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Avaliação do módulo de elasticidade da madeira com uso de método não-destrutivo de vibração transversal/ Evaluation of wood elasticity modulus by non-destructive resonance method of transversal vibration

Targa, Luiz A.; Ballarin, Adriano W.; Biaggioni, Marco A. M.
2005-08-01

Resumo em português Numerosas pesquisas têm estudado os métodos não-destrutivos de avaliação de materiais e sua aplicação àqueles de matrizes complexas, como é o caso da madeira. Um dos primeiros métodos não-destrutivos investigados para aplicação nesses casos foi o da vibração transversal. Apesar de sua concepção simples, e a despeito dos grandes avanços obtidos nessa área com outros métodos, como, por exemplo, o ultra-som, o método de vibração transversal para a dete (mais) rminação do módulo de elasticidade da madeira revela-se como de grande potencial de aplicação, sobretudo pela precisão do modelo matemático a ele associado e pela possibilidade de sua aplicação a peças de dimensões estruturais (in-grade testing). Neste trabalho, apresenta-se o uso desse método na determinação do módulo de elasticidade de três espécies de eucalipto. Foram ensaiados não-destrutivamente e por ensaios mecânicos convencionais de flexão corpos-de-prova de 2 cm x 2 cm x 46 cm de E. grandis, E. saligna e E. citriodora. Os ensaios não-destrutivos foram conduzidos com uso do sistema BING - Beam Identification by Non-destructive Grading, que permite a análise das vibrações do material nos domínios do tempo e da freqüência. Os resultados obtidos revelaram boa correlação entre os dois tipos de ensaios empregados, justificando o início dos ensaios com peças de dimensões estruturais, para a viabilização da técnica nas práticas de classificação estrutural. Resumo em inglês Numerous researches have been developed, applying non-destructive techniques to complex matrix materials, e.g. wood. The resonance method was one of the first studied for the determination of MOE of wood. Despite the great advances obtained in this matter, with the development of special techniques like ultrasound, the resonance method reveals a great potential of utilization mainly due to the well defined mathematical model associated to the physical phenomenon and the p (mais) ossibility to use it on in-grade test (using commercial size lumbers). This paper presents the application of this non-destructive method to three species of eucalyptus. Using resonance non-destructive method and posterior bending static tests were analyzed specimens of 2 cm x 2 cm x 46 cm of E. grandis, E. saligna e E. citriodora. Non-destructive tests were carried out using BING - Beam Identification by Non-destructive Grading, a commercial system that analyses vibrations in the time and frequency domains. Results revealed a great correlation between MOE determined by the non-destructive and the conventional methods, justifying the beginning of an experimental program with commercial size lumbers.

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Caracterização Mecânica de Compósitos de Poliamida/Fibra de Carbono Via Ensaios de Cisalhamento Interlaminar e de Mecânica da Fratura/ Mechanical Characterization of Polyamide/Carbon Fiber Composites by Using Interlaminar Shear Strength and Fracture Mechanical Tests

Botelho, Edson C.; Rezende, Mirabel C.
2002-01-01

Resumo em português Compósitos termoplásticos a partir de poliamidas 6 e 6,6 e tecido de fibras de carbono com 40, 50 e 60 % em volume de reforço foram processados via moldagem por compressão a quente e caracterizados por ensaios mecânicos destrutivos (cisalhamento interlaminar em três pontos (short-beam), cisalhamento interlaminar por compressão (CST) e ensaios de mecânica da fratura) e por inspeção não-destrutiva (ultra-som e microscopias óptica e eletrônica de varredura). Os (mais) resultados obtidos mostraram que os compósitos termoplásticos processados apresentaram uma distribuição homogênea do polímero no reforço. Entretanto, nos compósitos com maior quantidade de poliamida (40 % de reforço) foram observadas regiões ricas em matriz entre as camadas de tecido. Os ensaios de mecânica da fratura (DCB e ENF) e de cisalhamento interlaminar em três pontos não apresentaram falha interlaminar, não sendo observada a propagação de trincas de forma homogênea e retilínea no interior do material. Em função destes resultados foi utilizado o ensaio de cisalhamento por compressão, desenvolvido no Institute of Polymer Research Dresden da Alemanha, que permitiu uma caracterização mais precisa dos compósitos termoplásticos estudados. Foi observado também, a partir dos ensaios de CST, que os compósitos obtidos da poliamida 6,6 apresentaram um aumento no valor do cisalhamento interlaminar de até 20 % com o aumento do volume de fibras. Resumo em inglês Thermoplastics composites of polyamide 6 and 6.6 reinforced with carbon fiber fabric were obtained by compression molding and characterized by destructive (short-beam, compression shear (CST) and fracture mechanics testing) as well as by non-destructive inspection (ultrasound analysis, optical and scanning electron microscopy). The results show that, in general, the matrix was homogeneously distributed about the reinforcing fabric. However, for the composites with higher (mais) polyamide content (>50%) matrix-rich regions were observed between the fabric layers. Fracture mechanics (DCB and ENF) as well as short-beam testing did not show evidence of inter-laminar failure as there were non-homogeneous linear crack propagation patterns in the composites investigated. As a result, a compression shear test (CST), developed in the Institute of Polymer Research in Dresden, Germany, was conducted. This test allowed a more precise characterization of the thermoplastic composites studied here.

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Efeito das dimensões da seção transversal e da frequência do transdutor na velocidade de propagação de ondas de ultra-som na madeira/ Effect of the transversal section dimensions and transducer frequency on ultrasound wave propagation velocity in wood

Trinca, Alex Julio; Gonçalves, Raquel
2009-02-01

Resumo em português Diversas pesquisas vêm sendo realizadas com o uso da velocidade de propagação de ondas de ultra-som como parâmetro para estimar propriedades mecânicas da madeira. Tendo em vista que essa velocidade pode ser influenciada pela forma da peça ensaiada, bem como pela frequência do transdutor utilizado no ensaio, conhecer essas fontes de influência é fator importante para a obtenção de resultados confiáveis. Durante estudo mais amplo sobre a influência da dimensão (mais) do corpo-de-prova em ensaios destrutivos de compressão paralela às fibras, os corpos-de-prova de 0,03 x 0,03 x 0,09 m e de 0,05 x 0,05 x 0,15 m foram também utilizados para avaliar a variação da velocidade de propagação de ondas de ultrassom em razão da dimensão da peça ensaiada. Para a avaliação da influência da frequência, os ensaios foram realizados com transdutores de onda longitudinal (compressão) de 25 kHz, 45 kHz, 80 kHz, 100 kHz, 500 kHz e 1 MHz, em 119 corpos-de-prova de Pinus elliottii e 244 de Eucalyptus grandis. Os resultados indicaram que, em ambas as espécies, a seção transversal exerceu influência na propagação da onda de ultrassom e que a velocidade longitudinal foi fortemente afetada pela frequência do transdutor para frequências abaixo de 500 kHz, corroborando a importância de sempre se adotarem, nos ensaios, relações de comprimento de percurso/comprimento de onda superiores a 3,0. Resumo em inglês Several works use the ultrasound wave propagation velocity as the main parameter to determine the mechanical properties of wood. Since this velocity can be influenced by the specimen's dimension or by the transducer's frequency, this influence must be known to obtain reliable results. During research on the influence of specimen dimension on destructive testing of the compression parallel to the grain, 0.03 x 0.03 x 0.09 m and 0.05 x 0.05 x 0.15 m specimens were tested to (mais) evaluate the variation in wave propagation velocity as a function of specimen dimension and transducer frequency used in the tests. To evaluate transducer influence, the tests were carried out with 25 kHz, 45 kHz, 80 kHz, 100 kHz, 500 kHz and 1 MHz longitudinal transducers on 119 specimens of Pinus elliottii and 244 specimens of Eucalyptus grandis. The results show that, for both species, the transversal section dimension has an effect on ultrasound wave propagation and that longitudinal velocity was strongly affected by transducer frequency below 500 kHz, confirming the importance of adopting during the tests specimen length /wave length above 3.0.

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Desenvolvimento de metodologia e estudo do potencial da técnica TOFD visando a inspeção e o monitoramento de equipamentos/ Development of methodologies applied to inspection of components by TOFD technique

Souza, R.R.; Martins, C.O.D.; Lima, T.R.S.; Reguly, A.
2009-01-01

Resumo em português Com o constante crescimento da indústria nacional, cresce também a demanda pelo desenvolvimento de ferramentas eficientes de inspeção e monitoramento da integridade estrutural de equipamentos e estruturas. Dentre estas, destacam-se os ensaios não destrutivos. Das diversas técnicas não destrutivas aplicadas para a inspeção de componentes, destaca-se o uso da técnica de ultra-som convencional para a localização e dimensionamento de defeitos. Porém, em inspeçõ (mais) es de campo, devido ao desconhecimento freqüente da orientação dos defeitos, recorre-se a metodologias que utilizam diversos ângulos incidentes e sistemas de análise de sinais, resultando num processo lento e subjetivo de inspeção. Com o aumento da demanda por medidas on line, tem-se elevado a necessidade de processos mais rápidos e confiáveis, dentre estes, destaca-se o uso da técnica de ultra-som via time of flight diffraction (TOFD). Este trabalho apresenta a técnica TOFD como uma ferramenta eficiente na determinação da profundidade de entalhes usinados em blocos de aço SAE 1022, a partir da calibração segundo Norma Britânica BS 7706:1993. Para isso, foi elaborada uma metodologia utilizando quatro variações (freqüência/ângulo) diferentes de inspeção, verificando o potencial do método na análise das diferentes profundidades, a fim de aplicar na inspeção e no monitoramento de equipamentos. Os resultados mostram que tanto para defeitos aflorando na superfície de varredura quanto para defeitos aflorando na superfície oposta, o dimensionamento pode ser preciso, se a variação adequada (freqüência/ângulo) para cada caso for selecionada. Resumo em inglês With the constant growth of the domestic industry, the demand for the development of efficient tools for inspection and monitoring of structural integrity of equipment and structures also grows. Among these, non-destructive testing have been used. Considering to the non-destructive techniques applied to inspection of components used in oil industries, the use of the conventional ultra-sound technique for location and sizing of defects has proved to be important. However, (mais) in the field inspections, due to the frequent lack of orientation of defects, are utilized methodologies that use many incident angles and systems analysis of signals, resulting in a slow and subjective inspection. With the increasing of demand for online inspection, the necessity for faster and more reliable processes has been raised, among these, the use of the time of flight diffraction. This work presents TOFD technique as an efficient tool to determine the height of artificials reflectors machined in samples of SAE 1022 steel, from calibration according to British Standard 7706:1993. For this, it was elaborated a methodology using four different variations (frequency / angle) of inspection, verifying the potential of the method in analysis of different heights, in order to apply in inspection and monitoring of equipments. Results show that as for notches breaking in the surface inspected as for notches breaking in the inside surface, opposite the scanned surface, sizing can be precise, if the correct variation (frequency / angle) for each case was chosen.

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Estudo biomecânico comparativo da resistência a forças de compressão entre os parafusos pediculares poliaxiais com travamento tipo Dytech® e parafusos pediculares poliaxiais com travamento tipo Lock 1®/ Biomechanical comparative study of compression strength between poliaxial screws Dytech® Locked type and poliaxial screws Lock 1®/ Estudio biomecánico comparativo de la resistencia a fuerzas de compresión entre los tornillos pediculares poliaxiales con traba tipo Dytech® y tornillos pediculares poliaxiales con traba tipo Lock 1®

Oliveira, Mauricio Pagy de Calais; França, Luiz Cláudio de Moura; Ruggani, Marcelo Gonçalves; Pedrosa, Luiz Olímpio Garcia; Fontes, Bruno Pinto Coelho; Macedo, Rodrigo D'Alessandro de; Duarte, Rafael Gonçalves; Duarte, Marcelo Gonçalves Pereira
2010-09-01

Resumo em português OBJETIVO: Comparar a rigidez de um sistema de fixação pedicular composto por parafusos pediculares poliaxiais de travamento tipo Dytech® com outro composto por parafusos pediculares poliaxiais com travamento do tipo Lock 1®, submetidos a forças de compressão. MÉTODOS: A amostra utilizada para avaliar os sistemas de fixação respeitou as regras do padrão formulado pela American Society for Testing Materials (ASTM) no ensaio F1717-04. Os modelos foram divididos em: (mais) Grupo 1, composto pelos ensaios de parafusos poliaxiais com sistema Dytech® de travamento, e o Grupo 2, formado por parafusos poliaxiais com travamento tipo Lock 1®. Foram testados três conjuntos completos montados. Cada sistema foi testado uma única vez por ser esse um ensaio destrutivo. O instrumental implantado foi produzido com titânio de mesma origem. Os grupos experimentais foram submetidos a testes mecânicos na máquina universal de ensaios EMIC, modelo EMIC DL 10000®. RESULTADOS: Os resultados de compressão nas amostras do Grupo 1 tiveram uma carga máxima média de 967,17 N e carga de escoamento média de 804,71 N. Nas amostras do Grupo 2 tivemos uma carga máxima média de 906,04 N e carga de escoamento média de 834,56 N. A respeito da integridade dos instrumentais metálicos usados, não foi observado nenhum tipo de escorregamento ou soltura de porcas, parafusos ou outros componentes. CONCLUSÃO: O sistema de parafusos poliaxiais com travamento tipo Dytech® apresentou valores de rigidez maiores, enquanto o sistema de parafusos com travamento tipo Lock 1® mostrou deslocamento máximo maior. Resumo em espanhol OBJETIVO: comparar la rigidez de un sistema de fijación pedicular compuesto por tornillos pediculares poliaxiales de traba tipo Dytech® con otro compuesto por tornillos pediculares poliaxiales con traba del tipo Lock 1®, sometidos a fuerzas de compresión. MÉTODOS: la muestra utilizada para evaluar los sistemas de fijación respetó las reglas del patrón formulado por la American Society for Testing Materials (ASTM) en el ensayo F1717-04. Los modelos fueron divididos (mais) en: Grupo 1, compuesto por los ensayos de tornillos poliaxiales con sistema Dytech® de traba, y el Grupo 2, formado por tornillos poliaxiales con traba tipo Lock 1®. Fueron probados tres conjuntos completos montados. Cada sistema fue probado una vez por ser ese un ensayo destructivo. El instrumental implantado fue producido con titanio del mismo origen. Los grupos experimentales fueron sometidos a pruebas mecánicas en la máquina universal de ensayos EMIC, modelo EMIC DL 10000®. RESULTADOS: los resultados de compresión en las muestras del Grupo 1 tuvieron una carga máxima promedio de 967.17 N y carga de declive promedio de 804.71 N. En las muestras del Grupo 2, tuvimos una carga máxima promedio de 906.04 N y carga de declive promedio de 834.56 N. Con respecto a la integridad de los instrumentales metálicos usados, no fue observado ningún tipo de deslizamiento o soltura de tuercas, tornillos y otros componentes. CONCLUSIÓN: el sistema de tornillos poliaxiales con traba tipo Dytech® presentó valores de rigidez mayores, mientras que el sistema de tornillos con traba tipo Lock 1® mostró un desplazamiento mayor. Resumo em inglês OBJECTIVE: To compare rigidity of a pedicle fixation system composed of poliaxial pedicle screws with Dytech® lock system to one composed of poliaxial screws with Lock 1® system, submitted to compression strengths. METHODS: The sample used to evaluate the fixation systems respected the norms of the standard described by the American Society for Testing Materials (ASTM) in trial F1717-04. The models were divided into: Group 1, composed of trials using poliaxial screws wi (mais) th Dytech® system, and Group 2, used poliaxial screws with Lock 1® system. Three complete sets were tested. Each system was tested only once because it´s a destructive essay. The implanted components were produced with titanium coming from the same origin. The experimental groups were submitted to mechanical tests in a universal testing machine EMIC, model EMIC DL 10000®. RESULTS: The samples of Group 1 showed an average maximum charge of 967,17 N, and an average discharging load of 814,71 N. The samples of Group 2 showed an average maximum charge of 906,04 N, and an average discharging load of 834,56 N. About the integrity of the used metallic components, was not noted any kind of failure in all of them. CONCLUSION: The pofilaxial screws system with Dytech® lock has presented greater rigidity, while the Lock 1® system screws showed greater maximum displacement.

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Estimativa das propriedades de flexão estática de seis espécies de madeiras amazônicas por meio da técnica não-destrutiva de ondas de tensão/ Predicting flexural properties of six Amazonian hardwoods using stress wave nondestructive method

Del Menezzi, Cláudio Henrique Soares; Silveira, Rafael Rocha; Souza, Mário Rabelo de
2010-01-01

Resumo em português A utilização de técnicas não-destrutivas (NDT) pode incrementar o nível de informação tecnológica sobre espécies de madeira conhecidas, bem como daquelas ainda não estudadas. A principal vantagem das técnicas NDT é que são rápidas e várias medidas podem ser feitas, melhorando assim o nível de confiança dos resultados. Nesse contexto, o trabalho objetivou avaliar a viabilidade de utilização da técnica de ondas de tensão na estimativa de propriedades de (mais) flexão de seis espécies de madeiras amazônicas. As espécies foram escolhidas com base na sua densidade: Balfourodendron riedelianum, Cedrela fissilis, Cordia goeldiana, Bowdichia virgilioides, Dipteryx odorata and Tabebuia sp. Foram obtidas vinte amostras por espécie nas dimensões segundo ASTM D143-94 para a determinação das propriedades de flexão, totalizando assim 120 amostras. Antes do ensaio destrutivo em flexão estática, as amostras foram avaliadas não-destrutivamente por meio da técnica de ondas de tensão para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico e a velocidade de propagação das ondas tensão. De acordo com os resultados, os modelos de regressão foram altamente significativos para a predição das propriedades de flexão do conjunto de espécies. Dessa forma, pode-se concluir que o método é adequado para predizer as propriedades de flexão onde há variação, por exemplo, entre espécies. No entanto, quando a variabilidade é baixa, como dentro da espécie, os modelos apresentaram baixa previsibilidade. Resumo em inglês The utilization of non-destructive testing (NDT) can augment the technological information about well-known wood species, as well as those which have not yet been investigated. The main advantage is that NDT methods are fast, and many measures can be undertaken to improve the confidence level of the evaluation. In this context, the paper aims to study the feasibility of the stress wave method to estimate flexural properties of six Brazilian tropical woods. The species wer (mais) e chosen according to density: Balfourodendron riedelianum, Cedrela fissilis, Cordia goeldiana, Bowdichia virgilioides, Dipteryx odorata and Tabebuia sp. Twenty samples from each species were cut and tested according to ASTM D143-94 (2000) to determine flexural properties, totaling 120 samples. Before mechanical testing, the samples were non-destructively tested by using the stress wave method, and their dynamic modulus of elasticity (Ed) and wave velocity (w v) were determined. Stepwise multiple linear regression analysis was run to select the best variables for estimating the flexural properties. According to the results, the models generated had higher values of R². Thus, it can be concluded that the stress wave method is suitable for predicting flexural properties where there is wood variability, for instance among species. On the other hand, when the variability is low, for instance within wood species, the models generated had low predictability.

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