Estudo do efeito de pausas introduzidas em testes de fadiga de amplitude variável.

É muito importante para a indústria fornecer produtos competitivos e que exerçam corretamente as suas funções perante o cliente. Uma das ferramentas existentes para atingir estes objetivos é a realização de testes de fadiga e durabilidade cada vez mais refinados e em espaço mais curto de tempo. Uma das maneiras de se executar testes de fadiga mais precisos é utilizando parâmetros que sejam fiéis à solicitação que o produto sofre durante o seu uso. Com esse intuito surgiram os testes de fadiga sob amplitude variável. Juntamente com eles surgem as particularidades deste tipo de solicitação, que é de natureza complexa. Algumas particularidades são a dependência do resultado na história de carregamento (também chamada de \"interação de cargas\") e a variação abrupta do nível de carga durante o tempo de aplicação. Fenômenos estes chamados de sobrecarga ou subcarga (overload e underload), que aqui serão agrupados, muitas vezes de forma simplista, de perturbações no espectro de fadiga. A finalidade principal deste trabalho é descrever a influência das perturbações ocorridas nas solicitações nos testes de fadiga em regime de amplitude variável, mais precisamente em testes de bancada, em que se busca a reprodução de situações de trabalho reais de um componente. Apesar de esse assunto ser alvo de diversas investigações recentes, nenhum trabalho tem como foco a influência das paradas (completa remoção de carga) realizadas durante um teste de fadiga acelerado. Essas paradas são extremamente comuns na prática laboratorial, seja por manutenção do equipamento, inspeção da amostra ou necessidade de operação. O objeto alvo de estudo nesta pesquisa é um suporte metálico de buzina, utilizado em automóveis de passeio. Apesar de sua concepção simples, tal componente é responsável por exercer funções importantes e é sujeito a uma interessante gama de solicitações. Como resultado observou-se que a aplicação das paradas durante os testes de fadiga simulados no componente automotivo, provoca variações em sua vida útil total. E o tempo de parada também exerce influência nesta variação observada. Essas paradas não se encaixam perfeitamente nas classificações de perturbações no espectro registradas na literatura. Por esse motivo o trabalho se propõe ainda a sintetizar e uniformizar a terminologia para as variações abruptas de tensão aplicadas no tempo (as sobrecargas e as subcargas), tendo em vista que ocorre a falta de consenso entre os termos utilizados atualmente na literatura e seus respectivos conceitos.

Metodologia de selecção de materiais em design: base de dados nacional

Desde a Pré-História que a escolha de materiais esteve relacionada com a Arte. Mais tarde, durante a Idade Moderna vai ganhando uma importância cada vez maior. Atingida que foi a Idade Contemporânea, nomeadamente após a Revolução Industrial e durante a Segunda Guerra Mundial, devido ao aumento do número de materiais disponíveis, é que se pode falar de uma verdadeira seleção de materiais. É também após a Revolução Industrial que se clarificam as relações entre a evolução dos materiais e os movimentos e correntes das Artes Plásticas. Neste contexto, estudaram-se as interligações entre o processo de design e as metodologias de seleção, assim como as diversas tipologias de ferramentas existentes para esse efeito. Deste estudo, consideradas as respetivas vantagens e limitações, foi possível identificar bases de dados essencialmente técnicas, ou ao invés, ferramentas para inspiração com muitas imagens e pouca informação sobre as propriedades dos materiais. Para completar este levantamento crítico sobre processos e ferramentas de seleção, inquiriram-se cinquenta e três profissionais que trabalhavam em diferentes gabinetes de design portugueses. As perguntas dirigidas aos designers portugueses versaram sobre problemas relacionados com a escolha de materiais, abrangendo o tipo de matériasprimas empregues, processos utilizados e a qualidade da informação obtida. Na sequência deste estudo, verificou-se a existência de diversas lacunas relativamente aos meios disponíveis, rotinas de seleção, qualidade da informação existente e metodologias utilizadas. Foi neste contexto que se iniciou o projeto de criação de uma nova metodologia suportada por uma ferramenta digital. Os principais aspetos inovadores são: uma melhor interligação entre a metodologia de design e o processo de seleção de materiais e a sua sincronização; a informação necessária em cada etapa e o destaque dos fatores catalisadores da seleção de materiais. Outro elemento inovador foi a conjugação de três formas deferentes de seleção de materiais numa só ferramenta (a geral, a visual e a específica) e a hipótese de aceder a diferentes graus de informação. A metodologia, no contexto dos recursos disponíveis, foi materializada sob a forma de ferramenta digital (ptmaterials.com). O protótipo foi aferido com testes de usabilidade de cariz heurístico, com a participação de dezanove utilizadores. Foram detetadas diversas falhas de interação que condicionaram a liberdade e o controlo da navegação no seio da interface. Os utilizadores também mencionaram a existência de lacunas na prevenção de erros e a ligação do sistema à lógica habitual de outras aplicações já existentes. No entanto, também constituiu um estímulo a circunstância da maioria dos designers avaliarem o sistema como eficaz, eficiente, satisfatório e confirmarem o interesse da existência dos três tipos de seleção. Posteriormente, ao analisar os restantes resultados dos testes de usabilidade, também foram evidenciadas as vantagens dos diferentes tipos de informação disponibilizada e a utilidade de uma ferramenta desta natureza para a Indústria e Economia Nacionais. Esta ferramenta é apenas um ponto de partida, existindo espaço para melhorar a proposta, apesar da concretização de uma ferramenta digital ser um trabalho de grande complexidade. Não obstante se tratar de um protótipo, esta ferramenta está adequada aos dias de hoje e é passível de evoluir no futuro, tendo também a possibilidade de vir a ser preferencialmente utilizada por outros países de língua portuguesa.

Utilização de RNA´s na construção do diagrama de vida constante de probabilidade de materiais compósitos

The static and cyclic assays are common to test materials in structures.. For cycling assays to assess the fatigue behavior of the material and thereby obtain the S-N curves and these are used to construct the diagrams of living constant. However, these diagrams, when constructed with small amounts of S-N curves underestimate or overestimate the actual behavior of the composite, there is increasing need for more testing to obtain more accurate results. Therewith, , a way of reducing costs is the statistical analysis of the fatigue behavior. The aim of this research was evaluate the probabilistic fatigue behavior of composite materials. The research was conducted in three parts. The first part consists of associating the equation of probability Weilbull equations commonly used in modeling of composite materials S-N curve, namely the exponential equation and power law and their generalizations. The second part was used the results obtained by the equation which best represents the S-N curves of probability and trained a network to the modular 5% failure. In the third part, we carried out a comparative study of the results obtained using the nonlinear model by parts (PNL) with the results of a modular network architecture (MN) in the analysis of fatigue behavior. For this we used a database of ten materials obtained from the literature to assess the ability of generalization of the modular network as well as its robustness. From the results it was found that the power law of probability generalized probabilistic behavior better represents the fatigue and composites that although the generalization ability of the MN that was not robust training with 5% failure rate, but for values mean the MN showed more accurate results than the PNL model

Fadiga no aço inox 15-5PH revestido por HVOF: aplicação em trem de pouso

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Determinação da taxa de propagação de trinca por fadiga dos aços SAE-1050 e SAE-4130 empregados na fabricação de eixos ferroviários

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fadiga e corrosão de aço inoxidável Custom 465 de aplicação aeronaútica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência da anodização sulfúrica na resistência à fadiga da liga de alumínio 7175-T74

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo do comportamento dos aços ferramentas soldados em fadiga

Sabendo-se que a fadiga é uma redução gradual da capacidade de carga do componente pela ruptura lenta e gradual do material. E que este defeito decorre do avanço infinitesimal de microtrincas, que se formam no interior do material, imperceptível a olho nu, como também é notório que a presença dos elementos de liga nos aços, propicia alterações nas propriedades metalurgias e mecânicas no material, aplicado à obra. Por outro lado, ao ser submetido a processamentos dos mais diversos, os mesmos, deformam nas zonas elásticas, plásticas e ao fim rompem-se. Ressaltando-se o objetivo deste estudo, destina se abordar as uniões soldadas, nos estágios em que ficam sujeitas a altas temperaturas e resfriam sem controle, até a temperatura ambiente. Ao fim, são solicitados por carregamentos cíclicos constantes ou alternados. Nesta particularidade, espera-se detectar mudanças estruturais profundas na Zona Termicamente Afetada – ZTA, em razão do superaquecimento sofrido, tanto na proximidade do ponto central da poça de fusão como na região localizada na vizinhança. Como não dispomos de parâmetros suficientes e necessários ao controle destas alterações, propomos analisar a ZTA da junta soldada, com a finalidade de avaliar o comportamento metalúrgico e suas implicações causadas pelas interações gás-metal. Analisar os efeitos resultantes do triangulo formado pelo material base aço AISI/SAE 4340, SAE 1020 chanfrados em V e o eletrodo revestido E-6013. A análise da estrutura será realizada pelas técnicas de ensaio metalográfico usando o método da microscopia óptica – MO o qual é de ampla difusão nas comunicações técnicas e cientificas, através das quais, distinguirão as transformações multifásicas. Transformações estas, distintas pelas transformações das austenitas diretas em martensitas sem passar pelas ferritas e perlitas. Com estas identidades, o metalógrafo pode caracterizar e predizer as reações futuras das estruturas mediante a análise das solicitações, a que possam estar submetidas. Para analisar o comportamento em fadiga dos materiais em questão, adota-se como parâmetro auxiliar, o ensaio do pêndulo de Charpy. Portanto, pelos resultados obtidos, conclui-se que as estruturas são comprometidas por tensões internas em conseqüência fragilizam, mas o procedimento de soldagem pode ser adotado, seguido de recozimento para alivio de tensões, se não fizer trincas.

Determinação do fator de rigidez de junta aparafusada em tração utilizando o software Excel

When a bolted joint is loaded in tension with dynamically, part of this load is absorbed by the bolt and rest is absorbed by the joint material. What determines the portion that is to absorbed by the bolt is the joint stiffness factor. This factor influences the tension which corresponds to pre-load and the safety factor for fatigue failure, thus being an important factor in the design of bolted joints. In this work, three methods of calculating the stiffness factor are compared through a spreadsheet in Excel software. The ratio of initial pre-load and the safety factor for fatigue failure depending on the stiffness factor graph is generated. The calculations for each method show results with a small difference. It is therefore recommended that each project case is analyzed, and depending on its conditions and the range of stiffness values, the more or less rigid method about the safety factor for fatigue failure is chosen. In general, the approximation method provides consistent results and can be easily calculated

Análise do comportamento em fadiga de rodas ferroviárias fabricadas pelos processos de forjamento e fundição

Since the beginning of the railway industry until today, rail wheels are important components to the good working of a railway. For being a critical security item, design and maintenance are done with extremely care to avoid failures. Despite de fact of railway components be projected to support a big number of cyclic solicitation during its life, some accidents still occur. These accidents, despite the low frequency, always have great consequences, drawing in great financial, material, and people losses. Nowadays, railway component failure is relatively low, because it’s been projected to work below the materials Fatigue Resistance Limit, however, with the growing demand of faster trains and higher load for each axle, the occurrence probability is even bigger. This work includes a comparative study of two fabrication processes (casting and forging) applied in the production of rail wheels where it was measured the mechanical properties of traction and fatigue. The study also verified through microstructural analysis, hardness, traction and fatigue tests, statistical analysis of fatigue test results and fractographic analysis that forging process lead to better correlations between fatigue life and mechanical properties, providing more security in railroads, less wagon retention caused by corrective maintenance and smaller operational cost with its use

Fadiga axial do aço inoxidável 15-5 PH tratado pela implantação iônica por imersão em plasma

When materials for application in aircraft structural components are studied, it must be considered that they will be submitted to cyclic loading, and this is an important parameter to design the study in fatigue life of the materials. Whereas, for example, a landing gear operation, the study of fatigue life and corrosion in the materials used in it is essential, especially when you want to use new techniques for surface treatments. The objective is to study the influence of surface treatment of immersion ion implantation nitrogen plasma, in axial fatigue of Stainless steel 15-5 PH in 39-42 HRC condition. Stainless steel 15-5 PH was tested in axial fatigue and corrosion in salt spray. It was also performed microindentation tests, optical microscopy for microstructural analysis and scanning electron microscopy for fractographic analysis. It was observed that the 3IP had no effect on the thickness of the material and not the hardness of it, and still provided a significant increase in fatigue life of the material

Influência do tratamento superficial 3IP na vida em fadiga dos aços ABNT 4340 e 15-5PH para aplicação aeronáutica

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Análise da reprodutibilidade de parâmetros no domínio da frequência do sinal EMG utilizados na caracterização da fadiga muscular localizada

O objetivo deste estudo foi analisar a reprodutibilidade de parâmetros no domínio da frequência do sinal eletromiográfico (EMG) utilizados na caracterização da fadiga muscular localizada. Quinze sujeitos do sexo masculino foram submetidos a um teste de fadiga baseado na extensão isométrica de joelho, sendo realizados em três momentos distintos com intervalos de sete dias. Para avaliar a reprodutibilidade dos dados entres os testes calculou-se o coeficiente de correlação intraclasse (CCI) para a frequência mediana (Fmed) no tempo total de exercício (FmedT), para a Fmed obtida a cada 10% do tempo de exercício (Fmed10%) e para as potências das bandas de frequência, obtidas da divisão do espectro de potência a cada 20 Hz. Os resultados demonstraram: (1) boa reprodutibilidade para a FmedT; (2) boa reprodutibilidade para a Fmed10%; e (3) maior variação no sinal EMG nas bandas de 20 a 120 Hz, no qual se destacam as bandas de 20-40 Hz e de 40-60 Hz, demonstrando maior sensibilidade ao processo de fadiga muscular. Conclui-se que a Fmed é uma variável que apresenta boa reprodutibilidade e que a análise fragmentada do espectro de potência, por meio das bandas de frequência, demonstrou-se sensível as variações que ocorrem no sinal EMG durante a instalação do processo de fadiga, tendo potencial para se tornar um novo método para a caracterização da fadiga muscular localizada.

Aplicação da metodologia numérica “fast bounds crack” para uma estimativa eficiente da evolução do tamanho de trinca

A significant part of the life of a mechanical component occurs, the crack propagation stage in fatigue. Currently, it is had several mathematical models to describe the crack growth behavior. These models are classified into two categories in terms of stress range amplitude: constant and variable. In general, these propagation models are formulated as an initial value problem, and from this, the evolution curve of the crack is obtained by applying a numerical method. This dissertation presented the application of the methodology "Fast Bounds Crack" for the establishment of upper and lower bounds functions for model evolution of crack size. The performance of this methodology was evaluated by the relative deviation and computational times, in relation to approximate numerical solutions obtained by the Runge-Kutta method of 4th explicit order (RK4). Has been reached a maximum relative deviation of 5.92% and the computational time was, for examples solved, 130,000 times more higher than achieved by the method RK4. Was performed yet an Engineering application in order to obtain an approximate numerical solution, from the arithmetic mean of the upper and lower bounds obtained in the methodology applied in this work, when you don’t know the law of evolution. The maximum relative error found in this application was 2.08% which proves the efficiency of the methodology "Fast Bounds Crack".

Estimativa de espessura do concreto utilizando o método do eco - impacto

Nesta pesquisa utilizou-se um equipamento experimental que utiliza o método do eco-impacto produzido no Laboratório de Ensaios Físicos do Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (UERJ/IPRJ), para estimar a espessuras de placas de concreto através da propagação de ondas de tensão geradas por um impacto. Para determinação dessa espessura, foram investigados vários mecanismos de estruturação do protótipo do equipamento com objetivo de se obter a melhor leitura possível, por meio das literaturas existentes. Entre parâmetros avaliados no estudo, estava o modelo de sensor a ser utilizado, o tipo de impactor, a precisão relacionada à aquisição de dados e o tratamento do mesmo, a distância entre o ponto de impacto e o transdutor (sensor), e o local de teste. Os resultados experimentais concordam com as previsões teóricas e revelam que este método é eficiente para análise de estrutura de concreto. A análise da espessura e resposta em frequência de um novo protótipo desenvolvido e os testes realizados possibilitou um erro médio de espessura real para amostras sem agregados de 0,39% e para as amostras com agregados com de 0,64%. Esses resultados apontam que o equipamento produzido tem potencial e que o mesmo pode ser utilizado para avaliação de estrutura de concreto.