Determinação de propriedades mecânicas através de ensaios de provetes miniatura, "Small Punch"

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Modelação das Propriedades mecânicas de juntas soldadas por fricção linear

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência do nevoeiro salino na degradação de materiais cerâmicos aplicados em construções

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Regulação autonômica das propriedades mecânicas em bioprótese valvar porcina

FUNDAMENTO: A presença de nervos nas válvulas cardíacas foi demonstrada pela primeira vez há décadas e identificadas em subpopulações: simpáticas e parassimpáticas, e, portanto, é esperado que as válvulas sejam grandemente afetadas pelos nervos autônomos. Entretanto, poucos estudos têm se concentrado na regulação de válvulas cardíacas pelo sistema nervoso autônomo. OBJETIVO: Buscamos identificar o papel do sistema nervoso autônomo na regulação das propriedades mecânicas dos tecidos de válvulas mitrais porcinas. MÉTODOS: As propriedades mecânicas dos folhetos de válvulas mitrais porcinas foram avaliados em resposta à norepinefrina (NE) e acetilcolina (ACH), os principais neurotransmissores. Ao mesmo tempo, fentolamina (FENT), metoprolol (Metop), atropina (Atrop) e desnudamento endotelial foram adicionados ao sistema reativo. RESULTADOS: Sob condições fisiológicas, a rigidez não foi afetada pelo desnudamento endotelial (p > 0,05). A NE significantemente aumentou a rigidez valvar por aumento de 10 vezes na concentração (10-6 vs 10-7, p < 0,05; 10-5 vs 10-6, p < 0,05). Essa resposta foi amenizada por FENT, Metop ou desnudamento endotelial (p < 0,05); entretanto, manteve-se aumentada de maneira significante quando comparada aos Controles (p < 0,05). A ACH causou uma diminuição na rigidez acompanhada por um aumento em sua concentração (alteração significante na rigidez por aumento de 10 vezes na concentração de ACH, 10-6 vs Controle, p < 0,05; 10-5 vs 10-6, p < 0,05), que foi revertida pelo desnudamento endotelial e Atrop (p > 0,05 vs Controle). CONCLUSÃO: Esses achados ressaltam o papel do sistema nervoso autônomo na regulação das propriedades mecânicas das cúspides de válvula mitral porcina, o que reforça a importância do estado nervoso autônomo no funcionamento ideal da válvula.

PROPRIEDADES MECÂNICAS E PERMEABILIDADE AO AR EM TOPOSSEQUÊNCIA ARGISSOLO-GLEISSOLO: VARIAÇÃO NO PERFIL E EFEITO DE COMPRESSÃO

Uma topossequência apresenta solos com características estruturais e morfológicas distintas que podem alterar a susceptibilidade à deformação estrutural em curtas distâncias espaciais. Os objetivos deste estudo foram avaliar a capacidade de suporte de carga e a suscetibilidade à compactação e mensurar o efeito que cargas acima e abaixo da pressão de preconsolidação causam na permeabilidade ao ar de solos numa topossequência da Depressão Central do Rio Grande do Sul, Brasil. Amostras indeformadas foram coletadas nos horizontes de três perfis de Argissolos (Ap, A1, AB, BA, Bt1 e Bt2; Ap, A1, A2, AB, BA, Bt1 e Bt2; e Ap, A1, BA, Bt1 e Bt2) e dois de Gleissolos (A1, A2, Bg; A, Bg e Cg), no longo de uma topossequência. Essas amostras foram submetidas ao teste de compressão uniaxial, sendo avaliada a permeabilidade ao ar antes e após compressão. Na condição de capacidade de campo, os Gleissolos apresentaram menor suscetibilidade à compactação e maior capacidade de suporte de carga que os Argissolos. O teor de argila esteve diretamente correlacionado com a capacidade de suporte de carga. Portanto, foi inversamente proporcional à suscetibilidade à compactação, exceto em condições de elevada umidade do solo quando a água lubrificou as superfícies aumentando a susceptibilidade à compactação de quaisquer solos. Até 25 kPa de carga ao solo não resultou degradação física do solo, mas quando foram aplicadas cargas de 200 kPa, mesmo na condição de capacidade de campo, houve redução significativa do volume de macroporos e porosidade total em níveis inferiores ao limite crítico (0,10 m3 m-3).

Influência da adição de plastificante do processo de reticulação na morfologia, absorção de aguá e propriedades mecânicas de filmes de alginato de sódio

The effects of sorbitol and formaldehyde on the morphology, water absorption and mechanical properties of sodium alginate films were analyzed. The morphology of the films indicated the presence of small aggregates in the surface of uncrosslinked films, which disappeared with the crosslinking process. The water uptake and percentage of elongation increased with the addition of sorbitol in uncrosslinked films. At the same time, a decrease in tensile strength and Young's modulus occurred. The swelling ratio and water uptake of crosslinked alginate/sorbitol films decreased with an increase in sorbitol content suggesting an enhanced crosslinking density due to the presence of plasticizer.

Desenvolvimento e avaliação de um porta-amostra de baixo custo para caracterização elétrica de materiais cerâmicos

Conventional sample holder cells used to the electric characterization of ceramics at high temperature consists of an alumina tube and platinum wires and plates using a complex design. The high cost materials used in the conventional sampler holder cell were replaced by stainless steel and conventional ceramics. The sample holder was validated by characterizing yttria-stabilized-zirconia in a temperature range of 25 to 700 ºC. The results do not present variations, discontinuity or unusual noise in the electric signals. Several samples were characterized without maintenance, which demonstrates that the sample holder is electric and mechanic adequate to be used to electrical characterization of ceramics up to 700 ºC.

Estudo de algumas propriedades mecânicas da madeira de um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis

A procura por madeiras oriundas de reflorestamentos destinadas à serraria é uma realidade já há muitos anos, principalmente aquelas das espécies do gênero Eucalyptus. Visando buscar novas informações importantes para esse mercado, este trabalho objetivou determinar algumas propriedades mecânicas da madeira de um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis de duas idades e provenientes de talhadia simples e de reforma. Os resultados indicaram que a madeira desse híbrido apresenta boas características tecnológicas, destacando-se a segunda tora (a partir de 3 m) com as melhores propriedades de flexão estática (Módulo de Elasticidade - MOE e Módulo de Ruptura - MOR) e Compressão Axial das fibras. As árvores de maior idade (166 meses) e que sofreram dois desbastes apresentaram as melhores propriedades de flexão estática e compressão axial.

Propriedades mecânicas de peças com dimensões estruturais de Pinus spp: correlação entre resistência à tração e classificação visual

A redução da disponibilidade de espécies de madeiras nativas e seus efeitos na economia, associada ao fortalecimento dos conceitos de preservação ambiental, criou a necessidade de desenvolvimento de alternativas viáveis para utilização racional de espécies de reflorestamento. E uma das opções é a realização de classificação visual das peças. Autores de trabalhos desenvolvidos nessa linha de pesquisa verificaram a adequação das regras de classificação visual do Southern Pine Inspection Bureau (SPIB) dos EUA à madeira de Pinus do Brasil e apresentaram proposta para normalizar o processo de classificação visual dessa madeira. Nessa classificação, os aspectos com maior influência são: presença de nós, desvio de grã em relação ao eixo da peça e densidade de anéis de crescimento. Assim, esta pesquisa apresenta um estudo experimental que consistiu na classificação visual e determinação da resistência à tração de 85 peças de Pinus spp e um estudo teórico, que propôs uma equação para determinar a resistência à tração média de peças estruturais em função da classificação visual. Com este trabalho, foi possível observar a influência dos nós e dos anéis de crescimento sobre a resistência à tração das peças analisadas.

Relação das propriedades mecânicas e densidade de postes de madeira de eucalipto com seu estado de deterioração

Este trabalho apresenta correlações obtidas entre propriedades mecânicas, densidade e o estado de deterioração de postes de eucalipto novos e retirados de serviço. O estado de deterioração foi determinado por inspeções em campo de postes da rede de distribuição de energia elétrica no sul do Brasil. Postes em diferentes estados de deterioração foram retirados da rede para os ensaios de flexão estática e medidas de densidade. Os testes mecânicos indicaram que os valores médios da resistência a flexão e da rigidez decrescem com o estado de deterioração do eucalipto. Entretanto, verificou-se uma grande variação nessas medidas com diferentes classes de deterioração apresentando resistência mecânica residual similar. Esse comportamento pode ser explicado pela influência da densidade da madeira nas correlações entre propriedades mecânicas e o estado de deterioração dos postes. Madeiras menos densas podem apresentar baixa resistência mecânica residual mesmo sem apresentar sinais de deterioração. O estudo da caracterização da madeira de eucalipto indicou que o estado de deterioração avaliado pela inspeção em campo, por si só não é um bom indicativo para prever a durabilidade das estruturas de madeiras, fazendo-se necessária uma análise preliminar da densidade da mesma.

Propriedades mecânicas dos grãos de soja em função do teor de água

O presente trabalho teve como objetivo verificar a influência do teor de água nos valores da força máxima de compressão para uma deformação fixa (2 mm) e do módulo proporcional de deformidade de grãos de soja submetidos à compressão em diferentes posições. Foram utilizados grãos com teores de água variando de 0,58 a 0,093 (b.s.), comprimidos uniaxialmente entre duas placas paralelas, na direção de suas três dimensões principais, sob velocidade de compressão de 0,001 m s-1. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que a força de compressão e o módulo proporcional de deformidade diminuem com o aumento do teor de água. Além disso, os grãos de soja apresentam maior resistência à compressão quando submetidos a esforços na posição de repouso (P1), apresentando valores semelhantes da força de compressão e do módulo proporcional de deformidade quando comprimidos nas posições P2 (sobre o hilo) e P3 (na vertical).

Análise das propriedades mecânicas de cereais matinais com diferentes fontes de amido durante o processo de absorção de leite

Cereais matinais são produtos extrusados, tradicionalmente consumidos com leite e o principal componente é o amido. A característica de crocância destes produtos está associada a frescor e qualidade do produto e a sua perda é uma das causas de rejeição de consumo. Mudanças indesejáveis na textura podem ocorrer quando os cereais são expostos a determinadas condições ambientais ou quando imersos em meio líquido. A estrutura física dos cereais tem uma grande influência na difusão do líquido, pois sua alta porosidade e higroscopicidade implicam em aumento da difusividade da umidade e conseqüente aumento da atividade de água, ganhando umidade rapidamente e perdendo sua textura quebradiça desejável, tornando-se amolecido. Neste trabalho, o comportamento de três cereais matinais comerciais foi analisado e os coeficientes de difusão foram determinados, além do estudo da alteração da textura destes produtos, através das propriedades mecânicas, em relação ao tempo de imersão em leite. A variação dos valores de atividade de água em equilíbrio com as amostras em relação ao tempo de imersão foram avaliadas com o intuito de quantificar o tempo crítico e a atividade de água correspondente em que os cereais matinais comerciais perdem a crocância.

Caracterização da incorporação da escória de aço inoxidável em materiais cerâmicos quanto a imobilização de cromo

O volume de escória de aço inoxidável produzida a partir do forno elétrico a arco é elevado, e trazendo este fato para dentro do desenvolvimento sustentável, surge a necessidade de estudar a sua reciclagem e reutilização como instrumento de fundamental importância para o controle e minimização dos problemas ambientais, e deste modo resolver o seu problema de armazenagem. O objetivo deste trabalho foi analisar a mobilidade de cromo presente na composição da escória de aço inoxidável, quando esta é utilizada como matéria-prima para a confecção de material cerâmico, afim de avaliar o risco de contaminação ambiental que estes novos materiais podem causar durante o seu ciclo de vida. Houve a necessidade do estudo, principalmente, porque a escória apresenta cromo em sua composição, e em função disto envolve toda a problemática ambiental que resíduos de cromo provocam. As ferramentas utilizadas para este estudo foram os ensaios de lixiviação e solubilização baseados nas Normas Brasileiras para material granular, NBR 10005 e NBR 10006, respectivamente, e ensaio baseado na Norma Holandesa para material monolítico, NEN 7345, para corpos cerâmicos com percentuais de escória de 10%, 20% e 30% em peso. Os parâmetros utilizados para avaliação do comportamento deste material foram as diferentes granulometrias da amostra e diferentes soluções acidificantes. As diferentes granulometrias foram obtidas através de quebra aleatória ou cortes em local pré-determinado. Este parâmetro de avaliação foi aplicado nos ensaios baseados nas Normas Brasileiras As diferentes soluções acidificantes, ácido nítrico ou ácido acético, foram utilizadas como parâmetro de avaliação no ensaio baseado na Norma Holandesa. A periculosidade do resíduo foi determinada através da análise química dos extratos resultantes dos ensaios e posterior comparação com a concentração máxima dos componentes estabelecida na NBR 10004. Os resultados mostraram que a escória de aço inoxidável é resíduo não-inerte; o cromo presente na escória está na forma trivalente, podendo ser parcialmente oxidado a cromo hexavalente durante o processamento cerâmico; a granulometria, e conseqüente área superficial, é fator determinante para os ensaios de lixiviação e solubilização; e os dois ácidos utilizados apresentam grandes diferenças na extração dos constituintes, o que indica que os resultados são diferentes conforme a norma de lixiviação utilizada para a avaliação da mobilidade dos constituintes do resíduo.

Propriedades mecânicas e elétricas do músculo sóleo do gato e dos flexores plantares e dorsais de seres humanos após entorse e imobilização de tornozelo

A literatura tem mostrado, por intermédio de estudos com animais e seres humanos, que o uso reduzido da musculatura (como por exemplo, a imobilização de um segmento) produz uma série de alterações estruturais e funcionais no músculo esquelético. As principais alterações observadas no músculo após a redução do uso estão relacionadas com alterações nas propriedades bioquímicas, na composição de fibras musculares, atrofia muscular, redução na capacidade de produção de força, e redução na capacidade de ativação. Apesar de a maior parte dos estudos sobre o assunto ter sido realizada em modelos animais (os quais possibilitam o estudo invasivo dos mecanismos de adaptação), a incidência de lesões articulares em seres humanos tem motivado os pesquisadores a buscar métodos alternativos e nãoinvasivos para o diagnóstico e acompanhamento das lesões articulares. Tendo em vista que a mecanomiografia (MMG) é uma técnica não-invasiva que permite o estudo do comportamento mecânico e fisiológico do músculo, acredita-se que esta técnica, associada com a avaliação da capacidade de produção de força e com a eletromiografia (EMG), possa ser um método útil no diagnóstico das alterações produzidas por essas lesões e no acompanhamento de programas de reabilitação. O objetivo desse estudo foi avaliar as adaptações musculares após um período de imobilização de duas semanas. Três estudos foram desenvolvidos, sendo os dois primeiros com seres humanos e o terceiro em um modelo animal. O primeiro estudo avaliou as respostas eletromiográficas, mecanomiográficas e de torque dos músculos flexores plantares e dos flexores dorsais do tornozelo durante esforço voluntário. Foram avaliados 23 indivíduos que tiveram seus tornozelos imobilizados em função de um entorse de grau II, e 32 indivíduos saudáveis, que fizeram parte do grupo controle. O segundo estudo, por sua vez, investigou as alterações no comportamento mecânico dos mesmos grupos musculares do estudo 1, ao longo de um protocolo de contrações produzidas via estimulação elétrica, utilizando-se várias freqüências de estimulação (de 5 a 60 Hz). Nos dois estudos, os valores de torque dos flexores plantares e dos flexores dorsais no grupo imobilizado foram significativamente inferiores aos do grupo controle. Essa redução foi mais evidente nos flexores plantares do que nos flexores dorsais. Os valores root mean square (RMS) do sinal EMG, durante a CVM (estudo 1), foram significativamente menores nos músculos gastrocnêmio medial (GM), sóleo (SOL) e tibial anterior (TA) do grupo que foi imobilizado quando comparado ao grupo controle. A mediana da freqüência (MDF) do sinal EMG, durante a CVM, no estudo 1, não apresentou diferença significativa entre os dois grupos da amostra, em nenhum dos três músculos estudados (GM, SOL e TA). Os valores RMS e a MDF do sinal MMG dos músculos GM, SOL e TA não apresentaram diferenças significativas entre os dois grupos da amostra, em nenhum dos dois estudos, indicando que a técnica da MMG não foi capaz de revelar as alterações musculares produzidas por um período de imobilização. O terceiro estudo avaliou as alterações das propriedades mecânicas devido a alterações no comprimento muscular e na freqüência de estimulação nos músculos SOL de 3 gatos. As relações força-comprimento foram estabelecidas ao nível articular, muscular, das fibras musculares e dos sarcômeros. Os resultados demonstraram que as variações de comprimento da fibra diferem das variações de comprimento do músculo como um todo, principalmente nos comprimentos mais encurtados. Existe um maior encurtamento da fibra com o aumento da freqüência de estimulação nos menores comprimentos musculares, enquanto nos maiores comprimentos musculares o aumento da freqüência de estimulação tem um efeito similar sobre as fibras e o músculo como um todo. Os principais achados do presente estudo são de que as respostas da EMG e de torque são alteradas por um período de 2 semanas de imobilização, enquanto as respostas da MMG não, e que o comprimento muscular é uma importante variável que deve ser controlada a nível tanto das fibras musculares, quanto dos componentes elásticos no estudo das propriedades mecânicas do músculo esquelético.

Influência do treinamento excêntrico nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos extensores do joelho

O exercício excêntrico tem sido preconizado como benéfico na prevenção de lesões musculares. Estudos com animais demonstraram que o treinamento excêntrico altera as propriedades mecânicas do músculo esquelético. No entanto, pouco se conhece sobre os efeitos do treinamento excêntrico nas propriedades mecânicas e elétricas em músculos de seres humanos. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos de um treinamento excêntrico nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos extensores de joelho, a partir das relações torque-velocidade (T-V) e torque-ângulo (T-A) e da técnica da eletromiografia (EMG). Nossa hipótese inicial era de que o treinamento excêntrico determinaria um deslocamento da relação T-V na direção de maiores velocidades angulares de movimento, assim como um deslocamento da relação T-A em direção a maiores ângulos articulares (ou maiores comprimentos musculares), sem que houvesse alteração na ativação elétrica dos músculos extensores de joelho. A amostra foi constituída por 21 indivíduos do sexo masculino (faixa etária 20-40 anos) divididos em um grupo experimental (n=10), e um grupo controle (n=11). Os indivíduos do grupo experimental foram submetidos a um programa de treinamento excêntrico dos músculos extensores do joelho com duração de 12 semanas, realizado na velocidade de -60º/s. Duas avaliações foram realizadas: antes e após o período de treinamento excêntrico. O torque dinâmico da musculatura extensora do joelho foi avaliado durante contrações voluntárias concêntricas e excêntricas máximas nas velocidades de -300º/s, -240º/s, -180º/s, -120º/s, -60º/s, 60º/s, 120º/s, 180º/s, 240º/s, 300º/s, 360º/s e 420º/s.O torque isométrico foi avaliado durante contrações voluntárias máximas nos ângulos de 7º, 15º, 30º, 45º, 60º, 75º, 90º e 103º. Nos dias de teste, durante a realização de todas as contrações voluntárias máximas, sinais eletromiográficos foram coletados dos músculos reto femoral, vasto lateral e vasto medial. As médias dos valores de torque e dos valores RMS normalizados foram relacionadas com cada velocidade angular e com cada ângulo avaliados. Os resultados mostraram alterações na relação T-V, com um aumento significativo na velocidade de treino e na velocidade de -120º/s. Não foi verificado aumento do torque nas maiores velocidades concêntricas e excêntricas conforme era esperado. Na relação T-A houve um aumento dos valores de torque no ângulo de 90º, com alteração do ângulo ótimo de produção de torque no sentido de maiores ângulos articulares (ou maiores comprimentos do músculo). No entanto, não foi verificado deslocamento para a direita da relação T-A. A atividade elétrica sofreu alteração para os 3 músculos nas contrações dinâmicas e para os músculos reto femoral e vasto lateral nas contrações isométricas. Conclui-se que um período de treinamento excêntrico de 12 semanas altera as propriedades mecânicas dos músculos extensores do joelho de forma específica, com aumento do torque na velocidade angular de treinamento. O aumento da capacidade de produção de torque em maiores ângulos articulares ou maiores comprimentos musculares concorda com a idéia de aumento no número de sarcômeros em série na fibra muscular após treinamento excêntrico conforme demonstrado em estudos com animais. As alterações encontradas se manifestam em ambas as relações T-V e T-A e estão relacionadas tanto com adaptação neural quanto com adaptações nas estruturas intrínsecas musculares.