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Analysis of friction stir weldability of aluminium to copper

Galvão, Ivan Rodolfo Pereira Garcia
Fonte: Universidade de Coimbra Publicador: Universidade de Coimbra
Tipo: Tese de Doutorado
ENG
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362.06387%
Friction stir welding (FSW) is a solid-state welding technology with increased potential for joining dissimilar materials with strong differences in physical and mechanical properties, as well as high chemical affinity, such as aluminium and copper (Al-Cu). Nevertheless, although Al-Cu FSW has high scientific, technical and economic interest, very scarce research had been conducted in this field until a few years ago, and so, most of the core issues on Al-Cu friction stir weldability remained largely unexplored. This way, current work, conducted from September 2009 to June 2014, in the Centro de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra, had the purpose of analysing the friction stir weldability of aluminium to copper. Large number of Al-Cu butt and lap welds, produced using a wide range of welding conditions and three distinct base materials (AA 5083-H111 and AA 6082-T6 aluminium alloys and deoxidised high phosphorous copper), were subjected to a broad spectrum of experimental analyses, aiming their structural, morphological and mechanical characterisation. The characterisation of the material flow mechanisms occurring during welding evidenced that both the base materials mixing and the material deposition, at the rear of the tool...

Friction coefficient and abrasive wear modes in ball-cratering tests conducted at constant normal force and constant pressure-Preliminary results

Cozza, Ronaldo Câmara; Tanaka, Deniol Katsuki; Souza, Roberto Martins de
Fonte: ELSEVIER SCIENCE SA Publicador: ELSEVIER SCIENCE SA
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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361.16438%
The micro-scale abrasive wear test by rotative ball has gained large acceptance in universities and research centers, being widely used in studies on the abrasive wear of materials. Two wear modes are usually observed in this type of test: ""rolling abrasion"" results when the abrasive particles roll on the surface of the tested specimen, while ""grooving abrasion"" is observed when the abrasive particles slide; the type of wear mode has a significant effect on the overall behaviour of a tribological system. Several works on the friction coefficient during abrasive wear tests are available in the literature, but only a few were dedicated to the friction coefficient in micro-abrasive wear tests conducted with rotating ball. Additionally, recent works have identified that results may also be affected by the change in contact pressure that occurs when tests are conducted with constant applied force. Thus, the purpose of this work is to study the relationship between friction coefficient and abrasive wear modes in ball-cratering wear tests conducted at ""constant normal force"" and ""constant pressure"". Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a ball of AISI52100 steel and a specimen of AISIH10 tool steel. The abrasive slurry was prepared with black silicon carbide (SiC) particles (average particle size of 3 mu m) and distilled water. Two constant normal force values and two constant pressure values were selected for the tests. The tangential and normal loads were monitored throughout the tests and their ratio was calculated to provide an indication of the friction coefficient. In all cases...

Modelo de atrito estático em interfaces de contato entre concreto e areia ; A model for the static friction between concrete-sand interface contact

Reis, Jeselay Hemetério Cordeiro dos
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 30/03/2006 PT
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361.16438%
Esta tese apresenta os princípios e a formulação de um modelo não-linear de atrito estático em interface de concreto areia. A hipótese básica para desenvolvimento das equações consiste na ocorrência do atrito de deslizamento (atrito verdadeiro), do atrito de rolamento (rearranjo das partículas) e da dilatância (variação de volume durante o cisalhamento). A solução analítica do modelo considera o efeito da rugosidade da superfície de contato, da curva granulométrica da areia e do seu estado de compacidade inicial. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto com carga normal constante em interface de contato entre concreto e areia com seção de 500 mm x 500 mm com o objetivo de permitir a calibração do modelo proposto. É discutida e sugerida a incorporação da equação constitutiva desse modelo em análises de interação solo-estrutura via método dos elementos finitos. Sua aplicabilidade é demonstrada através da análise 1D e 2D de estacas de atrito executadas em areia e submetidas a carregamentos de compressão; This thesis presents the principles and formulation underlying a concrete-sand interface nonlinear static friction model. The basic hypothesis employed in the development of the model equation takes into account the interface sliding friction (true friction)...

Classificação da aderência pneu-pavimento pelo índice combinado IFI - Internacional Friction Index para revestimentos asfálticos.; Adherence tire-asphalt through the classification index IFI - International Friction Index to Asphalt Pavements.

Aps, Marcia
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 04/10/2006 PT
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362.06387%
A caracterização da macrotextura e microtextura da superfície de pavimentos asfálticos pode ser obtida por meio de diversos tipos de equipamentos que possuem características distintas. Os resultados dos ensaios obtidos por esses diferentes equipamentos foram comparados e harmonizados por uma grande pesquisa desenvolvida pela PIARC (Permanent International Association of Road Congress, atualmente denominada de World Road Association) que converteu estes diferentes valores em um índice internacional combinado denominado de IFI - International Friction Index. Posteriormente, a ASTM especificou o emprego deste índice por meio da publicação da norma E 1960-98 Standard Practice for Calculating International Friction Index of a Pavement Surface. Nesta tese foram avaliados a textura e o atrito em doze tipos de revestimentos asfálticos com características distintas: usinados a quente de diversas graduações, tratamentos superficiais, microrrevestimentos a frio e lamas asfálticas, por meio de aparelhagem portátil: ensaios de mancha de areia e Pêndulo Britânico, respectivamente. Estes diferentes revestimentos apresentam uma gama de textura variando de aberta e rugosa a fechada e polida. Os resultados geraram um banco de dados com 417 valores de campo...

Ultra-baixo coeficiente de atrito entre o par cerâmico Si3N4-Al2O3 em água.; Ultra-low friction coefficient between Si3N4-Al2O3 in water.

Ferreira, Vanderlei
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 08/09/2008 PT
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361.16438%
Neste trabalho, foi investigado o comportamento tribológico dos pares cerâmicos aluminanitreto de silício no deslizamento em água e em uma suspensão de sílica coloidal em água (hidrosol). O objetivo foi verificar a possibilidade de atingir um coeficiente de atrito da ordem de unidades de milésimos, aqui chamado de ultra-baixo coeficiente de atrito (UBCA), verificar se a mudança do meio, de água para hidrosol, diminui o running-in do coeficiente de atrito, e verificar o efeito da variação da rugosidade inicial da alumina no comportamento do atrito. Os ensaios foram realizados na configuração de teste esferasobre- disco, no qual a esfera foi de nitreto de silício e o disco de alumina, sob carga normal de 54 N e velocidade de 1 m/s. A água utilizada nos ensaios foi destilada e deionizada, e a sílica coloidal amorfa, hidrofílica, sem porosidade e de tamanho médio de partícula de 12 nm foi a Aerosil® 200, e o hidrosol foi preparado com pH 8,5 num eletrólito de NaCl de 1 mM. A esfera de nitreto de silício, adquirida comercialmente, e a alumina, sinterizada em laboratório, foram caracterizadas quanto a densidade, as fases foram determinadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varedura (MEV) observada em amostras ceramográficas atacadas. Algumas propriedades mecânicas como dureza...

Estudo do desgaste e atrito em ensaios micro-abrasivos por esfera rotativa fixa em condições de força normal constante e pressão constante.; Wear and friction study in micro-abrasive wear testing by rotative fixed ball under conditions of constant normal force and constant pressure.

Cozza, Ronaldo Câmara
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 01/06/2011 PT
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361.16438%
O ensaio de desgaste micro-abrasivo por esfera rotativa vem conquistando elevada aceitação em universidades e centros de pesquisa, sendo amplamente adotado em estudos envolvendo desgaste abrasivo de materiais. Dois modos de desgaste abrasivo podem ser observados neste tipo de ensaio: rolamento resulta quando as partículas abrasivas rolam sobre a superfície do corpo-de-prova, enquanto riscamento é observado quando as partículas abrasivas deslizam sobre o mesmo; o tipo do modo de desgaste abrasivo apresenta uma significante influência sobre o comportamento de um sistema tribológico. Diversos trabalhos envolvendo coeficiente de atrito durante ensaios de desgaste abrasivo estão disponíveis na literatura, mas somente uma pequena parcela dedicaram-se ao estudo do coeficiente de atrito desenvolvido em ensaios de desgaste micro-abrasivo conduzidos por esfera rotativa. Adicionalmente, pesquisas preliminares reportaram que os resultados são dependentes da variação de pressão, ocasionada pela condução de ensaios sob condições de força normal constante. Logo, o propósito desta Tese de Doutorado é pesquisar a relação entre coeficiente de atrito e modos de desgaste abrasivo em ensaios desgaste micro-abrasivo por esfera rotativa...

Ultra baixo coeficiente de atrito no deslizamento de  Al2O3 - Si3N4: efeito das variáveis químicas (pH e concentração de sílica coloidal).; Ultra low friction coefficient in sliding of Al2O3-Si3O3: effects of chemical variables (pH and concentration of colloidal silica).

Oliveira, Roberto Pereira de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 27/02/2012 PT
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361.16438%
O objetivo deste trabalho, foi investigar o comportamento tribológico do par cerâmico alumina - nitreto de silício no deslizamento em água com pH controlado e em uma suspensão com diferentes concentrações de sílica coloidal em água, e verificar a possibilidade de atingir um coeficiente de atrito da ordem de milésimos (μ < 0,01), aqui chamado de ultra baixo coeficiente de atrito (UBCA) e verificar se a mudança do pH do meio, ou a alteração da concentração de sílica na água, diminui o runningin, tempo necessário para o sistema entrar em regime estacionário, do coeficiente de atrito. Os ensaios foram realizados na configuração de ensaio tribológico esfera contra disco, no qual a esfera foi de nitreto de silício e o disco de alumina, sob carga normal de 54 N e velocidade de deslizamento de 1 m/s. A água utilizada nos ensaios foi destilada e deionizada, e a sílica coloidal amorfa, sem porosidade e de tamanho médio de partícula de 12 nanômetros foi a Aerosil® 200. A esfera de nitreto de silício, adquirida comercialmente, e o disco de alumina, foi proveniente de trabalhos anteriores. Todos os materiais foram caracterizados quanto a densidade. Algumas propriedades mecânicas como dureza, módulo de elasticidade e tenacidade à fratura foram determinadas. Nos ensaios lubrificados com água onde o pH foi controlado...

Estudo sobre a utilização de diferentes pistas de atrito em discos de freio utilizados em um tribômetro; Study about the use of different friction tracks in brake discs by means of a tribometer

Giacomelli, Jonas Fantin
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
POR
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363.42043%
Este trabalho avalia, a partir de testes experimentais realizados em um tribômetro, a possibilidade de utilizar duas pistas de atrito sobre cada face do disco de freio bem como a reutilização da mesma pista de atrito diversas vezes, visando a economia de discos e consequente redução de custo dos ensaios. O ensaio consistia em realizar o processo de fricção sobre duas pistas de atrito, localizadas em raios de 33 mm e 51 mm. Foram ensaiados 8 corpos de prova do mesmo material de fricção e cada ensaio foi composto por 76 frenagens, realizados em diferentes patamares de temperatura. A significância da repetição de ensaios na mesma pista e da utilização de duas pistas de escorregamento foi feita utilizando-se a ferramenta estatística ANOVA e o cálculo da variabilidade dos resultados de atrito. Concluiu-se que o estado da pista teve pouca influência sobre a variabilidade dos resultados e a prática de utilização de uma mesma pista para vários ensaios pode ser utilizada, desde que seja aceita uma variabilidade média máxima de 2,5%. Para o caso de alteração do raio, esta variabilidade máxima foi maior, 6,7%.; This paper evaluates, through experimental tests performed on a tribometer, the possibility of using two friction tracks on each side of a brake disc and also reuse the same friction track several times. This is done aiming the economy of the discs and the consequent cost reduction in the tests. The experiments were carry out on a friction track located on a smaller radius of the disc and also on a larger radius...

Comparative study of friction coefficient in nonwovens applied for non active medical devices

Lima, Mário; Vasconcelos, Rosa; Abreu, Maria José Araújo Marques; Silva, Maria Elisabete
Fonte: Ege University Textile and Apparel Research & Application Center Publicador: Ege University Textile and Apparel Research & Application Center
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em /12/2008 ENG
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Surgical gowns are considered non active medical devices. They can be single-use or reusable and during an operation they are in constant contact with the human skin. Interaction with human senses is therefore an important performance property. When touched by the human hand, friction is one of the first feelings and therefore friction coefficient is an important parameter. A parameter laboratory instrument was designed at the University of Minho based on an innovative method of acessing friction coefficient of 2D surfaces (fabrics, nonwovens, soft papers). Unlike other methods, the instrument FRICTORQ is based on a rotary movement and therefore on the measurement of a friction reaction torque. A short description of the FRICTORQ instrument will be given as well as its fundamentals and working principle followed by a study, where a comparison of the coefficient of friction between three different materials for manufacturing surgical gowns was performed. The tested materials were two Spunlace nonwovens and one SMS (spunlaid-meltblowing-spunlaid). The results of the experimental work are analysed using various tools, including SPSS14.0 statistical package and discussed on the light of the importance of friction to the performance of surgical gowns. Differences in friction coefficient were detected...

Contact with friction using the augmented Lagrangian Method: a conditional constrained minimization problem

Serpa,Alberto Luiz; Iguti,Fernando
Fonte: The Brazilian Society of Mechanical Sciences Publicador: The Brazilian Society of Mechanical Sciences
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2000 EN
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361.16438%
This work presents a formulation of the contact with friction between elastic bodies. This is a non linear problem due to unilateral constraints (inter-penetration of bodies) and friction. The solution of this problem can be found using optimization concepts, modelling the problem as a constrained minimization problem. The Finite Element Method is used to construct approximation spaces. The minimization problem has the total potential energy of the elastic bodies as the objective function, the non-inter-penetration conditions are represented by inequality constraints, and equality constraints are used to deal with the friction. Due to the presence of two friction conditions (stick and slip), specific equality constraints are present or not according to the current condition. Since the Coulomb friction condition depends on the normal and tangential contact stresses related to the constraints of the problem, it is devised a conditional dependent constrained minimization problem. An Augmented Lagrangian Method for constrained minimization is employed to solve this problem. This method, when applied to a contact problem, presents Lagrange Multipliers which have the physical meaning of contact forces. This fact allows to check the friction condition at each iteration. These concepts make possible to devise a computational scheme which lead to good numerical results.

Study on friction and wear behavior of SAE 1045 steel, reinforced nylon 6.6 and NBR rubber used in clutch disks

Rosa,Avital Gabriel de Almeida; Moreto,Jéferson Aparecido; Manfrinato,Marcos Dorigão; Rossino,Luciana Sgarbi
Fonte: ABM, ABC, ABPol Publicador: ABM, ABC, ABPol
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2014 EN
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The friction and wear properties of AISI 1045 steel, nylon 6.6 composites with different types and percentages of reinforcement and a nitrile rubber, Alpha 66, were submitted to sliding wear tests. The five types of nylon 6.6 composites tested generated matching, low values for the coefficient of friction. This may be due to the greater influence of the nylon 6.6 matrix on the coefficient of friction. However, the wear in nylon composites showed wide variation, determined by the type of reinforcement added to the composite. The other two materials tested, nitrile rubber and 1045 steel, showed behavior different from that of the composites. The NBR (signifying a norm established by the Brazilian Association of Technical Norms) rubber showed a superior coefficient of friction and greater wear. On the other hand, the steel showed a high coefficient of friction and low wear, suggesting that the coefficient of friction has no direct connection to the wear resistance of the materials studied here.

Development of asbestos-free friction lining material from palm kernel shell

Ibhadode,A. O. A.; Dagwa,I. M.
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/06/2008 EN
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361.16438%
Friction materials are applicable for braking and transmission in various machines and equipment. Their composition keeps changing to keep pace with technological development and environmental/legal requirements. For more than 80 years asbestos has been used as a friction material because of its good physical and chemical properties. However, due to the health hazard associated with its handling, it has lost favour and several alternative materials are being increasingly used. Thus, in this work, a non - asbestos friction material was developed using an agro-waste material base - palm kernel shell (PKS)- along with other constituents. Among the agro-waste shells investigated the PKS exhibited more favourable properties. Taguchi optimization technique was used to achieve optimal friction material formulation and manufacturing parameters. The derived friction material was used to produce automobile disk brake pads. The laboratory brake pads were tested for wear and effectiveness on a car. When compared with a premium asbestos-based commercial brake pad they were found to have performed satisfactorily. However, more pad wear was observed on the PKS pad at high vehicular speeds beyond 80km/hour. The results suggest that palm kernel shell could be a possible replacement for asbestos in friction lining materials.

Relationship between friction force and orthodontic force at the leveling stage using a coated wire

MURAYAMA,Masaki; NAMURA,Yasuhiro; TAMURA,Takahiko; IWAI,Hiroaki; SHIMIZU,Noriyoshi
Fonte: Faculdade De Odontologia De Bauru - USP Publicador: Faculdade De Odontologia De Bauru - USP
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2013 EN
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361.16438%
The relationship between orthodontic force and friction produced from an archwire and brackets affects the sliding of the wire in the leveling stage. Objective: The purpose of this study was to evaluate the relationship between force and friction in a small esthetic nickel-titanium (Ni-Ti) wire. Material and Methods: Five esthetic wires (three coated and two plated) and two small, plain Ni-Ti wires (0.012 and 0.014 inches) were used. We performed a three-point bending test according to ISO 15841 and the drawing test with a dental arch model designed with upper linguoversion of the lateral incisor in the arch (displacements of 0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 mm), and evaluated the relationship between them. Results: Unloading bending forces of all wires at displacements of less than 1.0 mm were larger than friction forces, but all friction forces at displacements exceeding 2.0 mm were larger than unloading bending forces. The arch likely expands when displacement from the proximal brackets exceeds 1.0 mm. The friction force of a martensite 0.014-inch Ni-Ti wire was significantly greater than those of the other esthetic and austenitic wires. Conclusions: A wire with the smallest possible friction force should be used in cases with more than 1.0 mm displacement.

Evaluation of the friction force generated by monocristalyne and policristalyne ceramic brackets in sliding mechanics

Pimentel,Roberta Ferreira; Oliveira,Roberto Sotto Maior Fortes de; Chaves,Maria das Graças Afonso Miranda; Elias,Carlos Nelson; Gravina,Marco Abdo
Fonte: Dental Press International Publicador: Dental Press International
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/02/2013 EN
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362.06387%
OBJECTIVE: To evaluate and compare "in vitro" the maximum friction force generated by three types of esthetic brackets, two types of polycrystalline conventional ceramic brackets (20/40 and InVu) and one type of sapphire monocrystalline bracket (Radiance) in dry and artificial saliva wet settings. Also, to evaluate the influence exerted by artificial saliva on the friction forces of those brackets. METHODS: Tests were performed in dry and artificial saliva wet setting (Oral Balance) by using an EMIC DL 10000 testing machine, simulating a 2 mm slide of 0.019 x 0.025-in rectangular stainless steel wires over the pre-angulated and pre-torqued (right superior canine, Roth prescription, slot 0.022 x 0.030-in) brackets (n = 18 for each bracket). In order to compare groups in dry and wet settings, the ANOVA was used. For comparisons related to the dry versus wet setting, the student t test was used for each group. RESULTS: The results showed that in the absence of saliva the Radiance monocrystalline brackets showed the highest friction coefficients, followed by the 20/40 and the InVu polycrystalline brackets. In tests with artificial saliva, the Radiance and the 20/40 brackets had statistically similar friction coefficients and both were greater than that presented by the InVu brackets. The artificial saliva did not change the maximum friction force of the Radiance brackets...

Desenvolvimento, projeto, construção e teste de um cilindro de reparo por atrito portátil; Development, design, assembly and testing of a portable friction welding head

Hwang, Henry Fong
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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364.78594%
Os movimentos das ondas introduzem tensões significativas em juntas soldadas de estruturas offshore, que podem levar ao surgimento de trincas de fadiga. Inovações em técnicas de reparo têm sido estudadas para permitir a realização destas, sem a necessidade de paradas de produção nas FPSOs (Floating Production Storage and Offloading). Enquanto as técnicas mais comuns são baseadas em solda a arco elétrico, o reparo de trincas por atrito tem sido considerado um método alternativo a ser utilizado. Ele consiste em fazer um furo na região da trinca, o qual é, posteriormente, preenchido por um pino consumível. Pelo fato de ocorrer no estado sólido, ou seja, abaixo da temperatura de fusão, problemas como trincas, porosidades, adsorção de gases e contaminação se tornam insignificantes. Com o objetivo de desenvolver esta técnica para aplicação em suas estruturas, a Petrobras firmou um convênio com a Universidade Federal de Uberlândia, quando foi construída a primeira Unidade de Processamento de Pinos por Atrito - UPPA1. Parâmetros do processo como geometria, rotação e força axial foram otimizados para a obtenção de uniões metalúrgicas de qualidade. Posteriormente, iniciaram-se os estudos para levar a tecnologia ao campo. O primeiro passo consistiu em portabilizar o cilindro de reparo...

Avaliação dinâmica de amortecedores por atrito seco para atenuar vibrações de um sistema vibratório; Evaluation dynamic of dry friction dampers for to reduce vibrations of a vibratory system

Rodriguez, Freddy Alexander Murillo
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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362.8027%
Neste trabalho é analisado o efeito de amortecedores de atrito seco sobre o comportamento dinâmico de um sistema vibratório de um grau de liberdade São projetados dois dispositivos de atrito constituídos por uma esfera em contato com um barra plana de aço. No primeiro protótipo a força normal no contato é mantida constante. No segundo dispositivo é utilizado um atuador piezelétrico para variar a intensidade da força normal. É desenvolvida uma metodologia experimental para analisar o comportamento dinâmico do sistema vibratório e identificar as propriedades físicas dos amortecedores de atrito. Os modelos matemáticos-computacionais dos dois amortecedores de atrito são usados para realizar simulações com um sistema vibratório, com a finalidade de analisar a influência da variação da força normal de contato sobre o comportamento do sistema vibratório e avaliar a capacidade de dissipação da energia vibratória. No primeiro amortecedor mediante uma metodologia experimental, é possível identificar o comportamento da força de atrito induzida ao sistema dinâmico, são identificadas também as não linearidades devidas ao atrito. Na resposta em frequência é possível identificar as frequências estruturais geradas pelo dispositivo...

Friction, lubrication and wear of total joint replacements

Flanagan, Sarah
Fonte: University of Limerick Publicador: University of Limerick
Tipo: Doctoral thesis; all_ul_research; ul_published_reviewed; ul_theses_dissertations; none
ENG
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363.94457%
peer-reviewed; The work described in this report is a contribution to ongoing research to develop more effective orthopaedic joint systems though fundamental studies of the behaviour of various novel material combinations and component configurations. Compliant layer technology, incorporating a low elastic modulus polyurethane layer for the bearing surface, has been proposed to offer prolonged longevity of artificial joints by maintaining a fluid film between the articulating surfaces thus reducing friction and wear. To ensure a complaint layer joint retains fit, form and function over its lifetime, material characterisation techniques were employed. Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) highlighted the sensitivity of the modulus of Bionate® polyurethanes 80A and 75D to temperature; in particular for 75D it revealed the close proximity of its glass transition temperature to in vivo operating temperatures and this shows a strong need for accurate temperature control during in vitro testing. The ability of aqueous lubricants to plasticise Bionate® materials was also demonstrated through DMTA, with reductions in the moduli and damping behaviour for hydrated samples being seen. Through a series of creep experiments, the non-linear viscoelastic behaviour of Bionate® polyurethane materials was demonstrated. Creep rupture was not observed over the test periods...

EFFECT OF COMPOSITION ON PERIPROSTHETIC FLUID RHEOLOGY AND FRICTION IN TOTAL KNEE ARTHROPLASTY

FAM, Hala
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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364.78594%
The present thesis investigates the friction properties of total knee replacement components using lubricating fluids of different composition and rheology. The first stage of the thesis involves characterization of the rheological properties of hyaluronic acid (HA)/bovine calf serum (BCS) solutions. With increased concentration and molecular weight of HA, higher viscosities and more pronounced shear thinning in steady shear flow was observed. In dynamic oscillatory flow, the elastic character of the solutions became more pronounced and the cross-over frequency decreased upon increasing concentration and molecular weight of HA. The second part of the thesis involves the determination of a method by which the coefficient of friction is estimated using a linear reciprocating wear testing machine with spherical metal indenters articulating on flat UHMWPE samples and deionised (D.I.) water lubrication. A characteristic periodic pattern in the friction behaviour was observed and the coefficient of friction was computed by calculating the average of 30 points about the midpoint between reversals and using the average of three cycles. The third part of the thesis involves the investigation of the effect of fluid composition on the coefficient of friction in knee replacement components. With increased concentration of HA in solution (0-1mg/mL)...

Relevant friction effects on walking machines

García Armada, Elena; González de Santos, Pablo
Fonte: Professional Engineering Publishing Publicador: Professional Engineering Publishing
Tipo: Comunicación de congreso Formato: 243247 bytes; application/pdf
ENG
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363.94457%
Dynamic modelling is an important issue in legged locomotion. However, friction has been neglected in most studied models. The aim of this work is the experimental determination of frictional effects over leg dynamics. For this purpose, previous work on friction modelling in robot manipulators (1), (3), has been followed and similar results have been achieved. However, a new friction component has been experimentally identified, which is the meshing friction in gear teeth. The meshing friction is responsible of friction torque oscillations whose amplitude has been found to be up to 12 percent of the average friction torque at low speeds. This friction component should be taken into account if an accurate friction model is desired.; Peer reviewed

Velocity Dependence in the Cyclic Friction Arising with Gears

García Armada, Elena; González de Santos, Pablo; Canudas de Wit, Carlos
Fonte: Sage Publications Publicador: Sage Publications
Tipo: Artículo Formato: 492435 bytes; application/pdf
ENG
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365.43164%
Recent research on friction in robot joints and transmission systems has considered meshing friction a position-dependent friction component. However, in this paper we show experimental evidence that meshing friction depends highly on joint speed.We identify the meshing friction in the gearboxes of a robotic leg, and we propose a new mathematical model that considers the rate dependency of meshing friction. The resulting model is validated through experimentation. Results show that meshing friction is responsible for friction torque oscillations with an amplitude up to 25 percent of the average friction torque at low speeds. Therefore, this friction component should be taken into account if an accurate friction model is desired.; Peer reviewed