Дисертації з теми "Contacts mecanic"

Le collage par adhésion moléculaire consiste en la mise en contact de deux surfaces lisses et propres, afin de créer une adhésion entre elles. Cette technologie a de nombreux intérêts dans la réalisation de structures empilées pour la microélectronique. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance approfondie des phénomènes physiques associes à cette technologie, ce qui est le but de cette thèse. Dans cette étude les mécanismes mis en place sont bases sur la théorie des contacts lors de l'adhésion de surfaces rugueuses ainsi que sur le stockage et la diffusion de l'hydrogène a l'interface de collage. La caractérisation de cette interface de collage par réflexion des rayons x et spectroscopie infrarouge a permis de modéliser les mécanismes proposés
The molecular bonding consists in the adhesion between two flat and clean surfaces. This technology has many interests in the realization of stacked structures for the microelectronic industry. It is then necessary to have a good knowledge of the physical mechanism involved in this technology, which is the purpose of the PHD, the mechanisms given in this study are based on the contact theory and the storage and diffusion of hydrogen at the bonding interface. The bonding interface characterization by x-ray reflexion and infrared spectroscopy allowed the modelization of the proposed mechanisms

Orientador : Marco Aurelio Cremasco
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-08-02T20:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_KikiPinheirode_M.pdf: 2154978 bytes, checksum: f7a8694958832f2404e8e752ff8c4c92 (MD5) Previous issue date: 2002
Resumo: No presente trabalho é estudado um secador atmosférico por contato com agitação mecânica, por intermédio da obtenção de curvas de cinética e de fluxo de secagem sob diversas condições operacionais de carga úmida de material, temperatura de aquecimento da superfície metálica, intensidade de agitação mecânica do material úmido e diâmetro da partícula. Os materiais de teste foram o pó de café (após a primeira extração) e esferas de vidro. Os resultados da cinética de secagem apresentaram um período constante de remoção de umidade e justificaram que o secador pode ser utilizado na secagem de materiais com características similares a esfera de vidro e ao pó de café. Já as curvas de fluxo de secagem experimentais foram comparadas com um modelo encontrado na literatura, que é baseado na teoria da penetração. Tais curvas ajustaram-se razoavelmente somente para as esferas de vidro enquanto que para o pó de café este modelo não se ajustou. Por meio de um planejamento experimental 23 somente para o pó de café, verificou-se que, para a variável de resposta umidade final do material, as variáveis independentes temperatura da placa de aquecimento e carga de material apresentaram significância estatística. Já para a variável temperatura final do material somente a temperatura da placa apresenta significância
Abstract: In the present work an atmosferic contact dryer agitated mechanically by scrapers was studied through its drying kinetics and drying flux curves under several operating parameters (material load, plate temperature, rotation speed and particle diameter). Coffee grounds after extraction and glass spheres were used as test materials. The results of the drying kinetics presented a constant period of moisture removal, justifying the fact that the dryer can be used for drying of particulate materials with similar properties. The drying experimental fluxes were also compared with a model found in the literature, which is based on the penetration theory. Such fits were adjusted reasonably only for the spheres of glasses while for coffee grounds the model didn't adjust. Using a 23 experimental planning only for the coffee grounds, was observed that the plate temperature and material load affected the final moisture content of the particle and while the plate temperature affected the final temperature of the particles
Mestrado
Engenharia de Processos
Mestre em Engenharia Química

[ES] La interacción de contacto entre sólidos deformables es uno de los fenómenos más complejos en el ámbito de la mecánica computacional. La resolución de este problema requiere de algoritmos robustos para el tratamiento de no linealidades geométricas. El Método de Elementos Finitos (MEF) es uno de los más utilizados para el diseño de componentes mecánicos, incluyendo la solución de problemas de contacto. En este método el coste asociado al proceso de discretización (generación de malla) está directamente vinculado a la definición del contorno a modelar, lo cual dificulta la introducción en la simulación de superficies complejas, como las superficies NURBS, cada vez más utilizadas en el diseño de componentes. Esta tesis está basada en el "Cartesian grid Finite Element Method" (cgFEM). En esta metodología, encuadrada en la categoría de métodos "Immersed Boundary", se extiende el problema a un dominio de aproximación (cuyo mallado es sencillo de generar) que contiene al dominio de análisis completamente en su interior. Al desvincular la discretización de la definición del contorno del problema se reduce drásticamente el coste de generación de malla. Es por ello que el método cgFEM es una herramienta adecuada para la resolución de problemas en los que es necesario modificar la geometría múltiples veces, como el problema de optimización de forma o la simulación de desgaste. El método cgFEM permite también crear de manera automática y eficiente modelos de Elementos Finitos a partir de imágenes médicas. La introducción de restricciones de contacto habilitaría la posibilidad de considerar los diferentes estados de integración implante-tejido en procesos de optimización personalizada de implantes. Así, en esta tesis se desarrolla una formulación para resolver problemas de contacto 3D con el método cgFEM, considerando tanto modelos de contacto sin fricción como problemas con rozamiento de Coulomb. La ausencia de nodos en el contorno en cgFEM impide la aplicación de métodos tradicionales para imponer las restricciones de contacto, por lo que se ha desarrollado una formulación estabilizada que hace uso de un campo de tensiones recuperado para asegurar la estabilidad del método. Para una mayor precisión de la solución, se ha introducido la definición analítica de las superficies en contacto en la formulación propuesta. Además, se propone la mejora de la robustez de la metodología cgFEM en dos aspectos: el control del mal condicionamiento del problema numérico mediante un método estabilizado, y la mejora del campo de tensiones recuperado, utilizado en el proceso de estimación de error. La metodología propuesta se ha validado a través de diversos ejemplos numéricos presentados en la tesis, mostrando el gran potencial de cgFEM en este tipo de problemas.
[CAT] La interacció de contacte entre sòlids deformables és un dels fenòmens més complexos en l'àmbit de la mecànica computacional. La resolució d'este problema requerix d'algoritmes robustos per al tractament de no linealitats geomètriques. El Mètode dels Elements Finits (MEF) és un dels més utilitzats per al disseny de components mecànics, incloent la solució de problemes de contacte. En este mètode el cost associat al procés de discretització (generació de malla) està directament vinculat a la definició del contorn a modelar, la qual cosa dificulta la introducció en la simulació de superfícies complexes, com les superfícies NURBS, cada vegada més utilitzades en el disseny de components. Esta tesi està basada en el "Cartesian grid Finite Element Method" (cgFEM). En esta metodologia, enquadrada en la categoria de mètodes "Immersed Boundary", s'estén el problema a un domini d'aproximació (el mallat del qual és senzill de generar) que conté al domini d'anàlisi completament en el seu interior. Al desvincular la discretització de la definició del contorn del problema es reduïx dràsticament el cost de generació de malla. És per això que el mètode cgFEM és una ferramenta adequada per a la resolució de problemes en què és necessari modificar la geometria múltiples vegades, com el problema d'optimització de forma o la simulació de desgast. El mètode cgFEM permet també crear de manera automàtica i eficient models d'Elements Finits a partir d'imatges mèdiques. La introducció de restriccions de contacte habilitaria la possibilitat de considerar els diferents estats d'integració implant-teixit en processos d'optimització personalitzada d'implants. Així, en esta tesi es desenvolupa una formulació per a resoldre problemes de contacte 3D amb el mètode cgFEM, considerant tant models de contacte sense fricció com a problemes amb fregament de Coulomb. L'absència de nodes en el contorn en cgFEM impedix l'aplicació de mètodes tradicionals per a imposar les restriccions de contacte, per la qual cosa s'ha desenvolupat una formulació estabilitzada que fa ús d'un camp de tensions recuperat per a assegurar l'estabilitat del mètode. Per a una millor precisió de la solució, s'ha introduït la definició analítica de les superfícies en contacte en la formulació proposada. A més, es proposa la millora de la robustesa de la metodologia cgFEM en dos aspectes: el control del mal condicionament del problema numèric per mitjà d'un mètode estabilitzat, i la millora del camp de tensions recuperat, utilitzat en el procés d'estimació d'error. La metodologia proposada s'ha validat a través de diversos exemples numèrics presentats en la tesi, mostrant el gran potencial de cgFEM en este tipus de problemes.
[EN] The contact interaction between elastic solids is one of the most complex phenomena in the computational mechanics research field. The solution of such problem requires robust algorithms to treat the geometrical non-linearities characteristic of the contact constrains. The Finite Element Method (FE) has become one of the most popular options for the mechanical components design, including the solution of contact problems. In this method the computational cost of the generation of the discretization (mesh generation) is directly related to the complexity of the analysis domain, namely its boundary. This complicates the introduction in the numerical simulations of complex surfaces (for example NURBS), which are being increasingly used in the CAD industry. This thesis is grounded on the Cartesian grid Finite Element Method (cgFEM). In this methodology, which belongs to the family of Immersed Boundary methods, the problem at hand is extended to an approximation domain which completely embeds the analysis domain, and its meshing is straightforward. The decoupling of the boundary definition and the discretization mesh results in a great reduction of the mesh generation's computational cost. Is for this reason that the cgFEM is a suitable tool for the solution of problems that require multiple geometry modifications, such as shape optimization problems or wear simulations. The cgFEM is also capable of automatically generating FE models from medical images without the intermediate step of generating CAD entities. The introduction of the contact interaction would open the possibility to consider different states of the union between implant and living tissue for the design of optimized implants, even in a patient-specific process. Hence, in this thesis a formulation for solving 3D contact problems with the cgFEM is presented, considering both frictionless and Coulomb's friction problems. The absence of nodes along the boundary in cgFEM prevents the enforcement of the contact constrains using the standard procedures. Thus, we develop a stabilized formulation that makes use of a recovered stress field, which ensures the stability of the method. The analytical definition of the contact surfaces (by means of NURBS) has been included in the proposed formulation in order to increase the accuracy of the solution. In addition, the robustness of the cgFEM methodology is increased in this thesis in two different aspects: the control of the numerical problem's ill-conditioning by means of a stabilized method, and the enhancement of the stress recovered field, which is used in the error estimation procedure. The proposed methodology has been validated through several numerical examples, showing the great potential of the cgFEM in these type of problems.
Navarro Jiménez, JM. (2019). Contact problem modelling using the Cartesian grid Finite Element Method [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124348
TESIS

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-11T14:30:33Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2608900 bytes, checksum: d84a249de88f0e30dd397c603471f675 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-11-11T14:30:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2608900 bytes, checksum: d84a249de88f0e30dd397c603471f675 (MD5) Previous issue date: 2015-04-09
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Quasicrystals are materials with unique properties such as high hardness, low surface energy, low coefficient of friction, etc. Due to its high hardness and consequent fragility, the use of quasicrystals becomes limited to coatings and composite materials. This paper is a study of hardness and surface properties of the composite formed by the epoxy matrix and the quasicrystalline reinforcement. The quasicrystalline alloy Al59,2Cu25,5Fe12,3B3 were obtained by melting and made into powder by hand. Then it was ground by high energy milling to reduce the particle size. After milling the powder, it was added in the polymer matrix in volumetric ratios of 1, 10, 20 and 30% where the comparison of the properties was made between the composite of QC on the composite and the pure epoxy resin. For the characterization of quasicristalino powder, we used the X-Ray Diffraction (XRD), Sieve Analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM), while for the composite we used the Thermogravimetric Analysis techniques, Shore D hardness test Analysis of the Angle of Contact and SEM. By measuring the contact angle was possible the realization of surface energy calculations and work of adhesion between the constituents. Through this study it is concluded that it was possible to obtain a composite QC / Epoxy with greater hardness and still maintain its surface characteristics.
Os quasicristais são materiais com propriedades únicas, tais como, alta dureza, baixa energia superficial, baixo coeficiente de atrito, etc. Devido a sua alta dureza e consequente fragilidade, o uso dos quasicristais torna-se limitado a revestimentos e em materiais compósitos. Este trabalho consiste no estudo de dureza e de propriedades superficiais do compósito formado pela matriz epoxídica e o reforço quasicristalino. A liga quasicristalina Al59,2Cu25,5Fe12,3B3 foi obtida via fusão e transformada em pó manualmente. Em seguida a mesma foi moída através de moagem de alta energia de modo a diminuir o tamanho de partícula. Após a moagem o pó de QC foi adicionado na matriz polimérica em proporções volumétricas de 1, 10, 20 e 30% onde a comparação das propriedades foi realizada entre os compósitos e a resina epóxi pura. Para a caracterização do pó quasicristalino, utilizou-se as técnicas de Difração de Raio-X (DRX), Análise Granulométrica e Microscopia Eletrônica de Varredura(MEV), já para o compósito foram utilizadas as técnicas de Análise Termogravimétrica, Ensaio de Dureza Shore D, Análise de Ângulo de Contato e MEV. Através da medida do ângulo de contato foi possível a realização dos cálculos de energia de superfície e trabalho de adesão entre os constituintes. Através deste trabalho conclui-se que foi possível a obtenção do compósito QC/Epóxi com maior dureza e ainda assim, mantendo suas características superficiais.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1933952 bytes, checksum: 631f48c47124341fd9bdddc854ca8722 (MD5) Previous issue date: 2011-12-14
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
This work presents a non contact measurement techniques study on the manufacturing process and the design and development of a non contact measurement system for inspection of diameters of parts during the machining process on the lathe. Amongst the techniques are showed technologies which are based on physical principles of optical, pneumatic, electric or ultrasound. The system developed to this work uses an optical sensor to take the scan on the part and an incremental rotary encoder to monitor the displacement of that one. At the end of the inspection operation, the diameter of the part is indicated on a display and transmitted to the computer to standard RS-232 serial communication. Test with the developed measurement system were realized such in the laboratory like a machine shop environment in order to determine the metrological characteristics of the prototype in different conditions of operation. Based on experiments with non contact measuring system, it presented good repeatability, reproducibility and long term stability.
Este trabalho apresenta um estudo das técnicas de medição sem contato em processo de fabricação e o projeto e desenvolvimento de um sistema de medição sem contato, para inspeção de diâmetros de peças durante o processo de usinagem em um torno mecânico. Dentre as técnicas são apresentadas tecnologias que se baseiam nos princípios físicos da óptica, pneumática, elétrica ou ultra-som. O sistema desenvolvido para esta dissertação utiliza um sensor óptico de presença para realizar a varredura na peça e um encoder rotativo incremental para monitorar o deslocamento do sensor óptico. Ao final da operação de inspeção, o diâmetro do mensurando é indicado em um display e transmitido ao computador pelo padrão de comunicação serial RS-232. Testes com o sistema de medição desenvolvido foram realizados tanto em laboratório quanto no ambiente de uma oficina mecânica, a fim de determinar as características metrológicas do protótipo em condições distintas de operação. Com base nos experimentos realizados com o sistema de medição sem contato, o mesmo apresentou boa repetitividade, reprodutibilidade e estabilidade a longo prazo.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6740318 bytes, checksum: 039aeeeb7ab617f3306f6110a5f307b0 (MD5) Previous issue date: 2012-07-10
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
The massive use of mills and hydrocyclones operating in closed circuit, in several great relevance socio-economic industrial applications, checks special importance to the problem of the development of processes and mathematical models returned to the optimization of the circuit. This work presents an investigation about about techniques for reducing the prediction error (approximation by spheres) to increase accuracy in non-contact measurements of particle size of minerals in order to increase the effciency of classiffcation by hydrocyclones. Computational methods for counting and measuring particles were developed and implemented, in order to compare the computational vision and particle size separation sieving methods. The proposed method also deals with 3D reconstruction of the particles based on the measurement of their heights. To this goal, a stack of images with variable focus is captured. From this stack calculate the average particle size (estimated from the z axis), display the pictures of the stack through the focus index and the image height. An estimate of the average height of the particles is done and than approximate the shape of the particles (spheroids) and comparison with the results approximating a sphere. Measuring instruments have been adapted for the acquisition of images and also for estimating the height of the particles of the samples.
A utilização massiva de moinhos e hidrociclones operando em circuito fechado, em diversas aplicações industriais de grande relevância sócioeconômica, confere especial importância ao problema do desenvolvimento de processos e modelos matemáticos voltados à otimização do circuito de cominuição-classificação. Este trabalho apresenta uma investigação sobre técnicas para redução do erro de predição (aproximação por esferas) em medições sem contato visando aumentar a exatidão na granulometria de minérios com o intuito de aumentar a eficiência de classificação por hidrociclonagem. Métodos computacionais para contagem e mensuração de partículas foram desenvolvidos e implementados, com vistas a comparar a visão computacional ao método de separação de partículas por peneiramento. O método proposto trata, também, da reconstru ção 3D das partículas baseado na medida de suas alturas. Para tanto, uma pilha de imagens com foco variável é capturada. A partir desta pilha calcula-se a altura mé- dia das partículas (estimativa do eixo Z), exibem-se as imagens da pilha completamente em foco e a imagem de índices de alturas. De posse da estimativa da altura média das partículas é feita a aproximação da forma das partículas (esferóides) e a comparação com os resultados da aproximação por esferas. Instrumentos de medição foram adaptados para aquisição das imagens e também para estimar a altura das partículas das amostras.

El Método de los Elementos Finitos (MEF) ha sido y es uno de los métodos numéricos más utilizados para la estimación de parámetros caracterizantes en Mecánica de la Fractura. En el caso de la Mecánica de la Fractura Elástico-Lineal (MFEL), existe una gran cantidad de métodos que permiten estimar el factor de intensidad de tensiones K (o equivalentemente, la tasa de liberación de energía G) a partir de un análisis de elementos finitos (EF). Este tipo de análisis ha permitido estudiar la propagación de grieta en fase II y la estimación de vida. En los últimos años la aplicación del método de elementos finitos (X-FEM) ha demostrado ser una herramienta muy eficaz para el modelado numérico de grietas en MFEL, donde proporciona beneficios significativos en la elaboración de modelos numéricos de propagación de grietas. Las principales ventajas son que la malla de elementos finitos no necesita ajustarse a los límites de la grieta para modelar la discontinuidad geométrica, y, además, la regeneración de la malla no es necesaria en las simulaciones de crecimiento de la grieta. Por lo tanto, una única malla, que a menudo se genera con facilidad, puede ser utilizada para cualquier longitud de grieta y orientación. Las aportaciones realizadas en esta Tesis están relacionadas con tres aspectos: el modelado del contacto con fricción de caras de grieta con X-FEM, el modelado de la orientación de propagación en fretting fatiga en casos de contacto completo y la estimación de vida, también en contacto completo. En estos dos últimos casos se ha realizado una correlación con los resultados obtenidos mediante ensayos experimentales. En ciertos problemas de fatiga se pueden presentar situaciones de contacto entre caras de grieta a lo largo del ciclo, y por tanto, las grietas experimentan procesos de cierre con contacto entre sus caras. En esta Tesis se utiliza una formulación integral para establecer el contacto entre los segmentos de caras de grieta dentro de cada elemento.
Sabsabi ., M. (2010). Modelado de grieta y estimación de vida en Fretting Fatiga mediante el Método de los Elementos Finitos Extendido X-FEM [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7521
Palancia

En el análisis de la dinámica ferroviaria el estudio del contacto rueda-carril representa un papel muy importante debido a que no sólo condiciona el movimiento de los vehículos en vía, con fenómenos asociados como la estabilidad o el confort, sino que también produce fenómenos de degradación como el desgaste asociado a baja frecuencia (desgaste de los perfiles) o alta frecuencia (desgaste ondulatorio en carriles) o fenómenos de fatiga de contacto en rodadura. Tras estudiar la bibliografía disponible relacionada con el contacto rueda-carril, en esta Tesis se ha desarrollado e implementado un modelo para resolver el problema completo de contacto, cuya aplicación es la simulación dinámica y la estimación de desgaste en el rango de baja frecuencia. Este modelo tiene en cuenta la geometría tridimensional del contacto rueda-carril y estima el área de contacto a partir de la interpenetración virtual entre perfiles. Para resolver el problema normal, se define una elipse equivalente al área de contacto no-elíptica y se asume una distribución de tensiones normales que sigue la teoría de Hertz. El problema tangencial se resuelve para la elipse equivalente con la opción de considerar el coeficiente de rozamiento variable. El desarrollo de este modelo de contacto se acompaña de resultados experimentales que permiten, o bien validar los resultados numéricos obtenidos con la aplicación del modelo de contacto, o bien parametrizar estos modelos para considerar distintas condiciones en el contacto. Por una parte, se utiliza la técnica de ultrasonidos, aplicada para el estudio del contacto entre superficies metálicas. Esta técnica permite obtener la forma y tamaño del área de contacto así como una estimación de la distribución de presiones normales. Por otra parte, se emplean curvas de tracción medidas experimentalmente en una máquina de doble disco para extraer los parámetros que definen el comportamiento tangencial del contacto rueda-carril bajo distintas condiciones.
Rovira Cardete, A. (2012). Modelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14671
Palancia

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico
As propriedades mecÃnicas de nano e micro sistemas tÃm motivado muitos estudos com o objetivo de entender como a interaÃÃo mecÃnica afeta os materiais em pequenas dimensÃes. A nanoindentaÃÃo foi desenvolvida no inÃcio dos anos 1970 e à amplamente usada para extrair propriedades mecÃnicas de materiais, como por exemplo, o mÃdulo de Young. Tem-se observado que modelos matemÃticos clÃssicos da mecÃnica do contato com base no contato Hertziano (derivado do contato elÃstico semi-infinito) nÃo descrevem adequadamente os campos de tensÃo e deformaÃÃo devido aos efeitos do substrato e tamanho do indentador. Esse trabalho tem por objetivo adaptar o modelo proposto por Hertz para simular o contato entre indentadores com uma superfÃcie de espessura finita. O mÃtodo de elementos finitos (MEF) foi utilizado para modelar as geometrias do contato esfÃrico e cÃnico, permitindo a investigaÃÃo da resposta mecÃnica desses contatos por simulaÃÃes de indentaÃÃo computacional. Os dados obitidos pelo MEF permitiram o ajuste do modelo de Hertz e fatores de correÃÃo foram incluidos para levar a informaÃÃo da espessura da amostra e assim melhorar o entendimento do efeito do substrato em nanoindentaÃÃes. Esses ajustes do modelo de Hertz em conjunto com os dados experimentais de microscopia de forÃa atÃmica sÃo importantes no estudo das propriedades mecÃnicas de materiais biolÃgicos, pois fornece a possibilidade de obter dados quantitativo e qualitativos a respeito do comportamento elÃstico de sistemas em pequena escala.

En este trabajo se ha llevado a cabo el desarrollo de una herramienta computacional para la simulación dinámica de vehículos ferroviarios. El modelo está basado en técnicas multicuerpo debidas a Shabana. Con respecto a otras metodologías existentes, la propuesta hace uso de un conjunto de sistemas de referencia que permite el empleo de coordenadas independientes sin la posibilidad de configuraciones singulares debidas a grandes giros. El conjunto de sistemas de referencia sirve de base para formular de manera precisa el problema de contacto rueda-carril. El programa está diseñado para considerar de forma flexible distintas configuraciones de vehículo así como diversas geometrías de trazado. La estructura del programa está abierta a cambios orientados a la mejora del modelo de contacto rueda-carril o a la implementación de la dinámica estructural de la vía. Se ha implementado un modelo eficiente que permite detectar con precisión las coordenadas de los puntos en contacto localizados en la interfase entre la rueda y el carril. La herramienta de simulación desarrollada en esta tesis se ha aplicado para diferentes casos-estudio con el objetivo de validar la idoneidad de la metodología propuesta en el análisis del sistema ferroviario. Se ha realizado una comparación entre los resultados obtenidos por la herramienta de simulación presentada y los resultados ofrecidos por varios programas comerciales de simulación dinámica en el análisis del vehículo de Manchester Benchmark. Además, la herramienta se ha empleado para desarrollar un análisis dinámico del vehículo de la locomotora TGV y los resultados obtenidos se han comparado con los ofrecidos por el programa comercial SIMPACK para el mismos modelo de vehículo, bajo las mismas condiciones de operación. Finalmente, sobre la base de la calidad de los resultados, se puede concluir que la herramienta de simulación es fiable y eficiente para emplearse en el análisis dinámico de los diferentes sistemas ferroviarios.
Elsayed Abdel Hameed Amer Shaltout, R. (2013). MULTIBODY APPROACH FOR RAILWAY DYNAMIC ANALYSIS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27622
TESIS

[EN] Rail corrugation is a wavy defect that appears on the running surfaces of rails. It is one of the main reasons for abnormal increase in rolling noise and vibrations. Despite it being an old railway problem and there being an extensive literature on the subject, the causes of its occurrence are not yet fully understood in many cases. In this context, mathematical models simulating the initiation and development of the corrugation can help understand the causes behind it. In this Thesis, a nonlinear mathematical model is presented for predicting the growth of rail corrugation. The tool developed is based on a feedback process that involves, firstly, the vehicle-track interaction dynamics, and secondly, a methodology for estimating wear of rails. The train-track interaction model considers the hypothesis of cyclic track together with the flexibility and the inertial effects associated with the rotation of the wheelset. The same wheel-rail contact model, which relies on non-hertzian and non-steady-state hypotheses, is used both for calculating the train-track dynamics and for estimating wear. In the contact model developed here, which is based on the Variational Theory by Kalker, the potential contact area is discretized into triangular elements on which the distributions of contact stresses vary linearly. By doing so, a better representation of the contact stresses distributions is expected to be obtained in comparison to the original method. The influence of both the non-steady-state and the non-hertzian effects at wheel-rail contact on calculating the wear depth on the railhead is analyzed through simulations. Additionally, the influence of the flexibility and the inertial effects of the flexible rotating wheelset on estimating wear and rail corrugation growth is studied in order to identify possible wavelength-fixing mechanisms related to the dynamics of the wheelset.
[ES] El desgaste ondulatorio o corrugación en los carriles ferroviarios es un defecto que aparece en las superficies de rodadura de éstos, caracterizado por su geometría ondulada, siendo uno de los principales motivos de incremento anormal de ruido de rodadura y de vibraciones. A pesar de ser un problema ferroviario antiguo y existir una extensa bibliografía sobre el tema, siguen sin comprenderse las causas de su aparición en muchos casos. En este contexto, los modelos matemáticos que simulan el inicio y crecimiento de la corrugación pueden ayudar a entender las causas que la producen. En esta Tesis, se presenta un modelo matemático no lineal para predecir el crecimiento de la corrugación en carriles ferroviarios. La herramienta desarrollada se basa en un proceso realimentado en el que intervienen, por una parte, la interacción dinámica vehículo-vía, y por otra, una metodología para la estimación del desgaste en el carril. El modelo de interacción considera la hipótesis de vía cíclica, así como la flexibilidad y los efectos inerciales asociados al giro del eje montado. Tanto en el cálculo de la dinámica como en la estimación del desgaste, se hace uso de la misma teoría de contacto rueda-carril, que adopta hipótesis no hercianas y no estacionarias. En el modelo de contacto desarrollado, basado en la Teoría Variacional de Kalker, se discretiza el área potencial de contacto en elementos triangulares en los que las tensiones varían de forma lineal. Con ello se pretende conseguir una mejor representación de las distribuciones de tensiones respecto al método original. A través de simulaciones, se analiza la influencia en el cálculo de la profundidad del desgaste en el carril de los efectos no estacionarios y de los efectos no hercianos en el contacto. Asimismo, se estudia la influencia de la flexibilidad y los efectos inerciales del eje montado en la estimación del desgaste y el crecimiento de la corrugación, con el fin de identificar posibles mecanismos de fijación de la longitud de onda asociados a la dinámica del eje montado.
[CAT] El desgast ondulatori o la corrugació en els carrils ferroviaris és un defecte que apareix en les superfícies de rodament d'estos, caracteritzat per la seua geometria ondulada, sent un dels principals motius d'increment anormal de soroll de rodament i de vibracions. Tot i ser un problema ferroviari antic i existir una extensa bibliografia sobre el tema, segueixen sense comprendre's les causes de la seua aparició en molts casos. En este context, els models matemàtics que simulen l'inici i creixement de la corrugació poden ajudar a entendre les causes que la produeixen. En aquesta Tesi, es presenta un model matemàtic no lineal per predir el creixement de la corrugació en carrils ferroviaris. La ferramenta desenvolupada es basa en un procés realimentat en el qual intervenen, d'una banda, la interacció dinàmica vehicle-via, i per l'altra, una metodologia per a l'estimació del desgast en el carril. El model d'interacció considera la hipòtesi de via cíclica, així com la flexibilitat i els efectes inercials associats al gir de l'eix muntat. Tant en el càlcul de la dinàmica com en l'estimació del desgast, es fa ús de la mateixa teoria de contacte roda-carril, que adopta hipòtesis no hertzianes i no estacionàries. En el model de contacte desenvolupat, basat en la Teoria Variacional de Kalker, es discretitza l'àrea potencial de contacte en elements triangulars en què les tensions varien de forma lineal. Amb això es pretén aconseguir una millor representació de les distribucions de tensions respecte al mètode original. Mitjançant simulacions, s'analitza la influència en el càlcul de la profunditat del desgast al carril dels efectes no estacionaris i dels efectes no hertzians al contacte. Així mateix, s'estudia la influència de la flexibilitat i els efectes inercials de l'eix muntat en l'estimació del desgast i el creixement de la corrugació, per tal d'identificar possibles mecanismes de fixació de la longitud d'ona associats a la dinàmica de l'eix muntat.
Vila Tortosa, MP. (2015). Modelado del crecimiento del desgaste ondulatorio en carriles ferroviarios [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/57949
TESIS

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-17. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:51Z : No. of bitstreams: 1 000853177.pdf: 1073099 bytes, checksum: 53eb636a12a46cefc685c1b53a30cca3 (MD5)
Os pneus agrícolas e florestais interferem significativamente no desempenho e rendimento das máquinas, sendo relevante o conhecimento de suas estruturas, pois existe uma íntima ligação do equipamento com o solo, e estes são responsáveis pela sustentação, propulsão e direcionamento das máquinas. Diversas características do pneu como a pressão de inflação, área de contato e a disposição e altura das garras na banda de rodagem interferem na física do solo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a área de contato e os deslocamentos vertical e horizontal de dois pneus BPAF (Baixa Pressão e Alta Flutuação), um agrícola e um florestal, com as mesmas dimensões 600/55-26.5, em superfície rígida, em função da aplicação de diferentes pressões de inflação, segundo a orientação do manual técnico do fabricante, e a submissão dos mesmos a cargas suportadas. Foi utilizada uma prensa hidráulica pertencente ao NEMPA (Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais) da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, Câmpus de Botucatu - SP. O pneu agrícola foi submetido aos seguintes tratamentos de pressões e cargas: 48,2 kPa e 25 kN, 193 kPa e 50 kN, 234,4 kPa e 50 kN, 344,7 kPa e 50 kN. No pneu florestal foram realizados os tratamentos de pressões e cargas: 158,5 kPa e 35 kN, 241,3 kPa e 50 kN, 379,2 kPa e 50 kN e 496,4 kPa e 50 kN. Fixou-se uma folha de papel à uma superfície rígida para obtenção das áreas de contato dos pneus, e os mesmos foram prensados sobre a folha anteriormente citada. Secundariamente, foi posicionada uma fita de papel milimétrico. Foram obtidas fotos de cada área de contato e as leituras das áreas de contato foram realizadas utilizando o software ImageJ. Para obtenção dos valores dos deslocamentos horizontal e vertical utilizou-se dois sensores do tipo potenciômetros lineares. Observou-se que, com o aumento da pressão de ...
Agriculture and forestry tires influence significantly the machines efficiency, thus it is relevant to consider their structures, because there is a directly relation between tires, that are responsible for the support, propulsion and steering of machines, and soil. There are several tires characteristics that impact soil physics, like inflation pressure, contact area, and the height of tread claws. The present study had as objective to evaluate the contact area, vertical and horizontal displacement of two BPAF (low pressure and high fluctuation) tires, one forestry and other agricultural, of same dimensions (600/55-26.5), in rigid surface, by applying different inflation pressures regarding the manufacturer's technical manual, and submitting both tires to supported loads. The experiment was accomplished using a hydraulic press in NEMPA (Agroforestry Machine and Tire Testing Center) located at Faculty of Agricultural Sciences (FCA/UNESP) in Botucatu-SP. The agricultural tire was submitted to the following pressure and loads treatments: 48,2 kPa and 25 kN, 193 kPa and 50 kN, 234,4 kPa, and 50 kN, 344,7 kPa and 50 kN. While the forestry tire was submitted to pressure and loads treatments as follow: 158,5 kPa and 35 kN, 241,3 kPa and 50 kN, 379,2 kPa, and 50 kN e 496,4 kPa and 50 kN. To get the contact area of each tire, they were pressed to a paper sheet that was fixed to a rigid surface. Then, a millimetric paper tape was placed. Pictures of each contact area were taken, and the areas were read with the software ImageJ. To obtain the values of horizontal and vertical offsets, two linear potentiometers sensors were used. It was observed that ...

Orientador: Saulo Philipe Sebastião Guerra
Banca: Kleber Pereira Lanças
Banca: Fabricio Leite
Resumo: Os pneus agrícolas e florestais interferem significativamente no desempenho e rendimento das máquinas, sendo relevante o conhecimento de suas estruturas, pois existe uma íntima ligação do equipamento com o solo, e estes são responsáveis pela sustentação, propulsão e direcionamento das máquinas. Diversas características do pneu como a pressão de inflação, área de contato e a disposição e altura das garras na banda de rodagem interferem na física do solo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a área de contato e os deslocamentos vertical e horizontal de dois pneus BPAF (Baixa Pressão e Alta Flutuação), um agrícola e um florestal, com as mesmas dimensões 600/55-26.5, em superfície rígida, em função da aplicação de diferentes pressões de inflação, segundo a orientação do manual técnico do fabricante, e a submissão dos mesmos a cargas suportadas. Foi utilizada uma prensa hidráulica pertencente ao NEMPA (Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais) da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, Câmpus de Botucatu - SP. O pneu agrícola foi submetido aos seguintes tratamentos de pressões e cargas: 48,2 kPa e 25 kN, 193 kPa e 50 kN, 234,4 kPa e 50 kN, 344,7 kPa e 50 kN. No pneu florestal foram realizados os tratamentos de pressões e cargas: 158,5 kPa e 35 kN, 241,3 kPa e 50 kN, 379,2 kPa e 50 kN e 496,4 kPa e 50 kN. Fixou-se uma folha de papel à uma superfície rígida para obtenção das áreas de contato dos pneus, e os mesmos foram prensados sobre a folha anteriormente citada. Secundariamente, foi posicionada uma fita de papel milimétrico. Foram obtidas fotos de cada área de contato e as leituras das áreas de contato foram realizadas utilizando o software ImageJ. Para obtenção dos valores dos deslocamentos horizontal e vertical utilizou-se dois sensores do tipo potenciômetros lineares. Observou-se que, com o aumento da pressão de ...
Abstract: Agriculture and forestry tires influence significantly the machines efficiency, thus it is relevant to consider their structures, because there is a directly relation between tires, that are responsible for the support, propulsion and steering of machines, and soil. There are several tires characteristics that impact soil physics, like inflation pressure, contact area, and the height of tread claws. The present study had as objective to evaluate the contact area, vertical and horizontal displacement of two BPAF (low pressure and high fluctuation) tires, one forestry and other agricultural, of same dimensions (600/55-26.5), in rigid surface, by applying different inflation pressures regarding the manufacturer's technical manual, and submitting both tires to supported loads. The experiment was accomplished using a hydraulic press in NEMPA (Agroforestry Machine and Tire Testing Center) located at Faculty of Agricultural Sciences (FCA/UNESP) in Botucatu-SP. The agricultural tire was submitted to the following pressure and loads treatments: 48,2 kPa and 25 kN, 193 kPa and 50 kN, 234,4 kPa, and 50 kN, 344,7 kPa and 50 kN. While the forestry tire was submitted to pressure and loads treatments as follow: 158,5 kPa and 35 kN, 241,3 kPa and 50 kN, 379,2 kPa, and 50 kN e 496,4 kPa and 50 kN. To get the contact area of each tire, they were pressed to a paper sheet that was fixed to a rigid surface. Then, a millimetric paper tape was placed. Pictures of each contact area were taken, and the areas were read with the software ImageJ. To obtain the values of horizontal and vertical offsets, two linear potentiometers sensors were used. It was observed that ...
Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-22Bitstream added on 2014-06-13T18:34:47Z : No. of bitstreams: 1 silveira_ec_me_bauru.pdf: 2546556 bytes, checksum: 59edc9cc8640727fa8558fa7e3c24476 (MD5)
Áreas da bioengenharia têm desempenhado um importante papel nos avanços dos estudos das próteses dentárias. Um desses estudos, o das próteses odontológicas sobre implante, utilizadas em diversos tipos de tratamento para reabilitação oral, está relacionado ao problema de contato mecânico. Por substituir elementos do organismo, a prótese constantemente é submetida a esforços produzidos pela carga mastigatória que afetam diretamente os componentes desta unidade e o contato entre eles. Em muitas ocasiões o contato pode gerar tensões elevadas nos componentes da próteses causando falhas, desgastes e fraturas, o que consequentemente favorece a proliferação de bactérias, prejudicando o sucesso do implante. O problemas de contato, por ser muito comum em vários sistemas mecânicos, vem sendo amplamente estudado. No caso da prótese dentária sobre implante, o problema surge na abertura entre coroa e implante, acarretado frequentemente por dois motivos: pela pré-carga inadequada (força de aperto) ou pelas imperfeições geométricas na base da coroa. Estas imperfeições ocorrem devido ao processo de fabricação, e estão representadas no trabalho como desadaptação angular unilateral (gap). Evitar falhas e fratura neste sistema é de extrema importância, pois podem prejudicar tanto o processo de osseointegração do implante, quanto a saúde e o bem-estar do paciente. A utilização do Método dos Elementos Finitos (MEF) tem se mostrado muito eficaz na simulação de problemas biomecânicos, geralmente envolvendo a não linearidade do contato e a pré-carga. As análises que evidenciam estes problemas têm sido amplamente utilizadas nos estudos de próteses no intuito de melhorá-las. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver, com base no Método dos Elementos Finitos (MEF), simulações em três dimensões de uma prótese...
Areas of bioengineering have played an important role in the progress of the studies of dental prostheses. One of these studies, the prostheses on dental implants, used in various types of treatment for oral rehabilitation in related to the problem of mechanical contact. Due to replace elements of the body, the prosthesis is constantly subjected to stresses produced by the masticatory load directly affect the components of this unit and the contact between them. On many occasions, the contact can generate high stresses on the components of the prosthesis causing failurres, wear and fractures, and this can allow the growth of bacteria, impairing the success of the implant. Because the problem of contact is very common in various prothesis, the problem arises in the gap between the crown and the implant. This problem frequently occurs because of two reasons: for inadequate preload (tightening force) or by geometric imperfections in the base of the crown. These imperfections occur due to the manufacturing process, and they are represented at this study as a unilateral angular misfit (gap). The prevention of failures and fractures in this system is very important; because they can damage the process of osseointegration of the implant, and the health and well-being of the patient as well. Thus use of the Finite Element Analysis (FEA) has been show to be very effective in the simulation of biomechanical problems, often involving the non-linear contact problem and preload. The analysis involving these problems have been widely used in the study of dental prosthesis in order to improve it. The present study aims to develop, based on the Finite Element Analysis(FEA), three-dimensional simulations of a prosthesis, with fixation between implant and crown via screw, subject to static load. For this were developed models with nonlinear contact and with variation... (Complete abstract click electronic access below)

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Coordenação dos Programas de Pos-Graduação em Engenharia
Made available in DSpace on 2012-10-16T06:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T18:04:40Z : No. of bitstreams: 1 99780.pdf: 3264198 bytes, checksum: 614516977b477f52b30947cec1e8c238 (MD5)

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuthileneCL _TESE.pdf: 6178470 bytes, checksum: b0cae8fac326f39bc2fe0d49e1a7bcc5 (MD5) Previous issue date: 2010-04-29
Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior
Present work proposed to map and features the wear mechanisms of structural polymers of engineering derived of the sliding contact with a metallic cylindrical spindle submitted to eccentricity due to fluctuations in it is mass and geometric centers. For this it was projected and makes an experimental apparatus from balancing machine where the cylindrical counterbody was supported in two bearings and the polymeric coupon was situated in a holder with freedom of displacement along counterbody. Thus, the experimental tests were standardized using two position of the two bearings (Fixed or Free) and seven different positions along the counterbody, that permit print different conditions to the stiffness from system. Others parameters as applied normal load, sliding velocity and distance were fixed. In this investigation it was used as coupon two structural polymers of wide quotidian use, PTFE (polytetrafluroethylene) and PEEK (poly-ether-ether-ketone) and the AISI 4140 alloy steel as counterbody. Polymeric materials were characterized by thermal analysis (thermogravimetric, differential scanning calorimetry and dynamic-mechanical), hardness and rays-X diffractometry. While the metallic material was submitted at hardness, mechanical resistance tests and metallographic analysis. During the tribological tests were recorded the heating response with thermometers, yonder overall velocity vibration (VGV) and the acceleration using accelerometers. After tests the wear surface of the coupons were analyzed using a Scanning Electronic Microscopy (SEM) to morphological analysis and spectroscopy EDS to microanalysis. Moreover the roughness of the counterbody was characterized before and after the tribological tests. It was observed that the tribological response of the polymers were different in function of their distinct molecular structure. It were identified the predominant wear mechanisms in each polymer. The VGV of the PTFE was smaller than PEEK, in the condition of minimum stiffness, in function of the higher loss coefficient of that polymer. Wear rate of the PTFE was more of a magnitude order higher than PEEK. With the results was possible developed a correlation between the wear rate and parameter (E/ρ)1/2 (Young modulus, E, density, ρ), proportional at longitudinal elastic wave velocity in the material.
O presente trabalho prop?s-se a mapear e caracterizar os mecanismos de desgaste de pol?meros estruturais de engenharia oriundos do contato de deslizamento com um eixo-?rvore cil?ndrico rotativo met?lico submetido a excentricidades decorrentes de flutua??es em seu centro de massa e centro geom?trico. Para isso projetou-se e confeccionou-se uma bancada experimental a partir de uma m?quina balanceadora, onde o contracorpo cil?ndrico era apoiado em dois mancais e o corpo-de-prova polim?rico era posicionado em um portaamostra com liberdade de deslocamento ao longo do contracorpo. Desta forma, os ensaios experimentais foram parametrizados utilizando duas posi??es dos mancais (Fixos ou livres) e sete posi??es distintas ao longo do contracorpo, o que permitiu imprimir condi??es diferentes para a rigidez do sistema. Demais par?metros como carga normal aplicada, velocidade e dist?ncia de deslizamento foram mantidas constantes. Nesta investiga??o utilizou-se como corpos-de-prova dois pol?meros estruturais de engenharia de largo uso cotidiano, PTFE (politetrafluoretileno) e PEEK (poli-?ter-?ter-cetona) e o a?o liga AISI 4140 comocontracorpo. Caracterizou-se os materiais polim?ricos atrav?s de an?lises t?rmicas (termogravim?trica, calorimetria explorat?ria diferencial e din?mico-mec?nica), dureza e difra??o de raios-X. J? o met?lico foi submetido a ensaios de dureza, resist?ncia mec?nica e an?lise metalogr?fica. Durante os ensaios tribol?gicos eram coletadas as respostas de aquecimento com o aux?lio de termopares, al?m da velocidade global de vibra??o (VGV) e a acelera??o utilizando aceler?metros. Ap?s os ensaios, as superf?cies de desgaste dos corposde- prova foram analisadas utilizando um Microsc?pio Eletr?nico de Varredura (MEV) para an?lise morfol?gica e espectroscopia EDS para microan?lise, juntamente com a rugosidade do contracorpo, caracterizada antes e ap?s os ensaios tribol?gicos. Observou-se que as respostas tribol?gicas dos pol?meros foram diferentes e que eram fun??o de suas estruturas moleculares e capacidades de amortecimento distintas. Foram identificados mecanismos de desgaste predominantes em cada pol?mero. A VGV do PTFE foi menor que a do PEEK, na condi??o de m?nima rigidez e atribu?do ao maior coeficiente de perda daquele pol?mero. A taxa de desgaste do PTFE foi mais de uma ordem de grandeza maior que a do PEEK. Os resultados permitiram desenvolver uma correla??o entre a taxa de desgaste e o par?metro (E/ρ)1/2 (m?dulo de elasticidade, E, massa espec?fica, ρ), proporcional ? velocidade de propaga??o de uma onda el?stica longitudinal no material.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-06T11:51:16Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3218304 bytes, checksum: ceed68b62fab16215d2955936b2afcf1 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-06-06T11:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3218304 bytes, checksum: ceed68b62fab16215d2955936b2afcf1 (MD5) Previous issue date: 2017-01-26
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
It is evident that with the increasing advance of the manufacturing industry there is a need for an efficient quality control that meets this demand produced within an increasingly shorter period of time. As a result of this, Coordinate Measuring Machines (CMMs) are widely used for inspection of various components in the current industry, in addition to having the Computer Numeric Control (CNC) - which makes the measurement process much faster than conventional methods - can still measure numerous geometries, since they have several sensors that are suitable for various situations, therefore, there is hardly a configuration that the CMM can’t measure. Measurements made by a CMM can be divided into two groups: contact measurements and non-contact measurements. Contact measurements use the touch sensor, known as a probe, which collects coordinate points on the measured piece with the sensor deflection when touching. Non-contact measurements can be performed with the laser sensor or a digital camera. The present work of master dissertation aims to present some applications of non-contact measurements with the use of a CMM, which incorporates a Charge-Coupled Device (CCD) camera, in components such as fuel injectors nozzles, printed circuit boards and sphere of high accuracy, since these elements have geometries with dimensions less than 4 mm, making it impossible to measure with the use of the conventional contact measurement system.
É evidente que com o crescente avanço da indústria manufatureira exista a necessidade de um controle de qualidade eficiente, que atenda essa demanda produzida dentro de um espaço de tempo cada vez mais curto. Em função disto, as Máquinas de Medição por Coordenadas (MMC) são amplamente empregadas para inspeção de diversos componentes na indústria atual, pois além de contarem com o Comando Numérico Computacional (CNC) – o que torna o processo de medição muito mais rápido do que os métodos convencionais - podem ainda medir inúmeras geometrias, uma vez que dispõem de diversos sensores que são adequados para várias situações, por conseguinte, dificilmente haverá uma configuração que a MMC não possa medir. As medições efetuadas por uma MMC podem ser dividas em dois grandes grupos: as medições por contato e as medições sem contato. As medições por contato utilizam o sensor de toque, conhecido como apalpador, que coleta pontos coordenados na peça medida com a deflexão do sensor quando houver o toque. As medições sem contato podem ser realizadas com o sensor laser ou uma câmera digital. O presente trabalho de dissertação de mestrado tem como finalidade apresentar algumas aplicações de medições sem contato com a utilização de uma MMC, que incorpora uma câmera CCD (Charge-Coupled Device), em componentes como bicos injetores de combustível, placas de circuito impresso e esferas de alta exatidão, visto que esses elementos apresentam geometrias com dimensões inferiores a 4 mm, impossibilitando medições com o uso do sistema de medição por contato convencional.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011
Made available in DSpace on 2012-10-25T15:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295944.pdf: 2359934 bytes, checksum: ecce190e290f9d356762c00f5af6f63a (MD5)
O aumento da complexidade das tarefas de robôs industriais e a expansão da utilização de robôs de serviço requerem o aprofundamento de estudos sobre a interação de robôs com o meio. Esta interação pode ser estática, quando não existe movimento relativo do robô com o meio, ou dinâmica, quando existe movimento relativo do robô em relação ao meio, mas o contato é mantido durante esta movimentação. Quando a movimentação é lenta, é possível considerar a interação como quase-estática, pois os efeitos dinâmicos podem ser desprezados. Na execução de determinadas tarefas, os robôs industriais e os robôs de serviço podem ser levados ao limite de sua capacidade de força-momento. Se a capacidade de força-momento do robô é excedida, danos materiais e ferimentos em pessoas podem ocorrer durante a execução de uma tarefa. A capacidade de força-momento de um robô depende dos torques em seus atuadores, de sua configuração, da posição e orientação de seu efetuador e das ações presentes no contato com o meio. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para determinação da capacidade de forçamomento de robôs em condições estáticas ou quase-estáticas. Esta metodologia é estendida para a otimização da capacidade de força-momento ao longo de uma trajetória. Em comparação com as abordagens existentes na literatura, a metodologia proposta diferencia-se por abranger robôs com redundância cinemática e de atuação. Além disso, o ponto de contato com o meio, a orientação do efetuador e o modo de trabalho (working mode) do robô não necessitam ser constantes ao longo do processo de otimização. Devido à redundância cinemática e às variáveis geométricas presentes, a função objetivo do problema de timização de capacidade de força-momento é descrita por equações não-lineares e não-convexas, apresentando mínimos locais. Para resolver este problema de otimização global, é utilizado um algoritmo evolutivo chamado Evolução Diferencial. A modelagem das equações estáticas é realizada através da utilização da teoria dos helicoides e do método de Davies. A metodologia proposta é validada na determinação da capacidade de força-momento de um robô paralelo e de um robô serial de sete graus de liberdade chamado Roboturb. A otimização da força ao longo de uma trajetória é realizada para um manipulador serial planar. Os principais fatores que influenciam a capacidade de força-momento dos robôs manipuladores são discutidos.
The increasing complexity of task performed by industrial robots and the widespread use of service robots demands deeper knowledge of robot interaction with the environment. This interaction can be static, when there is no relative movement between robot and environment or dynamic when exist relative movement but the contact is maintained during this movement. When this relative movement is performed in slow velocity, the interaction is considered quasi-static and the dynamics effects can be neglected. In certain tasks, industrial and service robots can be demanded to their wrench capabilities limits. If robots wrench capabilities are exceeded when executing a task, material damages and personal injuries can occur. Wrench capabilities depends on robot configuration, position, orientation, actuators limits and on wrenches at interaction. The development of new methodology to evaluate the wrench capabilities of robots in static or quasi-statics conditions is the main purpose of this thesis. This methodology is also extended to the optimization of wrench capability along a path. Different from previous approach, the proposed methodology deals with kinematic and actuation redundant robots. Add to that, the contact point with the environment, the robots working mode and orientation must not remain constant during optimization process. Due to kinematic redundancy and geometric variable parameters, the wrench capability optimization objective function is described by non-linear and non-convex equations with local minima. To solve this global optimization problem, an evolutionary algorithm called Differential Evolution is used. Static modeling uses as background Screw Theory and Kirchhoff- Davies cutset method. The efficiency and feasibility of the proposed methodology is demonstrated on an optimization problem, where the wrench capabilities of a planar parallel manipulator and a seven degree of freedom serial robot called Roboturb are evaluated. Wrench capabilities along a path for a planar serial manipulator are also evaluated. The main factors that affect wrench capabilities are discussed.

Esta Tesis propone el uso de técnicas multidisciplinares como una alternativa viable a los procedimientos actuales de evaluación del calzado los cuales, normalmente, consumen muchos recursos humanos y técnicos. Estas técnicas son Realidad Virtual, Biomecánica Computacional y Redes Neuronales Artificiales. El marco de esta tesis es el análisis virtual del confort mecánico en el calzado, es decir, el análisis de las presiones de confort en el calzado y su principal objetivo es predecir las presiones ejercidas por el zapato sobre la superficie del pie al caminar mediante la simulación del contacto en esta interfaz. En particular, en esta tesis se ha desarrollado una aplicación software que usa el Método de los Elementos Finitos para simular la deformación del calzado. Se ha desarrollado un modelo preliminar que describe el comportamiento del corte del calzado, se ha implementado un proceso automático para el ajuste pie-zapato y se ha presentado una metodología para obtener una animación genérica del paso de cada individuo. Además, y con el fin de mejorar la aplicación desarrollada, se han propuesto nuevos modelos para simular el comportamiento del corte del calzado al caminar. Por otro lado, las Redes Neuronales Artificiales han sido aplicadas en esta tesis a la predicción de la fuerza ejercida por una esfera, que simulando un hueso, empuja a una muestra de material. Además, también han sido utilizadas para predecir las presiones ejercidas por el corte del calzado sobre la superficie del pie (presiones dorsales) en un paso completo. Las principales contribuciones de esta tesis son: el desarrollo de un innovador simulador que permitirá a los fabricantes de calzado realizar evaluaciones virtuales de las características de sus diseños sin tener que construir el prototipo real, y el desarrollo de una también innovadora herramienta que les permitirá predecir las presiones dorsales ejercidas por el calzado sobre la superficie del pie al caminar.
Rupérez Moreno, MJ. (2011). MULTIDISCIPLINARY TECHNIQUES FOR THE SIMULATION OF THE CONTACT BETWEEN THE FOOT AND THE SHOE UPPER IN GAIT: VIRTUAL REALITY, COMPUTATIONAL BIOMECHANICS, AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11235
Palancia

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-18T20:27:50Z No. of bitstreams: 1 JosianeMariaDeMacedoFernandes_TESE.pdf: 1245335 bytes, checksum: 5135bc4fc7856839af432f3c4f427beb (MD5)
Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-23T22:17:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JosianeMariaDeMacedoFernandes_TESE.pdf: 1245335 bytes, checksum: 5135bc4fc7856839af432f3c4f427beb (MD5)
Made available in DSpace on 2017-10-23T22:17:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JosianeMariaDeMacedoFernandes_TESE.pdf: 1245335 bytes, checksum: 5135bc4fc7856839af432f3c4f427beb (MD5) Previous issue date: 2017-06-28
Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq)
Neste trabalho ? desenvolvida uma estrat?gia de controle n?o linear baseada no controle por modos deslizantes com compensa??o neural para estabiliza??o de sistemas subatuados sujeitos a vibra??es torcionais. No intuito de analisar o desempenho da abordagem proposta, a lei de controle foi implementada em uma coluna de perfura??o. As colunas de perfura??o s?o discretizadas em n partes. A atua??o ? dada no top drive, ou na mesa rotativa na extremidade superior da coluna, e todo o restante da coluna n?o recebe atua??o. As vibra??es torcionais abordadas neste trabalho s?o do tipo stick-slip, que ? o caso mais cr?tico desse tipo de vibra??o, cuja n?o linearidade ? geralmente causada pelo atrito entre a coluna e a forma??o, podendo ocorrer em qualquer ponto ao longo da coluna e deve ser levado em considera??o na modelagem. O controle por modos deslizantes apresenta robustez frente a incertezas param?tricas e perturba??es. A estrat?gia adotada n?o requer o conhecimento pr?vio de incertezas e n?o linearidades do sistema. No entanto, a fun??o descont?nua utilizada na lei de controle pode gerar o fen?meno de chattering, que em atuadores mec?nicos ? indesej?vel. Para atenuar o chattering, uma fun??o suave ? utilizada no lugar da descont?nua, sendo essa abordagem ocasionadora de diminui??o no desempenho do controlador. Nesse ponto, t?cnicas de intelig?ncia artificial podem contribuir na lei de controle para devolver o desempenho ou parte dele ao sistema. Duas arquiteturas de rede s?o empregadas para estimar a compensa??o, uma rede do tipo perceptron de m?ltiplas camadas e uma rede de fun??es de base radial. As superf?cies de controle s?o definidas como uma combina??o linear dos erros dos estados do sistema e uma rede neural ? adicionada para compensar a forma??o de ciclos limites, comumente apresentados ap?s a perda de efic?cia. Resultados s?o apresentados para demonstrar a performance do sistema de controle proposto.
In the present work, a nonlinear control strategy based on sliding mode method and artificial neural networks is presented. This approach can be applied to stabilize nonlinear under actuated systems subjected to torsional vibrations. In order to evaluate the proposed approach, the control law was implemented in a drill string. Drill strings are addressed due to their nonlinear and underactuated dynamics. The drill strings are discretized in n parts. The control output is given at the top drive whereas the other string parts are not directly actuated. Torsional vibrations employed in this work are stick-slip, which is the more critic way of torsional vibrations. Stick-slip is a nonlinearity usually caused by friction between the drill string and rock formations and can occurs at any point along its length. Sliding mode control is a very robust technique even with parametric uncertainties and external perturbations. There is no need of previous knowledge of uncertainties and nonlinearities. The discontinuous function adopted at the control law can lead to the undesired chattering effect. The discontinuous function can be replaced by a smooth function to avoid chattering, but this also implies on decrement of the system performance. In order to attenuate this effect, a compensation is added to the control law. Two different artificial neural network architectures are investigated: multilayer perceptrons and radial basis functions. The sliding surfaces are defined as a linear combination of tracking errors. The neural network is employed to mitigate the generated limit cycle. Numerical results are presented in order to demonstrate the performance of the control system.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-30T23:20:43Z No. of bitstreams: 1 AlineCristinaMendesDeFarias_TESE.pdf: 9556716 bytes, checksum: 2350df4b9bbb084a66c9da511159a31d (MD5)
Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-01T23:15:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AlineCristinaMendesDeFarias_TESE.pdf: 9556716 bytes, checksum: 2350df4b9bbb084a66c9da511159a31d (MD5)
Made available in DSpace on 2016-06-01T23:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlineCristinaMendesDeFarias_TESE.pdf: 9556716 bytes, checksum: 2350df4b9bbb084a66c9da511159a31d (MD5) Previous issue date: 2015-07-24
Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES)
A lubricidade do biodiesel interfere no funcionamento normal dos sistemas de inje??o diesel, principalmente dos bicos injetores, reduzindo o desgaste e elevando o tempo de vida da linha de alimenta??o do motor. O m?todo HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) ? um ensaio padr?o para avalia??o da lubricidade do diesel/biodiesel (ASTM D6079), consistindo principalmente da medi??o da escara de desgaste impressa na esfera numa sonda de movimento alternado sob alta frequ?ncia. Quando o desgaste se desenvolve, algumas caracter?sticas din?micas do sistema variam, resultando em desvios significativos nos padr?es dos sinais de vibra??o, ac?sticos e de atrito. A aquisi??o e caracteriza??o das assinaturas desses sinais obtidos durante os ensaios tribol?gicos representam uma importante ferramenta n?o intrusiva de avalia??o da lubricidade desses combust?veis, cuja representa??o no dom?nio do tempo nem sempre revelam informa??es triviais, sendo necess?ria sua transforma??o para o dom?nio da frequ?ncia usando a Transformada r?pida de Fourier (FFT) do sinal. A presente tese objetivou desenvolver uma forma din?mica de avalia??o de lubricidade de combust?veis (Diesel S50, ?ster Met?lico de Soja e blendas B10 e B20) em bancada HFRR (contato esfera-disco plano), e melhoria aos referenciais metodol?gicos da ASTM D6079, aplicando t?cnicas de an?lise de sinais (vibra??o e n?vel de press?o sonora) e sua associa??o com par?metros disponibilizados pela norma ASTM D6079 (di?metro da escara de desgaste) com dura??o de 75, 120 e 180 minutos. Os perfis e par?metros de rugosidade e an?lise microsc?pica dos discos foram usados para melhor avaliar a influ?ncia do tempo e do combust?vel na evolu??o do desgaste do disco. Nesta avalia??o, a lubricidade dos combust?veis aumentou com o teor de biodiesel utilizado e diminuiu com o aumento do n?mero de ciclos aplicado. A an?lise temporal e o espectro de frequ?ncia dos sinais demonstraram sensibilidade com a mudan?a do combust?vel, o n?mero de ciclos e, consequentemente, com a evolu??o do desgaste pelo uso prolongado dos combust?veis, estando, assim, correlacionados entre si e com os resultados dispon?veis pela ASTM.
The lubricity of biodiesel interferes in the normal operation of diesel injection systems, especially in nozzles. It can reduce the wear and raise the lifetime of the engine supply line. The method HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) is a standard test for evaluation of diesel/ biodiesel lubricity (ASTM D6079). The HFRR lubricity evaluation mainly consists of measuring the printed scar wear on the ball. When wear is developing, some dynamic features of the system vary and it results in significant changes in the patterns of vibration, sound pressure level (SPL) and friction signals. The acquisition and characterization of signatures of these signals obtained during tribological tests are an important non-intrusive tool for evaluating of the lubricity of these fuels, whose representation in the time domain not always reveals trivial information. This requires signal transformation to the frequency domain using the Fast Fourier Transform (FFT) and Short-Time Fourier Transform (STFT) analyses. This thesis aimed to develop a dynamic assessment of lubricity fuels (Diesel S50, Methyl Ester of Soybean and B10 and B20 blends) in HFRR bench (ball-on-flat disk contact), and improving the methodological framework of ASTM D6079 standard by application of signal analysis techniques (vibration and SPL) and its association with parameters provided by ASTM D6079 (wear scar diameter) lasting 75, 120 and 180 minutes. The profiles and topographic parameters of scars and their microscopic analysis were used to further evaluate the influence of the time and fuel in the wear evolution of disk. In this evaluation, the fuel lubricity was influenced by increasing of biodiesel content and decreasing of number of cycles applied. From the temporal and frequency spectrum analysis of the vibration and NPS signals it is shown that both vibration and NPS stablish a relation with fuel lubricity, biodiesel content, number of cycles and parameters of profiles from scar of discs.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-16T20:26:42Z No. of bitstreams: 1 EugenioTeixeiraDeCarvalhoFilho_DISSERT.pdf: 4411663 bytes, checksum: c31df765bfc883e390c47117c02fd66e (MD5)
Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-18T21:02:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EugenioTeixeiraDeCarvalhoFilho_DISSERT.pdf: 4411663 bytes, checksum: c31df765bfc883e390c47117c02fd66e (MD5)
Made available in DSpace on 2016-08-18T21:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EugenioTeixeiraDeCarvalhoFilho_DISSERT.pdf: 4411663 bytes, checksum: c31df765bfc883e390c47117c02fd66e (MD5) Previous issue date: 2015-01-20
As micro deforma??es causam a varia??o da dist?ncia entre os ?tomos da rede cristalina decorrentes do carregamento c?clico ? uma das formas de irreversibilidade de um material. Com o objetivo de estudar e entender o comportamento do material este trabalho verificou a influ?ncia sofrida pelas tens?es residuais em pistas de rolamentos axiais, fabricados em a?o AISI 52100, ap?s ensaios por contato c?clico de rolamento em um trib?metro a 1 m/s, sob duas press?es de contato (500 MPa e 1400 MPa) em condi??es seca e regime de lubrifica??o lim?trofe. Foram desenvolvidos procedimentos de ensaios isolados termo acusticamente para o monitoramento dos sinais de temperatura de contato e n?vel de press?o sonora para estabelecer um comparativo entre as medidas de tens?o residual, microdureza Vickers e registros microgr?ficos buscando um indicativo da evolu??o do desgaste. O m?todo Sen?? atrav?s t?cnica de difratometria de Raios X foi usado para quantificar as tens?es residuais. Tr?s zonas da pista de rolamento foram selecionadas para a avalia??o do desgaste e da morfologia da superf?cie ap?s ciclagens pr?-determinadas, comparando-as com a sua condi??o nova ("como recebido"). Medidas de microdureza e tens?o residual apresentaram varia??es significativas ap?s os ensaios e foi poss?vel observar a rela??o entre o incremento da press?o sonora e a tens?o residual para os ensaios com contato conforme seco e lubrificado.
The micro-deformations caused by cyclic loading origins the variation of the distances between atoms of the crystal lattice producing the irreversible component. In order to study and understand the microstructural behavior of the material this paper investigated the influence suffered by residual stresses in thrust rolling bearing races fabricated in AISI 52100 steel, after tests by cyclic rolling contact in a tribometer at 1m/s under two contact pressures (500 MPa and 1400 MPa) in dry and boundary lubrication conditions. Procedures of tests thermo-acustically isolated were developed for monitoring the contact temperature and sound pressure level signals to establish a comparison between the residual stress measurements, micro-hardness Vickers and micrographic registers searching an indication of wear evolution. The sin?? method by X-ray diffraction technique was used to quantify the residual stresses. Three raceway zones were selected for the evaluation of wear and surface morphology after predetermined cycling, comparing with their new condition ("as received"). Micro-hardness and residual stress measurements showed significant changes after the tests and it was possible to observe the relationship between the increase of sound pressure level and the residual stress for dry and lubricated conditions.

Universidade Federal de Uberlândia
When the surfaces of two elastic bodies present relative motions under certain amount of contact pressure the mechanical system can be instable. Experiments conducted on elastic bodies under friction forces shown that the dynamical system is self-excited by the non-linear behavior of frictional forces. The main objectives of this thesis are the study of the pressure and stress fields, due to mechanical contact, and the estimation of friction using the vibrations signals measured on a reciprocating wear testing machine using non-linear signal analysis formulation. The finite element methodology is detailed presented to solve stress fields in contact problems. A two input and one output MISO model is proposed to represent the non-linear system dynamics. The global output is the sum of two outputs produced by one linear path associated in parallel with a non-linear path. This last path has a non-linear model that represents the friction force and another linear transfer function connected in series. Since the linear path is identified by traditional signal analysis, the non-linear function can be evaluated by the global input/output relationships, and can be correlated to wear conditions of the contact surfaces. Validation tests are conducted in a tribological system composed by a sphere in contact with a prismatic body witch has an imposed harmonic motion. The global output force is simultaneously measured by piezoresistive and piezoelectric load cells. The sphere and prismatic body vibrations are measured by accelerometers and by a laser Doppler vibrometer. All signals are digitalized with the same time base and the data is transferred to a microcomputer. The non-linear signal analysis technique uses this data to identify the friction force. The estimated friction force and the stress fields are compared to surfaces of bodies after tribological tests to show the efficiency of proposed methodology.
Quando as superfícies de dois corpos elásticos em contato apresentam movimento relativo, o sistema mecânico pode se tornar instável. Experimentos conduzidos com corpos elásticos em contato mostram que o sistema é um sistema auto excitado devido à característica não linear da força de atrito. Os objetivos principais desta tese são o estudo do campo de pressões e tensões, devido ao contato mecânico, e a estimativa da força de atrito com a analise de sinais não lineares aplicada aos sinais de vibração medidos em um tribômetro do tipo alternativo. O método de elementos finitos é apresentado detalhadamente como algoritmo de solução dos campos de pressões e tensões em corpos submetidos ao contato mecânico. Um modelo de duas entradas e uma saída é utilizado para representar um sistema dinâmico não linear. A saída total é composta da soma da parcela devida ao caminho linear da estrutura e da parcela devida ao caminho não linear. Esta ultima parcela possui um modelo não linear, representando a força de atrito, e outra função linear em série. Desde que a função transferência do caminho linear é identificada a partir da análise de sinais tradicional, a parcela não linear é obtida pelas relações globais entre a entrada e a saída do sistema global, sendo posteriormente correlacionada as condições superficiais das amostras. Os testes de validação são realizados em um tribômetro do tipo alternativo com contra corpo esférico e corpo prismático o qual possui um movimento harmônico imposto. A força de reação da estrutura ao atrito entre os corpos é medida simultaneamente por uma célula de carga piezelétrica e por uma célula de carga piezoresistiva. As velocidades do corpo e do contra corpo são medidos por um acelerômetro e um vibrômetro laser respectivamente. Todos os sinais são digitalizados sobre a mesma base de tempo e transferidos a um micro computador. A força de atrito é estimada através da análise de sinais não linear aplicada aos sinais de vibração medidos. As variações da força de atrito estimada são então comparadas às condições superficiais das amostras mostrando a eficiência da metodologia proposta.
Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JanainaSS.pdf: 6774864 bytes, checksum: 445b5e932b89fcc09c4b97403b959e26 (MD5) Previous issue date: 2009-10-02
Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior
Low cost seals are made of NBR, Nitrile Butadiene Rubber, a family of unsaturated copolymers that is higher resistant to oils the more content of nitrile have in its composition, although lower its flexibility. In Petroleum Engineering, NBR seal wear can cause fluid leakage and environmental damages, promoting an increasing demand for academic knowledge about polymeric materials candidate to seals submitted to sliding contacts to metal surfaces. This investigation aimed to evaluate tribological responses of a commercial NBR, hardness 73 ? 5 Sh A, polytetrafluoroethylene (PTFE), hardness 60 ? 4 HRE and PTFE with graphite, 68 ? 6 HRE. The testings were performed on a sliding tribometer conceived to explore the tribological performance of stationary polymer plane coupons submitted to rotational cylinder contact surface of steel AISI 52100, 20 ? 1 HRC Hardness, under dry and lubricated (oil SAE 15W40) conditions. After screening testings, the normal load, relative velocity and sliding distance were 3.15 N, 0.8 m/s and 3.2 km, respectively. The temperatures were collected over distances of 3.0?0.5 mm and 750?50 mm far from the contact to evaluate the heating in this referential zone due to contact sliding friction by two thermocouples K type. The polymers were characterized through Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The wear mechanisms of the polymer surfaces were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and EDS (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy). NBR referred to the higher values of heating, suggesting higher sliding friction. PTFE and PTFE with graphite showed lower heating, attributed to the delamination mechanism
Retentores de baixo custo s?o comercialmente dispon?veis de NBR, copol?meros insaturados de borrachas de nitrilo-butadieno que s?o mais resistentes aos ?leos quanto mais altos forem seus teores de nitrila, ? custa de uma menor flexibilidade. Em Engenharia de Petr?leo, o desgaste dos retentores de NBR causa vazamento de fluidos e danos ambientais, provocando uma crescente demanda de conhecimento acad?mico sobre materiais polim?ricos candidatos a retentor submetidos a contatos de deslizamento com superf?cies de metal. Este trabalho objetivou avaliar respostas tribol?gicas de tr?s pol?meros comercialmente dispon?veis, NBR, dureza 73 ? 5 Sh A, polytetrafluoroethylene (PTFE), dureza 60 ? 4 HRE e PTFE com grafite, 68 ? 6 HRE. Os ensaios foram realizados em um trib?metro de deslizamento concebido para explorar o desempenho tribol?gico de corpos-de-prova polim?ricos estacion?rios de superf?cie plana submetidos a um contato seco ou lubrificado (?leo SAE 15W40) de uma superf?cie rotativa cil?ndrica de a?o 52100, dureza 20 ? 1 HRC. A carga normal, a velocidade relativa e a dist?ncia de deslizamento foram, respectivamente, 3,15 N, 0,8 m/s e 3,2 km, determinadas ap?s ensaios explorat?rios iniciais. As temperaturas foram medidas por dois termopares tipo K a 3,0?0,5 mm e 750?50 mm de dist?ncia do contato para avaliar-se o aquecimento em uma mesma regi?o devido ao atrito de deslizamento no contato. Os pol?meros foram caracterizados atrav?s de An?lises Termogravim?tricas (TGA), Calorimetria Diferencial Explorat?ria (DSC) e An?lises Din?mico-Mec?nica (DMA). Os mecanismos de desgaste das superf?cies dos pol?meros foram analisados por Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV) e EDS (Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios-X). NBR apresentou os maiores valores de aquecimento, sugerindo maior atrito de deslizamento. PTFE e PTFE grafitado apresentaram um menor aquecimento, atribu?do ao mecanismo de desgaste por delamina??o

En esta Tesis se aborda el estudio de la interacción dinámica de un vehículo ferroviario con la vía a través de la incorporación en el modelado de la flexibilidad de los elementos que componen el sistema. La dinámica acoplada del vehículo con la vía determina algunos problemas importantes de la ingeniería ferroviaria como son el ruido de rodadura y la generación de determinados desgastes anormales de la rueda y del carril, lo cual afecta a la seguridad, al impacto ambiental y al coste de la explotación. Las principales contribuciones de esta Tesis se enmarcan en el modelado del eje montado donde, además de la flexibilidad, se consideran los efectos inerciales asociados al giro. Los trabajos realizados abarcan desde la profundización en el campo de la Mecánica de Rotores en el que se fundamentan los modelos del eje montado, hasta la aplicación a los casos de interés industrial que las hipótesis adoptadas más avanzadas hacen posible plantear. Para la obtención de la ecuación del movimiento del eje se propone una metodología para sólidos de revolución basada en el uso de un sistema de coordenadas en el que, aprovechando la simetría axial, se utilizan las geometrías deformadas modales en ejes fijos como base para definir el desplazamiento de una partícula en función de su posición espacial en la configuración no deformada (planteamiento modal Euleriano). Al estar formulado en coordenadas espaciales fijas, el modelo es eficiente en aquellos casos en los que hay interacción entre el sólido rotatorio con una estructura no rotatoria, tal como corresponde al caso de un eje ferroviario con la vía. Las hipótesis adoptadas permiten considerar tanto la dinámica cuando el sólido describe una trayectoria arbitraria añadida al movimiento de rotación como el efecto del amortiguamiento interno. La adopción de un sistema de coordenadas de trayectoria que se mueve según el eje de la vía en combinación con el planteamiento modal Euleriano, han hecho posible obtener una formulación del eje montado en curva cuyo coste computacional asociado es muy bajo. Para ello se desarrolla la ecuación del movimiento adoptando la hipótesis de pequeños desplazamientos con respecto al sistema de trayectoria, e incorporando un modelo de contacto rueda-carril flexible basado en el método de penalti, que considera los perfiles reales de la rueda y del carril. El modelado general del sistema se lleva a cabo adoptando técnicas de subestructuración en las que los diferentes subsistemas se formulan de manera separada, acoplándose posteriormente a través de las fuerzas que se transmiten entre ellos. En el modelo de la vía se adoptan condiciones de contorno cíclicas que reducen el efecto de borde asociado a la longitud finita de ésta. Los modelos permiten la posibilidad de considerar tanto una vía recta como una vía curva de radio constante. Los trabajos muestran resultados asociados a determinados casos prácticos que dan origen a la dinámica de alta frecuencia del sistema vía - masas no suspendidas. Se abordan los efectos de las irregularidades de la banda de rodadura y del camino de rodadura en el carril, tales como los planos de rueda (o planos de bloqueo), la corrugación del carril (o desgaste ondulatorio) y la presencia de defectos pseudoaleatorios de onda media o corta (rugosidad). Las simulaciones presentadas en esta Tesis muestran el cálculo de las tensiones en el cuerpo del eje y las fuerzas en el contacto rueda-carril.
Martínez Casas, J. (2013). Modelos dinámicos avanzados de ejes ferroviarios [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34343
TESIS

[EN] The aim of the present Thesis is to develop models for the study of very high-frequency phenomena associated with the coupling dynamics of a railway vehicle with the track. Through these models, this Thesis intends to address squeal noise as a particular case of rolling noise when the train negotiates a small radius curve. Wheel/rail interaction is the predominant source of noise emission in railway operations. Rolling contact couples the wheel and the rail through a very small area, characterised by strongly non-linear and non-steady state dynamics that differentiates rolling noise from any other noise problem. Wheel/rail contact problem is studied based on Kalker's variational theory and the local falling behaviour of the coefficient of friction is introduced by means of a regularisation of Coulomb's law. Its implementation shows that the influence of the falling friction on the creep curves can be assumed negligible, thus rolling contact is finally modelled using a constant coefficient of friction. Flexibility is introduced in railway substructures through the Finite Element (FE) method in order to cover the high-frequency range. This work adopts a rotatory wheelset model that takes computational advantage of its rotational symmetry. It also develops a cyclic flexible rail model that fixes the translational contact force in a spatial point of the mesh through a technique called Moving Element (ME) method. A modal approach is used to reduce significantly the number of degrees of freedom of the global problem and a diagonalisation technique permits to decouple the resulting modal equations of motion in order to increase the computational velocity of the time integrator. Simulations in curving conditions in the time domain are carried out for constant friction conditions in order to study if the proposed interaction model can reproduce squeal characteristics for different curve radii and coefficients of friction.
[ES] El objetivo de la presente Tesis es desarrollar modelos para el estudio de fenómenos de muy alta frecuencia asociados a la dinámica acoplada de un vehículo ferroviario con la vía. A través de estos modelos, esta Tesis pretende abordar el fenómeno de los chirridos como un caso particular de ruido de rodadura en condiciones de curva cerrada. La interacción rueda/carril es la fuente predominante de ruido en las operaciones ferroviarias. El contacto es el responsable del acoplamiento entre la rueda y el carril a través de un área muy pequeña caracterizada por una dinámica fuertemente no lineal y no estacionaria. El problema de contacto rueda/carril se estudia mediante la teoría variacional de Kalker y la caída local del coeficiente de fricción se introduce por medio de una regularización de la ley de Coulomb, que muestra que su influencia sobre las curvas de fluencia se puede despreciar. Como consecuencia, el coeficiente de fricción se considera constante. La flexibilidad se introduce en las subestructuras ferroviarias a través del método de los Elementos Finitos (EF) para cubrir el rango de las altas frecuencias. La Tesis adopta un modelo de eje montado rotatorio que toma ventaja computacional de su simetría rotacional. También desarrolla un modelo de carril flexible y cíclico que fija la fuerza de contacto en un punto espacial de la malla mediante el método de los Elementos Móviles (EM). Se utiliza un enfoque modal para reducir significativamente el número de grados de libertad del problema global; las ecuaciones de movimiento resultantes en coordenadas modales se desacoplan mendiante una técnica de diagonalización para aumentar la velocidad computacional del integrador temporal. Las simulaciones en condiciones de curva en el dominio del tiempo se llevan a cabo en condiciones de fricción constante con el objetivo de estudiar si el modelo de interacción propuesto puede reproducir las características del chirrido en curva para diferentes radios de curva y coeficientes de fricción.
[CAT] L'objectiu de la present Tesi és desenvolupar models per a l'estudi de fenòmens de molt alta freqüència associats amb la dinàmica acoblada d'un vehicle ferroviari amb la via. Aquests models permeten simular el soroll de rodament encara que, en particular, aquest treball es proposa abordar el fenomen del soroll grinyolant produït quan el tren negocia un radi de curvatura estret. La interacció roda/carril és la font predominant de l'emissió de soroll en les operacions ferroviàries. El contacte acobla la roda i el carril a través d'una àrea molt reduïda que es caracteritza per una dinàmica fortament no lineal i no estacionària. El problema de contacte roda/carril s'estudia mitjançant la teoria variacional de Kalker i el descens local del coeficient de fricció s'introdueix per mitjà d'una regularització de la llei de Coulomb, què demostra que la seua influència en les corbes de fluència es pot suposar insignificant. Per tant, s'utilitza un coeficient de fricció constant per a modelar el contacte. La flexibilitat s'introdueix en les subestructures de ferrocarril a través del mètode d'Elements Finits (EF) per tal de cobrir el rang d'alta freqüència. La present tesi adopta un model d'eix muntat rotatori que s'aprofita de la seua la simetria rotacional per a augmentar la eficiència computacional. També desenvolupa un model de carril flexible i cíclic que fixa la força de contacte en un punt espacial de la malla a través del mètode dels Elements Mòbils (EM). S'empra un enfocament modal per reduir significativament el nombre de graus de llibertat del problema global, al temps que s'implementa una tècnica diagonalització que permet desacoblar les equacions modals de moviment per a augmentar la velocitat computacional de l'integrador temporal. Les simulacions en les condicions de corba en el domini del temps es duen a terme per a condicions de fricció constant per tal d'estudiar si el model d'interacció proposat pot reproduir les característiques del soroll grinyolant per a diferents radis de corba i coeficients de fricció.
Giner Navarro, J. (2017). Advances Techniques for Time-Domain Modelling of High-Frequency Train/Track Interaction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90637
TESIS

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
O objetivo principal deste trabalho é fazer um estudo teórico, usando um modelo de contacto proposto por , que visa validar, ou não, testes realizados num tribómetro de disco duplo, no Institut Supérieur de Mecánique de Paris (SUPMECA), comparando, ambos os resultados, como a teoria linear de Kalker. Para tal, fez-se um estudo alongado sobre o contacto entre superfícies cilíndricas lisas e rugosas, carregadas com diferentes tipos de esforços, começando no mais simples, acabando no mais complexo. Muitas das avaliações feitas neste trabalho, tiveram por base modelos já existentes que serão corretamente citados à posteriori. No final irá, então, fazer-se a comparação de ambos os resultados para ver se se chega a um consenso quanto à validade das experiencias feitas.O objetivo principal deste trabalho é fazer um estudo teórico, usando um modelo de contacto proposto por , que visa validar, ou não, testes realizados num tribómetro de disco duplo, no Institut Supérieur de Mecánique de Paris (SUPMECA), comparando, ambos os resultados, como a teoria linear de Kalker. Para tal, fez-se um estudo alongado sobre o contacto entre superfícies cilíndricas lisas e rugosas, carregadas com diferentes tipos de esforços, começando no mais simples, acabando no mais complexo. Muitas das avaliações feitas neste trabalho, tiveram por base modelos já existentes que serão corretamente citados à posteriori. No final irá, então, fazer-se a comparação de ambos os resultados para ver se se chega a um consenso quanto à validade das experiencias feitas
The main objective of this work is to do a theoretical study, using a contact model proposed by, which aims to validate, or not, tests performed in a double disc tribometer, at the Institut Supérieur de Mecánique de Paris (SUPMECA), comparing both results , such as Kalker's linear theory.  For this, an elongated study was made on the contact between smooth and rough cylindrical surfaces, loaded with different types of efforts, beginning at the simplest, finishing at the most complex. Many of the evaluations made in this work were based on existing models that will be correctly cited a posteriori.At the end, then, both results will be compared to see if there is a consensus about the validity of the experiences made.The main objective of this work is to do a theoretical study, using a contact model proposed by, which aims to validate, or not, tests performed in a double disc tribometer, at the Institut Supérieur de Mecánique de Paris (SUPMECA), comparing both results , such as Kalker's linear theory.  For this, an elongated study was made on the contact between smooth and rough cylindrical surfaces, loaded with different types of efforts, beginning at the simplest, finishing at the most complex. Many of the evaluations made in this work were based on existing models that will be correctly cited a posteriori.At the end, then, both results will be compared to see if there is a consensus about the validity of the experiences made.The main objective of this work is to do a theoretical study, using a contact model proposed by, which aims to validate, or not, tests performed in a double disc tribometer, at the Institut Supérieur de Mecánique de Paris (SUPMECA), comparing both results , such as Kalker's linear theory.  For this, an elongated study was made on the contact between smooth and rough cylindrical surfaces, loaded with different types of efforts, beginning at the simplest, finishing at the most complex. Many of the evaluations made in this work were based on existing models that will be correctly cited a posteriori.At the end, then, both results will be compared to see if there is a consensus about the validity of the experiences made.