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Submitted by Bruno Mikio Fujiwara Marques (bmikio@yahoo.com.br) on 2022-04-07T13:26:24Z No. of bitstreams: 1 Tese - Bruno Mikio - Defesa-revA-Final.pdf: 7883734 bytes, checksum: 4d1526fb91f815d48bfbd84a7d1043e6 (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2022-04-11T11:16:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marques_bmf_dr_guara.pdf: 7883734 bytes, checksum: 4d1526fb91f815d48bfbd84a7d1043e6 (MD5) Made available in DSpace on 2022-04-11T11:16:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marques_bmf_dr_guara.pdf: 7883734 bytes, checksum: 4d1526fb91f815d48bfbd84a7d1043e6 (MD5) Previous issue date: 2022-03-04 Para juntas aparafusadas de alta responsabilidade, a aplicação de uma força inicial de tração no parafuso, denominada pré-carregamento, é essencial devido à compressão aplicada às partes unidas, aumentando o atrito entre elas e melhorando a resistência mecânica da junta tanto submetida à carga externa de tração quanto à de cisalhamento. Além disso, sabe-se que o torque necessário para produzir um determinado pré-carregamento é função da geometria da rosca e dos coeficientes de atrito dos materiais envolvidos. Essas variáveis combinadas na equação de obtenção do torque denominam-se coeficiente de torque e o seu valor influencia diretamente o pré-carregamento. No entanto, para juntas de materiais compósitos, os valores do coeficiente de torque são considerados em poucos estudos e de maneira aproximada e superficial, sendo comum utilizar os resultados obtidos para juntas de materiais metálicos como referência, acarretando em componentes de materiais compósitos com baixa eficiência e dimensionados incorretamente. Dessa forma, este trabalho apresenta um estudo sobre juntas aparafusadas de materiais compósitos de matriz epóxi reforçada com fibra de carbono, a fim de analisar e definir os coeficientes de torque aplicáveis a esses materiais, como também avaliar os efeitos de diferentes valores de torque sobre o laminado, demonstrando a relação entre a carga de prova do parafuso e o pré-carregamento. As análises contemplaram a utilização do método analítico geral e de Motosh, do método dos elementos finitos com modelos tridimensionais e equacionamentos não-lineares, contemplando contatos e aplicação do critério de falha de Hashin. Também foram realizados ensaios experimentais de aplicação de torque, de resistência da junta em tração e análise fractográfica. Os resultados dos ensaios de aplicação de torque demonstraram que o coeficiente de torque aplicável para a junta de material compósito é aproximadamente 50% maior do que o aplicado para juntas metálicas, independentemente do valor de torque utilizado. Assim, os pré-carregamentos obtidos experimentalmente apresentaram valores até 39,4% menores do que os calculados utilizando o coeficiente de torque recomendado para juntas metálicas. Outra contribuição deste trabalho foi a recomendação na utilização de pré-carregamentos entre 68% e 100% da carga de prova do parafuso. No entanto, os resultados dos ensaios de resistência da junta em tração indicaram que não houve aumento da carga de falha por tração utilizando um pré-carregamento de 100% da carga de prova do parafuso, quando comparado com corpos de prova submetidos a pré-carregamento com relação de 80,2%, não apresentando vantagem deste último para condições de carregamentos estáticos. Além disso, a análise fractográfica revelou que os diferentes pré-carregamentos aplicados não influenciaram nos modos de falha observados na superfície de fratura dos corpos de prova. Considering high responsibility bolted joints, the application of initial tension force entitled preload is essential due the compression effect over the joint components, increasing the friction forces between them and improving the joint mechanical strength even when it is submitted to an external tensile load than a shear load. Moreover, the torque to generate the preload is dependent on the thread geometry and the coefficient of friction between the involved materials. These variables in the equation to obtain the torque is entitled coefficient of torque and its value directly influences the preload. However, for composite material joints, the coefficients of torque are considered approximately and superficially in few studies, using the values for metallic material joints as a reference, resulting in low efficient components of composite material and incorrectly dimensioned. Thus, this work presents a study of bolted joints in carbon fiber reinforced epoxy to analyze and determine the applicable coefficients of torque for this type of material, and the effect of different torque values over the laminate indicating the relation between the bolt proof load and the preload. The analysis regarded the application of the general and Motosh analytical methods, finite element method with tridimensional models and non-linear equations, contact between the components and the use of Hashin failure criterion. It was also performed torque application tests, tension tests and fractography analysis. The torque application tests results showed the coefficient of torque for composite material joints is approximately 50% higher than the applied coefficient in metallic joints, independently of the torque value. Thus, the experimental preloads values were 39,4% lower than the ones obtained analytically using the coefficient used for metallic joints. Another contribution of this study was the recommendation to apply preloads between 68% to 100% of the bolt proof load. However, the tensile tests results demonstrated that the tensile failure load did not increase due a preload corresponding a 100% of bolt proof load in comparison with specimens submitted to 80,2% of proof load, not presenting an advantage for static load conditions. Furthermore, the fractographic analysis showed that the different preloads do not present an influence in the observed failure modes on the fracture surfaces of the specimens.

Submitted by Rodrigo Rabelo da Encarnação (rabelo_mcn@yahoo.com.br) on 2019-04-23T18:13:50Z No. of bitstreams: 1 Mestrado Rodrigo Rabelo 19-04-19.docx: 11587272 bytes, checksum: 259d2e268e03f12edca320bab59d2dfd (MD5) Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Para verificação é necessário que o arquivo submetido no formato PDF Agradecemos a compreensão on 2019-04-23T19:26:17Z (GMT) Submitted by Rodrigo Rabelo da Encarnação (rabelo_mcn@yahoo.com.br) on 2019-04-23T20:25:29Z No. of bitstreams: 1 Mestrado Rodrigo Rabelo 23-04-2019.pdf: 3019911 bytes, checksum: 2b5aa5c1ec53c0cbcb0191fd5f33eaae (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2019-04-24T14:54:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 encarnação_rr_me_guara.pdf: 3019911 bytes, checksum: 2b5aa5c1ec53c0cbcb0191fd5f33eaae (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-24T14:54:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 encarnação_rr_me_guara.pdf: 3019911 bytes, checksum: 2b5aa5c1ec53c0cbcb0191fd5f33eaae (MD5) Previous issue date: 2019-02-28 As uniões parafusadas possuem uma grande aplicação na indústria, mas quando se pensa na utilização de parafusos existe uma impressão de ser um elemento de simples dimensionamento e de fácil aplicação. No entanto, o desenvolvimento de uniões por parafusos possui uma complexa sistemática de cálculo e sua montagem requer um cuidado para proporcionar o torque correto e consequentemente a pré-carga ideal. O intuito do trabalho foi a análise da pré-carga de uniões parafusadas a partir do torque de aperto. Para isso foi desenvolvido um torquímetro instrumentado com extensômetros para a aquisição do torque aplicado, foi desenvolvida também uma célula de carga para a aquisição da pré-carga aplicada na junta parafusada. Ambos os sinais foram aquisitados instantaneamente e a partir destes sinais foram feitas as análises das uniões parafusadas. Foram analisadas três condições diferentes de lubrificação para o parafuso e porca, estas foram: com lubrificação, sem lubrificação e lubrificação seca (grafite). Foram analisadas também duas condições de aplicação de torque, estas foram: torque pela porca e torque pelo parafuso. Portanto, foram analisados seis grupos diferentes de uniões parafusadas. Para cada um dos grupos foram aplicados 3 torqueamentos para cada conjunto de parafuso, porca e arruela, simulando três situações de montagem e desmontagem. Ao final foram feitas considerações sobre a influência das diferentes condições de lubrificação no torque aplicado e na pré-carga gerada na junta parafusada, e a influência de sucessivos torqueamentos em uma junta parafusada. Também foram geradas tabelas de coeficiente de torque e coeficiente de atrito para os seis grupos discutidos. Bolted joints are broadly used in the industry, but when it comes to their use there is a false impression of being a simple component, of easy dimensioning and easy application. However, designing bolted joints requires a complex calculus systematic and its assembly requires attention in order to apply the correct torque and consequently the ideal pre-load. The purpose of this dissertation was to analyze the pre-load of bolted joints from the tightening torque. Therefore, it was developed a torque wrench with strain gauges to measure the applied torque, and also developed a load cell to collect the pre-load onto the bolted joint. Both signals were instantaneous collected, and from this data, analysis were made over the bolted joints. Three different lubrication conditions for bolt and nut were analyzed: with and without lubrication and dry lubrication (graphite). Two torque application conditions were analyzed: the torque onto the nut and onto the bolt. Therefore, six different groups of bolted joints were analyzed. For each group of bolt, nut and washer, it was applied three torques simulating three assembly and disassembly operations. At the end, considerations were made on the influence of the different lubrication conditions on the applied torque and the generated pre-load onto the bolted joint, and the influence of successive torques on a bolted joint. Torque and friction coefficient tables were generated for all the above mentioned six groups

As Ligações com Chapa de Topo entre perfis de aço são amplamente adotadas pela indústria brasileira, condição que contrasta com a escassez de referências bibliográficas e normativas nacionais sobre o tema. Quando consideradas as solicitações correspondentes aos seis graus de liberdade de um pórtico espacial, compatível com os modelos atuais de análise de estruturas, são raras as recomendações normativas e bibliográficas para o dimensionamento dessas ligações. A incompatibilidade entre a análise global das estruturas e modelos de dimensionamento das ligações, aliada à ausência de literatura e discussão sob o tema, tende a induzir os engenheiros projetistas a adotar soluções com base teórica pouco consistente ou mesmo desprezar solicitações não previstas nos modelos tradicionais de dimensionamento. Pretendendo compreender o comportamento das ligações submetidas à flexão oblíqua, o trabalho desenvolve-se em três frentes: revisão bibliográfica e pesquisa dos métodos analíticos de dimensionamento, análise experimental de ligações sob essa situação de carregamento e análise numérica pelo método dos elementos finitos, empregando o programa ANSYS, e posterior comparação e discussão dos resultados obtidos em cada abordagem. A análise numérica e experimental contempla Ligações com Chapa de Topo Não Estendida, Ligações com Chapa de Topo Estendida Sem Enrijecedor e Ligações com Chapa de Topo Estendida Com Enrijecedor, tendo sido obtidos resultados satisfatórios, com nível de erro entre os valores numéricos e experimentais restrito a níveis aceitáveis e, em grande parte, com causas identificadas. Para mensurar o nível de erro e avaliar sua aceitabilidade foram empregados os parâmetros Erro Médio Absoluto (MAE), Erro Médio Absoluto em Percentual (MAPE), Raiz da Média do Erro Quadrático (RMSE) e Raiz Quadrada do Erro Relativo (RRSE), além do Erro Máximo Absoluto, e analisada a inter-relação e Flush end-plate connections between steel sections are widely used by Brazilian industry. This condition diverges from the scarce references and standards about the subject. When the corresponding loads of the six degrees of freedom in a complete framework element are considered (in accordance with current models of structural analysis), limited are the standard procedures and references regarding the design of these connections. Incompatibility between global structural analysis and connections design models, in addition to the absence of literature and discussion about the topic, tends to induce design engineers to adopt solutions of nonconsistent theoretical basis or even to discard loadings that are not predicted by the traditional design models. Aiming to understand the behavior of connections subjected to biaxial bending, this dissertation is developed in three main sections: literature review and study of analytical design methods; experimental analysis of connections under this type of loading; and numerical analysis using finite element method (with the software ANSYS), and subsequent comparison and discussion of results from each case. The numerical and experimental analysis comprises Flush end-plate connections and Extend end-plate connections (both unstiffened and stiffened), in which satisfactory results were obtained (with an acceptable level of error between numerical and experimental values and, in most cases, with identified causes). To quantify the level of error and evaluate its acceptability the following parameters were used: Mean Absolute Error (MAE), Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Root-Mean-Square Deviation (RSMD) and Root Relative Square Error (RRSE), in addition to the Maximum Absolute Error and the interrelationship between these parameters.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-14Bitstream added on 2014-06-13T19:16:35Z : No. of bitstreams: 1 marques_bmf_me_guara.pdf: 1267078 bytes, checksum: b861835064bbb924cdbb98ad015fd1cb (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Em praticamente todo sistema mecânico, juntas aparafusadas são utilizadas com o objetivo de unir componentes distintos, controlando folgas estruturais de tal modo a manter o envelope geométrico de projeto e o alinhamento entre as partes unidas. Normalmente, os parafusos são submetidos aos carregamentos de tração e cisalhamento o qual o último gera momento de flexão no parafuso devido ao efeito de contato com a superfície do furo. O comportamento da distribuição de carga ao longo do corpo do parafuso apresenta uma grande contribuição no seu dimensionamento principalmente por causa do braço de flexão que determinará o momento atuante. Dessa forma, esse trabalho apresenta diferentes tipos de juntas aparafusadas, normalmente aplicadas em estruturas de alta responsabilidade, para analisar o comportamento da distribuição de carregamento ao longo do corpo do parafuso. As juntas apresentam diferentes materiais e espessuras das placas envolvidas como ligas de alumínio e aço, a presença de calços ou não e parafusos normatizados de diferentes diâmetros. As análises contemplam o cálculo analítico o qual apresenta o tipo de distribuição de carregamento, triangular, trapezoidal ou retangular, análise pelo método dos elementos finitos com modelos bidimensionais e tridimensionais. Assim, após a análise dos resultados obtidos pelos métodos citados, mostrou que a presença de calço nas juntas aparafusadas e a espessura das placas influenciam diretamente as diferenças entre os métodos e mesmo que as diferenças entre os métodos existam, a confiabilidade do método analítico é confirmada uma vez que todos os braços de flexão são maiores daqueles obtidos pelo método dos elementos finitos. Desse modo, as juntas dimensionadas pelo método analítico são conservativas, apresentam margens de segurança... Practically all mechanical system applies bolted joints in order to put together independent components, fitting up structural gaps to maintain the geometrical envelope in accordance with design and the alignment between the joined parts. Normally, the bolts withstand tension and shear loads which the last one generates bending moment in the bolt body due the contact effect with the hole surface. The load distribution behavior along the bolt body presents a great contribution to define it principally because the bending arm which determines the applied moment. Thus, this study presents different bolted joints configurations, usually applied in high responsibility structures in such way to analyze the load distribution behavior all along the bolt body. The joints present different plates materials and thicknesses as like aluminum and steel alloys, considering shims or not and standard bolts with a variety of diameter. The analyses regard the analytical method which presents the load distribution type, triangular, trapezoidal or rectangular, finite elements analysis method considering bidimensional and tridimensional models. Therefore, after the analysis of the results from the mentioned methods, stared the shims and the plates thicknesses have a significant influence in the differences between the methods. Even though the differences exist, the reliability of the analytical method is confirmed once all bending arms are bigger than those resulted by the finite element method. Hence, the joints dimensioned by the analytical method are... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:01:39Z No. of bitstreams: 1 Joao de Jesus dos Santos.pdf: 4754338 bytes, checksum: a2d76344ebaa74be8c63eb149ceaaf49 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:01:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao de Jesus dos Santos.pdf: 4754338 bytes, checksum: a2d76344ebaa74be8c63eb149ceaaf49 (MD5) Previous issue date: 2008-11-19 The use of stainless steel in structural engineering applications is still seen by many architects and engineers as an extravagant solution. However attitude changes in the construction market and the natural transition to a sustainable development reducing environment impacts have boosted the use of stainless steel structures. A substantial majority of stainless steel structural design codes is still based on carbon steel analogies. Despite this fact the stainless steel presents four non-linear tension versus strain curves (tension and compression, parallel and perpendicular to the rolling direction) without a defined yield plateau snf strain hardening zones substantially altering its global structural response. The present investigation adopted the austenitic stainless steel grade 304 and the carbon steel USI300, both with similar yield stresses but with different tension stresses and ductility capacities. Structural elements subjected to tension axial forces usually presents the net section rupture as one of its controlling ultimate limit states. The present study performed an innovative experimental programme to evaluate and investigate the tension capacity of staggered bolted members. The experiments were made with carbon and stainless steels to compare and access their similarities and differences in terms of structural performance. The experimental results enable the observation of significant conclusion concerning the tension response of the investigated bolted staggered members. The controlling ultimate limit states were significantly influenced by various parameters like: the loading plate thickness, the layout, configuration and number of bolts adopted in the joint, and stainless steel properties like ductility capacity and the ratio between the yield and ultimate stresses. Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais ainda é por muitos engenheiros e arquitetos, considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento no uso do aço inoxidável. A maioria das normas de projeto de aço inoxidável atuais ainda são baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação não-lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular a direção de laminação), modificando assim, seu o comportamento global. Na presente investigação foram utilizados o aço inoxidável austenítico 304, e o aço carbono USI 300, ambos com tensão de escoamento similares, mas com tensões últimas e ductilidades distintos. Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, usualmente 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, este trabalho executou um programa experimental inovador envolvendo ligações aparafusadas defasadas sob tração. O programa experimental foi executado em peças de aço carbono e aço inoxidável de forma a comparar as principais semelhanças e diferenças entre estes dois tipos de aços estruturais. O programa experimental possibilitou que conclusões significativas no comportamento a tração destas ligações pudessem ser observadas. Dentre outras variáveis que controlam estes estados limites últimos foi verificada a influência significativa da espessura da placa de aplicação do carregamento, disposição, configuração e número de parafusos da ligação e propriedades do aço inoxidável como ductilidade e razão entre suas tensões de escoamento e de ruptura.