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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2011 As ligas com memória de forma são definidas como uma distinta classe de materiais inteligentes que apresentam duas propriedades únicas: o efeito de memória de forma (EMF) e a superelasticidade. Estas propriedades são atribuídas à transformação de fase que as ligas de memória de forma apresentam em conseqüência da variação da temperatura (EMF) ou aplicação de tensão (superelasticidade). As temperaturas nas quais ocorrem as transformações de fase são parâmetros importantes para as condições de contorno no qual o material será aplicado, apresentando propriedades diferentes para cada fase. O NiTi é o material mais comumente estudado dentre as ligas de memória de forma. De acordo com literatura publicada, o EMF e a superelasticidade podem ser manipuladas por meio da deformação a frio, tratamento térmico ou a combinação de ambos. Dentre os parâmetros do processo de tratamento térmico do NiTi, o tempo é uma variável que exerce forte influência nas propriedades do material tratado. As temperaturas de transformação podem ser capturadas por diferentes técnicas de caracterização. Neste trabalho foi verificada a influência do tempo de tratamento térmico na temperatura final de transformação austenítica (Af) de fios de NiTi conformados a frio. Amostras, na forma de fios fornecidos no estado encruado, foram tratadas termicamente durante patamares de tempo de 20, 30 e 60 minutos a uma temperatura de 500°C. Para fins de comparação, também foram utilizadas amostras não tratadas. Após os tratamentos, o material foi caracterizado mecanicamente via ensaios de carregamento e descarregamento. Foram realizadas análises térmicas por meio de ensaios de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análises dinâmico-mecânica (DMA), com o objetivo principal de caracterizar as temperaturas finais de transformação austenítica. Verificou-se, por meio dos resultados obtidos nos ensaios mecânicos, que as amostras sem tratamento não apresentaram patamares de tensão, diferenciando-se das amostras tratadas. À medida que se aumenta o tempo de tratamento ocorre a redução das tensões de patamares e o aumento da deformação residual. Nas amostras tratadas com 30 e 60 minutos ficou evidenciada a presença da fase R, verificada no ensaio de DSC e de carregamento e descarregamento. Os resultados obtidos por meio dos ensaios de DSC e DMA permitiram identificar que a intensidade da transformação de fase aumenta com o tempo de tratamento, devido à liberação da martensita ancorada na estrutura, aumentando a quantidade de material sujeito à transformação. As tensões aplicadas nas amostras de DMA provocaram um aumento da Af quando comparada com os resultados obtidos nos ensaios de DSC. O tempo de tratamento térmico modifica o comportamento mecânico e a temperatura final de transformação austenítica de fios de NiTi conformados a frio. Estas modificações estão associadas a fenômenos de restauração da estrutura encruada e precipitação de compostos intermetálicos. Alteração do tempo de tratamento pode acarretar em alterações no desempenho e características de componentes fabricados a partir desse material, permitindo a otimização das propriedades para adequação ao uso pretendido.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 As ligas de ferro fundido branco de alto cromo (estipuladas pela norma ASTM A532) são amplamente fabricadas e utilizadas pelas indústrias catarinenses, o que tem motivado a sua pesquisa durante os últimos anos na UFSC. Os estudos tem como foco principal a otimização do tratamento térmico e da resistência ao desgaste, assim como a análise microestrutural das ligas empregadas na fabricação de rolos de moinhos de carvão. Os rolos dos moinhos tradicionalmente são fabricados da liga II D da norma ASTM A532 (20% Cr), porque este material apresenta uma boa resistência ao desgaste. Porém, existem evidências que apontam que ao diminuir o teor de cromo para 16% (classe II B da norma ASTM A532) e otimizar termicamente a liga a resistência ao desgaste pode aumentar, sendo este o ponto de partida desta tese. A resistência ao desgaste da liga II B no presente trabalho foi estudada em escala laboratorial (ensaio de desgaste segundo norma ASTM G65) e industrial (protótipos testados em moinho rolo sobre pista). Em laboratório a liga II B otimizada termicamente, obteve melhor dureza (HV 120), microdureza (0,05 HV) e resistência ao desgaste em comparação a liga II D. Este resultado alavancou a fabricação e os testes em escala industrial de três rolos (a massa de cada rolo foi de 1,5 ton). Um dos rolos foi fabricado na liga II D e os outros dois na liga II B. Os rolos foram instalados no moinho e testados por um período de 30 meses. Os resultados foram aparentemente contraditórios, já que os rolos II B tiveram uma resistência ao desgaste de 81% da resistência do rolo II D, sendo isto uma conseqüência dos rolos II B apresentarem durezas e microdurezas inferiores às obtidas pelo rolo II D, resultado inverso ao obtido em laboratório. Este resultado mostrou que tanto em escala laboratorial como industrial, a dureza e proporcional à resistência ao desgaste, e que o ensaio roda sobre borracha reproduz os micromecanismos de desgaste do moinho. Para realizar a passagem da escala laboratorial para a escala industrial durante a pesquisa, se analisou a influência da microestrutura (Microscópio ótico e eletrônico, EDX, programa Imago, espectofotômetro de emissão ótica), da tenacidade ao impacto (Charpy sem entalhe) e da corrosão (ensaio potenciodinâmico) na resistência ao desgaste das ligas II B e II D. The alloys of high chromium white cast iron (stipulated by the standard ASTM A532) are widely manufactured and used by industries in Santa Catarina, which has spurred on research about them at UFSC during the last few years. The studies focus mainly on optimizing the thermal treatment and wear resistance, as well as the microstructural analysis of the alloys used for manufacturing coal mill rollers. The rollers of the mills are traditionally made of alloy II D from the standard ASTM A532 (20% Cr), because this material shows good wear resistance. However, there is evidence to suggest that by reducing the chromium content to 16% (class II B of the ASTM A532 standard) and thermally optimizing the alloy, wear resistance can increase, this being the starting point for this thesis. The wear resistance of alloy II B in this work was studied on a laboratory scale (wear tests according to the ASTM G65 standard) and industrial scale (prototypes tested on a mill roller on tracks). In the laboratory, the thermally optimized alloy II B had better hardness (HV 120), microhardness (HV 0.05) and wear resistance compared to alloy II D. This result leveraged the manufacturing and industrial-scale tests of three rollers (the mass of each roller was 1.5 tons). One of the rollers was manufactured with the alloy II D and the other two with the alloy II B. The rollers were installed in the mill and tested for a period of 30 months. The results were apparently contradictory, since the rollers II B had a wear resistance of 81% of the resistance of the roller II D, this being a consequence of the rollers II B having hardnesses and microhardnesses lower than those obtained by roller II D, the opposite result to that obtained in the laboratory. This result showed that both on the laboratory and industrial scale, hardness is proportional to wear resistance, and that the rubber wheel test reproduces the wear micromechanisms of the mill. In order to make the transition from laboratory scale to industrial scale during the research, we analyzed the influence of the microstructure (optical and electron microscopy, EDX, Imago program, optical emission spectrophotometer), impact strength (Charpy unnotched) and corrosion (potentiodynamic test) on the wear resistance of alloys II B and II D.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. O processo de eletroerosão por fio é utilizado atualmente na fabricação da maioria das matrizes e punções de metal duro (carbeto de tungstênio), usados em ferramentas de estampagem de aços para motores elétricos. As indústrias de eletrodomésticos, motores elétricos industriais, transformadores e compressores herméticos, utilizam ferramentas progressivas de estampagem, justificando um melhor conhecimento do processo de fabricação por eletroerosão por fio (Wire Electrical Discharge Machining - WEDM). O emprego de condições de trabalho não adequadas introduz defeitos na camada limite dos punções e matrizes que resultam numa diminuição drástica da vida destes componentes. Na presente dissertação, foi realizado um estudo para o aprimoramento do processo de usinagem do metal duro por WEDM, com foco na diminuição das danificações causadas na superfície usinada para aumentar a vida de matrizes e punções, como também aumentar o rendimento do processo de fabricação destes elementos de corte. Para isto, foi realizada uma análise das variáveis de entrada e sua influência sobre as características e sobre o resultado de trabalho. A característica de processo verificada foi limitada à taxa de corte (por limitações técnicas no equipamento). O resultado de trabalho foi avaliado pela exatidão geométrica dos componentes produzidos, pela forma e extensão das microtrincas, pela extensão da zona termicamente afetada e pelas características verticais da rugosidade. A partir dos resultados obtidos foi possível recomendar condições mais favoráveis de trabalho, resultando tanto em uma vida mais longa das matrizes e punções como também numa minimização dos custos de produção destes elementos de corte de metal duro. The process of wire electrical discharge machining is currently used in manufacturing most hard metal (tungsten carbide) dies and punches, used in steel stamping tools for electric motors. The home appliance, industrial electric motor, transformer and hermetic compressor industries, use progressive stamping tools, justifying a better understanding of the manufacturing process by Wire Electrical Discharge Machining # WEDM. An unsuitable working condition introduces defects in the layer limits of punches and dies that result in a drastic reduction in the life of these components. In this dissertation, a study was conducted to improve the machining process of hard metal by WEDM, with a focus on reducing the damages produced on the machined surface to increase the life of the dies and punches, and to also increase the productivity of the manufacturing process of these cutting elements. For this, an analysis was carried out of the input variables and their influence on the characteristics and the result of the work. The characteristic of the verified process was limited to the cutting rate (by the equipment#s technical limitations). The result of the work was evaluated by the geometric accuracy of the components produced, by the form and extent of the micro-cracks, by the extent of the zone thermally affected and by the vertical aspects of the roughness. From the results obtained it was possible to recommend more favorable work conditions, resulting in a longer life for the dies and punches as well as production cost minimization of these hard metal cutting items.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química Três novos materiais adsorventes foram preparados a partir da modificação da quitosana com os corantes reativos Azul 2 e Laranja 16 e o agente complexante H2FMBME. Após caracterização por EDX, IV, CHN, Raman, TGA e DSC, foram feitos estudos de adsorção dos íons metálicos Cu(II), Cd(II) e Ni(II) em função do pH, tempo de contato e variação da concentração desses. A adsorção dos íons se mostrou dependente do pH do meio. Estudos cinéticos de adsorção revelaram que o modelo de pseudo segunda-ordem promoveu melhor ajuste dos dados experimentais. Os resultados de equilíbrio de adsorção mostraram que o modelo de isoterma de Langmuir correlacionou melhor os dados experimentais. Todos os adsorventes apresentaram maior capacidade máxima de adsorção (qm) para o cobre. Estudos de adsorção competitiva usando QTS-RL16 como adsorvente mostraram alta seletividade para o cobre. Experimentos de seletividade de adsorção revelaram maior afinidade para Cu(II), seguida por Cd(II) e Ni(II). Estudos de dessorção dos íons feitos com soluções eluentes de H2SO4 e EDTA revelaram melhor performance de dessorção de Cu(II) com soluções de EDTA, e de Ni(II) e Cd(II) com H2SO4. Testes de remoção dos íons Cu(II) e Ni(II) em uma amostra de efluente industrial mostraram que os derivados QTS-H2FMBME e QTS-RL16 foram seletivos para Cu(II), obtendo uma remoção máxima de 80% de Cu(II) contra 25% para o Ni(II).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. O atual cenário da indústria automobilística brasileira encontra-se numa situação em que as empresas do setor de autopeças enfrentam a concorrência global, e ainda devem manter os custos e a qualidade das peças. Nesse cenário competitivo, a indústria automobilística está ampliando a utilização do disco de freio ventilado (aletado), em função do aumento da segurança e redução do custo de manutenção do sistema, devido à redução da fadiga do sistema de freio. Isto motivou a presente pesquisa, cujo objetivo é estudar a usinabilidade de cinco diferentes ligas de ferro fundido cinzento perlítico FC-250 com adição de elementos de liga, como titânio (Ti), cromo (Cr) e molibdênio (Mo). A adição dos elementos de liga aumenta a resistência ao desgaste e a resistência mecânica, resultando em um ferro fundido cinzento perlítico com maior qualidade. Entretanto, o cromo, o molibdênio e o titânio em determinado percentual têm como característica a formação de carbonetos, o que é prejudicial à usinagem. Os efeitos da variação dos elementos de liga na usinagem foram estudados em ensaios de torneamento, processo de faceamento em desbaste, utilizando ferramentas cerâmicas de Si3N4 com revestimento de Al2O3-TiCN e de metal-duro com revestimento de TiN, com velocidade de corte de 800 m/min e 400 m/min, respectivamente, ambas sem fluído de corte. O estudo apresenta a vida das ferramentas cerâmicas e metal-duro nas condições de desbaste da camada bruta de fundição e também o desbaste após a remoção desta camada, onde se pode avaliar a influência dos elementos de liga e a sensível perda de rendimento das ferramentas na remoção da camada bruta de fundição. Também foram realizados testes de desgaste por abrasão do tipo pino-sobre-disco e disco de borracha-areia abrasiva, nas pistas de frenagem desses discos de freio. Conclui-se que há um aumento significativo no desgaste das ferramentas na usinagem da camada bruta de fundição e que não há uma expressiva influência dos elementos de liga na usinabilidade do ferro fundido cinzento ligado.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química As opções de tratamento para os resíduos sólidos industriais são bastante escassas, o que acaba estimulando a destinação inadequada dessas misturas complexas. Uma opção interessante para o destino desses resíduos é o processo de solidificação/estabilização (s/e) que tem como objetivo: (i) reduzir a mobilidade dos metais através da imobilização físico-química (ii) melhorar as características físicas por meio da solidificação do resíduo e (iii) diminuir a superfície de exposição para evitar a lixiviação dos constituintes do resíduo. Nesta tese, um processo de solidificação/estabilização de duas etapas foi proposto para tratar cinco lodos industriais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do processo s/e para imobilizar os metais perigosos, bem como estudar o mecanismo de imobilização usando os resultados das análises químicas. A classificação desses lodos foi realizada por meio de testes de lixiviação e solubilização de acordo com a legislação brasileira. Foi possível evidenciar que os testes de lixiviação e solubilização foram insuficientes para classificar o potencial perigoso do lodo industrial sob os aspectos químicos e ambientais. A comparação das frações sólidas, lixiviadas e solubilizadas dos lodos na forma bruta, pré-tratada e tratada permitiu concluir que o principal mecanismo de imobilização para o resíduo tratado foi o da formação de silicato de cálcio não solúvel, conforme demonstrado para o íon chumbo. Para o pré-tratamento s/e, outro mecanismo além da formação de sais insolúveis, está envolvido, possivelmente a formação de sais de Pb e Ca e alguns silicatos metálicos. De acordo com as analises químicas, o resíduo tratado é seguro o bastante para ser usado em aplicações ambientais, como lajota para pavimentações. Dessa forma, devido ao baixo custo deste tratamento juntamente com a possibilidade do uso benéfico do material imobilizado, este tipo de tratamento parece oferecer uma maneira promissora de melhoria na qualidade ambiental. É preciso ressaltar que mais pesquisas são necessárias para obter um melhor entendimento dos efeitos da incorporação do resíduo em um produto a base de cimento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Este trabalho apresenta a influência dos revestimentos sobre a resistência ao desgaste de matrizes de recorte utilizadas para a conformação mecânica a frio de parafusos sextavados. A abrasão é o mecanismo básico de desgaste predominante no processo de conformação estudado, promovido pelo atrito entre a matéria-prima e as faces de contato da ferramenta. Foram analisadas matrizes de recorte revestidas com três diferentes tipos de revestimentos das superfícies de trabalho: nitreto de titânio, carbonitreto de titânio e nitreto de cromo, aplicados pelo processo de Deposição Física de Vapor (P.V.D.). O desgaste destas ferramentas foi acompanhado em escala industrial traçando-se as curvas de evolução do desgaste na conformação de dois aços comumente utilizados na fabricação de elementos de fixação, o SAE 1015 e o SAE 1038. As superfícies de corpos de prova padronizados foram revestidas com os mesmos revestimentos aplicados nas matrizes de recorte e submetidos a dois diferentes ensaios laboratoriais de desgaste, segundo as normas ASTM G65 - Ensaio de Desgaste Disco de Borracha-Areia Abrasiva e ASTM G99 - Ensaio de Desgaste Pino-sobre-Disco. A obtenção de informações sobre o desgaste das ferramentas em condições industriais e laboratoriais permitiu a comparação do desempenho dos revestimentos em função das propriedades mecânicas dos aços conformados. O revestimento de carbonitreto de titânio, em todos os testes realizados, proporcionou as menores taxas de desgaste, seguido pelo nitreto de cromo e pelo nitreto de titânio.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química O intenso uso dos metais pesados aliados as suas toxicidades, fazem com que novos métodos de análise sejam importantes. No presente trabalho estuda-se um método para determinação de Zn2+ e Cd2+ com diferentes surfactantes (CTABr, SDS, TRITON X-100, Lauril e Palmitil sulfobetaína) por espectrofluorimetria. O método proposto emprega a sonda fluorescente 8-hidroxiquinolina (8-HQ). O realce da fluorescência da 8-HQ pelos íons metálicos Zn2+ e Cd2+, mostra que é possível analisar metais em soluções de composição conhecida. Com base nos resultados verificou-se que a técnica de espectroscopia de fluorescência em meio micelar mostra-se eficiente e de fácil aplicabilidade. A utilização do meio micelar é importante, pois permite a solubilização do complexo formado entre 8-HQ com Zn2+ e Cd2+, o qual logo precipita na ausência de surfactante. Nas condições experimentais de análise ([8-HQ] = 2,0 x 10-4 mol.L-1 e [Me2+] na faixa de 0 até 6,0 x 10-5 mol.L-1), os resultados indicam que o surfactante CTABr é o que atua de forma mais favorável na solubilização do complexo, tanto no caso do Zn2+ quanto Cd2+, e nenhuma precipitação foi observada até 24 horas depois. Os resultados dos testes de viscosidade mostram que adição de Zn2+ afeta a viscosidade macroscópica das soluções de CTABr, fato que pode estar relacionado com a estabilidade do complexo em solução. No caso do CTABr pode-se calcular que o LD é equivalente a 2,39 nano moles de Zn2+ e no caso do Cd2+ 2,74 nano moles. Em ambos casos, em sistemas cromatográficos onde as amostras são injetadas em micro litros, e/ou pré-tratadas em coluna de pré-concentração, o método pode atingir pico moles de metais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. Com a competitividade inerente ao mercado sem fronteiras, a sustentabilidade de uma empresa envolve ações de garantia da qualidade do produto e do processo de fabricação. Por sua vez, a garantia da qualidade será efetiva se as informações por ela analisadas forem confiáveis e consistentes, papel esse que cabe à Metrologia. No sub-ramo da metrologia dimensional, pode-se dizer que um dos grandes desafios reside na medição de superfícies livres em peças fundidas de médio e grande porte. A metrologia por coordenadas tradicional (MMC) não pode ser considerada uma solução ótima para a medição de tais superfícies, principalmente pela falta de portabilidade. Nesse caso, os braços articulados de medição (BAMs) e os sistemas baseados em fotogrametria surgem como opções bastante convidativas. O corpo do presente trabalho envolve exatamente a avaliação metrológica e operacional desses sistemas de medição. Os BAMs foram avaliados em duas vertentes distintas: caracterização do desempenho metrológico segundo a ASME B89.4.22, e análise do processo de medição através de estudos de repetitividade e reprodutibilidade. A análise de um sistema fotogramétrico baseou-se em comparações com um BAM e com uma MMC. A concordância dos resultados foi bastante satisfatória para os casos estudados. Acredita-se que as análises e recomendações encontradas possam ser sensatamente estendidas e interpretadas para outros casos de similar teor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais Neste trabalho foi feita uma avaliação da eficácia do martelamento para a redução das distorções e o alívio de tensões em soldas envolvendo aços ferríticos e austeníticos. Para isto, foram utilizados quatro tipos eletrodos revestidos: E-7018, E-316-16, E-502-15 e E-505-15. A escolha destes metais de adição foi especialmente em função das diferenças metalúrgicas que existem entre eles, abrangendo assim desde um aço austenítico até aços com transformação martensítica. A metodologia escolhida para avaliar as tensões residuais foi a da distorção angular. A distorção foi medida em corpos de prova soldados sem martelamento e em corpos soldados e martelados em dois momentos diferentes depois de depositado cada cordão, isto para verificar os resultados do martelamento a dois níveis de temperatura diferentes. Os resultados do martelamento foram avaliados quanto à profundidade do encruamento e aos efeitos metalúrgicos nos metais de solda. Com isso pode-se concluir que: a) a deformação superficial, ou seja, a mossa impressa pelo processo de martelamento, atinge pequenas profundidades menores que 200 microns, sendo de fácil remoção por processos simples de esmerilhamento; b) o processo de martelamento mostrou-se eficaz para alívio de tensões principalmente para o metal de adição E-7018, tanto o executado a alta como o a baixa temperatura, não se notou diferença metalúrgica nos cordões que foram martelados e depois receberam o calor dos passes de solda subseqüentes; c) o metal de adição E-316L-16 mostrou-se muito sensível ao encruamento por deformação, atingindo altos valores de dureza, assim como uma grande profundidade de encruamento não sendo, portanto, adequado utilizar o martelamento nesse material; d) a transformação martensítica nas soldas realizadas com eletrodos E-502-15 e E-505-15 produziu uma forte redução da distorção angular, o que dificultou a comparação dos resultados obtidos com o martelamento em relação às tensões.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. O presente trabalho trata da influência do enxofre sobre as alterações microestruturais, propriedades mecânicas e usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25. Os corpos de prova para esta pesquisa foram produzidos em condições de fabricação comercial pela Tupy Fundições com teores de enxofre variando de 0,065% a 0,18%. Os efeitos da variação do teor de enxofre sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento FC 25 foram analisados através de amostras metalográficas com diferentes técnicas de caracterização microestrutural. As influências do enxofre sobre a usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25 foram estudadas no torneamento externo longitudinal nas velocidades de 100, 150 e 200 m/min, com ferramenta de metal duro sem cobertura, utilizando como critério de avaliação o desgaste de flanco. O aumento na porcentagem do enxofre no ferro fundido cinzento FC 25, de 0,065% para 0,18%, não produziu alterações significativas nas propriedades mecânicas e na microestrutura do material. Constatou-se que para uma efetiva redução do desgaste por adesão, durante a usinagem, a menor área ocupada por sulfeto de manganês deve ser de (18 ± 6) x 10-3 %. A usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25 com 0,12%, 0,15% e 0,18% de enxofre não difere significativamente quando usinado a 150 e 200 m/min. Em relação ao ferro fundido cinzento com 0,12% de enxofre, o material com 0,065% S apresentou uma redução na vida da ferramenta de aproximadamente 24%, 32% e 38%, para as velocidades de 100, 150 e 200 m/min, respectivamente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciências e Engenharia de Materiais Os metais duros são usados amplamente como material base de ferramentas de corte e de conformação. O uso destes materiais, tal como o carbeto de tungstênio - cobalto (WC - Co) deve-se, sobretudo à combinação desejável de certas propriedades, tais como dureza, resistência ao desgaste e resistência mecânica. Em aplicações industriais, estas ferramentas estão sujeitas a inúmeras condições adversas como desgaste pela ação de complexas e diferentes condições de carregamento, corrosão (por exemplo, causada pelos lubrificantes), complexos carregamentos termomecânicos, elevadas temperaturas e carregamento estático e cíclico. A conformação tem vantagens quando comparada com outros processos de manufatura, uma vez que envolve altas taxas de produção e reduz a perda de material. Porém, podem ser encontradas dificuldades devido às elevadas tensões induzidas dentro do material de trabalho, assim como na ferramenta. Geralmente, as falhas ocasionam prejuízos econômicos elevados que estão associados diretamente ao custo unitário do componente fraturado, além de, em alguns casos, colocar em risco vidas humanas. Neste trabalho, propõe-se estudar e determinar as possíveis causas de falha de ferramentas de estampagem e gerar um modelo, utilizando-se a lógica difusa ou nebulosa, para determinar os parâmetros relevantes que afetam a falha. Como a falha não tem uma origem única, as características desta são comparadas com os mecanismos de falha convencionais, incluindo-se macro e microcaracterísticas destes mecanismos. Para tal foi realizada a fractografia em varias ferramentas de estampagem e, com base no histórico de reincidência de falhas quando em produção, foi selecionado um tipo de ferramenta para análises aprofundadas. Esta ferramenta foi submetida a análises químicas, difratometria de raios-X (DRX), ensaios metalográficos, de dureza e fractográficos. A principal vantagem dos modelos difusos é sua habilidade para capturar informações vagas e imprecisas, em geral, descritas em uma linguagem natural, e convertendo-as para um formato numérico de fácil manipulação computacional, mostrando-se não só eficaz como também eficiente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Neste trabalho são apresentados dois modelos para análise plana de materiais em regime elasto-plástico. Um modelo é chamado de plasticidade J2 baseado na teoria de vonMises com dano isotrópico para análise do comportamento plástico de metais, e o outro modelo, chamado de "Cap" Suave, é baseado nas teorias de Drucker-Prager e Mohr-Coulomb para análise do comportamento de solos. Todas análises e conceitos desenvolvidos são averiguados no âmbito de carregamentos monotônicos. No modelo J2 pode-se avaliar com maior rigor o fenômeno plástico que ocorre nos metais. Dessa forma, torna-se possível avaliar o comportamento material e estrutural de componentes mecânicos que sofrem efeitos de concentração de tensão devidos a: alterações em sua geometria, alterações nas propriedades elásticas ou cargas concentradas. Além do mais, nesse modelo é também implementada uma teoria capaz de analisar o fenômeno do dano, que permite identificar valores de tensões de ruptura do material. A teoria de dano utilizada é fundamentada dentro do enfoque da termodinâmica dos processos irreversíveis e foi desenvolvida basicamente por Lemaitre (1992). No modelo de "Cap" Suave o objetivo principal é avaliar o comportamento de solos, tais como: areias, siltes e argilas. O interesse nesse tipo de avaliação é importante na elaboração de projetos de fundações em geral, principalmente para se estimar capacidades de carga de fundações rasas e na análise de estabilidade de taludes. A resolução dos problemas formulados comesses modelos de plasticidade é incremental, e utiliza um algoritmo da classe de mapeamento de retorno para integrar as equações elasto-plásticas. Como o problema torna-se não linear devido a decomposição aditiva da deformação - problemas de pequena deformação -, faz-se uso também do método de Newton-Raphson para solução do conjunto de equações não lineares locais e globais. Na discretização do domínio sólido o método de elementos finitos é utilizado com um elemento finito quadrático triangular de 6 nós. São mostrados alguns exemplos em estados planos de tensão, deformação e axissimétrico para validação dos modelos plásticos: " Para o modelo J2 com dano isotrópico, exemplos como: placa com furo (EPT), placa em flexão (EPD) e eixo cilídrico chanfrado (Axis). " Para o "Cap"Suave são apresentadas fundações rasas em sapata rígida (EPD) e em sapata rígida circular (Axis), contemplando solos arenosos à argilosos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Química A supressão da fluorescência do naftaleno por íons NO3-, em soluções aquosas, é inibida por micelas de dodecil sulfato de sódio (SDS). O efeito do SDS permite determinar a agregação do surfactante, já que a emissão da fluorescência do naftaleno aumenta consideravelmente após atingir a concentração micelar crítica do SDS (cmc = 0,0043 mol L-1) na presença de HNO3.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. O ferro fundido vermicular, também conhecido como Compacted Graphite Iron - CGI, nos últimos anos tem se destacado na indústria automobilística mundial. Sua importância está relacionada principalmente à fabricação de blocos e cabeçotes de motores diesel, além de outras peças automotivas. Os motores diesel, que trabalham com elevadas taxas de compressão, necessitam de uma estrutura rígida para suportar os esforços. No entanto, seu rendimento e emissão de poluentes poderiam ser melhorados se picos de pressão de explosão ainda maiores pudessem ser alcançados. A resistência mecânica do ferro fundido cinzento, material atualmente utilizado na fabricação dos motores diesel, não permite atingir pressões maiores, no entanto, possui características particulares e indispensáveis, tais como boa condutividade térmica e amortecimento de vibrações. Paralelamente, o ferro fundido vermicular aparece como um bom substituto para tais aplicações, pois além de possuir propriedades de condutividade e de amortecimento semelhantes ao cinzento, tem propriedades mecânicas superiores, permitindo a fabricação de motores de melhor desempenho e menor peso. A utilização do ferro fundido vermicular apresenta como desvantagem a maior dificuldade para usiná-lo, isto é, pior usinabilidade em relação ao ferro fundido cinzento. Diante deste fato, o presente trabalho tem como objetivo pesquisar a influência dos parâmetros de fabricação deste ferro fundido vermicular em sua usinabilidade. Os parâmetros de fabricação em estudo são o teor de elementos formadores de perlita e o tempo de desmoldagem. Os materiais foram estudados através de ensaios de furação de longa duração, utilizando brocas helicoidais de metal-duro revestidas com TiAlN. A dissertação contempla ainda uma comparação com a usinabilidade do ferro fundido cinzento - FC-250, atualmente utilizado pela Tupy Fundições na fabricação de blocos e cabeçotes de motores diesel.

Dissertação (mestrado) - Univesidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. As ponteiras de "risers" de exploração de petróleo estão sujeitas ao riscamento na montagem e à corrosão pela água do mar. Como os resultados de sua proteção por níquel químico ou aspersão térmica (AT) até então tiveram falhas, esse trabalho teve por objetivo, avaliar comparativamente o desempenho de revestimentos de diferentes materiais de alta resistência ao desgaste e boa resistência à corrosão (WC-Co, WC-Co-Cr, Cr3C2-NiCr, (WC-12Co) + NiCrFeSiBC e uma liga autofluxante de Ni), aplicados por dois sistemas de AT HVOF de última geração (JP-5000, DJ 2700). Numa primeira fase foram avaliadas a dureza e a microestrutura (dispersão de carbonetos e porosidade) dos revestimentos, depositados conforme procedimentos e parâmetros de aspersão recomendados por duas distintas firmas aplicadoras. Em paralelo foi analisado, por microscopia eletrônica de varredura, o grau de fusão dos diferentes tipos de pós, coletados após aspersão em água, visando um eventual ajuste das condições de aspersão. Foi analisada a influência da granulometria e do tipo de fabricação de pó (aglomerado sinterizado, aspergido sinterizado, misturado e atomizado) sobre o grau de fusão das partículas aspergidas e a porosidade resultante na camada depositada. Revelou-se necessário no caso dos testes iniciais com a pistola DJ 2700, devido a limitação local do sistema fornecedor de oxigênio e propano, reduzir o fluxo de pó alimentado. Em uma segunda fase, em condições otimizadas as camadas obtidas com ambos sistemas HVOF apresentaram baixa porosidade e elevada dureza, com valores acima de 1200HV0,3 (para WC-Co e WC-Co-Cr). Ensaios de desgaste (ASTM G65) mostraram a superior resistência das camadas WC-Co-Cr e WC-Co, em conformidade com o melhor nível de desempenho reportado na literatura para esses materiais. A camada de liga autofluxante NiWCrSiFeC teve o pior comportamento. O material misturado (WC-12Co) + NiCrFeSiBC já obteve uma maior resistência ao desgaste que a liga autofluxate pela presença de partículas duras. Com a esclerometria, empregando um penetrador de CBN, pretendeu-se comparar o comportamento das diferentes camadas quanto à resistência a um riscamento severo e eventual desplacamento em serviço, a partir de uma análise de seu diferente grau de trincamento. Os revestimentos que mais resistiram ao riscamento foram os de WC-Co e WC-Co-Cr. Apesar da formação de micro-trincas associadas ao risco da ferramenta, não foi constatado desplacamento a ponto de atingir o substrato. De acordo com os resultados desse trabalho sobre suas características mecânicas (resistência ao desgaste abrasivo e ao riscamento) e da literatura quanto sua resistência à corrosão em névoa salina, dentre os materiais avaliados o WC-Co-Cr seria o melhor candidato para substituir os revestimentos atualmente empregados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Este trabalho teve por objetivos (a) determinar a temperabilidade Jominy de diversos aços estruturais nacionais, de grande uso na indústria mecânica; (b) avaliar a influência do revenido sob condições variadas de tempo e de temperatura sobre a dureza pós-têmpera e (c) buscar uma correlação entre as variáveis do processo de revenido (parâmetro de revenido) capaz de servir como ferramenta quando da otimização do processo. O levantamento das curvas de temperabilidade (ou endurecibilidade) busca orientar a engenharia de projetos na seleção de aços para as mais diversas aplicações de manufatura de componentes mecânicos. Um estudo que não foi contemplado no ensaio original desenvolvido por Walter Jominy e seus colaboradores é o levantamento destas curvas na condição de uso da liga de aço, que associa os tratamentos térmicos de têmpera e revenido. Portanto, é de extremo interesse também, o levantamento destas curvas, relacionando as durezas obtidas no revenido para diferentes tempos e temperaturas de tratamento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da minimização e eliminação do fluido de corte no comportamento dos esforços de usinagem, do desgaste de flanco e da qualidade dos furos obtidos na furação com broca helicoidal. Além disso, visa avaliar o desempenho do revestimento das ferramentas nestas condições de trabalho. Para tal, usinou-se com quatro condições distintas de refrigeração e lubrificação, sendo estas a usinagem a seco, com emulsão e com mínimas quantidades de fluido de corte de origem vegetal e mineral. Foram ensaiadas brocas helicoidais de aço-rápido com e sem revestimento e de metal-duro classe P40 revestidas. Como material usinado utilizaram-se corpos de prova de aço ABNT1040. Os resultados obtidos mostraram que a usinagem com emulsão nem sempre é benéfica ao processo. A usinagem com MQFC mostrou ser uma alternativa viável para substituir esta forma de lubrificação e refrigeração. A usinagem a seco por sua vez, mostrou ser muito severa na maioria dos casos, sendo necessária a reavaliação dos parâmetros de processo para se usinar nesta condição. Em relação ao tempo de vida, as de aço-rápido revestidas atingiram maiores valores. As brocas de metal-duro revestidas com TiN, em termos de desgaste de flanco, tiveram melhor desempenho na usinagem a seco e com MQFC. Já para as brocas revestidas com TiAlN, os melhores resultados foram na usinagem com emulsão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Neste trabalho são apresentadas características da resultante de força Fxy, seu ângulo de direção e, em alguns casos, as componentes Fx, Fy e Fz em dois modos de fresamento: topo reto com velocidades de corte convencionais e topo esférico com altas velocidades de corte. No primeiro modo foram avaliados os efeitos da excentricidade, da vibração auto-excitada e de parâmetros de corte (d, z e ae). Nos ensaios com vc convencional também foram avaliadas a influência do fresamento a seco, com emulsão, com minimização de fluido de corte, além da vc e do uso de 5% de cobalto no aço-rápido na evolução de Fxy com o desgaste. Nos ensaios com alta vc, devido à limitação da freqüência de ressonância do dinamômetro piezelétrico, analisou-se somente a componente estática de Fxy, medida para várias inclinações da fresa em relação à superfície fresada, no fresamento concordante, discordante e combinado. Obtiveram-se padrões de comportamento que podem ser utilizados na determinação de estratégias de fresamento.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico Este trabalho identifica as características relevantes de usinabilidade aplicadas ao processo de fresamento de superfícies de forma livre em materiais utilizados nas cavidades de ferramentas de moldagem de plásticos. O espectro dos materiais escolhidos para este estudo é determinado em função da aplicação específica no setor de moldes. Para moldes de média e alta produção, realiza-se o estudo em um aço inoxidável martensítico (ABNT 420), tipicamente utilizado, e verifica-se a possibilidade de usinagem no estado temperado, desde a etapa de desbaste até o acabamento. Para moldes de pequena produção realiza-se o estudo em uma liga de alumínio (AMP8000), de alta resistência mecânica, com crescente aplicação no chão-de-fábrica. Aborda-se também a usinagem da liga de cobre de alta resistência (Cu-Be), utilizada, principalmente, em regiões com necessidade de elevadas condutividades térmicas.Primeiramente, analisam-se as características de contato ferramenta/peça do processo e as influências dos parâmetros de corte com foco sobre a vida da ferramenta, forma de cavaco e potência de corte (Pc) para a etapa de desbaste em 2 ½ eixos e sobre a otimização do acabamento superficial e a diminuição do desvio de forma para a etapa de acabamento em 3 eixos. A partir de então, estuda-se separadamente a usinabilidade dos três materiais, com enfoques distintos, conforme a necessidade de aplicação. Associa-se a pesquisa no aço temperado à compreensão do processo e à identificação de materiais e de geometrias de ferramentas para desbaste e acabamento. Já nos estudos da usinabilidade das ligas de cobre (Cu-Be) e de alumínio (AMP8000) objetiva-se o aumento do rendimento da usinagem, com a possibilidade de aplicação de parâmetros de corte elevados. A respeito do fresamento do aço inoxidável martensítico, conclui-se a necessidade do uso de metal duro da classe K03 com micro-grãos, inclusive em comparação com as ferramentas de CBN. Quanto mais fino o tamanho de grão, maior a tenacidade e resistência ao desgaste do gume. Para o desbaste, recomenda-se o uso de ferramentas de topo reto, multi-cortantes (6 dentes), com ângulo de hélice (?) elevado, de modo que ocorra a sobreposição dos gumes, diminuindo o gradiente de esforços ao longo do corte e com canais rasos, aumentando a estabilidade da ferramenta de corte. O fresamento de cavidades de moldes de aço ABNT 420 realiza-se, necessariamente, em sentido concordante, sem fluido de corte e a programação das estratégias de usinagem deve considerar inicialmente, a redução dos raios de contornos e equiparação dos volumes resultantes das sobremedidas de usinagem. Uma vez realizadas, é possível a utilização de altas velocidades de corte. A respeito do fresamento da liga de cobre (Cu-Be), conclui-se que o espectro de ferramentas utilizadas pode ser o mesmo das empregadas para o aço ABNT 420 e os parâmetros de corte, os mesmos aplicados para aços nessa faixa de dureza (40 HRC). Deve-se realizar o acabamento com fluido de corte para evitar os incovenientes do retorno de cavaco para a superfície usinada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Neste trabalho foi avaliada a atividade das enzimas colinesterase (ChE), glutationa S-transferase (GST), glutationa redutase (GR), glicose 6-fosfato desidrogenase (G6PDH) e catalase (CAT) nas brânquias e na glândula digestiva de P. perna mantidos por seis meses em zonas de cultivo e em uma região com suspeita de contaminação. Além disso, a concentração de metais traço foi avaliada tanto na água, como nos mexilhões destes locais. A atividade da ChE na glândula digestiva apresentou variação que foi relacionada com o comprimento total dos animais. Outras enzimas, como a GST, GR e G6PDH, apresentaram um perfil semelhante de variação das suas atividades, o que sugere a existência de um trabalho cooperativo entre estas enzimas. A análise de metais na água e nos mexilhões revelam níveis abaixo dos limites permitidos pelo CONAMA e estiveram dentro de uma faixa de concentração normal quando comparados com os animais de outras regiões contaminadas. Recomendamos o uso de biomarcadores bioquímicos em programas de monitoramento ambiental em P. perna, utilizando análise de parâmetros biológicos e químicos complementares para uma melhor interpretação dos resultados obtidos.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Os sinais de tensão e corrente de células com 3 eletrodos idênticos foram medidos e processados nos domínios tempo e freqüência e os parâmetros resistência de ruído Rn e resistência de ruído espectral Rsn foram calculados. O equivalente elétrico foi analisado e conclui-se que a relação entre as impedâncias internas e Rn não são lineares na maioria das vezes. Os resultados práticos mostraram que Rn correlaciona-se bem com os resultados de outras técnicas. Interações entre pites foram investigadas utilizando-se um arranjo de 25 eletrodos de aço inox 316 separados por pequena distância e expostos à solução de 3000 ppm de NaCl. Dois tipos de interações ocorreram quando um eletrodo ou uma linha inteira foi estimulada através de intensa corrosão. Foi observado que os pites nos demais eletrodos foram inibidos quando o potencial foi mantido no eletrodo sob corrosão.Também foi observado que a concentração dos produtos da corrosão induziu a um aumento na probabilidade de ocorrer pites nos eletrodos restantes. Finalmente, um modelo teórico para descrever o ataque por pites foi proposto e um programa de computador implementado para simular a probabilidade de ocorrência de eventos em uma determinada superfície. Os resultados produzidos estão de acordo com sistemas reais.

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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Neste trabalho é realizado um estudo comparativo da resistência à erosão por cavitação de diferentes materiais depositados por soldagem e por aspersão térmica. Na avaliação da resistência dos revestimentos foi utilizado o ensaio vibratório ultrasônico segundo a norma ASTM G 32. A morfologia e a microestrutura de vários revestimentos foram analisados utilizando microscopia ótica, de varredura, de transmissão, raios - X e medições de dureza. Tomando o aço inoxidável AISI 316 como material maciço de referência, para cada revestimento foram determinados o período de incubação, a taxa de erosão em regime permanente e a perda total de massa. Em relação à soldagem manual SMAW (Shielding Manual Arc Welding), o processo GMAW (Gas Metal Arc Welding) automatizado confere desempenho superior aos depósitos de aços inoxidáveis austeníticos ligados ao Co. O refino microestrutural, a baixa diluição, os volumes relativos de fases ( ) e a ausência de defeitos estruturais são os principais fatores que controlam a resistência do material. São discutidos os efeitos da refusão por TIG (Tungsten lnert Gas) e de tratamentos térmicos ou mecânicos prévios na resistência do revestimento soldado. Compararam-se esses resultados ao comportamento de camadas de X43Crl3, Corodur, Stelloy 60G e aço inoxidável austenítico ao Co depositadas por aspersão térmica por arco-elétrico e de Stellite 6 e MCrAIY pelo processo à chama de alta velocidade (HVOF). Apesar da resistência à erosão das camadas aspergidas ser limitada pela presença de poros, microtrincas e óxidos, o desempenho alcançado com o sistema HVOF de última geração, recomendam o seu emprego em locais menos solicitados à cavitação.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. As teorias da plasticidade e a sua implementação voltada a metais porosos se trata de um tópico ainda em desenvolvimento e desafiador em termos de progressos a serem obtidos. Os critérios de escoamento apresentados na literatura são usualmente de aplicação restrita. Como conseqüência, as teorias da plasticidade para metais porosos não são capazes de serem ajustadas a diferentes tipos de materiais com diferentes características. Normalmente os algoritmos de plasticidade de materiais porosos são de difícil implementação em programas computacionais comerciais. Neste trabalho é proposto um novo critério flexível de plasticidade para metais porosos que é comparado a quatro critérios de escoamento propostos na literatura por Green, Gurson, Kuhn & Downey e Doraivelu. Estes critérios são implementados em um programa comercial de elementos finitos (ABAQUS) através de um algoritmo de integração adaptado a partir de uma proposta da literatura que considera o encruamento da matriz do material e a evolução da porosidade. Foram estudadas as diferenças nas respostas para diferentes teorias da plasticidade de materiais porosos. Os resultados obtidos via simulação numérica mostram que: 1) todos os critérios de escoamento, da literatura e proposto, foram implementados com sucesso; 2) o critério de escoamento proposto é adequado no sentido de cobrir as situações modeladas pelos critérios apresentados na literatura; 3) os critérios de escoamento apresentados na literatura apresentaram resultados qualitativamente similares mas diferentes em valores absolutos quando comparados entre si e com o vastamente testado critério de Gurson.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Este trabalho visa estabelecer uma correlação entre o número de ensaios de usinabilidade efetuados com ferramentas de metal duro revestidas e a confiabilidade do resultado da progressão da marca de desgaste de flanco.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. A necessidade contínua de reduzir os custos de produção tem sido um dos fatores mais importantes para a sobrevivência de uma empresa em um mercado cada vez mais competitivo. A utilização do PCBN como ferramenta de corte permite otimizar o processo de fabricação que envolve peças temperadas, substituindo a retificação pelo torneamento de acabamento. Para constatar a possibilidade desta substituição ambos os processos foram comparados com relação aos seus resultados de trabalho, tais como: rugosidade e integridade da superfície. Durante a verificação experimental, com o intuito de compreender melhor o processo de torneamento de acabamento, foram estudados os efeitos dos parâmetros de entrada sobre as características do processo e os resultados de trabalho. Os parâmetros de entrada foram: dureza da peça, velocidade de corte, profundidade de corte e avanço. As características do processo investigadas foram: desgaste de flanco, força de corte, força de avanço e força passiva. Os experimentos foram executados como fatorial saturado e sobre eles aplicados métodos estatísticos para definir a intensidade do efeito de cada parâmetro de entrada. Através da relação S/R foram definidas as condições de corte que apresentaram a menor influência do ruído.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecãnica.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Mecânica.

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