alteração da geometria actual da conduta pode ser benéfica uma vez que as tensões principais máximas induzidas na estrutura podem diminuir mais de 26%, quando comparadas com as tensões termomecânicas induzidas na geometria actual da conduta.

Análise não linear do comportamento dinâmico de passadiços pedonais pré-fabricados

Os terramotos têm sido considerados uma das forças mais destrutivas e violentas da natureza, causando grandes tragédias e perdas económicas significativas. O objetivo principal do presente estudo é avaliar o comportamento global e local de três pontes pedonais, pré-fabricadas, durante a ação sísmica regulamentar. Através destas análises, pretende-se avaliar o risco de colapso das estruturas por “descalçamento” do tabuleiro e, caso necessário, propor soluções para evitar este fenómeno e melhorar o desempenho sísmico dos passadiços. No domínio de pontes, o “descalçamento dos apoios” é um tipo de rotura que pode ocorrer em estruturas com tramos simplesmente apoiados, onde os problemas surgem geralmente na interface de ligação tabuleiro-pilar, podendo conduzir ao derrubamento do primeiro. Este tipo de ligação é geralmente constituído por um conjunto de varões de aço – ferrolhos, chumbados verticalmente ao capitel do pilar e que atravessam placas de neoprene, ficando instalados no negativo das vigas. A selagem dos varões é normalmente realizada com argamassa de alta resistência. Os problemas que surgem neste tipo de ligação estão associados, a maior parte das vezes, à falta de manutenção e ao insuficiente comprimento de entrega do tabuleiro na zona dos aparelhos de apoio. A simulação do comportamento da estrutura durante as várias fases construtivas e aplicação de cargas, até ao colapso total, implica a utilização de uma ferramenta adequada. A modelação numérica foi efetuada com recurso ao programa de cálculo não-linear de estruturas Extreme Loading for Structures, baseado no Método dos Elementos Aplicados. O método considera os efeitos da não-linearidade física e geométrica, permitindo analisar o comportamento das estruturas durante a fase elástica e inelástica, passando pela cedência das armaduras, abertura e propagação de fendas até à separação dos elementos. Com base neste trabalho, foi possível verificar alterações significativas na resposta sísmica da estrutura, nomeadamente devido à eventual degradação dos ferrolhos.

Propagação de fendas por fadiga quando sujeitas a carregamentos em Modo I ou Modo III

A propagação de fenda sob fadiga pode ser observada em vários componentes mecânicos, que podem ser feitos de chapa fina ou espessa (ou cascas) e, consequentemente, serem sujeitos a estado plano de tensão ou estado plano de deformação, respectivamente. As cargas aplicadas num corpo sólido que contém um entalhe estreito ou uma fenda aguda irão induzir uma zona de escoamento limite de material com uma dimensão que dependerá das propriedades mecânicas do material, bem como a espessura do corpo, o comprimento de fenda e a intensidade das cargas aplicadas. A propagação da fenda pode então ocorrer sob modo I, II, III ou modo misto. Esta tese apresenta as funções integrais JI, JII e JIII , que foram correlacionadas com os factores de intensidade de tensão KI, KII e KIII, para provetes CT espessos e finos. A avaliação dos valores do Integral-J foi feita para diferentes comprimentos de fenda, ao longo da frente de fenda, usando o Método dos Elementos Finitos (MEF), com nós colapsados e intermédios deslocados a ¼ do comprimento da aresta, com o objectivo de simular a singularidade na extremidade da fenda. A interacção entre os modos de abertura, corte e rasgamento é também discutida. Adicionalmente, a propagação de fenda sob o modo I e o modo III foi determinada experimentalmente, à temperatura ambiente, para um aço inoxidável austenítico Cr-Mn de alta resistência.

Development of an optimized methodology for tensile testing of carbon steels in hydrogen environment

The study was performed at OCAS, the Steel Research Centre of ArcelorMittal for the Industry market. The major aim of this research was to obtain an optimized tensile testing methodology with in-situ H-charging to reveal the hydrogen embrittlement in various high strength steels. The second aim of this study has been the mechanical characterization of the hydrogen effect on hight strength carbon steels with varying microstructure, i.e. ferrite-martensite and ferrite-bainite grades. The optimal parameters for H-charging - which influence the tensile test results (sample geometry type of electrolyte, charging methods effect of steel type, etc.) - were defined and applied to Slow Strain Rate testing, Incremental Step Loading and Constant Load Testing. To better understand the initiation and propagation of cracks during tensile testing with in-situ H-charging, and to make the correlation with crystallographic orientation, some materials have been analyzed in the SEM in combination with the EBSD technique. The introduction of a notch on the tensile samples permits to reach a significantly improved reproducibility of the results. Comparing the various steel grades reveals that Dual Phase (ferrite-martensite) steels are more sensitive to hydrogen induced cracking than the FB (ferritic-bainitic) ones. This higher sensitivity to hydrogen was found back in the reduced failure times, increased creep rates and enhanced crack initiation (SEM) for the Dual Phase steels in comparison with the FB steels.

Perdas de solo e água por erosão hídrica influenciadas por métodos de preparo, classes de declive e níveis de fertilidade do solo

A erosão é a forma mais prejudicial de degradação do solo. Além de reduzir sua capacidade produtiva para as culturas, ela pode causar sérios danos ambientais, como assoreamento e poluição das fontes de água. Contudo, usando adequados sistemas de manejo do solo e bem planejadas práticas conservacionistas de suporte, os problemas de erosão podem ser satisfatoriamente resolvidos. Com o propósito de obter informações quantitativas sobre o assunto, para servirem de guia nos planejamentos conservacionistas de uso da terra, realizou-se um experimento de erosão sob chuva natural, em Latossolo Vermelho distroférrico típico textura muito argilosa, no município de Santo Ângelo, região das Missões (RS), de dezembro de 1994 a maio de 1996, objetivando quantificar as perdas de solo e água causadas por erosão hídrica. Os tratamentos consistiram dos métodos de preparo do solo convencional, reduzido e semeadura direta, avaliados sob as condições "solo com fertilidade corrigida" nas classes de declividade de 0-0,04; 0,04-0,08 e 0,08-0,12 m m-1 (com gradientes médios de, respectivamente, 0,035; 0,065 e 0,095 m m-1) e "solo com fertilidade atual" na classe de declividade de 0,04-0,08 m m-1. As operações de preparo do solo e semeadura foram efetuadas todas transversalmente ao declive, exceto para o tratamento-testemunha (preparo convencional, sem cultivo, continuamente descoberto e sem crosta), no qual as operações de aração e gradagem foram realizadas no sentido do declive. A seqüência de culturas utilizada na avaliação da erosão foi constituída de dois ciclos culturais de soja (Glycine max, L.), no período de primavera-verão de 1994/95 e 1995/96, e um de aveia preta (Avena strigosa, S.), no período de outono-inverno de 1995. O índice de erosividade das chuvas (EI30) calculado no período experimental (1,5 ano) foi de 10.236 MJ mm ha-1 h-1 e concentrou-se, repetidamente, em 1995 e 1996, nos meses de janeiro a março, perfazendo, acumuladamente nestes duplos períodos, 70 % do total. Perdas significativas de solo por erosão hídrica (até 80 Mg ha-1 em um único ciclo cultural) ocorreram somente no preparo convencional sem cultivo e estabelecido no sentido do declive (testemunha), embora o solo na parcela tenha apresentado um valor de erodibilidade muito baixo (fator K igual a 0,0091 Mg ha h MJ-1 mm-1 ha-1 ). Sob cultivo, porém em valores bem mais baixos, as perdas de solo continuaram sendo as maiores no preparo convencional (ao redor de 13,0 Mg ha-1 em 1,5 ano), notadamente nas classes de declividade média e alta, ficando o preparo reduzido com as intermediárias (ao redor de 4,0 Mg ha-1 em 1,5 ano) e a semeadura direta com as menores (ao redor de 1,0 Mg ha-1 em 1,5 ano), enquanto as perdas de água foram todas muito baixas e pouco diferenciadas. A condição "solo com fertilidade corrigida" aumentou muito a quantidade de fitomassa aérea produzida pelas culturas e, conseqüentemente, a massa de resíduos culturais, a percentagem de cobertura morta do solo e as perdas de solo por erosão hídrica, especialmente no preparo convencional; contudo, ela praticamente não influenciou as perdas de água. Apesar das operações de preparo do solo e semeadura em contorno, fertilidade do solo melhorada e alta resistência do solo à erosão, o sistema de produção aveia preta-soja em preparo convencional apresentou, em declives superiores a 0,04 m m-1, perdas anuais de solo por erosão muito próximas ao limite tolerável, já no curto comprimento de rampa de 21 m utilizado nas parcelas experimentais deste estudo.

Desempenho de clones de seringueira da série IAC 300 selecionados para a região noroeste do Estado de São Paulo

É apresentado o desempenho de 19 novos clones de seringueira [Hevea brasiliensis (Willd. exAdr. de Juss.) Muell. Arg.], resultantes de hibridações conduzidas no Instituto Agronômico e avaliados em experimento de pequena escala, tendo o clone RRIM 600 como testemunha. O experimento em campo obedeceu ao delineamento em blocos ao acaso, com três repetições. Com relação à produção de borracha seca, o clone IAC 40 apresentou a maior média (62,22 g/árvore/sangria) nos três anos de avaliação, seguido pelo IAC 301 (57,67 g/árvore/sangria) e pelo IAC 300 (50,61 g/árvore/sangria), com produções 154%, 138% e 123% superiores em relação ao RRIM 600 (41,04 g/árvore/sangria). Todos os clones selecionados foram vigorosos, com perímetro do caule na abertura do painel variando de 37,81 cm (IAC 317) a 50,90 cm (IAC 315). A porcentagem de plantas aptas a sangria variou de 20,0% (IAC 317) a 100% (IAC 315). Todos os clones apresentaram baixas incidências de quebra pelo vento e de secamento do painel. Não foi detectada nenhuma doença foliar em caráter epidêmico. Dos clones estudados, 15 apresentaram alta resistência à antracnose do painel, e foram superiores ao RRIM 600; os outros cinco apresentaram resistência moderada semelhante ao RRIM 600.

Desempenho de clones de seringueira da série IAC 300 na região do planalto de São Paulo

O objetivo deste trabalho foi selecionar clones de seringueira (Hevea spp.) promissores para a região do planalto do Estado de São Paulo. De uma população de 70 clones, de polinização controlada, integrantes do experimento de avaliação em pequena escala, foram avaliados 16 da série IAC 300. O experimento foi instalado na Estação Experimental de Pindorama, no espaçamento de 7 x 3 m, em delineamento de blocos casualizados, com três repetições, tendo os clones RRIM 600 e GT 1 como testemunhas. Quanto à produção de borracha seca, destacaram-se oito e dez clones superiores ao RRIM 600 e GT 1, respectivamente. Todos os clones avaliados apresentaram-se vigorosos em relação ao perímetro do caule na abertura do painel. Sete deles mostraram alta resistência; sete, resistência moderada, e dois, suscetíveis à antracnose do painel. Sugere-se sua avaliação em experimentos de grande escala, para avaliar, além da produção, os demais caracteres secundários, em diferentes ambientes, para futuras recomendações em larga escala para o Estado de São Paulo.

Suscetibilidade à queda natural e caracterização dos frutos de diversos genótipos de bananeiras

A queda natural de frutos maduros da bananeira, resultado da separação individual de frutos da coroa da penca, também chamada despencamento, é uma característica indesejável, que pode limitar o lançamento de uma nova cultivar. O fruto destacado da penca tem vida de prateleira reduzida, além de não demonstrar boa aparência aos olhos do consumidor. Os objetivos do presente trabalho foram quantificar a suscetibilidade à queda natural dos frutos de bananeiras de grupos genômicos e ploidias diferentes, e identificar correlações entre a queda natural e diversas características físicas dos frutos. Foram utilizados 37 genótipos de bananeiras. De acordo com análise de variância e teste de Scott-Knott, os resultados evidenciaram a alta resistência ao despencamento dos genótipos pertencentes ao grupo genômico BB (Butuhan, Piraí e BB França), Terra (AAB), Poteau Nain (tipo figo) (ABB) e Thap Maeo (AAB), enquanto Prata-Anã (AAB), Grande Naine (AAA), Ambrósia (AAAA), Ouro (AA) e FHIA 18 (AAAB) obtiveram valores intermediários de resistência ao despencamento. Com relação às bananeiras suscetíveis, destacam-se os híbridos melhorados Pioneira (AAAB), YB42-21 (AAAB), Buccaneer (AAAA) e Calypso (AAAA) e a cultivar Ouro da Mata (AAAB). Verificou-se associação de 74% entre a firmeza do fruto e a resistência ao despencamento. Os estudos de grupos genômicos e ploidias indicaram maior resistência ao despencamento das bananeiras pertencentes ao grupo BB e dos genótipos triplóides ABB e AAB.

Mancha areolada causada por Thanatephorus cucumeris em mogno africano

O mogno africano (Khaya ivorensis) foi introduzido no Brasil para substituir o mogno brasileiro (Swietenia macrophylla) devido a sua alta resistência ao microlepidóptero Hypsiphyla grandella, a principal praga do mogno brasileiro. Em 1999, observou-se alta incidência da mancha areolada, causada por Thanatephorus cucumeris em viveiros e áreas de plantios definitivos de mogno africano nos Estados do Amazonas e Pará, causando lesões em folhas maduras e 100% de queda das folhas jovens. Nas folhas jovens surgem pequenas lesões marrons circundadas por uma margem púrpura e em folhas maduras as manchas são marrom-claras, exibindo anéis concêntricos.

Reação de genótipos de cacaueiros a isolados de Ceratocystis cacaofunesta

Foi avaliada a reação de 17 genótipos de cacaueiro (Theobroma cacao) à murcha-de-Ceratocystis causada por Ceratocystis cacaofunesta, utilizando três isolados mais virulentos entre os cinco testados. Em condições de casa-de-vegetação, uma suspensão de 3,0x10(4) UFC/mL de cada isolado do patógeno foi inoculada em mudas com seis meses de idade. O ensaio foi realizado em delineamento de blocos ao acaso com 17 tratamentos, três repetições e cinco mudas por parcela. A avaliação foi realizada aos 60 dias após a inoculação, pela contagem de mudas vivas. Os dados foram analisados usando pacote estatístico SAS e os contrastes das médias dos tratamentos foram obtidos pelo teste de Dunnett ao nível de 5% de significância, utilizando a cultivar Theobahia como testemunha. Dos genótipos analisados, o VB 1159 apresentou alta resistência ao patógeno. Os genótipos MUC 43, FL 78, VB 681, FC 101, VB 184, LP 06, ICS 1, VB 902, FA 13, NO 34, PS 5784 e Theobahia apresentaram resistência intermediária, enquanto que CA 1.4, VB 206, LCT 37 A e SJ 02 foram mais suscetíveis. A nova fonte de resistência à murcha-de-ceratocystis identificada neste trabalho pode ser utilizada em programa de melhoramento do cacaueiroe como porta-enxerto pelos produtores de cacau.

Revestimento eletrolítico com uma liga amorfa de Ni-W-B, resistente à corrosão e ao desgaste

Estudou-se o processo de eletrodeposição de uma camada amorfa de liga Ni-W-B sobre um cátodo, utilizando um banho contendo sulfato de níquel 0,0185 M, tungstato de sódio 0,0155 M, fosfato de boro 0,0364 M, citrato de sódio 0,0161 M, 1-docecilsulfato de sódio 0,017 g/L e hidróxido de amônio para pH 8,5. Estudos detalhados sobre a influência da temperatura do banho, agitação mecânica e densidade de corrente catódica conduziram as condições ótimas para obtenção de depósitos de ligas satisfatórias. Observou-se que esta liga apresentou, elevada resistência à corrosão e ao desgaste quando comparadas com o cromo duro, além de se comprovar, através da difratometria de raios X, sua característica amorfa. Estas ligas podem ter grande utilidade em várias aplicações nas indústrias químicas, petrolíferas, petroquímicas, navais, de construções civis e automobilísticas em decorrência de algumas características especiais, como alta resistência à corrosão e desgaste e à capacidade de manter suas propriedades mecânicas em altas temperaturas.

Efeitos da rochagem e de resíduos orgânicos sobre aspectos químicos e microbiológicos de um subsolo exposto e sobre o crescimento de Astronium fraxinifolium Schott

Áreas degredadas, como as oriundas da construção da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, de onde as camadas superficiais do solo foram removidas, apresentam baixa regeneração natural e subsolo desnudo, com problemas de compactação, alta densidade global, alta resistência à penetração de raízes e falta de matéria orgânica. Para revegetar essas áreas, torna-se necessário melhorar as condições gerais do subsolo. Este trabalho objetivou verificar os efeitos da rochagem (basalto) e da aplicação de diferentes resíduos orgânicos sobre aspectos químicos e microbiológicos de um subsolo exposto e sobre o crescimento de Gonçalo Alves (Astronium fraxinifolium Schott), uma espécie arbórea nativa de Cerrado. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e constou de 17 tratamentos, como se segue: subsolo de "área de empréstimo" com quatro doses de basalto (0, 2, 4 e 8 t ha-1), combinadas ou não com 8 t ha-1 de três resíduos orgânicos (aguapé, esterco de curral e lodo doméstico), gerando 16 tratamentos, além de um adicional, com solo de Cerrado preservado, utilizado como referência, com quatro repetições por tratamento. Foram realizadas análises químicas e microbiológicas do subsolo, além de medidas de altura, massa seca e fresca da parte aérea e do sistema radicular das plantas. Os resultados indicam que os procedimentos com esterco e aguapé, adicionados ou não de basalto, foram os que mais contribuíram para melhorar as condições químicas do subsolo e proporcionar os maiores resultados para as variáveis microbiológicas, enquanto as plantas apresentaram o maior crescimento nos tratamentos em que foram adicionados lodo de esgoto e basalto. A rochagem, realizada com basalto, proporcionou resultados positivos.

Seletividade de herbicidas aplicados em diferentes estádios de desenvolvimento da cultura do arroz de terras altas

Foram conduzidos quatro experimentos de campo, sendo dois no município de Santo Antônio de Goiás-GO e dois no município de Santa Helena de Goiás-GO, nos anos agrícolas de 1998/1999 e 1999/2000, com o objetivo de avaliar a seletividade de herbicidas para a cultura do arroz de terras altas em diferentes estádios da planta, dos cultivares Maravilha, Primavera e Canastra. Os tratamentos foram: metsulfuron-methyl (2,4 g i.a. ha-1) aos 10 e 20 dias após a emergência (DAE); 2,4-D amina (335, 502 e 670 g i.a ha-1) aos 10, 20 e 30 DAE; fenoxaprop-p-ethyl (41,4 g i.a. ha-1) aos 10, 20 e 30 DAE; e clefoxydin (120 g i.a. ha¹) aos 10, 20 e 30 DAE. A seletividade dos herbicidas dependeu do cultivar e do estádio de desenvolvimento da planta do arroz. Assim, os resultados permitem concluir que é recomendada para o cultivar Primavera a aplicação de metsulfuron-methyl aos 20 DAE e de fenoxaprop-p-ethyl e clefoxydin aos 30 DAE; o herbicida 2,4-D amina não é recomendado para este cultivar. Para o cultivar Maravilha, o metsulfuron-methyl e o fenoxaprop-p-ethyl podem ser aplicados em qualquer estádio do crescimento. Os herbicidas 2,4-D amina e clefoxydin são recomendados para aplicação aos 30 DAE. O cultivar Canastra apresentou alta resistência à aplicação dos herbicidas em todos os estádios de crescimento analisados.