Modeling of contact pressure in sheet metal forming

For a given sheet metal forming process, an accurate determination of the contact pressure distribution experienced is an essential step towards the estimation of tool life. This investigation utilizes finite element (FE) analysis to determine the evolution and distribution of contact pressure over the die radius, throughout the duration of a channel forming process. It was found that a typical two-peak steady-state contact pressure response exists for the majority of the process. However, this was preceded by a transient  response, which produced extremely large and localized contact pressures. Notably, it was found that the peak transient contact pressure was more than double the steady-state peak. These contact pressure results may have a significant influence on the tool wear response and therefore impact current wear testing and prediction techniques. Hence, an investigation into the validity of the predicted contact pressure was conducted.

Simulation of contact pressure in sheet metal trimming/blanking process

In the car body stamping process, trim/blank die cutting edges are subjected to very high tribological loads that result in loss of tool material from both the punch and die cutting edges. According to Archard’s wear model, normal contact force and sliding distance directly affects the wear. Therefore, knowledge of the acting forces on local contact areas has a pivotal role towards the prediction of tool wear. This paper presents a finite element modelling approach to determining the contact pressure distribution on the tool cutting edges during a trimming/blanking process. Characteristic areas on sheared edge profile, variation of punch force and high contact pressures affected areas have also been analysed.

Realistic grasping of rigid virtual objects through event-based haptics

This research presents a novel haptic grasping interface and demonstrates its ability within multi-point event-based feedback. Through experimental methodology, the dynamics involved in grasp contact interactions are modelled based on first principles. The proposed approach demonstrates a method of realistically representing grasp contact with rigid virtual objects through multi-point interaction.

Surface-enhanced raman scattering spectroscopy of resveratrol

We report here, for the first time, the surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectra of resveratrol using KNO₃-aggregated citrate-reduced silver (Ag) colloids. The technique provided a substantial spectral enhancement and therefore good quality spectra of resveratrol at parts per million (ppm) concentrations. The detection limit was found to be <1 μM, equivalent to <0.2 ppm. The SERS profile additionally closely resembled its normal solid-state Raman spectrum with some changes in relative intensity. These intensity changes, together with a precise band assignment aided by density functional theory calculations at the B3LYP/6–31G(d) level, allowed the determination of the structural orientation of the adsorbed resveratrol on the surface of the metal nanoparticles. In particular, the SERS spectra obtained at different resveratrol concentrations exhibited concentration-dependent features, suggesting an influence of surface coverage on the orientation of the adsorbed molecules. At a high concentration, an adoption of close-to-upright orientation of resveratrol adsorbed on the metal surface through the p-OH phenyl ring is favoured. The binding structure is, however, altered at lower surface coverage when the concentration decreases to a tilted orientation with the trans-olefin C=C bond aligning closer to parallel to the surface of the Ag nanoparticles.

Síntese e caracterização de compostos de coordenação homolépticos e heterolépticos com o ligante ácido kójico

The present work has as main objective to contribute to the coordination chemistry of the ligand kojic acid, with the synthesis and characterization of the homoleptic compounds [Al(kj)3], [Fe(kj)3], [Fe(kj)2], [Cu(kj)2] e [Ru(kj)3], and the new heteroleptic complexes, trans- K2[Fe(kj)2(CN)2] and trans-Na2[Ru(kj)2(CN)2]. The obtained compounds were characterized by vibrational spectroscopy in the infrared region (IV) and Electronic spectroscopy in the ultraviolet and visible region (Uv-Vis). The infrared results indicated the coordination of the bidentate ligand kojic acid, due to reductions in the values of the stretching frequencies of the carbonyl and double bonds, compared to the free ligand for all complexes obtained. The presence of new vibrational modes indicated the change of symmetry of the molecules in the new compounds synthesized. Additionally, the presence of vibrational modes assigned to metal-oxygen also contributed to confirm the ligand coordinating to the metal ions. Through this technique, was also possible to perform correlations of the numbers of vibrational modes, in the region 1400-900 cm-1 and the compounds geometry. The heteroleptic compounds exhibited υC≡N in 2065 and 2053 cm-1, respectively, for the trans-K2[Fe(kj)2(CN)2] and trans-Na2[Ru(kj)2(CN)2], indicating coordination of the cyano ligand to metal ions FeII e RuII. Comparing the obtained values with literature data was possible to identify the complex isomerism as trans. In relation to the results of electronic spectroscopy, studies of pH variation of kojic acid provided information on the distribution of electron density in the molecule, showing characteristic spectral profile of kojic ion and its protonated form (Hkj, kojic acid), with two bands at 215 and 269 nm, or deprotonated (kj-), with bands at 226 and 315 nm. The electronic spectra obtained for all complexes in aqueous medium, in the ultraviolet region, exhibited variations of the energies assigned to kojic acid intraligand transitions while in the visible region, only transitions assigned to charge transfer of iron and ruthenium complex have been identified

Synthesis, spectroscopic characterization and X-ray crystallographic studies of trans-[PtCl2(PEt3)(PySOR)] complexes, where PySOR=(2-methylsulphinyl)-pyridine and (2-n-propylsulphinyl)pyridine

Alkylsulphinylpyridine ligands containing three potential donor centres: N, S and O atoms and two complexes of general formula trans-[PtCl2(PEt3)PySOR)] (R = Me and Pr-n) were prepared and characterized by elemental analysis, i.r. spectroscopy, H-1- and P-31-n.m.r. and X-ray crystallography. The ambidentate ligands act in both situations as monodentate ligands, bonded to the metal exclusively through the nitrogen atom. The crystal structures revealed the occurrence of discrete molecules and, in both complexes, the Pt atoms are coordinated in square planar arrangements by two chloride ions, in a trans configuration, by the pyridine nitrogen atom, and by the phosphine P atom. The oxygen atoms do not take part in the complexation scheme.

Construção e caracterização de células solares de filmes finos de CdS e CdTe

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diretrizes de práticas para transferência de tecnologia de gestão entre Clusters industriais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Complexos de zinco(II), de európio(III) e heterobimetálico com os ácidos tiofeno 2 e 3-carboxílico. Síntese, caracterização e propriedades luminescentes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mixed-valence state of symmetric diruthenium complexes: synthesis, characterization, and electron transfer investigation

Complexes of the type {[(pyS)Ru(NH3)(4)](2)-mu-L}(n), where pyS = 4-mercaptopyridine, L = 4,4'-dithiodipyridine (pySSpy), pyrazine (pz) and 1,4-dicyanobenzene (DCB), and n = +4 and +5 for fully reduced and mixed-valence complexes, respectively, were synthesized and characterized. Electrochemical data showed that there is electron communication between the metal centers with comproportionation constants of 33.2, 1.30 x 10(8) and 5.56 x 10(5) for L = pySSpy, pz and DCB, respectively. It was also observed that the electronic coupling between the metal centers is affected by the p-back-bonding interaction toward the pyS ligand. Raman spectroscopy showed a dependence of the intensity of the vibrational modes on the exciting radiations giving support to the assignments of the electronic transitions. The degree of electron communication between the metal centers through the bridging ligands suggests that these systems can be molecular wire materials.

Le reti di distribuzione idrica nella sicurezza antincendio - Verifiche con il codice INFOWORKS WS

Le reti di distribuzione idrica conservano un ruolo importante ed irrinunciabile nella sicurezza antincendio, ma diversi fattori sul piano normativo e strutturale limitano la loro potenzialità  nelle fasi di estinzione dell'incendio. Ma in che modo si è evoluta in Italia negli ultimi anni la lotta all'incendio? E' ormai noto che non esistono incendi standard, quelli per i quali è possibile definire procedure d'intervento e modalità  di estinzione; non è quindi banale identificare le portate antincendio necessarie (Needed Fire Flow) e il tempo per il quale esse devono essere garantite. In certi contesti è possibile ipotizzare un certo standard d'incendio ma ciò presuppone che edifici, strutture e tutto ciò che è sottoposto ad incendio, possano essere considerati fabbricati a "regola d'arte", ovvero realizzati attraverso procedure esecutive aventi standard di qualità  certificata. Ciò è stato affrontato nei criteri di realizzazione delle nuove costruzioni, ma le vecchie costruzioni, soprattutto gli edifici presenti nei centri storici, sono evidentemente più vulnerabili e sfuggono alla possibilità  di identificare affidabili valori del NFF. Il quadro che si presenta coinvolge quindi carenze normative, contesti urbani con differente vulnerabilità  e una sostanziale disomogeneità  prestazionale delle reti di distribuzione idrica presenti nel territorio nazionale, legata non solo alla disponibilità  idrica ma, anche e soprattutto, alla conformazione della rete, ai livelli di pressione ed alla specifica capacità della rete nel sostenere incrementi di flusso dovuto al prelievo dagli idranti stradali. La scarsa conoscenza di questi aspetti, piuttosto che tradursi in miglioramenti della rete idrica e della sua efficienza ai fini antincendio, ha portato nel tempo ad adottare soluzioni alternative che agiscono principalmente sulle modalità operative di utilizzo dei mezzi dei VV.F. e sul fronte dei dispositivi antincendio privati, quali una migliore protezione passiva, legata all'uso di materiali la cui risposta all'incendio fosse la minore possibile, e protezioni attive alternative, quali impianti sprinkler, di tipo aerosol o misti. Rimangono tutte le problematiche legate alla caratterizzazione nell'area urbanizzata in termini di risposta al prelievo per incendio dagli idranti pubblici sui quali la normativa vigente non impone regole circa le prestazioni e la loro dislocazione sul territorio. Questa incertezza spesso si traduce in un maggiore dispiego di mezzi rispetto all'entità dell'incendio ed ad una scarsa possibilità  di ottimizzare l'allocazione delle unità  operative dei VV.F., con un evidente incremento del rischio nel caso in cui si verifichino più eventi di incendio contemporaneamente. La simulazione numerica avanzata, su modelli opportunamente calibrati delle reti di distribuzione, può consentire una maggiore comprensione quantitativa del livello di sicurezza antincendio offerto da una rete di distribuzione idrica.

Progettazione acustica per il recupero polifunzionale di un ambiente a pianta ottagonale

L’obiettivo di questo lavoro è illustrare l’analisi dello stato di fatto e la progettazione degli interventi di correzione acustica della torre dell’ ex Carico dell’Acqua di Budrio, nella prospettiva di renderla utilizzabile come sala polifunzionale. La norma tecnica ISO 3382-1 [8] delinea criteri generali per l’analisi qualitativa degli ambienti di ascolto. Il capitolo 1 presenta un panorama sintetico sull’acustica architettonica, con particolare riferimento ai descrittori acustici riportati nella ISO 3382 e riporta cenni teorici sulla simulazione numerica. Nel capitolo 2 sono descritte in dettaglio le misurazioni all’interno dell’ambiente. Sono indicate inoltre motivazioni tecniche e teoriche riguardo i metodi di analisi. I valori misurati sono successivamente confrontati con i valori ricavati mediante simulazione numerica realizzata con un software previsionale. La realizzazione e la successiva taratura del modello numerico chiudono il capitolo 2. Il capitolo 3 relaziona in merito agli interventi proposti di correzione acustica. Attraverso il modello tridimensionale tarato si eseguono simulazioni numeriche di diversi interventi di correzione acustica fino a definire una rosa di possibili soluzioni che realizzino gli obiettivi qualitativi riportati nella ISO 3382. Materiali e geometrie sono riportati in dettaglio, insieme ad una esauriente mappatura acustica dell’ambiente, dallo stato di fatto alla progressiva ottimizzazione acustica.

Ingegneria di Manutenzione

Lo scopo di questa tesi di dottorato di ricerca consiste nel fornire la giusta collocazione della manutenzione fra le discipline dell'ingegneria, raccogliendo e formalizzando le metodologie di analisi di affidabilità e di pianificazione degli interventi all'interno di un unico processo di progettazione e di controllo. In linea di principio, un processo di analisi dei guasti e di programmazione della manutenzione deve essere in grado di fornire chiare e sicure risposte ai seguenti interrogativi: Quali sono le funzioni richieste e con quali criteri di prestazioni il sistema è chiamato ad assolverle? Qual'è l'andamento della disponibilità del sistema in funzione del tempo? Quanti guasti e di quale tipo si possono verificare durante la vita del sistema? Quali possono essere le conseguenze che ledono la sicurezza e la protezione ambientale? Quanti pezzi di ricambio sono necessari? Che tipo di interventi di manutenzione preventiva risultano tecnicamente fattibili? A quali scadenze devono essere programmati? A quanto ammonta la previsione del costo di esercizio del sistema? Quante squadre di manutenzione devono essere assegnate al sistema? Come deve essere organizzata la logistica di manutenzione? Con quali tecniche si prevede di riconoscere i guasti e quali procedure devono essere attivate per farvi fronte? E' possibile implementare tecniche di `condition monitoring' delle macchine? Su quali tempi di preavviso sui guasti si può contare? In tal senso, la manutenzione necessita delle tecniche e degli opportuni strumenti che siano in grado di misurarne l'efficacia e l'efficienza. L'efficacia in primo luogo, in quanto l'obiettivo principe consiste nel garantire che il sistema oggetto di studio continui a svolgere le proprie funzioni nei limiti di prestazioni accettabili, secondo le specifiche richieste degli utilizzatori. L'efficienza in secondo luogo, ma non per questo di minore importanza, in quanto perseguendo l'obiettivo di cui sopra, occorre impegnare il minimo di risorse possibili, organizzando con razionalità il supporto logistico del sistema al fine di raggiungere i massimi livelli di rendimento di gestione. La migliore strategia di manutenzione può essere pianificata, a priori, solo se si è in grado di prevedere con la necessaria precisione l'evoluzione del sistema nel suo contesto operativo futuro. E' allora possibile formulare un modello matematico del sistema, studiarne la dinamica ed osservare le reazioni alla simulazione di eventuali stimoli esterni. I metodi ed i modelli noti dell'ingegneria dei sistemi possono essere molto utili per la risoluzione di casi semplici, ma sovente richiedono la formulazione di ipotesi troppo restrittive che aumentano in modo inaccettabile la distanza del modello dalla realtà. Una strada alternativa ed affascinante, che ho percorso con entusiasmo durante questi tre anni di studi e ricerca, consiste nella simulazione numerica della vita del sistema, utilizzando il metodo Monte Carlo per la gestione dei processi stocastici di guasto e per l'esecuzione degli interventi di manutenzione. Ho quindi messo a punto il codice di simulazione RAMSES, perseguendo l'idea di costruire uno strumento di misura dell'efficacia e dell'efficienza di una politica di manutenzione simulata al calcolatore. Nella tesi si presentano i concetti di base dell'ingegneria dei sistemi applicata al caso della manutenzione e si introduce il formalismo della Reliability Centred Maintenance come miglior guida nella pianificazione delle schede di manutenzione. Si introducono le nozioni di base per fornire una struttura solida e corretta alla simulazione numerica dei sistemi riparabili e si presenta il codice RAMSES corredando le informazioni tecniche con i dovuti esempi ed applicazioni pratiche. Si conclude il lavoro, infine, con la presentazione di un modello di massima verosimiglianza particolarmente utile per le analisi dei dati sperimentali di guasto dei componenti.

Caratterizzazione sperimentale di dispositivi antivibranti e ottimizzazione del loro impiego su un auto da F1

Studio di alcuni dispositivi presenti nelle vetture di formula 1, ma anche in quelle di serie più comuni, per l’ancoraggio e per l’isolamento delle vibrazioni fra componentistiche elettriche e telaio del veicolo. Questi dispositivi, noti come antivibranti (AV), svolgono un ruolo essenziale nel cercare di preservare i dispositivi elettrici: centraline, scatole cablate e connessioni elettriche. Il diffondersi di strumentazione adeguata a costi non più proibitivi ha permesso di studiare più in dettaglio e più scientificamente il comportamento degli AV per sfruttarli al meglio. Obiettivo di questo studio è dare una caratterizzazione scientifica e rigorosa alla maggior parte degli antivibranti presenti in STR7 monoposto Toro Rosso (mondiale di F1 2012), buona parte dei quali verrà utilizzata anche nelle successive vetture. Si volevano, inoltre, sviluppare alcuni modelli che potessero simulare correttamente montaggi di centraline generiche con tutte le diverse tipologie di antivibranti, in modo tale da poter vedere, prima ancora di realizzarli, come si comportavano i sistemi in quelle condizioni e dunque poter apportare modifiche al progetto tali da ottenere la configurazione di montaggio migliore. La continua ricerca di miglioramenti prestazionali che una competizione motoristica ad altissimi livelli richiede, il costante bisogno di alleggerimenti e maggiore affidabilità spingono la ricerca e l'azienda voleva passare da una progettazione basata sulla ripetizione delle configurazioni dimostratesi affidabili nel passato ad una progettazione più tecnica, scientifica e prestazionale. Per una buona caratterizzazione delle proprietà degli antivibranti sono stati progettati specifici test da eseguire al banco vibrante con i quali, lavorando nel dominio delle frequenze, si sono sfruttate le funzioni di risposte in frequenze di ogni antivibrante per ricavare i parametri caratteristici degli stessi nelle varie configurazioni. Con strategie grafiche, numeriche e teoriche si sono ricavati, con buone precisioni, i valori dei coefficienti di smorzamento e di rigidezza che caratterizzano i componenti studiati. Per l’esecuzione di questi test sono stati utilizati tutti gli strumenti messi a disposizione da Scuderia Toro Rosso nel laboratorio per prove vibrazionali recentemente approntato. Per la parte di simulazione numerica invece sono stati sfruttati i risultati ottenuti nella caratterizzazione degli antivibranti per creare programmi in ambiente Matlab che possano simulare il comportamento di generiche centraline montate in generici modi. Risultati di questo studio saranno gli andamenti dei coefficienti di rigidezza e smorzamento dei vari antivibranti nelle diverse configurazioni; inoltre si renderanno disponibili ai progettisti istruzioni e semplici programmi per la valutazione delle scelte fatte al fine di minimizzare le vibrazioni dei dispositivi.

Catalysts and processes for next-generation H2 production

The present study is focused on the development of new VIII group metal on CeO2 – ZrO2 (CZO) catalyst to be used in reforming reaction for syngas production. The catalyst are tested in the oxyreforming process, extensively studied by Barbera [44] in a new multistep process configuration, with intermediate H2 membrane separation, that can be carried out at lower temperature (750°C) with respect the reforming processes (900 – 1000°C). In spite of the milder temperatures, the oxy-reforming conditions (S/C = 0.7; O2/C = 0.21) remain critical regarding the deactivation problems mainly deriving from thermal sintering and carbon formation phenomena. The combination of the high thermal stability characterizing the ZrO2, with the CeO2 redox properties, allows the formation of stable mixed oxide system with high oxygen mobility. This feature can be exploited in order to contrast the carbon deposition on the active metal surface through the oxidation of the carbon by means of the mobile oxygen atoms available at the surface of the CZO support. Ce0.5Zr0.5O2 is the phase claimed to have the highest oxygen mobility but its formation is difficult through classical synthesis (co-precipitation), hence a water-in-oil microemulsion method is, widely studied and characterized. Two methods (IWI and bulk) for the insertion of the active metal (Rh, Ru, Ni) are followed and their effects, mainly related to the metal stability and dispersion on the support, are discussed, correlating the characterization with the catalytic activity. Different parameters (calcination and reduction temperatures) are tuned to obtain the best catalytic system both in terms of activity and stability. Interesting results are obtained with impregnated and bulk catalysts, the latter representing a new class of catalysts. The best catalysts are also tested in a low temperature (350 – 500°C) steam reforming process and preliminary tests with H2 membrane separation have been also carried out.