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Não recebi financiamento In the present work, the study of an aeroelastic problem referring to cantilever beams with surface notches exposed to wind is presented, as well as a design of a control system whose purpose is to maintain a desired vibration level for one of the beams, by the action of a bulkhead in exposing its carved surface, given the variation in wind speed. For this purpose, 17 types of surface were proposed and compared, through an analysis of structural dynamics via experimental impact tests and theoretical models validated by their tests, in order to determine the purely structural influence related to the presence of each type of notch on the surface. Next, the beams were subjected to an experiment in which an aerodynamic excitation was provided by a centrifugal fan capable of controlling the wind speed. Thus, the vibration for each beam was measured and compared in terms of their RMS values associated with the vibration signal power, as well as the power distributions along the frequency band. In this way, the beam with superficial notches with the highest RMS value was selected and subjected to a new test, which had a bulkhead that gradually covered a portion of its surface, in fixed distance steps. In this experiment, the same analyzes regarding the power and its RMS values were performed, however, by varying the bulkhead positions and the wind speed. A function that correlates the RMS values with the wind speed and the instantaneous position of the bulkhead was obtained from the interpolation of the results in order to contribute to the control system plant model, which also relied on the results of the analysis of structural dynamics. With the plant model determined, a control system was designed based on two PID controllers in cascade, with a loop to control the position of the actuation system, referring to the position of the bulkhead, and another, to control the vibration levels, given an RMS value. The results for the control system were simulated computationally, with the help of MatLab® and Simulink®, and responses were obtained that stabilized themselves around the reference value, given the variation in wind speed. It was concluded that, by obtaining theoretical and experimental information about the proposed aeroelastic problem, it was possible to carry out an application of the studied concepts by the design of a control system capable to stabilize the vibration levels of a cantilever beam. No presente trabalho, é apresentado o estudo de um problema aeroelástico referente a vigas cantilever com entalhes superficiais expostas à ação do vento, bem como um projeto de um sistema de controle cuja finalidade é a manutenção de um nível de vibração desejado para uma das vigas, pela atuação de um anteparo na exposição de sua superfície entalhada, dada a variação na velocidade do vento. Para tanto, 17 tipos de superfície foram propostos e comparados, através de uma análise de dinâmica estrutural via testes experimentais de impacto e modelos teóricos validados pelos testes, a fim de se determinar a influência puramente estrutural relacionada à presença de cada tipo de entalhe na superfície. Em sequência, as vigas foram submetidas a um experimento em que foi fornecida uma excitação aerodinâmica por um ventilador centrífugo com capacidade de controle da velocidade do vento. Assim, a vibração para cada viga foi medida e comparada em termos de seus valores RMS associados à potência do sinal de vibração, bem como das distribuições das potências ao longo da banda de frequência. Deste modo, a viga com entalhes superficiais com maior valor RMS foi selecionada e submetida a um novo ensaio, o qual contou com um anteparo que encobria gradualmente, em passos de distância fixos, uma parcela de sua superfície. Neste experimento, as mesmas análises a respeito da potência e seus valores RMS foram realizadas, porém, variando-se as posições do anteparo e a velocidade do vento. Uma função que correlaciona os valores RMS com a velocidade do vento e com a posição instantânea do anteparo foi obtida a partir da interpolação dos resultados obtidos de modo a contribuir para o modelo da planta do sistema de controle, que também contou com os resultados da análise da dinâmica estrutural. Com o modelo da planta determinado, foi projetado um sistema de controle baseado em dois controladores PID em cascata, com uma malha para controle de posição do sistema de atuação, referente à posição do anteparo, e outra, para o controle dos níveis de vibração, dado um valor RMS. Os resultados para o sistema de controle foram simulados computacionalmente, com o auxílio do MatLab® e do Simulink® e foram obtidas respostas que se estabilizaram em torno do valor de referência, dada a variação da velocidade do vento. Concluiu-se que, através da obtenção das informações teóricas e experimentais acerca do problema aeroelástico proposto, foi possível realizar uma aplicação dos conceitos estudados pelo projeto de um sistema de controle de níveis de vibração da viga cantilever.

Não recebi financiamento Piezoelectric Energy Harvesting Systems PZTEH are being used more and more, driven by the development of electronic components called ULP (Ultra Low Power) that demand low energy consumption. This provides the use of energy, previously considered lost. The analysis of vibrational systems with energy conversion by piezoelectric ceramics has been studied and new components developed. This is either in the direct scope of energy conversion with new actuator projects or in the study and development of energy converters, which may act directly with ceramics or their transducer derivatives, with the intention of amplifying the generated energy. Some publications indicate that the use of wind as an inductor or amplifier, in the gain of energy production in a cantilever system exposed to an air flow. Others verified that the physical design interference, analyzing this aerodynamic influence as flutter, galloping effect and vortex, contribute to the amplification of the amplitude of this vibration and, consequently, in the energy generation. The goal of this dissertation is to analyze experimentally and investigative the influence of surface texture on energy gain, by induction and interaction with the wind in a cantilever beam. The drilling of slots, circles holes and surface cavities (same slots and circles figures) will be evaluated in relation to this air interaction (generated turbulence) on the beam, forcing it to vibrate. A piezoelectric transducer, type buzzer (PZT - Titanate Zirconate Lead), will be rigidly attached near the base of the beam, working as an energy transducer. The results obtained showed that the textures applied to the surface of the beams influenced the mechanical properties and the energy generated by each beam. It was concluded that the cantilever beam with lower stiffness and damping is the best choice to be used with systems excited by wind for EH (energy harvesting) produce, and that the texture of surface can be an important factor to increase energy generation. Sistemas piezelétricos de conversão de energia PZTEH (Piezoelectric Energy Harvesting Systems) estão sendo cada vez mais utilizados, impulsionados pelo desenvolvimento dos componentes eletrônicos denominados ULPs (Ultra Low Power) os quais demandam um consumo baixo de energia. Proporcionando, portanto, aproveitamento desta energia, dada antes como perdida. A análise de sistemas vibracionais para a conversão de energia pelas cerâmicas piezoelétricas vem sendo muito estudada e novos componentes desenvolvidos, tanto no âmbito direto da conversão energética em novos projetos de transdutores quanto no estudo e desenvolvimento de conversores de energia, que venham a atuar de forma a amplificar a energia gerada. Alguns trabalhos indicam a utilização do vento como forma de excitação e produção energética em um sistema cantiléver de conversão de energia. Outros, verificaram que a interferência física de projeto, tais como influências aerodinâmicas como flutter, efeito galopante e de vórtex contribuem para a amplificação da vibração e, por consequência, na geração energética destes dispositivos. O objetivo deste trabalho está em analisar experimentalmente e de forma investigativa a influência da textura superficial nas características vibratórias de vigas cantiléver expostas ao vento. A usinagem de sulcos, furos e cavidades superficiais foi realizada na superfície de 16 vigas a fim de se avaliar seus comportamentos vibratórios quando estas são expostas a um fluxo de ar. Um transdutor piezelétrico, tipo pastilha de PZT (Titanato Zirconato de Chumbo), foi rigidamente acoplado próximo à base de cada viga, funcionando como transdutor de energia. A energia convertida foi analisada por meio dos sinais elétricos de cada viga gerados pela vibração induzida pelas forças aeroelásticas. Os resultados obtidos mostraram que as texturas aplicadas na superfície das vigas influenciaram não somente nas propriedades mecânicas, mas também na obtenção de energia gerada por cada viga. Concluiu-se que as vigas cantiléver com menor rigidez e amortecimento não apresentaram resultados para serem utilizadas em sistemas excitados pelo vento para produção de EH (energy Harvesting), e que a textura superficial dos dispositivos pode ser um fator importante no aumento da geração de energia.

Não recebi financiamento In the present study, we analyzed the influence of the parameters relevant to the Avrami model to describe the dynamic recrystallization kinetics and the final size of the recrystallized grains, in addition to their distribution on a hot-rolled plate of steel alloy SAE 4140. is analyzed by Finite Elements (EF) in the commercial program DEFORM 3D for the purpose of determining the stress, strain and temperature fields. Avrami's model is post-processed from the EF results, together with material-specific data and general numerical modeling aspects taken as a reference from what is obtained in the literature. The study is applied to only one lamination step, aiming to reduce manufacturing time and costs. Some representative points of the plate were chosen for the purpose of the analyses. Discussions based on the Fe-C alloy phase diagram and TTT diagram (time, temperature and transformation) were presented in order to provide an interpretation of the EF model related to dynamic recrystallization effects. For the conditions studied, the grains showed final sizes after recrystallization in the order of 2.55 to 36.5 μm with changes in variables. After 15 seconds of rolling simulation, the influence of the initial temperature of the sheet indicated an increase in the recrystallized grain size, but in the case of sheet cooling (convective coefficient) this final grain size was approximately constant. With the reduction in thickness and increase in the deformation rate of the plate, a reduction in the recrystallized grain size was observed. Guidance was presented on the conditions that provide an increase in grain size at the end of dynamic recrystallization. Conversely, it is possible to extract from this practical guideline for the minimization of grain size in the process. The results presented lack a greater experimental basis, which opens the possibility of forming a wide collection of data from the studied process and that serve as a basis for mathematical adjustments to automatic algorithms that can be used in an agile way on the factory floor. No presente estudo, analisou-se a influência dos parâmetros pertinentes ao modelo de Avrami para descrição das cinéticas de recristalização dinâmica e o tamanho final dos grãos recristalizados, além de sua distribuição em uma placa laminada a quente de liga de aço SAE 4140. A placa é analisada por Elementos Finitos (EF) no programa comercial DEFORM 3D para efeito de determinação dos campos de tensão, deformação e temperatura. O modelo de Avrami é pós-processado a partir dos resultados de EF, junto com dados específicos do material e aspectos gerais de modelagem numérica tomados como referência a partir do obtido na literatura. O estudo é aplicado a somente um passo de laminação, visando redução de tempo e custos fabris. Alguns pontos representativos da placa foram escolhidos para efeito das análises. Discussões baseadas no diagrama de fases de liga Fe-C e diagrama TTT (tempo, temperatura e transformação) foram apresentadas com intuito de oferecer uma interpretação do modelo de EF relacionados aos efeitos de recristalização dinâmica. Para as condições estudadas, os grãos apresentaram tamanhos finais após a recristalização da ordem entre 2,55 a 36,5 μm com as mudanças de variáveis. Após 15 segundos de simulação da laminação, a influência da temperatura inicial da chapa indicou um aumento do tamanho de grão recristalizado, porém no caso do resfriamento da chapa (coeficiente convectivo) esse tamanho de grão final foi aproximadamente constante. Já com a redução da espessura e aumento da taxa de deformação da chapa foi observado uma redução do tamanho de grão recristalizado. Foi apresentada uma orientação sobre as condições que propiciam um aumento de tamanho de grão ao final da recristalização dinâmica. De forma oposta, é possível extrai disto as orientações práticas para a minimização do tamanho de grão no processo. Os resultados apresentados carecem de maior embasamento experimental, do que se abre a possibilidade da formação de uma coletânea ampla de dados do processo estudado e que sirvam de base para ajustes matemáticos a algoritmos automáticos que possam ser utilizados de forma ágil em chão-de-fábrica.

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-11-30T19:00:00Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fernanda Torres de Souza - 2021 - Parcial.pdf: 537946 bytes, checksum: 2c12cf1d6b07c31ec3bf3eb94caf13b7 (MD5) Dissertação - Fernanda Torres de Souza - 2021 - Completo.pdf: 7747775 bytes, checksum: 88fa9fd6a4d68d502b2315dd74a01e48 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-30T19:00:00Z (GMT). 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Visual exploration techniques, optical microscopy (OM), scanning electron microscope (SEM), chemical analysis by energy dispersion spectroscopy (EDS), surface roughness measurements and digital image analysis, processing (PDI) were used and in vitro tests. Roughness measurements for advanced PLA plates by 3D printing with and without the presence of the sealant, values of average roughness (Ra) of 22.51±8.40 µm in the direction parallel to the guidance lines generated by printing and 8.72±3.49 µm in a direction perpendicular to these lines, which indicates a Strong anisotropy in the surface morphology. For levels between 0.1 - 0.001g of copper Sulfate/ml of prepared sealant, PLA presents tightly adhered sealants after 24 h of curing and the results of PDI that these known surfaces covered with levels varying between 1 - 17% copper sulfate, respectively. The presence of a sealant with the lowest necessary copper Sulfate caused a smooth reduction in the roughness values, for both tested. Morphological, qualitative and quantitative analysis of the surface of the material and the inorganic agent will in the future be associated with quantitative and qualitative measurements of cell cultures to evaluate the bactericidal effects of the surface with the proposed sealant. After a preliminary qualitative evaluation step, in which eight strains of bacteria showed that the sealant had antimicrobial effect, in vitro tests were performed to quantify the effectiveness of antimicrobial effect with only two types of bacteria, a Gram-Negative (Escherichia coli ATCC 11229) and another Gram-Positive (Staphylococcus aureus ATCC 25923). Triplicate tests were performed for the growth of these cultures on PLA plates with sealant, with varnish and without sealant (control). After 30 min of inoculation of cultures comparing the final inoculation, of the plate without sealant (pure) with the plate with sealant, we obtained a reduction of 39.77x (reduction of approximately 102) of growth of colony-forming units (ufc) for Staphylococcus aureus and a reduction of 43.72x (reduction of approximately 102) pfc growth for Escherichiacoli. O objetivo deste trabalho foi caracterizar propriedades da superfície de polímero à base de poliácido láctico (PLA) utilizado na confecção de partes de protetores faciais e fabricados por manufatura aditiva (impressão 3D), na situação não recoberta e recoberta com selante inorgânico à base de Cobre (mistura de verniz com sulfato de cobre). A metodologia incluiu a fabricação das placas poliméricas de PLA através de manufatura aditiva, com o mesmo material e processo usado na confecção de suportes para protetores faciais comumente usados em ambientes hospitalares. As placas foram revestidas manualmente com um selante à base de Cobre e que teve seu efeito bactericida testado de modo in vitro sobre oito estirpes diferentes de bactérias que estão comumente presentes em ambiente hospitalar. Foram utilizadas técnicas de avaliação e inspeção visual, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química semiquantativa por espectroscopia por dispersão de energia (EDS), medidas de rugosidade, análise e processamento digital de imagens (PDI) e metodologia de testes in vitro para crescimento de culturas de bactérias. Os valores de rugosidade média (Ra) para as placas de PLA foram de 22,51 ± 8,40 µm na direção perpendicular às linhas de orientação preferencial geradas pela impressão e 8,72 ± 3,49 µm em direção paralela à estas linhas, o que indicou forte anisotropia na morfologia da superfície. Para teores entre 0,1 - 0,001g de Sulfato de Cobre / ml de selante preparado, o PLA apresentou os selantes fortemente aderidos após 24 horas de cura sobre as superfícies e os resultados de PDI mostraram que clusters de Sulfato de Cobre ocupavam áreas que variaram entre 1 - 17 % da área das placas. Após etapa preliminar de avaliação qualitativa, na qual oito diferentes estirpes de bactérias mostraram que o selante possuía efeito antimicrobiano, foram realizados testes in vitro com a finalidade de quantificação da efetividade do efeito antimicrobiano com apenas duas espécies de bactérias, uma Gram Negativa (Escherichia coli ATCC 11229) e outra Gram Positiva (Staphylococcus aureus ATCC 25923). Foram feitos testes em triplicata para o crescimento destas culturas sobre as placas de PLA com selante, com verniz e sem selante (controle). Após 30 minutos de inoculação das culturas comparando o inoculo final da placa sem selante (pura) com a placa com selante, obtivemos uma redução de 39,77x (redução de aproximadamente 102) de crescimento de unidades formadoras de colônias (ufc) para Staphylococcus aureus e uma redução de 43,72x (redução de aproximadamente 102) de crescimento de ufc para Escherichia coli.

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-09-27T20:12:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Carolina Andrea Sánchez Guerrero - 2020 - Completo.pdf: 7201745 bytes, checksum: b063e4450bfb14dcffdfc02d83436b4c (MD5) Made available in DSpace on 2021-09-27T20:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Carolina Andrea Sánchez Guerrero - 2020 - Completo.pdf: 7201745 bytes, checksum: b063e4450bfb14dcffdfc02d83436b4c (MD5) Previous issue date: 2020-03-18 This research work aims to investigate the dynamic structural response and human comfort assessment of buildings, when subjected to the nondeterministic wind loads and considering the effect of the masonry infill panels. This way, a 48 m high reinforced concrete building, composed by 16 floors and dimensions of 15.0 m by 14.2 m was investigated. The building numerical modelling adopted the usual mesh refinement techniques present in FEM simulations implemented in the ANSYS [1] program. Three-dimensional finite element models were developed to analyse the building dynamic response, based on two different strategies to consider the masonry infill panes: without the masonry panels and with the masonry infill panels. The conclusions reached in this investigation reveal significant quantitative differences in relation to the assessment of the dynamic structural response of the studied reinforced concrete building (natural frequencies, displacements and maximum accelerations values), when the masonry infill panels were considered, with respect to the numerical modelling of the system. Este trabalho de pesquisa objetiva a investigação da resposta estrutural dinâmica e avaliação do conforto humano de edifícios, quando submetidos à ação não determinística de cargas de vento, considerando-se para tal a influência dos painéis das alvenarias de vedação. Assim sendo, neste estudo foi analisado o modelo estrutural de um edifício de concreto armado com altura de 48 m, composto de 16 pavimentos e dimensões em planta de 15,0 m por 14,2 m. A modelagem numérica do edifício foi realizada via emprego do programa ANSYS [1], utilizando-se técnicas básicas de discretização, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). Modelos numéricos tridimensionais foram desenvolvidos para analisar a resposta dinâmica da edificação, com base em duas estratégias distintas: sem e com a utilização dos painéis correspondentes às alvenarias de vedação. As conclusões alcançadas ao longo desta investigação revelam diferenças quantitativas significativas em relação à avaliação da resposta estrutural dinâmica do edifício de concreto armado em estudo (tais como os valores das frequências naturais, deslocamentos e acelerações máximas), a partir da inclusão do efeito dos painéis das alvenarias de vedação na modelagem numérica do sistema.

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-11-30T20:28:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Frederico Garcia de Lacerda - 2020 - Completo.pdf: 2940153 bytes, checksum: 289d5f9977ca6c700f3326cf6b5cc573 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-30T20:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Frederico Garcia de Lacerda - 2020 - Completo.pdf: 2940153 bytes, checksum: 289d5f9977ca6c700f3326cf6b5cc573 (MD5) Previous issue date: 2020-03-17 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Thermal Spray (TS) coatings can be used to protect industry components that operate under severe conditions of abrasion, particle impact and corrosion. Electric arc TS stands out due to its excellent cost / benefit ratio and the possibility of application in the field. At the same time, several studies have been developed in order to evaluate the application of different alloys and show ways to improve their behavior in service. In order to assess the amount of defects and corrosion resistance, the present study compared two metallic coatings obtained by electric arc thermal spraying process (Alloys A and B) applied to plates. In addition, samples of tubes coated with these same alloys were evaluated, which remained exposed to the real working conditions in a boiler for a period of one year. Optical microscopy (OM), digital image analysis and processing (DIP), scanning electron microscopy (SEM), semi-quantitative chemical analysis by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and corrosion tests by electrochemical analysis were used. After exposure of the tubes in the field, the surface roughness characteristic of the TS process, was reduced. The results revealed a higher percentage of defects in the tubes compared to the plates, however, despite the higher percentage of defects, the tubes showed better behavior in the corrosion tests. The reduction in the surface roughness of the tubes may have contributed to this result. The results obtained through the electrochemical tests showed that the coating composed of alloy A had better anti-corrosion action than alloy B. The blocking of defects by corrosion products contributed to increase the corrosion resistance of both coatings after simulated exposure. Revestimentos obtidos por aspersão térmica (AT) podem ser utilizados na proteção de componentes da indústria que atuam sob condições severas de abrasão, impacto de partículas e corrosão. A AT por arco elétrico ganha destaque devido a sua ótima relação custo/benefício e a possibilidade de aplicação em campo. Ao mesmo tempo, diversos estudos vêm sendo desenvolvidos afim de avaliar a aplicação de diferentes ligas e sinalizar meios de aprimorar o comportamento destas em serviço. Com o objetivo de avaliar a quantidade de defeitos e a resistência à corrosão, o presente estudo comparou dois revestimentos metálicos obtidos por aspersão térmica por arco elétrico (Ligas A e B) aplicados sobre chapas. Além disso, foram avaliadas amostras de tubos revestidos com estas mesmas ligas, que permaneceram expostas às condições reais de trabalho em uma caldeira pelo período de um ano. Foram utilizadas técnicas de microscopia óptica (MO), análise e processamento digital de imagens (PDI), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química semi-quantitativa por Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) e testes de corrosão por análise eletroquímica. Após exposição dos tubos em campo, a rugosidade de superfície característica do processo de AT, foi reduzida. Os resultados revelaram maior percentual de defeitos nos tubos em relação as chapas, porém, apesar do maior percentual de defeitos, os tubos apresentaram melhor comportamento nos ensaios de corrosão. A redução na rugosidade de superfície dos tubos pode ter contribuído para este resultado. Os dados obtidos através dos ensaios eletroquímicos mostraram que o revestimento composto pela Liga A possuiu melhor ação anticorrosiva que a Liga B. O bloqueio dos defeitos por produtos de corrosão contribuiu para elevar a resistência à corrosão de ambos revestimentos após exposição simulada.

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-08-05T17:51:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Alessandro Eronides de Lima Silva - 2019 - Completo.pdf: 4788472 bytes, checksum: 05e236ac276005739c33166a521be9df (MD5) Made available in DSpace on 2021-08-05T17:51:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Alessandro Eronides de Lima Silva - 2019 - Completo.pdf: 4788472 bytes, checksum: 05e236ac276005739c33166a521be9df (MD5) Previous issue date: 2019-10-21 The coating industry has been working to improve the surface properties as wear, adhesion and wettability. In this sense, polymer nanocomposites have recently attracted major attention. The nanocomposites production is cheaper and it is possible to coat over steel substrates with a simple step process. The graphene oxide, combined with polymers, has shown an impermeable nanocomposite barrier to gases and liquids and from this perspective it has attracted a particular interest for applications on oil and gas industrial parts. In many cases, nanocoating acts as protective film that may prevent future corrosion problems and extend the devices lifetime. The polymer membranes have a more efficient function than the polymer membranes. In this work, we report the influence of dispersion of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO) on polyurethane for gas permeation and friction behavior studies on steel stainless (X80 API 5L), to endorse its use for mechanical and chemical protection applications. We have produced graphene/polyurethane nanocomposites and subsequently dispersed using an ultrasonic tip. The samples obtained have been tested in a permeation analysis system and friction analysis. The samples were studied by scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy. Force atomic microscopy and Raman Spectroscopy. Friction measurements were performed using a CTER micro-tribometer in a ball-on-disk contact geometry using an inox steel ball as counter body. Friction tests showed a reduction in COF (coefficient of friction) with graphene oxide using ultrasonic dispersion. Gas permeation tests showed that films composed by GO had a reduction of 19% in relation to CO2 and 26% in relation to N2. The modified films with RGO had the permeability reduced by 13% in relation to CO2 and 25% in relation to N2 As pesquisas desenvolvidas no setor de revestimento têm como um dos principais focos a melhoria das propriedades da superfície como a diminuição do desgaste, e maior adesão. Nesse sentido, os nanocompósitos poliméricos têm atraído recentemente grande atenção. A produção de nanocompósitos é mais barata e é possível revestir substratos de aço com um processo simples. Nanocompósitos de grafeno oxidado combinado com polímero tem mostrado ser uma barreira impermeável a gases e líquidos, desta forma tem atraído um interesse particular para aplicações em componentes industriais de petróleo e gás. Em muitos casos, os nanorecobrimentos atuam como uma película protetora que pode prevenir futuros problemas de corrosão e prolongar a vida útil dos dispositivos. Neste trabalho, relatamos a influência da dispersão de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (RGO) na matriz do poliuretano para estudos de permeação de gás e de resistência ao atrito em aço inoxidável (X80 API 5L), para endossar seu uso para proteção mecânica e química. Verificamos a influência do uso da ponteira ultrassônica na dispersão dos nanocompósitos de grafeno/poliuretano. As amostras obtidas foram testadas em um sistema de permeação de gases e de análise de resistência ao desgaste. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica, microscopia de força atômica e espectroscopia Raman. As medições de atrito foram realizadas usando um microtribômetro CTER em uma geometria de contato bola sobre disco usando uma esfera de aço inox como contracorpo. Foi observado através das análises de microscopia que os filmes poliméricos com nanocompósitos dispersos em ponteira ultrassônica apresentaram superfícies livres de aglomerados, ao contrário daquelas amostras que foram sintetizadas a partir de GO e RGO dispersos em ultrassom de bancada. Os testes de atrito mostraram uma redução do COF (coeficiente de atrito) com o grafeno oxidado usando dispersão ultrassônica. Os testes de permeação de gases mostraram que filmes compostos por GO apresentaram uma redução de 19% em relação ao CO2 e 26% em relação ao N2. Os filmes modificados com RGO tiveram a permeabilidade reduzida em 13% em relação ao CO2 e 25% em relação ao N2

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2022-02-08T14:54:20Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Cesar de Castro Basilio - 2019 - Completo.pdf: 6138639 bytes, checksum: 02fcc7cc86e03081f3383ed83284a39b (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-08T14:54:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Cesar de Castro Basilio - 2019 - Completo.pdf: 6138639 bytes, checksum: 02fcc7cc86e03081f3383ed83284a39b (MD5) Previous issue date: 2019-09-26 Passive vehicle suspension should reconcile parameters that result in comfort and safety for vehicle users, however, as presented in this study, these characteristics may be conflicting. According to ISO 2631, the comfort criterion is related to the human perception of vibration resulting from oscillations in the vehicle, with sprung mass acceleration being the measure of comfort. Scientific literature indicates that road irregularities may hinder the driver’s ability to control the vehicle, as greater oscillations decrease the contact force between the tire and the track, and consequently, reduce vehicle handling and ride safety. To better understand the behavior of a suspension system, simulations were performed in software Matlab®, through mathematical development of a quarter car model, with two degrees of freedom (DOF). As input to the system, a mathematical model representing classes of road profiles was implemented, aiming to approximate the analysis of real situations. The stiffness and damping of the suspension were analyzed using two parameters of the system known as: undamped natural frequency and damping ratio. Defined masses (sprung and unsprung) and tire stiffness, Matlab® simulations confirmed the conflict between comfort and safety criteria, highlighting the need to use optimization methods to find the ideal values of the suspension parameters. Since the goals of suspension optimization are to minimize vertical acceleration of the sprung mass to improve comfort, while minimizing dynamic wheel force and suspension deflection to improve safety, this is a multiobjective optimization problem. Thus, the method used was the genetic algorithm (GA), more specifically the NSGA-II algorithm, being widely used in other studies and be available between Matlab® optimization tools. The results of optimizations, especially when focused on comfort and safety, point to the natural frequency values equal to 1 Hz and damping ratio equal to 0,2. This represents suspension stiffness and damping values close to 10000 N/m and 650 Ns/m, respectively. In addition, the results show the influence of road quality, the travel speed and the sprung mass variation on the criteria of comfort and safety. Uma suspensão veicular passiva deve conciliar parâmetros que resultem em conforto e segurança para os usuários do veículo, entretanto, conforme apresentado neste estudo, essas características podem ser conflitantes. De acordo com a ISO 2631, o critério de conforto está relacionado à percepção humana da vibração resultante das oscilações no veículo, sendo a aceleração vertical da massa suspensa a maneira de mensurar o conforto. Literaturas científicas indicam que as irregularidades da estrada podem dificultar a capacidade de controle do veículo pelo motorista, pois oscilações maiores diminuem a força de contato entre o pneu e a pista, e consequentemente, diminuindo a dirigibilidade do veículo e a segurança do passeio. Para compreender melhor o comportamento de um sistema de suspensão, simulações foram realizadas no software Matlab®, através do desenvolvimento matemático de um modelo simplificado de um quarto do carro, com dois graus de liberdade (GDL). Como entrada para o sistema, um modelo matemático representando classes de perfis de estrada rodoviários foi implementado, visando aproximar as análises de situações reais. A rigidez e o amortecimento da suspensão foram analisados através de dois parâmetros do sistema conhecidos como: frequência natural não amortecida e taxa de amortecimento. Definidas as massas (suspensa e não suspensa) e a rigidez do pneu, as simulações no Matlab® confirmaram o conflito entre os critérios de conforto e segurança do usuário, evidenciando a necessidade de usar métodos de otimização para encontrar os valores ideais dos parâmetros de suspensão. Como os objetivos da otimização da suspensão são minimizar a aceleração do chassi para melhorar o conforto, e ao mesmo tempo, minimizar a força dinâmica da roda e a deflexão da suspensão, para melhorar a segurança, trata-se de um problema de otimização multiobjetivo. Sendo assim, o método utilizado foi o algoritmo genéticos (GA), mais especificamente o algoritmo NSGA-II, por ser amplamente utilizado em outros estudos e estar disponível entre as ferramentas de otimização do Matlab®. Os resultados das otimizações, principalmente quando focados no conforto e na segurança, apontam para valores de frequência natural igual a 1 Hz e de taxa de amortecimento igual a 0,2. Isso representa valores de rigidez e amortecimento da suspensão próximos a 10000 N/m e a 650 Ns/m, respectivamente. Além disso, os resultados mostram a influência da qualidade da estrada, da velocidade de percurso e da variação da massa suspensa sobre os critérios de conforto e de segurança.

Product miniaturization is a current trend, involving several industry segments. Microforming is an especially interesting process to produce parts in millimeter scale because of its high productivity. The grain size can be considered as a key micro structural factor for downsizing the deformation process because it affects almost all physical and mechanical behavior of polycrystalline metals. Ultrafine grain material shows a great potential for microforming since they can decrease the elastic and plastic anisotropy that would prevail in a coarse grain structure. The aim of the study is to compare the conformability of coarse and ultrafine grain structures of a commercial grade aluminum (ASTM AA1050) in the deep drawing process at different scales to ckeck the increase in the quality of the miniaturized product and process. The material, originated from a 7 mm roll-casted sheet, was solutionized at 400°C for 2h producing a coarse grain structure of an average grain size of 150µm (CG material). The production of ultrafine grain samples was carried out by Equal-channel angular pressing (ECAP) using a die with an internal angle of 120°C, and route A (no rotation of the samples between passes) up to 8 passes, achieving an average grain size of 1,5µm (FG material). The grain size effect was analyzed by microhardness and tensile tests. In order to get an effective comparison between differences in dimensional scales and grain sizes, the scalar comparison was performed in four effective volumes: 252mm3, 42mm3, 28mm3 and 1mm3 in tensile experiments performed at a strain rate of 10−3 s −1. The traction test was also performed by the virtual field method (VFM), to verify the behavior of the material in the of the in the necking region. The deformation pattern was characterized by electron backscatter diffraction (EBSD) and microhardness tests and scanning electron microscopy. A drawing die was designed to evaluate the behavior of these two materials with sheet thickness of 1 and 0.5 mm. The two materials had different deformation mechanisms: in CG the strain concentrated inside the grains and new interfaces were created with continuous hardening in the neck region, whereas in FG the thickness of the existent boundaries increased and strain was promoted by grain boundary sliding, which yield softening in the neck region. The CG structure yield larger uniform elongation and deeper drawing rate than the FG structure. On the other hand, the form adjustment and strain distribution was more uniform in the FG material than in the CG material. Contrary to the expected from the literature review, an increase of the deformation stress was measured when the scale of the sample was reduced. This effect was more accentuated in the FG than in the CG material, and this behavioral was associated to the increment of the relative sample volume participating in the stress concentration at the reduced scale. A miniaturização do produto é uma tendência atual, envolvendo vários segmentos da indústria. A microconformação é um processo especialmente interessante para produzir peças em escala milimétrica devido à sua alta produtividade. No entanto, quando se reduz as proporções do componente, surge um efeito de escala, pois as dimensões do produto se aproximam das do tamanho de grão convencional. O material de grão ultrafino mostra um grande potencial de microconformação, pois pode diminuir as anisotropias elástica e plástica que prevaleceriam em uma estrutura de grãos grosseiros. O objetivo do estudo é comparar a conformabilidade das estruturas de grãos grosseiro e ultrafinos de um alumínio de qualidade comercial (ASTM AA1050) no processo de estampagem profunda em diferentes escalas para verificar se há aumento da qualidade do produto em processo miniaturizado. O material, originário chapa de 7mm, foi solubilizado a 400°C durante 2h, produzindo uma estrutura de grão grosseiro com um tamanho de grão médio de 150µm (material GG). A produção de amostras de grãos ultrafinos foi realizada por extrusão em canal angular (ECA) usando uma matriz com um ângulo interno de 120° e rota A (sem rotação das amostras entre passes) até 8 passes, atingindo um tamanho médio de grão de 1,5µm (material GF). Para obter uma comparação efetiva entre o efeito de escala e os tamanhos de grãos, experimentos de tração com quatro volumes efetivos: 252mm3, 42mm3, 28mm3 e 1mm3 foram realizados a uma taxa de deformação de 10−3 s−1 . O teste de tração também foi realizado pelo método de campo virtual (VFM), para verificar o comportamento do material na região de contração. Os mecanismos de deformação foram caracterizados por difração de elétrons retro-espalhados (EBSD) e testes de microdureza. Foi construída uma matriz de estampagem para comparar o desempenho dos dois materiais de parede de 1 e 0,5. Os dois materiais apresentaram mecanismos de deformação distintos: o GG concentrou a deformação no interior dos grãos, gerando novas interfaces e encruamento crescente na região de empescoçamento, já o GF apresentou espessamento das interfaces e escorregamento de contornos de grão, apresentando amolecimento na região do empescoçamento. A estrutura do material GG leva a um maior alongamento uniforme, e a uma maior profundidade de estampagem para uma mesma espessura de chapa, do que a estrutura do material GF. Em contrapartida a distribuição da deformação no material GG foi menos uniforme na microestrutura e levou a um ajuste de forma menor do que em GF. Contrário ao esperado pela literatura foi observada uma tendência de aumento das tensões de deformação com a diminuição da escala. O efeito foi mais acentuado no material GF do que no material GG, e isso associado a um volume relativo maior de material participando da concentração da deformação quando se diminui a escala da amostra.