Avaliação numérica e experimental da carga admissível de vigas compostas para monocarris de sistemas de elevação

Este trabalho foi realizado com o apoio, e em colaboração da empresa Flexcrane, que constrói e comercializa soluções flexíveis de pontes rolantes para cargas ligeiras. Com cargas máximas de 2 toneladas estas pontes e seus caminhos de rolamento são construídas essencialmente enformados a frio. O objetivo deste trabalho é a verificação numérica e experimental das cargas que este tipo de estrutura suporta, nas suas diferentes configurações. Numa aproximação por engenharia inversa, com a realização deste trabalho, foi possível determinar a carga admissível das vigas compostas utilizadas, assim como o seu comportamento quando em carga. Para obtenção destes resultados foram realizadas simulações computacionais recorrendo ao método de elementos finitos, utilizando para isso o software Ansys Workbench e ainda ensaios experimentais que permitiram validar os resultados obtidos numericamente e consolidar o conhecimento sobre o comportamento desta solução comercial. Por ser de construção modular, são possíveis diferentes combinações para o produto final, por esta razão foram estudados numericamente diferentes configurações possíveis, com e sem reforços. Foi realizada a validação experimental para a configuração mais usual, fazendo recurso a um dispositivo para ensaio de estruturas e componentes, pertencente ao Isep. Foi ainda utilizada a técnica extensométrica para avaliar as tensões em pontos selecionados e compara-los com os obtidos numericamente. Concluiu-se pelo ótimo desempenho dos produtos Flexcrane.

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.

Mecanismos de deformación en aceros inoxidables austeníticos metaestables

La deformación plástica puede inducir a la transformación de la austenita a martensita en los aceros inoxidables austeníticos metaestables. Para analizar este hecho, el inoxidable austenítico metaestable grado AISI 301 LN fue estudiado en dos condiciones diferentes: recocido y laminado en frío. En el primer caso, el acero era completamente austenítico, mientras que después de la laminación presentaba un importante porcentaje de α’-martensita. Se evaluó el cambio de fase cuando el acero es sometido a ensayos monotónicos y cíclicos, así como cuando ha sido modificada la superficie mediante el granallado o se han realizado tratamientos térmicos de reversión. Se utilizaron diferentes técnicas de caracterización microestructural para detectar y cuantificar la martensita, como microscopía óptica, difracción de rayos-X (DRX) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD); como también de caracterización mecánica para evaluar el comportamiento de los aceros, trabajo esencial de fractura (TEF), conformabilidad, fatiga de alto número de ciclos (HCF) y nanoindentación. Los resultados mostraron un incremento en la resistencia mecánica del acero laminado en comparación al acero recocido; este hecho está relacionado con la presencia de martensita originada por la laminación. Sin embargo, en términos de deformación y endurecimiento el acero recocido presenta un mejor desempeño como consecuencia del elevado porcentaje de fase austenítica. Así mismo, revertir la martensita de laminación a austenita y refinar la austenita presente permite obtener un acero con una propiedades mecánicas similares a cuando esta en la condición laminado.

Ohutlevyn diodilaserhitsaus

Diplomityössä tutkitaan, miten diodilaserhitsauksen ominaisuuksia ja mahdollisuuksia voidaan hyödyntää teollisuuden käytännön sovellutuksissa. Työn alkuosassa esitelläändiodilaserin toimintaperiaatetta ja säteen muodostumista. Lisäksi työssä on esitetty laserin käyttöön liittyviä turvallisuusseikkoja. Hitsaukseen liittyviä teknisiä seikkoja on myös käyty läpi. Työn kokeellisessa osassa tutkitaan kylmävalssatun ja ruostumattoman teräksen hitsattavuutta eri liitosmuodoissa kuten päittäis-, laippa- ja päällekkäisliitoksissa. Hitsauskokeet suoritettiin eri paksuisille levyille. Tavoitteena oli löytää eri levymateriaaleille ja liitosmuodoille oikeat nopeus- ja tehoparametrit. Diodilaserkokeet suoritettiin käyttäen Hämeen ammattikorkeakoulun Riihimäen yksikön 2 kW:n tehoista diodilaserlaitteistoa. Koekappaleet olivat 100 x 200 mm kokoisia. Osalle hitsatuista kappaleista tehtiin vetokokeita ja mikrokovuuskokeita. Hitseille tehtiin silmämääräinen tarkastus ja lisäksi tutkittiin hitsejä mikroskooppikuvauksella. Koekappaleita hitsaamalla selvitettiin teho- ja nopeusparametrit. Hitsattaessa kylmävalssattuja levyjä muodostui hitsausvirheitä T- ja päittäisliitoksissa. Hitsausvirheet huomattiin, kun suoritettiin vetokokeita ja tehtiin hietä. Mutta yleensä kylmävalssattujen levyjen hitsaus onnistui moitteettomasti. Kun hitsaukset suoritettiin käyttämällä ruostumatonta terästä, hitsausvirheitä ei muodostunut, kuten kylmävalssattuihin levyihin. Ruostumattomien terästen hitsaus onnistui moitteettomasti. Tunkeuma molemmissa levytyypeissä oli hyvä. Todettiin, että levyt hitsautuivat yhteen hitsauksen alussa moitteettomasti, mutta loppuosa ei hitsautunut kunnolla, koska lämpötilanmuutos muokkasi levyjen muotoja.

Diodilaserin käytön edellytykset ohutlevyjen hitsauksessa

Diplomityössä tutkitaan diodilaserhitsausta mahdollisena teollisuuden menetelmänä ja menetelmän vaatimuksia hitsattaessa ohutlevyjä. Työssä tutkittavat materiaalit ovat kylmävalssattu teräs ja ruostumaton teräs sekä liitosmuotoina päittäis-, laippa- ja päällekkäisliitos. Materiaalivahvuudet ovat 0,50 mm:stä 1,50 mm:iin. Työn tavoitteena on määrittää näille kyseisille materiaaleille ja liitosmuodoille hitsausnopeus levynvahvuuden funktiona. Lisäksi käsitellään diodilaserin rakennetta, säteen muodostusta, säteen muokkaamista, säteen analysointia ja säteen turvallisuuteen liittyviä asioita. Suoritetaan vertailua käytössä oleviin muihin lasertyöstömenetelmiin konepajoissa ja tehdään arvio mahdollisen diodilaserinvestoinnin kannattavuudesta. Diodilaserhitsauskokeissa käytettiin Hämeen ammattikorkeakoulun Riihimäen yksikön 1 kW:n tehoista diodilaseria. Koekappaleet leikattiin suuntaisleikkurilla. Osalle hitsatuista kappaleista tehtiin poikittaiset vetokokeet ja mitattiin mikrokovuudet. Virheitä tutkittiin silmämääräisesti sekä radiografisella kuvauksella. Kaikille tutkituille liitoksille, materiaaleille ja vahvuuksille saatiin määriteltyä hitsausnopeudet. Tehtyjen testien perusteella suuntaisleikkurin käyttö on mahdollista. Lisäksi havaittiin suojakaasun käytön myötä, että kirkkaan sulan aiheuttama heijastavuuden kasvu edellyttää hitsausnopeuden pienentämistä.

Materiaalimallin määrityksestä kylmämuovattujen putkipalkkien K-liitosten FE-analyysissä

Työssä on tutkittu kylmämuovattujen nelikulmaisten putkipalkkien K-liitosten mallinnusta epälineaarisella elementtimenetelmällä. Työn tärkeimpänä tavoitteena on ollut kehittää putkipalkin osien materiaalimalleja siten, että liitosten kestävyyttä voidaan tutkia laboratoriokokeiden ohella luotettavasti myös elementtimenetelmällä. Toisena tavoitteena on ollut tutkia, voidaanko putkipalkkien liitosten mitoitusohjeita turvallisesti soveltaa kylmämuovatuille putkipalkeille, joissa valmistusprosessi aiheuttaa muutoksia materiaaliominaisuuksiin, erityisesti muodonmuutoskykyyn. Työssä tehtyjen laboratoriokokeiden ja elementtianalyysien perusteella elementti-menetelmä on käyttökelpoinen työkalu putkipalkkiliitosten staattista kestävyyttä määritettäessä, kun materiaalimallit on määritetty oikein. Erityisesti liitoksen käyttö-rajatilan mukaisen kestävyyden laskennassa elementtimenetelmällä saadaan hyvin laboratoriokokeita vastaavia tuloksia. Tehdyt laboratoriokokeet osoittavat myös, että Eurocode 3:n mukaisia putkipalkkien liitosten mitoitusohjeita voi turvallisesti käyttää kylmämuovatuille putkipalkeille.

Kylmämuovattujen putkipalkkien X-liitosten äärikestävyyden ja jäykkyyden määrittäminen sekä materiaalimallin kehittäminen

Työssä on tutkittu elementtimenetelmän avulla kylmämuovattujen nelikulmaisten putkipalkkien materiaalimallin kehittämistä ja putkipalkkien X-liitosten jäykkyyden ja äärikestävyyden määrittämistä. Työn tavoitteena on tutkia kylmämuovauksen vaikutuksia putkipalkkiprofiilin materiaaliominaisuuksiin materiaalikokeiden ja elementtianalyysien avulla sekä kehittää putkipalkille anisotrooppista materiaalimallia. Työssä määritettyjä materiaalimalleja on sovellettu X-liitosten elementtimalleihin, joiden käyttäytymistä on verrattu äärikestävyyskokeiden tuloksiin. Tutkimuksen perusteella Eurocode 3:n mitoitusohjeita voidaan turvallisesti soveltaa kylmämuovattujen putkipalkkien X-liitosten laskennassa. Työssä tehtyjen materiaalikokeiden ja elementtianalyysien perusteella materiaalin anisotrooppisuuden vaikutus liitoksen kestävyyteen on vähäistä, ja putkipalkin pituussuuntaista materiaalimallia voidaan soveltaa myös kehäsuuntaisille materiaaliominaisuuksille. Materiaalikokeiden simulointi osoittaa, että elementtimenetelmää voidaan käyttää materiaalimallin määrittämisen apuvälineenä.

Cinética de dissolução da superfície de aço SAE-AISI 1005 em meio ácido

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo da eficiência de inibidores voláteis de corrosão para o aço Galvannealed

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Experimental analysis of reinforced concrete block masonry spandrels using pre-fabricated planar trussed bars

Masonry spandrels together with shear walls are structural components of a masonry building subjected to lateral loads. Shear walls are the main components of this structural system, even if masonry spandrels are the elements that ensure the connection of shear wall panels and the distribution of stresses through the masonry piers. The use of prefabricated truss type bars in the transversal and longitudinal directions is usually considered a challenge, even if the simplicity of the applications suggested here alleviate some of the possible difficulties. This paper focus on the experimental behavior of masonry spandrels reinforced with prefabricated trusses, considering different possibilities for the arrangement of reinforcement and blocks. Reinforced spandrels with three and two hollow cell concrete blocks and with different reinforcement ratios have been built and tested using a four and three point loading test configuration. Horizontal bed joint reinforcement increased the capacity of deformation as well as the ultimate load, leading to ductile responses. Vertical reinforcement increased the shear strength of the masonry spandrels and its distribution play a central role on the shear behavior. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Production and characterization of boride layers on AISI D2 tool steel

AISI D2 is the most commonly used cold-work tool steel of its grade. It offers high hardenability, low distortion after quenching, high resistance to softening and good wear resistance. The use of appropriate hard coatings on this steel can further improve its wear resistance. Boronizing is a surface treatment of Boron diffusion into the substrate. In this work boride layers were formed on AISI D2 steel using borax baths containing iron-titanium and aluminium, at 800 degrees C and 1000 degrees C during 4 h. The borided treated steel was characterized by optical microscopy, Vickers microhardness, X-ray diffraction (XRD) and glow discharge optical spectroscopy (GDOS) to verify the effect of the bath compositions and treatment temperatures in the layer formation. Depending on the bath composition, Fe(2)B or FeB was the predominant phase in the boride layers. The layers exhibited ""saw-tooth"" morphology at the substrate interface; layer thicknesses varied from 60 to 120 mu m, and hardness in the range of 1596-1744 HV were obtained. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of chloride ion concentration and temperature on the electrochemical properties of passive films formed on a superduplex stainless steel

Polarization measurements were conducted to monitor the corrosion behavior of superduplex stainless steel ASTM A995M-Gr.SA/EN 10283-Mat#1.4469(GX2CrNiMo26-7-4) when exposed to a) an electrolyte containing 22,700 parts per million (ppm) of chloride ions at seven different temperatures and b) an electrolyte at 25 GC and different chloride ion concentrations (5800, 22,700, 58,000 and 80,000 ppm of Cl(-)). The polarization curves indicate that the passive films formed are only slightly affected by NaCl concentration, but the pitting potential decreases drastically increasing the temperature, in particular >60 degrees C. The image analysis of the microstructure after potentiodynamic polarization showed that the pitting number and size vary in function of the temperature of the tested medium. Nyquist diagrams were determined by electrochemical impedance spectroscopy to characterize the resistance of the passive layer. According to Nyquist plots, the arc polarization resistance decreases increasing the temperature due to a catalytic degradation of the oxide passive films. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Texture and mechanical properties evolution of a deep drawing medium carbon steel during cold rolling and subsequent recrystallization

Medium carbon steels are mostly used for simple applications; however, new applications have been developed for which good sheet metal formability is required. These types of steels have an inherent low formability. A medium-carbon hot-rolled SAE 1050 steel was selected for this study. It has been cold rolled with thickness reductions varying between 7 and 80%. The samples obtained were used to evaluate the strain hardening curve. For samples with a 50 and 80% thickness reduction, an annealing heat treatment was performed to achieve recrystallization. The material was characterized in the ""as-received"", cold rolled and annealed conditions using several methods: optical metallography, X-ray diffraction (texture), Vickers hardness, and tensile testing. For large thickness reductions, the SAE 1050 steel presented low elongation, less than 2%, and yield strength (YS) and tensile strength (TS) around 1400 MPa. Texture in the ""as-received"" condition showed strong components on the {001} plane, in the < 100 >, < 210 > and (110) directions. After cold rolling, the texture did not present any significant changes for small thickness reductions, however. It changed completely for large ones, where gamma, < 111 >//ND, alpha, < 110 > HRD, and gamma prime, < 223 >//ND, fibres were strengthened. After annealing, the microstructure of the SAE 1050 steel was characterized by recrystallized ferrite and globular cementite. There was little change in the alpha fibre for the 50% reduction, whereas for the 80% reduction, its intensity increased. Both gamma and gamma prime fibres vanished upon annealing for 50 and 80% reductions alike. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Medium carbon steel deep drawing: A study on the evolution of mechanical properties, texture and simulations, from cold rolling to the end product

Medium carbon steels are mostly used for simple applications; nevertheless new applications have been developed for which good sheet formability is required. This class of steels has an inherent low formability. A medium carbon hot rolled SAE 1050 steel has been selected for this study. It has been cold rolled with reductions in the 7-80% range. Samples have been used to assess the cold work hardening curve. For samples with a 50 and 80% thickness reduction, an annealing heat treatment has been performed to obtain recrystallization. The material has been characterized in the ""as received"", cold rolled and annealed conditions, using several methods: optical microscopy, X-ray diffraction (texture), Vickers hardness and tensile testing. The 50% cold rolled and recrystallized material has been further studied in terms of sheet metal formability and texture evolution during the actual stamping of a steel toecap that has been used to validate the finite element simulations. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.