Análise numérico-experimental do comportamento superelástico das ligas Níquel-Titânio com memória de forma

O trabalho desenvolvido no âmbito do Instituto Politécnico de Bragança engloba a caracterização do comportamento superelástico de uma liga com memória de forma (LMF) composta em sua maioria por Níquel e Titânio (NiTi). Através de estudos experimentais e calibração de modelos numéricos pretende-se simular o comportamento ímpar das ligas, com o intuito de possibilitar o desenvolvimento de dispositivos capazes de atenuar vibrações indesejadas de altas amplitudes, como em fenômenos de sismos. Uma LMF possui duas propriedades que destacam a sua categoria dos demais materiais inteligentes, o efeito memória de forma e a superelasticidade. O primeiro consiste na capacidade do material em retornar a uma forma pré-definida após sofrer uma deformação aparentemente plástica, enquanto que a segunda indica a formação de um laço de histerese no diagrama tensão-deformação sendo um mecânismo de dissipação de energia. Estudos realizados utilizando o software Ansys® APDL™ apresentaram o comportamento de um provete cilíndrico feito com a liga de NiTi em uma condição quásiestática e dinâmica, na forma de carregamentos cíclicos, onde um algoritmo foi implementado no software Matlab® com o intuito de permitir a simulação deste último comportamento. Essa aproximação utiliza equações para atualizar as propriedades características do provete conforme ocorre a evolução temporal da simulação. Ensaios de tração foram realizados, sob a forma de ruptura assim como cíclicos, com o objetivo de obter as propriedades características dos materiais disponíveis e permitir a calibração dos modelos numéricos. De forma a complementar a caracterização do material realizou-se um ensaio dinâmico para obtenção da frequência de vibração de um provete utilizando técnicas de processamento de imagem resultando na primeira frequência natural da liga. A comprovação do resultado obtido deu-se por uma análise modal utilizando o software SolidWorks® apresentando valores compatíveis. A partir dos estudos numéricos e experimentais realizados, conclui-se que o objetivo de caracterizar propriedades básicas do material foi bem sucedida, uma vez que as técnicas experimentais foram adaptadas de forma a permitir a calibração de modelos numéricos com o intuito de que a simulação de futuras aplicações possam permitir uma implementação mais rápida da tecnologia.The work developed within the scope of the Polytechnic Institute of Braganza encompasses the characterization of the superelastic behavior of a shape memory alloy (SMA) composed mostly of nickel and titanium. Through experimental studies and calibration of numerical models, we intend to simulate the unique behavior of the alloys in order to enable the development of devices able to mitigate unwanted vibrations of high amplitudes, as in earthquakes. A SMA has two properties that highlight its category of other intelligent materials, the shape memory effect and the superelasticity. The first is the ability of the material to return to a predefined shape after undergoing an apparently plastic deformation, while the second indicates the formation of a hysteresis loop in the stress-strain diagram being a mechanism of energy dissipation. Studies performed using Ansys® APDL™ software presented the behavior of a cylindrical specimen made with the NiTi alloy in a quasi-static and dynamic condition, in the form of cyclic loading, where an algorithm was implemented in Matlab® software in order to simulation of the latter behavior. This approach uses equations to update the characteristic properties of the specimen as the time evolution of the simulation occurs. Tensile tests were performed in the form of rupture as well as cyclic, in order to obtain the characteristic properties of the available materials and to allow the calibration of the numerical models. In order to complement the characterization of the material a dynamic test was performed to obtain the vibration frequency of a specimen using image processing techniques resulting in the first natural frequency of the alloy. The proof of the obtained result was given by a modal analysis using SolidWorks software presenting compatible values. From the numerical and experimental studies, it was concluded that the objective of characterizing basic properties of the material was successful, since the experimental techniques were adapted in order to allow the calibration of numerical models with the intention that the simulation of future applications can enable faster implementation of the technology.Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paran

Matlab algorithm to simulate the dynamic behavior of an NiTi alloy through Ansys® APDL models

In recent years, technological advances related with the so-called intelligent materials have been exploited for problem solving in many engineering fields. In this regard, shape memory alloys (SMA) seem suitable for medical and engineering applications and many others. These alloys have the ability to return the original form after an apparently plastic deformation by applying heat and the also ability to perform phase changes with voltage variations under a specific temperature. These properties allow the development of a hysteretic loop with energy dissipation, which can be used as a damping element in a vibratory system. In this paper, a MATLAB® algorithm was developed to create an interface with the Ansys® APDL™ software that simulate the dynamic behavior of a SMA. The software is capable to obtain the cyclical behavior of a vibratory mechanical system based on the energy dissipation properties of the SMA. The results shown that the free vibration of a mass-damper (alloy) system presents the energy dissipation related in magnitude with the area of the hysteresis loop until the deformation caused by the motion which does not correspond to a voltage required to initiate the (direct) phase transformation of the material, thus reducing the displacement to a constant level.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Characterization techniques of a shape memory nickel titanium alloy

This paper presents a characterization processes study of metallic alloys, more specifically the shape memory alloys (SMA) composed by Nickel and Titanium (NiTinol). Two different wire suppliers were studied, starting with metallographic analysis until observe the contours of the grain wires. Differential scanning calorimetry (DSC) test was also performed to obtain phase transformation temperatures of the NiTinol alloys. Finally, after several tensile tests, some results were obtained for stresses, strains, elasticity modules and maximum rupture deformation.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Matlab® Algorithm to Simulate the Dynamic Behavior of an NiTi Alloy through Ansys® APDLTM Models

In recent years, technological advances related with the so-called intelligent materials have been exploited for problem solving in many engineering fields. In this regard, shape memory alloys (SMA) seem suitable for medical and engineering applications and many others. These alloys have the ability to return to the original form after an apparently plastic deformation by applying heat and the also ability to perform phase changes with voltage variations under a specific temperature. These properties allow the development of a hysteretic loop with energy dissipation, which can be used as  a damping element in a vibratory system. In this paper, a MATLAB algorithm was developed to create an interface with the Ansys® APDLTM software that simulate the dynamic behavior of a SMA. The software is capable to obtain the cyclical behavior of a vibratory mechanical system based on the energy dissipation properties of the SMA. The results show that the free vibration of a mass-damper (alloy) system presents the energy dissipation related in magnitude with the area of the hysteresis loop until the deformation caused by the motion which does not correspond to a voltage required to initiate the (direct) phase transformation of the material, thus reducing the displacement to a constant level. Keywords: SMA, ANSYS APDLTM, Matla

COMPARISON OF THE NUMERICAL SOLUTION OBTAINED BY DIFFERENT CONSTITUTIVE EQUATIONS FOR SHAPE MEMORY ALLOYS

A utilização de materiais inteligentes vêm se tornando essencial para o aperfeiçoamento de aplicações existentes e o desenvolvimento de novas tecnologias. As ligas com memória de forma fazem parte desta classe de materiais, onde as suas características ímpares possibilitam a aplicação como por exemplo: amortecedores, sensores e atuadores. Tendo como objetivo a aplicação destas ligas, será necessário a possibilidade de simular fielmente o comportamento destas, de forma a diminuir custos relacionados com produção de protótipos e o respectivo tempo necessário para produzi-los. O presente trabalho vem comparar as soluções apresentada por dois modelos constitutivos para a mesma liga de Níquel-Titânio, utilizando um algoritmo implementado em Matlab® e o software comercial Ansys® Workbench™. Os resultados apresentam as diferenças quantitativas nos modelos e a respectiva análise mostra os fenômenos que foram levados em conta durante a simulação. Pelo que são necessários ensaios experimentais para a validação dos fenômenos mencionados, calibração dos modelos e comparação para assim identificar o modelo mais representativo na representação do comportamento real da liga.The use of smart materials has become essential for the improvement of existing applications and the development of new technologies. Shape Memory Alloys (SMA) are part of this class of materials, where their unique characteristics allow their application as shock absorbers, sensors and actuators, for example. To apply these alloys, it is necessary simulate reliably their behavior, in order to reduce costs related to the prototype production and time to build them. The present research seeks the comparison between two solutions by different constitutive models for the same Nickel-Titanium alloy. One is using an algorithm implemented in Matlab® and the other with the result available in the literature obtained by commercial software Ansys® Workbench™. The results show the quantitative differences in the models and the phenomena that were taken into account during the simulation. Therefore, experimental tests are required for the validation of the mentioned phenomena, calibration and comparison of the models to identify the most representative model in the representation of the actual behavior of the alloy.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Estudo numérico e experimental de uma liga com memória de forma

O trabalho desenvolvido no âmbito do Instituto Politécnico de Bragança engloba a caracterização do comportamento superelástico de uma liga com memória de forma (LMF) tendo maioritariamente em sua composição Níquel e Titânio. Através de estudos experimentais e calibração de modelos numéricos pretendemos simular o comportamento ímpar das ligas, com o intuito de possibilitar o desenvolvimento de dispositivos capazes de atenuar vibrações indesejadas de altas amplitudes, como em fenômenos de flutter ou sismos.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Caracterização hematológica e bioquímica de uma população eqüina de alta performance

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REATIVAÇÃO CENOZOICA DO SISTEMA DE FALHAS DE AFONSO BEZERRA, BACIA POTIGUAR

A sequência pós-rifte da Bacia Potiguar, no extremo nordeste brasileiro, já foi considerada pouco deformada, contudo inúmeros trabalhos vêm demonstrando como ela é afetada por importantes sistemas de falhas. O objetivo deste trabalho é evidenciar como o Sistema de Falhas de Afonso Bezerra, de direção NW-SE, deformou rochas aflorantes da Bacia Potiguar. Foram realizados estudos envolvendo sensoriamento remoto, mapeamento estrutural, geofísica rasa (georradar), paleotensões e petrografia. A expressão geomorfológica deste sistema é observada em imagens de satélite, através do controle de drenagens, altos topográficos silicificados e disposição de depósitos cenozoicos. O mapeamento estrutural e as seções de georradar indicaram que este sistema ocorre como juntas, falhas silicificadas e não-silicificadas e bandas de deformação, afetando principalmente as formações Açu, Jandaíra e Barreiras. Os dados petrográficos indicam que a forte silicificação deu às falhas um caráter selante. O estudo de paleotensões indica dois campos de tensões afetando o sistema de falhas: o primeiro, com compressão N-S, do Neocretáceo ao Mioceno; o segundo, com compressão E-W, atuou do Mioceno ao presente. Constatou-se assim que o Sistema de Falhas de Afonso Bezerra afeta todas as unidades litoestratigráficas pós-rifte da Bacia Potiguar, inclusive as coberturas quaternárias, e que foi reativado em períodos pós-campanianos. Palavras-chave: Bacia Potiguar, Falha de Afonso Bezerra, Neógeno

Os mártires e a cristianização do território na América portuguesa, séculos XVI e XVII

O artigo investiga um grupo de atores sociais bastante relevante para viabilizar a cristianização na América portuguesa: os mártires cristãos, indivíduos muito especiais, dispostos a regar a terra com seu próprio sangue, de forma a tornar definitiva e irreversível a ocupação cristã do território. Os mártires - e principalmente a narrativa em torno deles - parecem ter sido bastante acionados para integrar a América portuguesa e seus habitantes nativos à temporalidade e territorialidade cristã. Os mártires dos séculos XVI e XVII, principalmente missionários, reeditavam os martírios do início da cristandade, que espalharam o cristianismo rumo a diversas partes do mundo na antiguidade. Dessa forma, viabilizaram a cristianização das novas fronteiras, consagrando o solo com seu sangue divino e viabilizando posteriores processos de urbanização. Além da função estratégica dos mártires para os cristãos, o texto mostra que eles também tiveram significado peculiar na interlocução com as culturas ameríndias, que tinha como um de seus principais personagens o grande guerreiro, disposto a perder seu sangue em prol de seu grupo.This paper looks into a group of social agents who played a significant role in the Christianization of Portuguese America, namely, the Christian martyrs - very special individuals who were ready to wet the land with their own blood in order to make possible a definitive and irreversible occupation of the territory by Christian settlers. The martyrs, and above all the stories told about them, seem to have been called upon to integrate Portuguese America and its native inhabitants into the temporalities and territory of Christendom. Mostly made up of missionaries, this group of 16th and 17th-century martyrs reedited the martyrdom of early Christians, who spread their creed across numerous parts of the Ancient World. They enabled the Christianization of new frontiers by consecrating the soil with their divine blood and paving the way for subsequent processes of urban development. In addition to their strategic significance for Christianity, the text also shows that their martyrdom played a specific role in the Christian settlers' interaction with Amerindian culture, whose main cults included the figure of the great warrior, ever ready to shed his own blood for his group