Modelagem numérica de elementos tracionados em aço inoxidável com parafusos defasados

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução cara para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil, uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais têm seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Em elementos estruturais submetidos a forças axiais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável S304, este trabalho apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys (versão 11). A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório, a partir de ligações aparafusadas alternadas rígidas, onde não se ocorre nenhuma rotação entre os membros, transferindo nenhum momento fletor, apenas esforço normal e cisalhante.

Avaliação teórica, numérica e probabilística de fundações tracionadas.

A geotecnia constitui uma disciplina relativamente recente na área da engenharia civil, e dessa disciplina faz parte um capítulo ainda menos estudado que trata de fundações submetidas a esforços de tração. O presente trabalho deriva do conjunto de provas de cargas realizado para um importante projeto de linhas de transmissão que permitiu a aferição da teoria de capacidade de carga à tração da Universidade de Grenobel, cujos estudos comparativos mostram bons resultados para fins de aplicações práticas. De posse da extensa documentação técnica produzida e documentada por esse estudo foi possível comparar os resultados obtidos pelas provas de cargas e os resultados teóricos com os resultados das modelagens 2D axisimetricas por elementos finitos. Além dessas análises, foi possível verificar a variação da resistência à tração através de análises paramétricas realizadas a partir da variação da coesão e do ângulo de atrito. Os estudos apresentados reafirmam a confiabilidade das teorias da Universidade de Grenoble, que contemplam a simplicidade desejada às aplicações de cunho prático, com resultados satisfatórios em relação àqueles obtidos nos ensaios de tração. Por outro lado, as análises paramétricas realizadas indicaram a tendência de comportamento que a resistência à tração deve apresentar para diferentes parâmetros do solo. O conhecimento dessas tendências permite ao projetista avaliar os fatores de segurança sob ponto de vista probabilístico, ou seja, permite o emprego de fatores de segurança com o conhecimento da probabilidade de ruína associada. As análises probabilísticas foram traçadas a partir do emprego de funções genéricas de várias variáveis no formato FOSM (First Order Second Moment) que fornecem soluções aproximadas para o cálculo de desvio padrão quando não existe uma amostragem representativa. Ao término das análises, obteve-se como resultado, o mapa comparativo da probabilidade de ruína para os mesmos fatores de segurança empregados com base em resistências estimadas através de diferentes métodos de cálculos (Universidade de Grenoble e modelagem computacional).

激光热处理对化学沉积Ni-P合金薄膜性能的影响

用扫描电镜(SEM)观察了化学沉积Ni-P合金薄膜/单晶硅基体的结构与颗粒度,利用X射线衍射(XRD)技术测试了其化学沉积后的残余应力,测量了激光热处理后残余应力的变化规律,分析了残余应力对磨损性能及界面结合强度的影响。实验结果表明,化学沉积Ni-P合金薄膜/硅基体的残余应力均表现为拉应力,经过激光热处理后残余应力发生了变化,由高值的拉应力变为低值的拉应力或压应力；薄膜残余应力对其磨损性能有明显的影响,其磨损量随着残余应力的减小而减小；薄膜与基体结合强度随着残余应力的增大而减小,合理地选择激光热处理参数可

Structure and residual stress in gamma-LiAlO2, layer fabricated by vapor transport equilibration on (0001)sapphire

gamma-LiAlO2 layers with a highly preferred (1 0 0) orientation were prepared by vapor transport equilibration (VTE) technique on (0 0 0 1) sapphire substrate. Microststructure of the gamma-LiAlO2 layers was studied by XRD and SEM. In the temperature range from 750 to 1100 degrees C, the residual stress in the gamma-LiAlO2 layers varied from tensile to compressive with the increase of VTE temperature, and the critical point of the change between tensile and compressive stress is around 975 degrees C. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Growth and characterization of ZnO films on (0 0 1), (1 0 0) and (0 1 0) LiGaO2 substrates

ZnO films were fabricated on LiGaO2 (0 0 1), (10 0) and (0 10) planes by RF magnetron sputtering. The structural, morphological and optical properties of as-grown ZnO films were investigated by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), Raman spectra and photoluminescence (PL) spectra. It is found that the orientation of ZnO films is strongly dependent on the substrate plane. [0 0 0 11, [1 (1) over bar 00] and [11 (2) over bar0] oriented ZnO films are deposited on LiGaO2 (001), (100) and (010), respectively. AFM shows the (0001) ZnO film consists of well-aligned regular hexagonal grains. Raman spectra reveal a tensile stress in the (0 0 0 1) ZnO film and a compressive stress in (110 0) and (112 0) ZnO films. PL spectra of all ZnO films exhibit only a near-band-edge UV emission peak. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influência de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas e metalúrgicas em liga odontológica à base de níquel-cromo.

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades.

沉积参量及时效时间对SiO2薄膜残余应力的影响

SiO2薄膜由电子束蒸发方法沉积而成。用GPI数字波面光学干涉仪测量了不同沉积条件下玻璃基底镀膜前后曲率半径的变化，并确定了SiO2薄膜中的残余应力。在其他条件相同的情况下，当沉积温度由190℃升高到350℃时，SiO2薄膜中的压应力由一156MPa增大为-289MPa。氧分压由3．0×10^-3Pa升高到13．0×10^-3Pa时，SiO2薄膜中的应力由-223．5MPa变为20．4MPa。通过对薄膜折射率的测量，发现薄膜的堆积密度随沉积条件的改变也发生了规律性的变化。应力的变化主要是由于沉积时蒸发粒子

氧分压对电子束蒸发SiO2薄膜机械性质和光学性质的影响

采用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪、NamoScopeⅢa型原子力显微镜对不同氧分压下电子束蒸发方法制备的SiO2薄膜中的残余应力及表面形貌进行了研究，结果发现：随着氧分压的增大，薄膜中的压应力值逐渐减小，最后变为张应力状态；同时薄膜的表面粗糙度也随着氧分压的增大而逐渐增大，另外，折射率对氧分压也非常敏感，随着氧分压的增大呈现出了减小的趋势，这些现象主要是由于氧分压的改变使得SiO2薄膜结构发生了变化引起的。

Stress, absorptance and laser-induced damage threshold properties of 355-nm HR coatings

A number of 355-nm Al2O3/MgF2 high-reflectance (HR) coatings were prepared by electron-beam evaporation. The influences of the number of coating layers and deposition temperature on the 355-nm Al2O3/MgF2 HR coatings were investigated. The stress was measured by viewing the substrate deformation before and after coating deposition using an optical interferometer. The laser-induced damage threshold (LIDT) of the samples was measured by a 355-nm Nd:YAG laser with a pulse width of 8 ns. Transmittance and reflectance of the samples were measured by a Lambda 900 spectrometer. It was found that absorptance was the main reason to result in a low LIDT of 355-nm Al2O3/MgF2 HR coatings. The stress in Al2O3/MgF2 HR coatings played an unimportant role in the LIDT, although MgF2 is known to have high tensile stress.

Statistical approach to bulk inclusion initialized damage in films

In experiments, we have found an abnormal relationship between probability of laser induced damage and number density of surface inclusion. From results of X-ray diffraction (XRD) and laser induced damage, we have drawn a conclusion that bulk inclusion plays a key role in damage process. Combining thermo-mechanical damage process and statistics of inclusion density distribution, we have deduced an equation which reflects the relationship between probability of laser induced damage, number density of inclusion, power density of laser pulse, and thickness of films. This model reveals that relationship between critical sizes of the dangerous inclusions (dangerous inclusions refer to the inclusions which can initialize film damage), embedded depth of inclusions, thermal diffusion length and tensile strength of films. This model develops the former work which is the statistics about surface inclusion. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influence of oxygen partial pressure on the structure and photoluminescence of direct current reactive magnetron sputtering ZnO thin films

The effects of oxygen partial pressure on the structure and photoluminescence (PL) of ZnO films were studied. The films were prepared by direct current (DC) reactive magnetron sputtering with various oxygen concentrations at room temperature. With increasing oxygen ratio, the structure of films changes from zinc and zinc oxide phases, single-phase ZnO, to the (002) orientation, and the mechanical stresses exhibit from tensile stress to compressive stress. Films deposited at higher oxygen pressure show weaker emission intensities, which may result from the decrease of the oxygen vacancies and zinc interstitials in the film. This indicates that the emission in ZnO film originates from the oxygen vacancy and zinc interstitial-related defects. From optical transmittance spectra of ZnO films, the plasma edge shifts towards the shorter wavelength with the improvement of film stoichiometry. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

沉积温度对HfO2薄膜残余应力的影响

用电子柬蒸发方法制备了HfO2薄膜，根据镀膜前后基片曲率半径的变化，用Stoney公式计算了薄膜应力。讨论了沉积温度对薄膜残余应力的影响。结果发现，HfO2薄膜的残余应力均为张应力，应力值随沉积温度的升高先增大后减小，在280℃左右出现极大值。对样品进行了XRD测试，从微观结构上对实验结果进行了分析，发现微结构演变引起的内应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素，HfO2薄膜在所选沉积温度60～350℃内出现了晶态转变，堆积密度随温度升高而增大。

Influence of substrate temperature on properties of MgF2 coatings

Thermal boat evaporation was employed to prepare MgF2 single-layer coatings upon both JGS1 and UBK7 substrates at different substrate temperatures. Microstructure, transmittance and residual stress of these coatings were measured by X-ray diffraction, spectrophotometer, and optical interferometer, respectively. Measurement of laser induced damage threshold (LIDT) of the samples was performed at 355 nm, 8 ns pulses. The results showed that high substrate temperature was beneficial to crystallization of the film. Above 244 degrees C, the refractive index increased gradually with the substrate temperature rising. Whereas, it was exceptional at 210 degrees C that the refractive index was higher than those deposited at 244 and 277 degrees C. The tensile residual stresses were exhibited in all MgF2 films, but not well correlated with the substrate temperature. In addition, the stresses were comparatively smaller upon JGS1 substrates. A tendency could be seen that the LIDTs reached the highest values at about 244 degrees C, and the films upon JGS1 had higher LIDTs than those upon UBK7 substrates at the same temperature. Meanwhile, the damage morphologies showed that the laser damage of the coating resulted from an absorbing center at the film-substrate interface. The features of the damages were displayed by an absorbing center dominated model. Furthermore, the reason of the difference in LIDT values was discussed in detail. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of annealing on laser-induced damage threshold of TiO2/SiO2 high reflectors

The mechanism of improving 1064 nm, 12 ns laser-induced damage threshold (LIDT) of TiO2/SiO2 high reflectors (HR) prepared by electronic beam evaporation from 5.1 to 13.1 J/cm(2) by thermal annealing is discussed. Through optical properties, structure and chemical composition analysis, it is found that the reduced atomic non-stoichiometric defects are the main reason of absorption decrease and LIDT rise after annealing. A remarkable increase of LIDT is found at 300 degrees C annealing. The refractive index and film inhomogeneity rise, physical thickness decrease, and film stress changes from compress stress to tensile stress due to the structure change during annealing. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influences of oxygen partial pressure on structure and related properties of ZrO2 thin films prepared by electron beam evaporation deposition

ZrO2 thin films were prepared by electron beam evaporation at different oxygen partial pressures. The influences of oxygen partial pressure on structure and related properties of ZrO2 thin films were studied. Transmittance, thermal absorption, structure and residual stress of ZrO2 thin films were measured by spectrophotometer, surface thermal lensing technique (STL), X-ray diffraction and optical interferometer, respectively. The results showed that the structure and related properties varied progressively with the increase of oxygen partial pressure. The refractive indices and the packing densities of the thin films decreased when the oxygen partial pressure increased. The tetragonal phase fraction in the thin films decreased gradually as oxygen partial pressure increased. The residual stress of film deposited at base pressure was high compressive stress, the value decreased with the increase of oxygen partial pressure, and the residual stress became tensile with the further increase of oxygen pressure, which was corresponding to the evolution of packing densities and variation of interplanar distances. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.