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Assistive Technology has a positive impact on the occupational performance of people with disabilities, including children and adolescents with cerebral palsy, with evidence of improved independence and social inclusion, in contexts of education, work, leisure and home. Many challenges accompany the development and implementation of assistive products, and user participation is important to minimize abandonment and improve usability and functionality. This work aimed to develop an assistive device for oral hygiene and test the resulting functional prototypes with the end user, to assess their satisfaction and propose improvements based on their opinion. A participatory project methodology called Projet8-TA was adopted, which presents three macro steps, in which there is a set of tasks supported by design techniques. For its application, there was a partnership between engineering and healthcare professionals, and a teenager with neuromotor disorders resulting from cerebral palsy was selected, who actively participated in the developing and testing prototypes. Participant’s satisfaction was assessed through the Brazilian version of the standardized instrument Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology (B-QUEST - 2.0). The results showed the potential of the methodology used in relation to: reduced project time, greater interaction between team and user and greater assertiveness in the technical solution of the assistive device. Furthermore, the participation of the end user was fundamental for the project's progress and for the development of the final version of the assistive device. La Tecnología Asistencial tiene un impacto positivo en el desempeño ocupacional de las personas con discapacidad, incluidos los niños y adolescentes con parálisis cerebral, con evidencia de una mayor independencia e inclusión social en los contextos educativo, laboral, de ocio y del hogar. Muchos desafíos acompañan al desarrollo y la implementación de productos de asistencia, y la participación del usuario final es importante para minimizar el abandono y mejorar la usabilidad y la funcionalidad. Este trabajo tuvo como objetivo desarrollar un dispositivo de asistencia para higiene bucal y probar los prototipos funcionales resultantes con el usuario final, con el fin de evaluar su satisfacción y proponer mejoras en función de su opinión. Se adoptó una metodología de proyectos participativos, denominada Projet8-TA, que presenta tres macro etapas, en las que hay un conjunto de tareas apoyadas en técnicas de proyectos. Para su aplicación, se contó con una alianza entre ingenieros y profesionales de la salud y se seleccionó a un adolescente con trastornos neuromotores derivados de parálisis cerebral, quien participó activamente en desarrollo y prueba del prototipo. La satisfacción de los participantes se evaluó utilizando la versión brasileña del instrumento estandarizado Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology (B-QUEST - 2.0). Los resultados mostraron el potencial de la metodología utilizada con relación a: reducción del tiempo del proyecto, mayor interacción entre equipo y usuario y mayor asertividad en la solución técnica del dispositivo de asistencia. Además, la participación del usuario final fue fundamental para el avance del proyecto y para el desarrollo de la versión final del dispositivo de asistencia. A Tecnologia Assistiva apresenta impacto positivo no desempenho ocupacional de pessoas com deficiência, incluindo crianças e adolescentes com paralisia cerebral, com evidências de melhora na independência e inclusão social, em contextos de educação, trabalho, lazer e domicílio. Muitos desafios acompanham o desenvolvimento e a implementação de produtos assistivos, sendo que o envolvimento do usuário final é importante para minimizar o abandono e melhorar a usabilidade e funcionalidade. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um dispositivo assistivo para higiene oral e teste dos protótipos funcionais resultantes junto ao usuário final, a fim de avaliar sua satisfação e propor melhorias a partir de sua opinião. Foi adotada uma metodologia de projeto participativo, denominada Projet8-TA, que apresenta três macroetapas, nas quais há um conjunto de tarefas apoiadas por técnicas de projeto. Para sua aplicação houve parceria entre profissionais da engenharia e da área da saúde e foi selecionada uma adolescente com alterações neuromotoras decorrentes de paralisia cerebral, que participou ativamente do desenvolvimento e teste dos protótipos. A satisfação da participante foi avaliada através da versão brasileira do instrumento padronizado Quebec User Evaluation of Satisfacion with Assistive Tecnology (B-QUEST – 2.0). Os resultados demonstraram potencialidade da metodologia utilizada em relação a: tempo de projeto reduzido, maior interação entre equipe e usuário e maior assertividade na solução técnica do dispositivo assistivo. Além disso, a participação do usuário final foi fundamental para o andamento do projeto e para o desenvolvimento da versão final do dispositivo assistivo.

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Os mancais possuem um papel expressivo dentre os componentes de um sistema rotativo, tendo o suporte de um elemento rotativo como sua principal função. Por trabalharem na interface entre elementos fixos e rotativos, os mancais constituem a origem de grande parcela das falhas ocorrentes em um sistema. Dentre estes, os mancais de rolamento de contato angular estão entre os mais utilizados, principalmente pela indústria automobilística. Apesar da ampla gama de aplicações, esses mancais usualmente estão sujeitos a falhas por fadiga de superfície, o que torna imprescindível um estudo aprofundado dos esforços e das velocidades aplicados às esferas e, consequentemente, às pistas interna e externa. A descrição dos esforços e das velocidades nas esferas é um desafio considerável, uma vez que as esferas estão sujeitas a uma lubrificação elastohidrodinâmica, que por sua vez, depende integralmente dos esforços e das velocidades das esferas para ser modelada, gerando assim um processo iterativo. O principal objetivo deste trabalho é analisar o rolamento de esferas de contato angular, com embasamento teórico na literatura clássica para, em seguida, iniciar o equacionamento do equilíbrio de forças nas esferas e no mancal, o qual por sua vez, resulta na força de contato associada à condição de lubrificação. Para tanto, um programa computacional para simulação numérica das análises cinemáticas e dinâmicas foi desenvolvido e seus resultados comparados com a literatura. Após realizar a validação inicial do modelo com a literatura, uma solução mais completa é proposta para reproduzir de uma forma mais detalhada o que se encontra em aplicações práticas. Os resultados encontrados pelas diversas simulações foram condizentes com os resultados encontrados na literatura clássica, atestando que o programa computacional desenvolvido é consistente Abstract: The bearings are of great importance and its major function is to support a rotating element. Due to the mandatory role of these components in the interface between fixed and rotating elements, the bearings are the source of a great percentage of the possible faults on a system. The rolling bearings of angular contact are one of the most utilized, mainly by the automotive industry. In spite of the great applications field, these bearings are usually subject to damage by superficial fatigue, which makes of great significance the detailed study of the efforts and the velocities on the spheres and, consequently, on the external and internal railways. The description of the efforts and velocities acting on the spheres is a considerable challenge, once the spheres are subject to an elastohidrodynamic lubrication that fully depends on the efforts and velocities of the spheres, generating an iterative process. The main objective of this work is to analyze the rolling bearings of angular contact, under theoretical bases, in order to accomplish the forces balance for the balls and for the bearing, which in turn results in the contact forces associated to the lubrication condition. The analysis requires the development of a computational program to numerically simulate the kinematic and dynamic conditions and, then, some of the results can be compared with the literature. After the initial validation of the model with the literature, a more complete solution is proposed to make it closer to practical applications. Results obtained by several simulations are compatible with those found in theoretical bases, attesting that the computational program developed is consistent Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Franco Giuseppe Dedini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A presente pesquisa tem como objetivo propor uma linguagem para a técnica artesanal de trançado manual, atividade praticada em diversas regiões do Brasil que utiliza materiais flexíveis para desenvolver produtos como cestos e esteiras, de modo a sistematizar a construção das armações e reafirmar a importância desta atividade para o país nos aspectos sociais, culturais e econômicos. Para tanto, o cenário desta pesquisa é baseado na análise da produção artesanal no Brasil, estudo do trançado manual e suas atividades análogas e a inserção das diretrizes de metodologia e ferramentas de projeto neste contexto. O conhecimento atrelado à prática do trançado manual é transmitido de forma oral e geracional, e em razão disto, está sendo perdido progressivamente. Por este motivo, como consequência da sistematização do trançado, o resgate deste conhecimento também é contemplado na pesquisa. Os resultados da pesquisa indicaram a relação entre o trançado manual e a tecelagem, atividade têxtil que transforma fios em tecidos, transferindo a nomenclatura, representação numérica e gráfica da tecelagem para o trançado manual. Assim, o que se pretende nesta pesquisa é sugerir uma linguagem para o trançado manual, ainda inexistente na área, que permita o desenvolvimento de um banco de dados e, futuramente, novas armações Abstract: This research aims to propose a language for the artisanal braiding, a handicraft technique practiced in different regions of Brazil that uses flexible materials to develop products like baskets and mats, in order to systematize the construction and to reaffirm the importance of this activity in social, cultural and economic aspects. Therefore, the background of this research is based on the analysis of handicraft production in Brazil, the study of the braiding and its similar activities and the insertion of guidelines from methodology and design tools in this context. The knowledge linked to this practice is transmitted orally and between generations, and because of this, is being gradually lost. For this reason, as a consequence of the systematization of braiding, the rescue of this knowledge is also covered in this survey. The results indicated the relationship between artisanal braiding and weaving, a textile activity that transforms yarn into fabric, transferring the numerical and graphical representation for weaving to braiding. So, what is intended in this research is to suggest a language for artisanal braiding, which is lacking in the area, in order to allow the development of a database and, in future, new patterns Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Cavalca Lucchesi Dedini Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Desalinhamento é considerado a falha com a segunda maior incidência de ocorrência em máquinas rotativas, precedida pelo desbalanceamento. Acoplamentos são componentes mecânicos cuja função é, além de transmitir torque, acomodar pequenos desalinhamentos não intencionais entre os eixos. Se os acoplamentos forem projetados apropriadamente, podem diminuir a sensibilidade relativa ao desalinhamento que existe entre os componentes acoplados. Quando acoplamentos operam submetidos a desalinhamentos, forças e momentos de restituição são gerados, e introduzidos no rotor. A caracterização de acoplamentos desalinhados por coeficientes de rigidez, gerando forças e momentos com harmônicas adotadas a priori é comum em trabalhos no tema. Vibrações no dobro da velocidade de rotação são largamente aceitas como assinatura de desalinhamentos e empregadas no diagnóstico de falhas. Alternativamente, pesquisas têm sido empreendidas com a utilização dos esforços de reação nos acoplamentos, medidos em bancadas de teste experimentais. O presente trabalho propõe como abordagem a utilização do Método dos Elementos Finitos com o objetivo de caracterizar o acoplamento de disco, sendo o disco metálico descrito matematicamente pelo equilíbrio de cascas com material linear e elástico. As forças e momentos de restituição gerados durante a deformação elástica do acoplamento desalinhado, variando com o ângulo de rotação própria do eixo motor, são incluídos no vetor de forças nas posições de fixação entre o acoplamento e os eixos acoplados. Assim, o desalinhamento é considerado na resposta em regime permanente do sistema rotativo, e o espectro direcional de vibrações revela sua influência pela análise das harmônicas de frequência que surgem devido à ocorrência desta falha. Desalinhamentos angulares geram harmônicas de alta ordem, as quais são perceptíveis principalmente nas vibrações do disco, distinguindos e até a sétima harmônica para rotação subsíncrona igual a um quarto da frequência natural. Uma característica relevante indicando a presença de desalinhamentos, e verificada nas respostas simuladas, liga-se ao surgimento no espectro direcional de componentes de frequência harmônica com precessão retrógrada tendo amplitudes similares às componentes de precessão direta. A frequência síncrona surge como dominante para as configurações simuladas, e a contribuição das demais harmônicas depende tanto da velocidade de rotação do eixo quanto da amplitude do desalinhamento imposto, de forma que o diagnóstico de falhas para este tipo de acoplamento baseando-se somente na componente 2x pode ser inadequado. Por fim, desalinhamento é introduzido em uma bancada de testes, e respostas teóricas para desalinhamento angular originam o mesmo padrão no espectro, ao passo que o desalinhamento paralelo apresentou apenas frequência harmônica síncrona. A principal vantagem da abordagem proposta é a possibilidade de aplicação para diferentes geometrias de disco, em que a natureza dos esforços e as harmônicas induzidas na resposta do rotor são inerentes ao acoplamento caracterizado, sendo promissora para utilização em técnicas de diagnóstico de falhas baseadas em modelos Abstract: Misalignment is considered the fault with the second most common occurrence in rotating machines, preceded by unbalance. Couplings are mechanical components which function is accommodating small unintentional misalignments between the shafts, in addition to the transmitted torque. If the couplings are designed properly, they may decrease the misalignment sensitivity that exists between the coupled components. When couplings operate under misalignment, forces and moments of restitution are generated, and introduced on the rotor. Characterization of misaligned couplings through stiffness coefficients, generating forces and moments with harmonics adopted a priori is common in works on the theme. Vibrations at twice the speed of rotation are widely accepted as signatures of misalignments and used for fault diagnosis. Alternatively, researches have been developed using reaction efforts on couplings, measured on experimental test benches. The present work proposes as an approach the use of the Finite Element Method in order to characterize the disc coupling, in which the metallic disc is mathematically described through the equilibrium of shells with linear and elastic material. Restitution forces and moments generated during elastic deformation of misaligned coupling, varying with the spin rotation angle of the driving shaft, are included into the forces vector at the positions of fixation between the coupling and coupled shafts. Thus, misalignment is considered in the steady state response of the rotating system, and the full spectrum of vibrations reveals for its influence through analysis of harmonic frequencies arising due to this fault occurrence. Angular misalignments cause higher order harmonics, which are mainly noticeable at disc vibrations, distinguishing up to the seventh harmonic for the subsynchronous rotation speed equals to one quarter of the natural frequency. A relevant feature indicating the presence of misalignments, and verified in simulated responses, is related to the arising of harmonic frequency components in full spectrum with backward whirl showing similar amplitudes to the forward whirl components. Synchronous frequency arises as dominant for the simulated configurations, and the contribution of other harmonics depends on the rotation speed of the shaft as well as the amplitude of imposed misalignment, in a way that fault misalignment for this type of misalignment only based on the component 2x may be inadequate. Finally, misalignment is introduced in a test rig, and theoretical responses for angular misalignment originate the same spectrum pattern, whereas parallel misalignment showed harmonic synchronous frequency only. The main advantage of the proposed approach is the possibility of application for different disc geometries, in which the nature of their reactions and the harmonics induced in the rotor response are inherent in the characterized coupling, being promising for use in model based fault diagnosis techniques Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica FAPESP 2015/20363-6

Orientador: Franco Giuseppe Dedini Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O objetivo principal desta tese foi propor um modelo para integrar ferramentas de Avaliação do Ciclo de Vida de um produto têxtil no contexto da Indústria 4.0. O modelo foi construído a partir do desdobramento funcional de quatro sistemas produtivos têxteis, com a descrição dos fluxos de entrada e saída relacionados a material, energia e informação e seus respectivos componentes e tecnologias. O modelo contempla a Avalição do Ciclo de Vida dos sistemas envolvidos e a projeção das mudanças tecnológicas na produção e consumo de artigos têxteis a partir da contraposição entre a tecnologia descrita em patentes, artigos científicos e as ferramentas tecnológicas da Indústria 4.0. Como resultados, obteve-se uma visão clara sobre os processos produtivos da Cadeia TC e a interdependência entre todos os componentes e fluxos. A Avaliação do Ciclo de Vida indicou uma participação de todos os sistemas analisados na geração de impactos negativos para a saúde humana, condição climática, atmosférica e do solo, porém a etapa de transformação das fibras em fios apresentou os piores índices ambientais. A partir do monitoramento tecnológico foi possível inferir que os componentes da Cadeia Têxtil e de Confecção estão em um processo evolutivo, em que há automação de partes das máquinas e processos. Cabe ressaltar que as ferramentas tecnológicas que caracterizam a Indústria 4.0 ainda não foram totalmente integradas à produção têxtil, e o desafio para a indústria têxtil será acompanhar essas inovações que irão repercutir não somente na produção, mas também nos modelos de negócio, nos hábitos de consumo e em aspectos sociais Abstract: The main purpose of this Dissertation was the proposal of a model to integrate the Life Cycle Assessment of a textile product in the context of Industry 4.0. This model is based on a functional deployment of four textile production systems that relates the input and output flows (material, energy and information) to their respective components and technologies. This model describes the Life Cycle Assessment of the four systems, and points the technological changes in the production and consumption of textile articles from the contrast between the technology described in patents, scientific papers and the technological tools of Industry 4.0. As a result, it was obtained a panorama of the productive processes of the Textile and Apparel Chain, and of the interdependence between all the components and flows. The Life Cycle Assessment indicated that all systems contributed to the negative impacts on human health, global climate change, atmospheric and soil conditions, however the system that turns fibers into yarn presented the worst environmental index. It was possible to infer that the components of the Textile and Apparel Chain are in an evolutionary process, in which there is automation of machines¿ parts and processes. It was noticed that the technological tools that characterize the Industry 4.0 are not being fully integrated into textile production, and the challenge for the textile industry will be to follow these innovations that will not only affect production but also the business models, the consumer habits and the social aspects Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutora em Engenharia Mecânica CAPES 33003017 CNPQ

Orientador: Franco Giuseppe Dedini Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Neste trabalho é proposto um estudo que tem como objetivo demonstrar a aplicabilidade da metodologia de projeto, para segmentos de produtos e serviços. A criação de novos produtos implica em uma elevada probabilidade de insucesso. Técnicas que permitam reduzir o tempo de desenvolvimento de projeto, com maior eficiência e que sejam sistematizadas são altamente indicadas, para projeto e melhorias de produtos e serviços. Neste contexto, a metodologia de projeto apresenta uma série de ferramentas e técnicas que podem nortear os objetivos desejados. Para o estudo de caso em serviços, a metodologia de projeto foi utilizada no desenvolvimento de novos produtos, através de um programa (ProCria) e Guia Rápido de Projeto, que são procedimento de boas praticas de projeto. Dessa forma, foi possível apresentar e avaliar esse processo sistemático, com os usuários do programa que certamente poderão difundir a importância da metodologia de projeto no desenvolvimento de produtos. Como resultado deste trabalho é apresentado a metodologia proposta, na qual são apresentadas as etapas de projeto para o desenvolvimento de produto com uma linguagem mais acessível e evidenciando a utilidade da metodologia. Abstract: The creation of new products implies in one high probability of failure. Techniques to provide a project development time reduction with more efficiency and systematically are highly indicated for project and for products and services improvements. In this context, the project methodology presents a series of tools and techniques which can guide the intended objectives. This work proposed a study that aims to demonstrate the applicability of the project methodology to products and services segments. For the case study in services, the project methodology was used in the new products development, through Software and Fast Guide of Project, that were created for this purpose. Thus, it was possible presents and evaluates this systematic process, with the software users who certainly will be able to spread out the importance of the project methodology in the products development. As result of this work is presented the purpose methodology, in which the project stages for the product development are presented with a accessible language and evidencing the methodology utility. Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini, Ricardo Ugliara Mendes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Atuadores eletromagnéticos são amplamente utilizados em aplicações industriais que vão desde excitadores (apropriados quando excitação sem contato é requerida ou desejada) a aplicações mais complexas como controle de vibração em mecanismos (como braços robóticos). No presente estudo, um atuador eletromagnético é utilizado juntamente com um controlador PID para suprimir a vibração de uma viga metálica em balanço, em três condições complementares: frequências naturais da viga; regime transiente; e excitação aleatória. Para garantir a correta sintonia do controlador PID e consequentemente a eficiência do atuador, os dois principais parâmetros da viga (i.e., o módulo de Young do material e os adequados coeficientes do amortecimento estrutural proporcional) foram identificados, de modo que o modelo em elementos finitos estivesse o mais próximo possível do comportamento dinâmico real da viga em balanço. O ajuste do modelo foi obtido por comparação de funções de resposta em frequência (FRF), experimentalmente obtidas, às respostas do modelo, oriundas de simulações numéricas. Então, o teste de realimentação por relê foi empregado tanto ao modelo quanto ao sistema físico para se determinar o ganho crítico e o período crítico dos sistemas em malha fechada. A partir destes parâmetros, cinco diferentes controladores PID foram sintonizados e empregados na bancada de testes, podendo-se avaliar comparativamente suas eficiências tanto em reduzir a amplitude de vibração do sistema controlado, como também em conduzir este sistema a sua posição de referência. Os ajustes, sintonias e ensaios foram repetidos considerando-se duas diferentes formas de excitar o sistema: com um dispositivo excitador eletromecânico (shaker) e com um martelo de impacto Abstract: Electromagnetic actuators are widely used in industrial applications, ranging from exciters (very appropriate when excitation with no contact is required or desired) to more complex applications such as vibration control in mechanisms (such as robotic arms). In the present study, an electromagnetic actuator is used in combination with a PID controller to suppress the vibration of a flexible cantilever metallic beam, in three complementary conditions: natural frequencies of the beam; transient regime; and random excitations. To guarantee the correct tune of the PID controller and consequently the efficiency of the actuator, the two main parameters of the beam (i.e. the Young¿s modulus of the material and the adequate coefficients for proportional structural damping) were experimentally identified, so that the finite element model was as close as possible to the real dynamic behavior of the cantilever beam. The model adjustment was performed by comparing the frequency response functions (FRF) experimentally obtained and the model responses, obtained by numerical simulation. So, the relay feedback test was used both to the model and the physical system to determine the ultimate gain and the ultimate frequency of the closed loop systems. From these parameters, five different PID controllers were tuned and used in the test rig, being possible to compare their efficiencies both in reducing the vibration amplitude of the controlled system, and in conducting the system to its reference position. The adjustments, the tunes and the tests were repeated considering two different forms of system excitation: an electromechanic exciter (shaker) and an impact hammer Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica CAPES 33003017

Orientador: Milton Dias Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Entre os anos de 2004 e 2014 a capacidade total instalada de aerogeradores no mundo apresentou um crescimento de aproximadamente 700%. Este crescimento tão acentuado tem ocorrido devido à atual preocupação mundial com o desgaste do planeta e a consequente busca por novas fontes de energia renováveis e limpas. Evidentemente, esta situação tem atraído muitos investimentos para o estudo de geradores eólicos mas o que se observa na prática é que um número significativo de falhas prematuras ainda ocorrem nos componentes dos aerogeradores. Problemas com a caixa de engrenamento estão entre as principais causas de downtime de um aerogerador. Estudos ainda mais profundos relacionados a este assunto são necessários para o desenvolvimento de projetos de turbinas eólicas mais confiáveis. O presente trabalho se insere neste contexto analisando o comportamento vibratório torcional do trem de potência de um aerogerador de eixo horizontal de velocidade variável. Para tanto, utiliza-se um modelo de múltiplos corpos no qual são incorporados os efeitos da rigidez variável dos engrenamentos helicoidais, fazendo com que o sistema resultante seja linear e variante com o tempo. Os parâmetros modais - frequências naturais, fatores de amortecimento e modos de vibrar - do sistema linear e invariante no tempo equivalente são apresentados. Foram também realizadas simulações com o aerogerador operando nas condições de velocidades de rotação constante e variável, sempre funcionando em faixas de operação compatíveis com o gerador eólico estudado. Os resultados das simulações foram analisados utilizando ferramentas de processamento de sinais estacionários e não estacionários. Estes resultados mostram a presença de forças dinâmicas internas à caixa de engrenagens que contém componentes de frequência iguais às frequências do engrenamento e suas múltiplas. Demonstra-se que estas forças, dependendo da velocidade de operação da máquina e das características do par engrenado, podem excitar as frequências naturais do sistema, e isto, por sua vez, pode levar ao desgaste prematuro dos componentes do aerogerador. Verifica-se também a ocorrência de ressonâncias de segunda ordem, característica de sistemas variantes com o tempo Abstract: Between 2004 and 2014, the total capacity installed of wind turbines in the world presented an increase of approximately 700%. This very sharp increase has been due to the current global concerns about the planet wear and the consequent search for new sources of renewable and clean energy. Clearly, this situation has attracted many investments for the wind turbines study, but in practice it is observed that a significant number of premature failures still occur in the wind turbine components. Problems with the gear box are one of the leading causes of the downtime of a wind turbine. Deeper studies related to this matter are necessary for the development of more trustable wind turbines projects. The main work was inserted in this context analyzing the torsional vibration behavior of the power train of a horizontal axis wind turbine with variable speed. To do so, a multibody model was used in which the variable stiffness effects of the helical gear ratio were embedded, so that the resulting system was linear time-varying. The modal parameters ¿ natural frequencies, damping factors and vibration modes- of the equivalent linear time-invariant system were presented. Simulations with a wind turbine operating in constant and variable rotation speed conditions were also made, always working on compatible operating ranges with the wind generator studied. The simulations results were analyzed using stationary and not stationary signal processing tools. These results showed the presence of dynamic forces inside the gear box containing the frequencies components equal to the gear meshing frequencies and its multiples. Depending of the operation machine speed and the gear pair characteristics, it was demonstrated that these forces may excite the natural frequencies of the system, and in turn, this can lead to premature wear of the wind turbine components. It is also verified the occurrence of second-order resonances and linear time-varying systems characteristics Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica CAPES

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Com a necessidade do lançamento de novos produtos e a introdução de novas tecnologias, em tempos cada vez mais competitivos, as empresas automobilísticas desenvolvem métodos para homologação de seus produtos, visando reduzir o tempo de desenvolvimento, e continuar atendendo aos requisitos de qualidade. Sendo assim, no setor automobilístico são desenvolvidas pistas de testes, para simular as principais características das aplicações veiculares, visando antecipar e analisar os resultados de confiabilidade dos componentes, antes do lançamento do veículo no mercado. Para avaliar os resultados obtidos durante a simulação é preciso compará-los com os dados de garantia, entretanto há componentes que são considerados itens de desgaste, que não são cobertos em garantia pela montadora, dificultando a comparação entre a simulação e os dados de garantia. Para validar os resultados obtidos por meio de uma simulação, para pastilhas de freio foram selecionadas amostras de usuários do veículo, logo após o seu lançamento. Foram realizados acompanhamentos sobre o desgaste das pastilhas de freio, para se obter os dados de confiabilidade em aplicações reais. Este estudo possui o objetivo de comparar os dados obtidos nos dois testes citados utilizando os conceitos de confiabilidade. A metodologia desenvolvida pode ser aplicada para validar os ensaios realizados para itens de desgaste, durante o desenvolvimento de novos produtos, principalmente veículos Abstract: Due to the necessity of launching new products and the introduction of new technologies in more and more competitive times, automobile companies develop methods in order to get the approval of its products aiming at reducing the development time and keep meeting the quality requirements. Thus, in the automobile sector test tracks are developed in order to simulate the vehicle applications main features aiming at anticipating and analyzing the reliability results of components before launching the product in the market. In order to check the effectiveness of the results obtained during the simulation test, it is necessary to compare them with warranty data. However, there are components which are considered wear items and which aren't covered by the automaker warranty making it difficult the comparison with the results obtained in the simulation tests. Thus, in order to check the effectiveness of the results obtained through a simulation to brake pads it was selected samples from many vehicle users right after its launch and it was monitored for the wear of brake pads, aiming at obtaining reliability data in real application. The objective of this work is compare information obtained in both tests, using the reliability concepts. The developed methodology can be applied to validate the tests to wear items, during the development of new products, mainly vehicles Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Uma máquina rotativa é composta por muitos componentes interconectados, que atuam em conjunto e a influência mútua ocasiona uma grande variedade de fenômenos durante seu funcionamento. Os modelos matemáticos visam simular o comportamento dinâmico destes sistemas, com o objetivo de representar uma condição real, e para ser útil na previsão da resposta do sistema. Esse tipo de informação pode ser aplicado na solução de problemas durante a fase de projeto, e, além disso, pode servir como entrada em modelos baseados nas técnicas de diagnósticos de falhas. Neste caso, um modelo computacional robusto permite um "design" otimizado, redução de custos e melhoria da confiabilidade. O objetivo deste trabalho é observar a influência da estrutura de suporte ou fundação no comportamento dinâmico de uma estrutura através dos métodos de impedância mecânica e coordenadas modais, sendo neste último caso, aplicando a redução modal e análise de sensibilidade qualitativa da mesma na influência da resposta dinâmica do sistema. A fundação é responsável pelo suporte do rotor, através da interconexão com os mancais. Os mancais transmitem à fundação, as forças causadas pelo movimento do rotor, como no desbalanceamento e vice-versa. Os modos de vibrar da fundação são excitados no intervalo de freqüência do rotor são também transmitidos através dos mancais de volta ao rotor. O método de coordenadas mistas usualmente considera o amortecimento estrutural proporcional e, portanto, ele representa o sistema em coordenadas modais desacopladas. Assim, foi verificada a igualdade entre os métodos de análise considerando todos os modos; para a combinação de modos reduzidos foi determinado o número mínimo de modos que representam a estrutura de suporte com amortecimento proporcional e não proporcional e a maneira como o amortecimento ficava acoplado ao sistema; e no caso do método das coordenadas mistas com uma fundação experimental de entrada, determinou-se o número mínimo de modos quando acoplados ou desacoplados ao sistema e tipo de amortecimento estrutural da fundação Abstract: A rotating machine is composed by many interconnected components that work together and therefore they influence each other causing a wide range of phenomena during operation. The mathematical models allow to simulate the dynamic behavior of these systems in order to represent the reality, and, then, to be useful in predicting the system response. Such information can be applied to solve problems during the design phase, and, moreover, it can be the input to model based on failure diagnosis techniques. In this case, a robust computational model also enables the design optimization, cost reduction and reliability improvement. The objective of this work is to observe the support structure, or foundation, influence in the dynamic behavior of a structure through the methods of mechanical impedance and modal coordinates, and in the latter case, applying the reduced modal and sensitivity analysis of the same qualitative influence on the system dynamics response. The foundation is responsible for supporting the rotor, through interconnection with the bearings. The bearings transmit the foundation forces caused by the rotor movement, as those due to the mass imbalance, and vice versa. The vibration modes of the foundation are excited in the rotor frequency range also transmitted through the bearings back into the rotor. The coordinate method usually considers the mixed proportional structural damping, and therefore it represents the system in modal coordinates uncoupled. Thus was established the equality between the analysis methods for all modes; for the reduced modes combination was determined the minimum modes number that represent the support structure with proportional damping and non-proportional damping and the way that was connected to the system; and in the case the mixed coordinates method with a experimental foundation input, it was determined the minimum modes number when coupled and uncoupled system and the type of foundation structural damping Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Henrique Daros Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: No presente trabalho, é investigado o comportamento linear elástico e viscoelástico de sólidos tridimensionais compostos por materiais gradualmente funcionais (MGFs) isotrópicos utilizando o método dos elementos de contorno (MEC). Para o MGF considerado, o módulo de elasticidade varia exponencialmente ao longo de uma, duas ou três direções e o coeficiente de Poisson é mantido constante. Com a finalidade de reproduzir o comportamento viscoelástico do material, os modelos lineares de Kelvin-Voigt e Boltzmann são incorporados na formulação do MEC. Essa metodologia é baseada nas relações constitutivas para viscoelasticidade linear, a qual evita o uso de funções de relaxação ou fluência. O caso especial de gradação exponencial é governado por uma solução fundamental que é aqui revista e implementada. Para lidar com o alto custo computacional envolvido na avaliação das funções de Green são utilizados algorítimos de processamento paralelo sobre os elementos de contorno ou sobre os subdomínios. Além disso, estudos direcionados à mecânica da fratura são desenvolvidos para os meios elásticos e viscoelásticos com a finalidade de se obter os efeitos da gradação do material e do tempo sobre os fatores de intensidade de tensão, deslocamentos de abertura da trinca e taxas de liberação de energia. As formulações são verificadas por meio de estudos de casos e comparadas com respostas analíticas, quando possível, e através de resultados numéricos obtidos na literatura ou com a utilização de software comercial de elementos finitos Abstract: In the present work, the linear elastic and viscoelastic behavior of three-dimensional solids made up of isotropic functionally graded materials (FGMs) is investigated using the boundary element method (BEM). For the FGM considered, the elastic modulus varies exponentially along with one, two, or three directions and the Poisson’s ratio is constant. In order to reproduce the material’s viscoelastic behavior, the Kelvin-Voigt and Boltzmann linear models are incorporated into BEM formulation. This approach is based on the constitutive relations for linear viscoelasticity, which avoids the use of relaxation or creep functions. The special case of material exponential gradation is governed by a fundamental solution that is reviewed and implemented herein. Processing parallel algorithms are used over boundary elements or over subdomains to overcome the high computational cost of evaluating the Green’s functions. Moreover, studies focused on fracture mechanics, considering the elastic and viscoelastic medium, are performed in order to obtain the effects of material gradation and time on the stress intensity factors (SIFs), crack opening displacements (CODs), and energy release rates (ERRs). The formulations are verified by some samples and comparisons with the corresponding analytical responses, when possible, and numerical results from literature or commercial finite element’s software Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica CAPES 33003017 FAPESP 2016/23745-0

Orientadores: Franco Giuseppe Dedini, Adriana Yumi Sato Duarte Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A indústria têxtil é um setor competitivo e flexível, voltado a mercados exigentes, tornando-se vital sempre que necessário agregar novas tecnologias. Presume-se que a digitalização, impressão e customização de roupas é um futuro que já está em curso no momento presente. Por isso, projetar e analisar estruturas têxteis que incorpore esses aspectos, capazes de compor uma roupa é vantajoso para o seguimento, por se tratar de uma demanda existente. Assim, no presente trabalho, foram desenvolvidas estruturas têxteis customizadas e processadas por manufatura aditiva para compor uma camiseta, por meio de ferramentas de metodologias de projetos utilizadas para filtrar e restringir as opções existentes, que em seguidas foram analisadas por estudantes de design de moda, ou seja, futuros profissionais para definir a melhor aplicação no produto. Restringiu-se as soluções das modelagens pela ferramenta lógica fuzzy, que apesar de não ser uma metodologia, nessa pesquisa foi aplicada como uma, para tratar os parâmetros que mais variavam nas peças de forma mais eficiente conforme sua extensão. Utilizou-se as ferramentas metodológicas de projetos e quadro morfológico para a geração de um elevado número de possíveis soluções e Projetar para Excelência - Design for X (DFX) para que essas fossem filtradas, que compõe o estudo de viabilidade da camiseta, para definir quais partes da camiseta seria composta por tecido e quais por estruturas têxteis impressas, pois é nesta etapa que as decisões têm maior impacto no custo e na qualidade do produto. Logo, o objetivo da pesquisa foi agregar valor ao produto camiseta por meio de novas tecnologias e métodos de projetos Abstract: The textile industry is a competitive and flexible sector, aimed at demanding markets, becoming vital whenever it is necessary to aggregate new technologies. It is assumed that scanning, printing and customizing clothing is a future that is already underway at the present time. Therefore, designing and analyzing textile structures that incorporate these aspects, capable of composing a garment, is advantageous for the sector, as this is an existing demand. Thus, in the present paper, customized textile structures were developed and processed by additive manufacturing to compose a t-shirt, using project methodology tools used to filter and restrict the existing options, which were then analyzed by fashion design students, that is, future professionals to define the best application for the product. The modeling solutions were restricted by the fuzzy logic tool, which, despite not being a methodology, was applied in this research as one, to treat the parameters that varied the most in the pieces more efficiently according to their extension. Methodological tools of projects and morphological framework were used to generate a high number of possible solutions and DFX (Design for X - Design for Excellence) so that these were filtered, which makes up the viability study of the shirt, to define which ones parts of the shirt would be made up of pertinent textile structures, because it is at this stage that decisions have the greatest impact on the cost and quality of the product. Therefore, the research objective was to aggregate value to the t-shirt product through new technologies and project methods Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Ludmila Corrêa de Alkmin e Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Este trabalho visa o desenvolvimento de uma modelagem experimental, com a implementação de métodos estatísticos de mínimos quadrados e máxima verossimilhança em um software utilizando ajuste linear e exponencial, para a estimativa da vida útil de pneus de veículos de passeio. O pneu desempenha funções essenciais como: garantir a dirigibilidade do veículo, segurança e bom desempenho. Atualmente, um dos requisitos dos fabricantes de veículos é a prova da durabilidade real ou da vida útil do pneu, tendo em vista, que os fabricantes de pneus investem tempo e dinheiro para garantir que os testes de durabilidade e vida útil sejam feitos em seus novos produtos. Nos modelos atuais, empresas que executam testes de durabilidade de pneus utilizam um modelo matemático de extrapolação para estimar a vida útil do pneu. Contudo, para atingir este objetivo é necessário rodar os pneus até que o seu indicador de desgaste (TWI) tenha sido alcançado, para tal, pode-se necessitar uma quilometragem superior ou igual a 40000 km. Medições intermediárias do desgaste do pneu são feitas a cada 5000 km e projeções intermediárias são obtidas a cada medição, para estimar a vida útil do pneu. Esse teste pode levar pelo menos nove semanas gerando um alto custo. Assim, este trabalho tem como objetivo estimar a vida útil do pneu empregando modelos estatísticos não lineares como Mínimos Quadrados e Máxima Verossimilhança, visando obter uma maior precisão dos resultados obtidos, uma vez que o elastômero apresenta comportamento não linear, garantindo redução de custos, tais como galões de combustível e recursos humanos Abstract: This work aims to develop an experimental model, with the implementation of statistical methods of least squares and maximum likelihood in software using linear and exponential adjustment, to estimate the service life of a passenger car tire. The tire is a complex product, built with different types of components that utilize a large variety of raw materials. Besides that, tires perform essential functions to ensure the vehicle’s drivability, safety, and good performance. Nowadays, one of the car manufacturer requirements is the proof of the real durability or tire’s service life, thus, tire manufacturers are investing time and money to ensure that durability and service life tests are being done in their new products. In current models, companies that execute tire durability tests, use a linear mathematical model to estimate the tire’s service life. However, to achieve this goal, it is necessary to run the tires until its tread wear indicator (TWI) has been reached, where it may take a mileage higher or equal to 40000 km. Intermediary measurements of the tread wear are done every 5000 km to be used in the mathematical model to estimate the tire life. This kind of test can take at least nine weeks having a high cost. This work aims to estimate the tire service life, employing non-linear mathematical models as Maximum Likelihood and Least Squares, aiming to obtain higher reliability of the results obtained, since the rubber shows a non-linear behavior, thus ensuring a cost reduction, such as gallons of fuel and human resources Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq No contexto da usinagem multieixos de componentes mecânicos com geometrias complexas, as configurações convencionais de dinamômetros (estacionários e rotativos) não se adequam às condições de operação. Isso acontece devido à montagem dos dispositivos estacionários limitar a geometria e o tamanho do material usinado, enquanto a montagem dos dispositivos rotativos é influenciada pelas interferências no sinal de força em condições de altas rotações do eixo-árvore. Com intuito de propor uma solução para tal problemática, esta pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de um dinamômetro híbrido, baseado em extensômetros, para ser montado em um quarto eixo de um centro de usinagem, e capaz de medir força axial e torque. Etapas como a realização do projeto preliminar, das análises de tensões e deformações, da instrumentação, da calibração estática e da avaliação da frequência natural foram necessárias para a construção do dispositivo. Além disso, o desenvolvimento de um sistema de transferência de dados sem fio deve ser realizado. Para tal, fez-se necessária a construção de um par de circuitos impressos para o condicionamento e amplificação dos sinais; de um módulo de transmissão sem fio e de um programa para processamento dos dados de carregamentos mecânicos. Os resultados mostraram que o projeto preliminar atende aos requisitos de operação do dinamômetro para carregamentos de até 1 kN e de 30 Nm, que a manufatura dos componentes atende às tolerâncias estabelecidas em projeto, que a instrumentação foi realizada adequadamente, que o sistema de tranferência de dados sem fio é capaz de emitir dados a frequência média de 700 Hz, e que a menor frequência natural de vibração do dispositivo encontra-se a 602,2 Hz. In the context of multi-axis machining of mechanical components with free-form geometries, the conventional configurations of the dynamometers (stationary and rotary) are not suitable for operating conditions. This fact occurs due to the mounting of stationary devices limits the workpiece geometry and size, while the assembly of rotating devices is affected by interference in the signal under the conditions of high-speed spindle rotation. In order to propose a solution to this conflicting situation, this research has the objective of developing a hybrid dynamometer, based on strain gauges, mounted in the fourth axis of a vertical machining center and able of measuring axial force and torque. Steps such as conceptual design, engineering analyses, instrumentation, static calibration and natural frequency evaluation were fundamental for manufacturing the device. In addition, the development of a wireless data transfer system have been developed. For this step, it was necessary to create a couple of printed circuit for signal conditioning and amplification, a wireless transmission module and a data processing code aiming the analysis of mechanical loading. The results showed that the conceptual design is appropriated to the dynamometer operating requirements to withstand loads of axial force up to 1 kN and torque 30 Nm, the dynamometer components were in accordance to the tolerances established in design, the performed instrumentation showed suitable to the application, the minimal natural vibration frequency of the device is 602,2 Hz.

Orientador: Franco Giuseppe Dedini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A criatividade é um fator importante no desenvolvimento de projetos, sendo uma habilidade profissional cada vez mais requisitada pelo mercado a fim de suprir a constante demanda por produtos inovadores e de alto valor agregado por parte de seus consumidores. Apesar disso, esta competência não tem sido uma temática comumente exercitada no ensino das carreiras técnicas. Portanto, considerando a oportunidade de aperfeiçoamento das habilidades criativas dos estudantes de engenharia, este trabalho tem como objetivo avaliar as ferramentas de criatividade abordadas no ensino da metodologia de projeto. Para isso, foram destacadas as ferramentas de criatividade mais utilizadas na prática da metodologia de desenvolvimento de pro-dutos. As ferramentas selecionadas foram o Brainstorming, o Método 6.3.5, o Quadro Morfológico, o Método da Inversão, da Galeria e o Synectics. Então, se avaliou a aplicação deste grupo de ferramentas por meio de exercícios práticos realizados com estudantes de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, assim como a abordagem do conceito de criatividade em sala de aula. As análises dos resultados da aplicação destes métodos foram úteis para compreender como acontece o processo de desenvolvimento das habilidades criativas nos estudantes. Foi observado que tanto o ensino teórico quanto o prático destas ferramentas foram importantes para o aperfeiçoamento da capacidade de geração de soluções criativas pelos alunos. O ensino dos conceitos acerca da criatividade e das ferramentas que promovem a geração de ideias, incluindo sua aplicação prática, mostrou ser indispensável para tornar os alunos cientes de sua própria criatividade. Portanto, ao favorecer que os estudantes se tornem capazes de delinear e selecionar processos que promovem um ambiente propício para a criatividade, contribui-se com o desenvolvimento pro-fissional destes alunos Abstract: Creativity is an important factor in the field of project development, being it a professional skill increasingly required by the market, the goal of which is to meet the constant demand by its costumers for innovative products with ever higher added value. Despite of this fact, this competence has not been a commonly practiced theme in the training of technical careers. Therefore, considering the opportunity to improve creative abilities in engineering students, this work aims to evaluate the creativity tools addressed in the teaching of the project methodology. In order to achieve this goal, the most frequently employed creativity tools in the methodology of product development were highlighted. From this step, the Brainstorming, Method 6.3.5, Morphological Chart, Inversion Method, Gallery and Synectics tools were selected. Then, the application of this group of tools was evaluated by means of practical exercises performed with Mechanical Engineering students of the State University of Campinas, as well as the approach to the concept of creativity in the classroom. The analyzes of the results obtained from the application of these methods were useful to understand how the process of developing creative skills in students happens. It was observed that both the theoretical and the practical teaching of these tools were important for the improvement of their ability to generate creative solutions. The teaching of concepts about creativity and of the tools that promote the generation of ideas, including its practical application, proved to be indispensable to make students aware of their own creativity. Therefore, by encouraging students to outline and select processes that promote a suitable environment for fostering creativity, it is possible to contribute to the professional development of these students Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestra em Engenharia Mecânica CAPES 33003017

Orientadores: Gregory Bregion Daniel, Pedro Yoshito Noritomi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A articulação temporomandibular (ATM) é um conjunto anatômico do sistema bucomaxilar que permite o movimento da mandíbula das mais variadas formas. Vários fatores podem influenciar o mau funcionamento da articulação e levar ao uso de prótese total. No entanto, as próteses atuais não suprem a amplitude máxima de movimento durante a protrusão na abertura, devido principalmente às diferenças anatômicas entre os pacientes. Por este motivo, este trabalho tem como objetivo estudar as características cinemáticas do paciente para uma melhor compreensão do problema e, consequentemente, desenvolver um modelo numérico para próteses da ATM capazes de recuperar o movimento saudável. O modelo numérico é baseado no desenvolvimento de uma articulação mecânica cujo perfil é capaz de reproduzir o movimento do sistema saudável. Os resultados obtidos no modelo desenvolvido mostraram uma boa concordância com os resultados experimentais, representando, portanto, uma alternativa promissora para abordar os problemas relacionados à ATM. Uma análise linear estática em elementos finitos foi realizada no modelo proposto de modo a verificar a solicitação mecânica do modelo proposto. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que a utilização de um mecanismo planar similar a um camo fornece uma boa concordância com os deslocamentos de uma mandíbula saudável, principalmente quando considerado o perfil condilar e um diâmetro de base da fossa adequado. A análise de esforços realizada nesse trabalho indicou que as tensões resultantes na porção óssea e nas próteses encontram-se dentro do limite aceitável Abstract: The temporomandibular joint (TMJ) is an anatomical set of the buco-maxillary system that allows the movement of the mandible in most varied ways. Several factors can influence the malfunctioning of the joint and lead to the use of a total prosthesis. However, current prostheses do not supply the maximum amplitude of movement during protrusion and opening, due to mainly the anatomical differences between patients. For this reason, this paper aims to study the patient's kinematic characteristics for a better comprehension of the problem and, consequently, to develop a numerical model for TMJ prostheses able to recover the healthy movement. The numerical model is based on the development of a mechanical joint whose profile is able to reproduce the movement of the health system. The results obtained through the developed model showed a good agreement with the experimental results, representing, therefore, a promising alternative to approach the problems related to TMJ. The results obtained in this work show that the use of a planar mechanism similar to a cam provides a good agreement with the displacements of a healthy mandible, especially when considering the condylar profile and a base diameter of an adequate fossa. The stress analysis performed in this study indicated that the resulting stress in the bone portion and in the prostheses are within the acceptable limit Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica FAPESP FAEPEX CAPES Funcamp 204/17

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O transporte ferroviário se destaca pela sua alta capacidade de carga e baixo custo por tonelada transportada. O conhecimento do comportamento dinâmico da composição ferroviária ao longo de seu curso é necessário para o desenvolvimento de conduções mais eficientes e seguras. Um dos principais sistemas de controle de velocidade do trem é o sistema pneumático de freio, que pode ocasionar acidentes se utilizado de forma indevida. Por exemplo, se em uma entrada de curva a força de frenagem não for suficiente para reduzir a velocidade do trem, este pode descarrilar. Para a análise desse sistema é necessário conhecer as características do fluido em seu interior em cada componente. Assim, buscou-se desenvolver um modelo matemático que reproduzisse o comportamento do sistema de freio de composições ferroviárias de carga em todas as suas etapas de funcionamento, que são carregamento, alivio, aplicação e emergência. Para isso, estudou-se o comportamento do fluído (ar comprimido) dentro do encanamento geral do sistema de freios ferroviários e seu conjunto de válvulas, visando modelar seus acionamentos e aplicações devido a variações das características do escoamento em sua entrada. Foram desenvolvidos modelos utilizando as equações conservativas que regem os escoamentos compressíveis com as devidas simplificações, junto com a aplicação de um método numérico que focado no aspecto físico do problema, o método de volumes finitos. Além disso, foram criados modelos lógicos compostos por componentes pneumáticos simples, que têm a função de representar as variações dos fluxos de fluido pelo sistema de freio pneumático. O modelamento foi escrito em linguagem C++, com o intuito de obter uma alta taxa de geração de resultados. Isso permite sua utilização em um simulador em tempo real, capaz de representar o comportamento do sistema de freio pneumático ferroviário e servindo de suporte para treinamento de operadores e projetos logístico-ferroviários. Os resultados obtidos mostram o comportamento da pressão do fluido em cada componente do sistema de freio e como cada um destes está vinculado com o seu adjacente, de modo que é possível observar curvas de pressão distintas e especificas para cada operação. Esses resultados foram comparados com as respostas de um simulador comercial. As respostas do modelo divergiram alguns segundos nos tempos de estabilização de pressão, mas seu comportamento transiente foi similar a resposta do simulador comercial. Pode-se concluir, que o grau das divergências entre as respostas não causava interferência significativa no comportamento macro do sistema e consolidava o modelo como um método adequado de simulação do sistema de freio pneumático ferroviário Abstract: The railroad transportation stands out for its high load capacity and cost per ton transported. Knowledge of the dynamic behavior of train composition throughout its course is necessary for the development of more efficient and safe driving. One of the main control systems of the train is the pneumatic brake system, which can cause accidents if used improperly. For example, if the value of the brake force was not enough to reduce the velocity of the train in the entrance of a curve, it could derail. For the analysis of this system, it is necessary to know the characteristics of the fluid in its interior in each component. Thereby, this work sought to develop a model to reproduce the behavior of the freight train¿s brake system in all its working stages, which are supply, brake release, application and emergency application. Therefore, the behavior of the fluid (compressed air) inside the brake system¿s brake pipe and set of valves was studied, aiming to model the actuation and application due the characteristics variation of the inlet flow. Models were developed using the conservative equations that govern the compressive flow with its necessary simplifications, together with a numerical method focused on the resolution by the physics aspect, the finite volume method. Besides that, it was created logical models composed of simple pneumatic components, which has the function to represent the variations of fluid flows by the pneumatic brake system. The modeling was written in C++ language, in order to obtain a high rate of results generation. This allows its use in a real-time simulator, capable of representing the behavior of the railway pneumatic brake system and serving as support for operator training and logistical-rail projects. The obtained results show the behavior of the fluid pressure in each component of the brake system and how each of them is linked with its adjacent, so that it is possible to observe different and specific pressure curves for each operation. These results were compared with the responses of a commercial simulator. The responses of the model diverged a few seconds in the pressure stabilization times, but its transient behavior was similar to the commercial simulator response. It can be concluded that the degree of divergence between the responses did not cause significant interference in the macro behavior of the system and consolidated the model as an adequate method of simulation of the railway pneumatic brake system Mestrado Mecânica de Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Franco Giuseppe Dedini, Ludmila Corrêa Alkmin e Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Este trabalho tem como objetivo identificar as práticas e o entendimento dos profissionais de projeto em relação às abordagens de gerenciamento e metodologia aplicadas no desenvolvimento de produtos. De forma complementar, mas não menos importante, é proposta uma sistematização da metodologia de projeto no contexto do gerenciamento do projeto. Inicialmente, considera-se a hipótese proposta que muitos dos profissionais atuantes na área de projeto não distinguem adequadamente os conceitos e as ferramentas do gerenciamento de projeto das de metodologia de projeto. Para tanto, foi realizada uma pesquisa por meio da aplicação de questionários para profissionais da área, na qual as respostas obtidas mostraram que a maioria (66,7%) desses profissionais entrevistados não sabem diferenciar as práticas de gerenciamento e metodologia de projeto sob uma visão global, embora 90,4% deles tenham conhecimento sobre métodos, técnicas e ferramentas propostas por estas abordagens. Diante desta informação e baseando-se em modelos de referência, estruturou-se uma visão sobre encadeamento lógico entre gerenciamento e metodologia, visando reduzir lacunas de informações e esclarecer possíveis dúvidas. Por fim, a proposta de visão formulada por este trabalho identificou claramente que a abordagem de metodologia de projeto está contida na estrutura de gerenciamento de projeto. Além disso, ambas as abordagens possuem um ponto de relacionamento na etapa de execução do projeto e se complementam, considerando as características de gestão e de desenvolvimento do produto Abstract: This work aims to identify practices and understanding of project professionals regarding to management and methodology approaches applied in the product development. A complementary manner, but not least important, a systematization of design methodology in the context of project management is proposed. Firstly, considered the proposed hypothesis that many of the professionals who work in the project area do not properly distinguish the concepts and tools of project management and design methodology. Therefore, was realized research through questionnaires applied for professionals, which the answers showed that most (66,7%) of professionals interviewed do not know the difference between management and design methodology practices in a vision overall, while 90.4% of them have knowledge about methods, techniques and tools proposed by these approaches. Before that information and based on reference models, a view about logical linkage between management and methodology of project was structured, in order to reduce some gaps of information and explain possible doubts. Lastly, the proposed view became clear that the design methodology approach is inside of the project management structure. Moreover, both approaches are related in the execution phase and they complement each other considering the characteristics of management and product development Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica FAPEAM 002/2014

Orientador: Helio Fiori de Castro Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: As unidades geradoras de energia das usinas são formadas por turbinas e turbo-geradores, que são exemplos típicos de máquinas rotativas. Essas maquinas são componentes críticos, pois são essenciais à geração de energia. Sabendo que a análise dinâmica de máquinas rotativas é uma tarefa complexa envolvendo diversos parâmetros a serem analisados, sua realização não deve considerar apenas o rotor, pois seu comportamento dinâmico é influenciado pela interação com os demais componentes do mesmo sistema. O comportamento dinâmico de uma máquina rotativa é, geralmente, representado por um modelo determinístico. Entretanto, sistemas rotativos reais possuem características estocásticas, visto que os inúmeros parâmetros de projetos possuem incertezas inerentes à fabricação e, principalmente, às condições de operações. Desta forma, modelos estocásticos são uma opção importante para representação de sistemas rotativos na fase de projeto, onde se podem prever os efeitos da variação dos parâmetros de projeto. O tema em foco nesta dissertação de mestrado é a aplicação de Inferência Bayesiana para ajustar um modelo de sistema rotativo. Neste trabalho foram analisadas as incertezas nos parâmetros de projeto de um sistema rotativo, e a partir das incertezas obtidas foi possível obter a resposta estocástica do sistema. A primeira analise considera as incertezas dos parâmetros relacionados ao eixo; como o modulo de elasticidade, a massa especifica do material e o coeficiente de proporcionalidade a matriz de rigidez. Na segunda análise, os parâmetros escolhidos foram os parâmetros de desbalanceamento; ângulo de fase, momento de desbalanceamento e posição axial. Em uma terceira abordagem, foi analisado parâmetros dos mancais hidrodinâmicos, folga radial do mancal e temperatura do óleo lubrificante. A partir das incertezas dos referidos parâmetros, foi possível analisar a propagação de incertezas desses parâmetros no cálculo da posição do eixo no mancal e dos coeficientes dinâmicos dos mancais hidrodinâmicos Abstract: Energy generation plants rely on units such as turbines and turbo-generators, which are common examples of rotating machines. These machines are critical components in these units, once they are essential to the energy generation. The dynamic analysis of rotating machines is a complex task including several parameters to be considered. This analysis requires taking the rotor into account but also the other components, which affect the dynamic behavior of the system. The dynamic behavior of rotating machines is usually represented by a deterministic model. Although, real rotating system have stochastic characteristics once that the parameters on project have uncertainties. In this way, stochastic models are an important option for the representation of these systems, and it's possible predict the variation's parameters. This study aims the application of Bayesian Inference for model updating on rotating systems. The uncertainties of rotating machines parameters were analyzed, and the system stochastic response was obtained. The first analyzed considers the uncertainties of the beam parameters, as the Young¿s modulus, and the proportionality coefficient to the stiffness matrix. In the second analysis, the selected parameters were the unbalance parameters; phase angle, unbalance moment and axial position. In a third approach, it was analyzed parameters of journal bearings, clearance radial and lubricating oil temperature. From the uncertainties of these parameters, it was possible to analyze the propagation of uncertainties of these parameters, to calculate the center line position in the bearing, and the dynamic coefficients of journal bearings Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestra em Engenharia Mecânica CAPES

Orientador: Robson Pederiva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar uma forma computacional eficaz de manipular a curva que representa o perfil dos camos, objetivando a sua aplicação em simulações computacionais e rotinas de otimização de um trem de válvulas. Ao longo dos anos, os motores de combustão interna têm sido pesquisados e aprimorados, seja na busca de maior potência, seja na busca de menor consumo de combustível. Um subsistema automotivo que afeta diretamente o desempenho dos motores é o sistema de acionamento de válvulas, que permite controlar a entrada e saída dos gases da câmara de combustão. Diversos pesquisadores têm estudado a cinemática e dinâmica do sistema de acionamento de válvulas para melhorar o desempenho do motor, focando nas características construtivas do perfil dos camos: ele tem ação preponderante sobre a dinâmica do sistema. Neste trabalho foi aplicado o método de otimização da evolução diferencial de modo a otimizar a resposta dinâmica da válvula de exaustão de um motor Diesel, modelada por um sistema de cinco graus de liberdade, utilizando o perfil do camo como variável de projeto. Em um dos estudos de caso obteve-se redução de aproximadamente 60% nos picos de aceleração no fechamento da válvula. Em outro estudo de caso a área sob a curva de aceleração foi maximizada, aumentando aproximadamente 9%. Também Foi demonstrado um artifício matemático para que fossem considerados dois objetivos na otimização, já que os esforços para maximizar a área sob a curva de aceleração e minimizar a aceleração mostraram-se antagônicos. Por fim, mostrou-se que o perfil ótimo do camo varia com a rotação do motor Abstract: The objective of this work is to present an efficient computational way to manipulate the curve representing the cam profile, aiming their application in computer simulations and optimization routines for a valvetrain. Over the years internal combustion engines have been researched and improved, be it in the search for more power or be it in the search for lower fuel consumption. An automotive subsystem that directly affects the performance of the engine is the valvetrain system. This system allows the control of the admittance and release of gases from the combustion chamber. Several researchers have studied the kinematics and dynamics of the valve actuation system to improve engine performance focusing in the design characteristics of the profile of the cams: it has a predominant action on the dynamics of the system. In this work the optimization method of differential evolution was applied to optimize a Diesel engine exhaust valve's dynamic response using the cam profile as a design variable. In one case of study the acceleration peak had a 60% reduction. In another case of study the area under the valve's displacement curve was increased by 9%. A mathematical scheme was demonstrated to consider tow objectives for the parameters acceleration and area showed to be ambivalent. In addition, it was also demonstrated that the optimal cam profile varies with the engine speed Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Maurício Rosário Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O processo mais difundido de Manufatura Aditiva baseia-se no princípio da deposição de termoplástico fundido e extrudado por um bico. Grande parte dos equipamentos comerciais de Manufatura Aditiva é de projeto fechado e isso dificulta sua aplicação em pesquisas, sobretudo na área de biofabricação, no entanto, outra linha de equipamentos vem surgindo com iniciativa de projetos de código aberto que permitem livremente a sua modificação para aplicações específicas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um cabeçote para Manufatura Aditiva baseado na extrusão de filamento fundido, que permite o uso de diversos polímeros termoplásticos na máquina de código aberto Fab@CTI. A metodologia do desenvolvimento constituiu de melhorias sucessivas de projetos. A concepção preliminar do cabeçote se deu por meio dos requisitos de usuário e de projeto e outras duas versões foram criadas como conseqüência das melhorias implementadas. Foi dado foco maior na região aquecida a fim de possibilitar o uso do maior número de polímeros possível. O cabeçote desenvolvido permite extrudar materiais termoplásticos com diferentes pontos de fusão e diferentes diâmetros de filamento (1,8 mm à 3,0 mm). Para pesquisa na fabricação de scaffolds, o cabeçote mostrou-se funcional para os polímeros policaprolactona, poli(ácido) lático e polihidroxibutirato, os quais foram estruturados tridimensionalmente com poros a partir de 250 µm e camada mínima de 0,3 mm. A extrusão do acrilonitrila butadieno estireno se mostrou desafiadora e exige maiores investigações embora tenha-se impresso algumas geometrias. Conclui-se que o cabeçote desenvolvido neste trabalho se mostrou funcional, permitindo o processamento de polímeros termoplásticos e estruturar geometrias tridimensionais Abstract: The most widespread Additive Manufacturing process is based on the principle of deposition of thermoplastic extruded through a nozzle. Much of the commercial Additive Manufacturing equipment are closed project and this complicates its application in research, especially in the field of biomanufacturing, however, a line of equipment with open source projects, allows the free modification for a specific applications. This work shows the development of an Additive Manufacture toolhead based on the fused deposition thermoplastic, which allows the use of various thermoplastics polymers in the open source platform Fab@CTI machine. The development methodology consisted of successive improvements projects. The preliminary design of the toolhead was through the user and design requirements. Two others versions were created as a result of the improvements implemented. Greater focus has been given in the heated region to enable the use of the largest number of polymers as possible. The toolhead developed is able to extrude thermoplastic materials with different melting points and different filament diameters (1.8 mm to 3.0 mm). For the research in scaffolds, the toolhead proved functional for polycaprolactone polymers and polyhydroxybutyrate polylactic acid, which were three dimensionally structured with pore size of 250 micrometers and a minimum of 0,3 mm layer. The extrusion of acrylonitrile butadiene styrene was challenging and requires further investigation although some geometries were printed. It was concluded that the head developed in this study proved to be viable and successfully met its proposal, to process thermoplastic polymers with three-dimensional geometries. Although it was originally developed for the Fab@CTI platform, the system is possible to be adapted to other machines Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini, Gregory Bregion Daniel Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a análise dinâmica de sistemas rotativos sujeitos a diferentes tipos de elementos instabilizadores. Os elementos abordados neste estudo são os mancais lubrificados, os selos de fluxo mecânicos e o amortecimento interno do eixo, cujas interações dinâmicas, em condições operacionais pode conduzir o sistema à instabilidade. Os mancais segmentados foram também incluídos no estudo, cujo comportamento é considerado inerentemente estável. O eixo foi modelado por meio do método dos elementos finitos, pela sua robustez, facilidade de implementação e resolução das equações envolvidas. Desse modo, os elementos instabilizadores analisados foram modelados de forma a permitirem sua adição no modelo do eixo, por meio de coeficientes dinâmicos equivalentes. Os mancais segmentados permitem duas modelagens para os seus coeficientes: a reduzida e a completa, com a última exibindo explicitamente os graus de liberdade do segmento, sendo necessárias modificações no modelo de elementos finitos para adiciona-los. A avaliação do limiar de estabilidade foi realizada por meio do método do decremento logarítmico, obtido através da solução do problema de autovalor da equação de movimento do rotor. Analisaram-se, separadamente, os efeitos da adição de diferentes mancais, selos e níveis de amortecimento interno, para visualizar a influência de cada componente na dinâmica de um mesmo eixo. As análises envolvendo o mancal segmentado incluíram ambos os modelos de coeficientes (reduzido e completo). Em seguida, foram combinados, em um mesmo eixo, diferentes tipos de mancais, selos e amortecimentos internos, em diversas análises para determinar as interações existentes entre os componentes envolvidos. A partir destes resultados, procurou-se, em todas as análises, observar os efeitos na rigidez do sistema, no nível de amortecimento e a variação do limiar de estabilidade Abstract: The work¿s goal is to analyze the dynamics of rotating systems, considering different kinds of instabilizing elements or factors. The factors accounted in this thesis are the hydrodynamic bearings, flow seals, and internal damping of the shaft, whose dynamic interactions occurring during the system¿s operation may cause instable behavior. Besides, the tilting-pad journal bearing were studied, which behavior is considered to be inherently stable. The shaft was modeled through the finite element method, due to its robustness, ease to implement and solution of the involved equations. Hence, the instabilizing elements were modeled in order to allow their addition in the shaft¿s model, through equivalent dynamic coefficients. The tilting-pad journal bearings allow two different coefficient models: reduced and full, with the last one explicitly exhibiting the degrees of freedom of the pads, being necessary modifications to the finite elements model to contain them. The evaluation of the stability threshold was performed through the logarithmic decrement method, obtained from the solution of the eigenvalue problem of the equation of motion of the system. The effects of the addition of different bearings, seals and levels of internal damping were analyzed separately in order to visualize the influence of each component on the dynamic of the same shaft. The models with tilting-pad bearing were analyzed twice, with each one considering a different coefficients model (reduced and full). Finally, different kinds of bearings, seals and internal damping were combined in the same shaft, allowing the definition of the interactions between the involved components. From this work, the effects in the system¿s stiffness, damping level and changes in the stability threshold were observed in all analyses Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Franco Giuseppe Dedini, Zilda de Castro Silveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Neste trabalho é mostrada a proposta de um sistema de gerenciamento das atividades de projeto, dentro do pensamento enxuto, atribuindo valor para cada atividade prevista e sua correlação com o usuário final. A tecnologia, em um primeiro momento envolve altos investimentos tanto de empresas de capital privado, quanto do Estado, mas sua incorporação em uma variedade de produtos não reflete necessariamente custo e preços elevados. Essa condição do mercado moderno torna o usuário final/cliente mais exigente, à medida que a qualidade percebida não é mais um diferencial competitivo, mas uma característica intrínseca do produto ou mesmo de serviços. Com essa premissa, gerenciar as atividades de desenvolvimento de produtos tecnológicos é essencial para que se possa atualizar tecnologia e simultaneamente analisar riscos, tornando os produtos mais competitivos no mercado. O papel da gestão de projetos, no processo de desenvolvimento de produtos pode ser comparado ao gerenciamento de processos, sob o ponto de vista do pensamento enxuto, ou seja, um conjunto de processos ou atividades aos quais são atribuídos valores que permeiam todo o ciclo de desenvolvimento de um produto. Esses valores podem ser econômicos, funcionais e percebidos ou desejados pelo usuário final. O foco do trabalho é definir e especificar o valor percebido pelo usuário final-cliente e reduzir desperdícios inerentes ao fluxo de informações, que impactam no custo final do produto, sem perder o foco do desenvolvimento na qualidade no produto final Abstract: In this work it is shown the proposal of a management in the project activities system using lean thinking concepts where values are attributed to each activity verifying its impact on the final user. The technology, at a first moment involves high investments as much of organization with private capital, as well as public financing. However, these investments in a variety of products do not reflect high cost and high prices, necessarily. A competitive market became the final user/customer more demanding once the perceived quality is not more a competitive differential, but an intrinsic characteristic of the product. So, the management activities of technological products development are essential to update technologies and analyze risks, simultaneously. This condition can be the product more competitive reducing the "time to market". The role of management project in the design process development can be compared to the manufacturing processes management, using the approach of the lean thinking, which it is attributed values to set of processes or activities inherent to the product development cycle. These values can be economical, functional or/and perceived or be desired by the final user. The definition and specification of perceived value by final user/costumer can to reduce activities that does not added value during the information flow but to have influence in the product final cost Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Robson Pederiva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Neste trabalho desenvolve-se um método, que permite avaliações de parâmetros, para o estudo do projeto de um sistema auto-tensionador no controle de suas vibrações transversais e forças atuantes. Parâmetros construtivos e operacionais, como: a geometria, inércia, rigidez da mola do auto-tensionador, rigidez da correia e condições de operação, como: frequências de excitação, forças estáticas e dinâmicas são obtidas em um sistema auto-tensionador de transmissão por correias, aplicados em automóveis de passeio comerciais. Com a modelagem dinâmica de um grau de liberdade, calcula-se a força de atrito e fator de amortecimento, que estabelece o controle de vibrações e forças atuantes no sistema. Os resultados das simulações computacionais são analisados e comparados com os resultados obtidos pelo protótipo experimental desenvolvido. Os resultados tecno-experimentais indicam ajuste satisfatório, o que representa uma contribuição significativa, para o estudo de sistemas auto-tensionadores e na melhoria do controle de vibrações e forças atuantes em correias dentadas, em tempo real de projeto. Abstract: This investigation describes a method, which permits evaluating the best parameters, in the study of tensioner project system in its transversal vibration control and actuating forces. The construtive and operating parameters, as: geometry, inertia, tensioner spring stiffness, belt stiffness, and operating conditions as: excitation frequencies, estatic and dinamic forces are obtained in a tensioner of transmition by belts with market vehicles aplication. With a dinamical modelling of one degree of fredow are calculated the atrict force and damping factor that establish the vibration control and system actuating forces. The computational simulating results are analysed and compared with obtained results from the developed experimental prototype. The tecno-experimental results have a satisfactory adjust, that represents a significative contribution, for tensioners systems study and the better control of vibrations and actuating forces on driven belts, in project real time. Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Franco Giuseppe Dedini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias Resumo: O objetivo deste trabalho é propor um mecanismo alternativo para a superação de barreiras arquitetônicas do tipo rampas de até 8°. As cadeiras de rodas manuais convencionais exigem esforço muscular do usuário nos aros de propulsão, sendo muitas vezes um mecanismo ineficiente na superação destas barreiras arquitetônicas. Este mecanismo alternativo dotado de uma combinação de alavancas propulsoras e embreagem seletiva que permite o travamento das rodas traseiras da cadeira de rodas no avanço de superação de rampas e rodas livres no momento da propulsão convencional. Foi utilizado o ambiente de Working Model 3D® para a simulação da cadeira de rodas no momento da progressão da superação de rampas. A partir de uma revisão bibliográfica dos padrões de propulsão, desempenho e de mecanismos alternativos existentes, foi elaborada a proposta do presente mecanismo alternativo. Abstract: This study aims to present a proposal of an alternative mechanism that is able to surpass architectural barriers like ramps with an inclination up to 8 degrees. The conventional manual wheelchair requires muscular effort from the user at rims of propulsion. Although this thousandyear- old mechanism of propulsion isn't efficient enough to surpass architectural barriers. This alternative mechanism, composed by a combination of propellers levers and selective clutch, allows the user to break the rear wheels when advancing ramps, and free wheels at the moment of conventional propulsion.For this study it was considered a Working Model 3D® environment to simulate the wheelchairs at the moment of progressive surpass of ramps. A bibliographical review envolving the binomial wheelchair - user, considering standards of propulsion, performance and existing alternative mechanisms, generated the proposal of this present alternative mechanism. Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica