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Reconstrução tridimensional de superfícies de fratura de materiais compósitos do tipo cfrp; THREE-DIMENSIONAL RECONSTRUCTION OF FRACTURE SURFACES OF CFRP TYPE COMPOSITE MATERIALS

Lobo, Raquel de Moraes
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 17/04/2009 PT
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A reconstrução tridimensional de superfícies de fratura de materiais compósitos do tipo CFRP é apresentada neste trabalho como um método possível para análise fractográfica desse material, cuja superfície de fratura pode apresentar uma rugosidade acentuada, com grande variação em altura. Dois métodos são apresentados para esse propósito: a reconstrução por foco variável, realizada com imagens de microscopia óptica e a reconstrução por paralaxe, realizada com par de imagens estéreo, obtidas por microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação é realizada para cada um dos dois métodos, discutindo seus limites e a eficiência de cada um deles, perante as dificuldades de análise de materiais compósitos unidirecionais e multidirecionais. O método de foco variável apresentou um excelente resultado de reconstrução, mas tem a necessidade de um número grande de imagens, tempo de dedicação do instrumento e limite de ampliação das imagens como fatores a serem considerados na escolha de melhor método. As inclinações da amostra, durante o método da paralaxe, revelam alterações nos histogramas das imagens adquiridas no sentido horário que limitam o uso do método para materiais com alta rugosidade. A obtenção de imagens em um único sentido e a construção de uma região de interesse...

Dano em materiais compósitos: SAFECom (Sistema de Análise de Fadiga de Estruturas em Compósito); Damage in composite materials: SAFECom (System of Analysis of Fatigue for Composites)

Daniel, Giovani Sacchetto
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 09/12/2011 PT
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O presente trabalho, inicialmente, apresenta uma revisão a cerca de vários métodos de análise de fadiga e tolerância ao dano em materiais compósitos e, em particular, o conceito de elemento crítico e o método da resistência residual é estudado e aplicado à análise de materiais compósitos poliméricos, reforçados por fibras contínuas, sob cargas cíclicas. Casos de laminados com concentradores de tensão são também abordados, principalmente, devido ao crescente emprego de materiais compósitos. Diante do contexto apresentado, o presente trabalho buscou desenvolver uma ferramenta computacional, que fosse capaz de prever de forma consistente tanto a vida em fadiga de estruturas em material compósito como a resistência residual dessas estruturas sob a ação de carregamentos cíclicos. Dessa forma, um modelo baseado na resistência residual, que envolve integração numérica, é implementado em um programa computacional denominado SAFECom (Sistema de Análise de Fadiga de Estruturas em Compósito), o qual é aplicado a alguns estudos de casos. O SAFECom foi, então, avaliado, comparando resultados obtidos com dados da literatura. Verifica-se uma boa convergência entre os resultados nessa fase de avaliação. Por fim...

Avaliação do comportamento de materiais compósitos de matrizes cimentícias reforçadas com fibra de aramida kevlar

Bernardi, Stefania Tesi
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
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Esse trabalho aborda a questão de materiais compósitos reforçados com fibras (fiber reinforced concrete) com enfoque em matrizes cimentícias reforçadas com fibra de aramida Kevlar. O objetivo é caracterizar o potencial da fibra de aramida Kevlar como elemento de reforço a ser adicionado ao concreto. O trabalho busca caracterizar o desempenho dos compósitos formados, identificando as alterações decorrentes da incorporação em função do comportamento mecânico e da resistência ao impacto. Os objetivos são verificar a potencialidade de utilização dessa fibra em termos de trabalhabilidade e resistência mecânica; definir como deve ser a forma de incorporação, verificar a aderência da fibra à matriz através de microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e determinar a resistência ao impacto, comparando matrizes sem adição de fibra com corpos-de-prova moldados com vários tipos e teores de fibra (aço, sisal, vidro, polipropileno e aramida). Como vantagens da incorporação das fibras de aramida Kevlar, constata-se um incremento na resistência à compressão dos compósitos aos 28 dias em relação aos espécimes sem adição de fibra. Observam-se, também, reduções na massa específica e na trabalhabilidade dos espécimes com adição de fibra de aramida Kevlar em comparação aos sem adição. Em relação à resistência ao impacto...

Otimização de estruturas de materiais compósitos laminados, baseada em confiabilidade, utilizando algoritmos genéticos e redes neurais artificiais; Reliability based design optimization of composite structures using genetic algorithms and artificial neural networks

Lopes, Paulo André Menezes
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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A resistência e a rigidez de materiais compósitos variam consideravelmente devido a mudanças no tipo de material, espessura das camadas, ângulo de orientação das fibras e seqüência das lâminas. O projeto de uma estrutura ótima pode ser obtido dada uma determinada condição de carga. Vários métodos de otimização determinísticos foram desenvolvidos para tratar esse problema. Algumas vezes a orientação ótima das fibras muda quando as condições de carga variam e o desempenho da estrutura é altamente afetado pelas variáveis de projeto e condições de carregamento. Dessa forma, a otimização deste tipo de estrutura utilizando a confiabilidade como restrição é um importante problema a ser tratado. Este trabalho trata do problema da otimização de estruturas de materiais compósitos laminados com restrição de confiabilidade utilizando algoritmos genéticos e redes neurais. A análise da estrutura é feita via elementos finitos e as tensões na direção dos eixos principais de cada lâmina são utilizadas para o cálculo do índice de confiabilidade da estrutura, sendo a função de estado limite o critério de Tsai-Wu para falha de materiais compósitos laminados. A análise de confiabilidade é feita através de um dos seguintes métodos: FORM com um ponto de linearização...

Tenacidade à fratura de materiais compósitos de fricção como requisito de projeto de componentes de frenagem para indústria automobilística

Casaril, Alexandre
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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Este trabalho apresenta a aplicação dos conceitos da mecânica da fratura para materiais de fricção, especificamente sobre a tenacidade à fratura de materiais compósitos de fricção e sua utilização como requisito de projeto de componentes para a indústria automobilística. O conceito de tenacidade à fratura foi abordado como propriedade de desempenho e requisito de aplicação no projeto de novos materiais de fricção com objetivo de mitigar a ocorrência de falhas em serviço por quebra do componente. Foi proposto um método de medição para a tenacidade à fratura dos materiais de fricção, baseado na norma pertinente, ASTM D5045-99. O método foi validado através da caracterização de cinco materiais de fricção, atualmente utilizados na montagem de sistemas de freio destinados a veículos pesados de transporte de carga e passageiros, para os mercados brasileiro, da América Latina e dos Estados Unidos, e pelo confronto dos resultados obtidos, com expectativas de resultados baseados na literatura existente. Foram realizados os testes de medição da tenacidade à fratura em função da temperatura. As análises fractográficas mostraram um padrão de superfície de fratura típica para materiais compósitos de matriz frágil...

Modelação micromecânica do comportamento de materiais compósitos de matriz de alumínio

Oliveira, João Alexandre Dias de
Fonte: Universidade de Aveiro Publicador: Universidade de Aveiro
Tipo: Dissertação de Mestrado
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66.68%
Na simulação numérica do comportamento de materiais Compósitos de Matriz Metálica (CMM) reforçados com partículas de material cerâmico é frequentemente necessário recorrer a malhas de elementos finitos não- -estruturadas. A grande quantidade de memória necessária e de tempo de cálculo despendido obrigam a uma optimização do cálculo estrutural. Assim, é de fulcral importância desenvolver procedimentos e modelos numéricos que permitam prever e estudar algumas das particularidades de comportamento destes materiais. Uma das metodologias que permite este tipo de estudo é a Homogeneização por Expansão Assimptótica (HEA). Esta abordagem pode ser utilizada para determinar propriedades mecânicas efectivas e globais a partir do comportamento de um volume representativo na microescala – a Célula Representativa Unitária (CRU). Todavia, a modelação com CRU requer o controlo criterioso de alguns parâmetros. De entre estes destacam-se a fracção volúmica de reforço e a topologia/distribuição das partículas de reforço no seio da matriz do CMM. Adicionalmente, a complexidade geométrica inerente a este tipo de células representativas unitárias implica a utilização de malhas de elementos finitos não-estruturadas...

Homogeneização de propriedades termoelásticas de materiais compósitos

Ferreira, Paulo Sérgio Almeida
Fonte: Universidade de Aveiro Publicador: Universidade de Aveiro
Tipo: Dissertação de Mestrado
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A modelação numérica detalhada do comportamento termomecânico de componentes estruturais constituídos por materiais compósitos requer geralmente o conhecimento prévio das suas propriedades macroscópicas. Por um lado, através de modelos analíticos é possível obter estimativas para os valores das propriedades efectivas dos materiais, assim como majorantes e minorantes para esses valores. Por outro lado, é possível utilizar métodos de natureza numérica, de entre os quais se destaca a homogeneização por expansão assimptótica. O recurso a metodologias de homogeneização pode trazer benefícios computacionais bastante significativos. Esta técnica permite a substituição de um meio heterogéneo por um meio homogéneo equivalente, permitindo, assim, a obtenção de leis de comportamento macroestruturais a partir de informação relativa ao nível microestrutural. Neste trabalho procede-se a um estudo comparativo das propriedades termoelásticas de materiais compósitos obtidas através de procedimentos numéricos de homogeneização por expansão assimptótica e de modelos analíticos com resultados experimentais obtidos a partir de fontes bibliográficas. ABSTRACT: The detailed numerical modelling of the thermomechanical behaviour of structural components built from composite materials requires...

Influência da microestrutura nas propriedades termoelásticas de materiais compósitos

Carriço, Hugo Daniel Pires
Fonte: Universidade de Aveiro Publicador: Universidade de Aveiro
Tipo: Dissertação de Mestrado
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Actualmente, os materiais compósitos têm uma grande importância em aplicações de engenharia. A previsão das propriedades termomecânicas destes materiais é frequentemente efectuada recorrendo à sua modelação numérica detalhada, sendo geralmente requerido o conhecimento prévio das suas propriedades macroscópicas. Este facto leva geralmente à necessidade de grande quantidade de memória e de tempo de cálculo na determinação das propriedades dos materiais compósitos. Um modo de ultrapassar este problema é a utilização de metodologias de omogeneização, das quais se destaca a homogeneização por expansão assimptótica. Esta técnica leva à substituição de um meio heterogéneo por um meio homogéneo equivalente, permitindo, assim, a obtenção de leis de comportamento macroestruturais a partir de informação relativa ao nível microestrutural. Neste trabalho, procedeu-se a um estudo da influência da microestrutura da célula representativa unitária nas propriedades termoelásticas de materiais compósitos, através de procedimentos numéricos de homogeneização por expansão assimptótica. Os resultados numéricos foram analisados e comparados com resultados experimentais obtidos de fontes bibliográficas. ABSTRACT: Nowadays...

Preparação e caracterização de novos materiais compósitos baseados em fibras de celulose

Fernandes, Tânia Freitas
Fonte: Universidade de Aveiro Publicador: Universidade de Aveiro
Tipo: Dissertação de Mestrado
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66.84%
O objectivo deste trabalho consistiu no estudo das propriedades térmicas e mecânicas de materiais compósitos utilizando fibras de celulose, na forma de pasta kraft de Eucalyptus globulus branqueada, como elementos de reforço, e um polímero alifático biodegradável, o poli(sebacato de etileno) PSE, como matriz. Para promover a compatibilidade entre ambos os componentes, as fibras de celulose foram submetidas a uma modificação heterogénea controlada com derivados de ácidos gordos (cloretos de hexanoílo e dodecanoílo) de modo a aumentar o seu carácter hidrofóbico. A ocorrência da modificação química foi confirmada por Análise Elementar (EA), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIRATR) e determinação de ângulos de contacto. A Análise Termogravimétrica (TGA) indicou que a esterificação com estes derivados de ácidos gordos incrementou o carácter hidrofóbico das fibras; porém, diminuiu a sua estabilidade térmica. Após modificação, a cristalinidade e morfologia das fibras foram preservadas em grande extensão, como confirmado por Difracção de Raios-X (XRD) e Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM), respectivamente. Materiais compósitos com 15 e 30% de fibras não modificadas e esterificadas foram preparados numa misturadora apropriada...

Modificação química de fibras de celulose para produção de novos materiais compósitos bifásicos monocomponentes

Macedo, Vera Fátima Simão de
Fonte: Universidade de Aveiro Publicador: Universidade de Aveiro
Tipo: Dissertação de Mestrado
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O presente trabalho teve como objectivo a preparação de novos materiais compósitos bifásicos monocomponentes e o estudo das suas propriedades. Estes novos materiais compósitos possuem duas fases (bifásico), uma fase fibra e outra polímero, ligadas quimicamente resultando num único componente (monocomponente). O trabalho experimental foi dividido em duas grandes etapas. A primeira etapa consistiu no estudo da modificação química das fibras de celulose, nativa e α- celulose, com anidrido maleico. A ocorrência de modificação química das fibras com anidrido foi avaliada por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier com Reflectância Total Atenuada (FTIR-ATR), ganho de massa, determinação de grupos carboxilo, medidas de viscosidade, difracção de raio-X, distribuição de comprimentos de fibras, teores de finos, Microscopia Electrónica de Varrimento (MEV), ângulo de contacto e ensaios físico-mecânicos. As modificações químicas foram eficientes e proporcionais à quantidade de anidrido maleico utilizado, obtendo-se um bom equilíbrio entre grau de modificação e preservação das fibras nas condições experimentais estudadas. Porém, através dos ensaios físico-mecânicos, verificou-se uma perda nas propriedades ópticas e mecânicas das fibras modificadas com anidrido. A segunda etapa consistiu na polimerização de 2-hidroxietil metacrilato (HEMA) na presença de fibras de celulose originais e fibras previamente modificadas com anidrido maleico. Após polimerização...

Mechanical properties of microsphere based composite materials; Propriedades mecanicas de materiais compósitos com microesferas

Rajkumar, Ananth
Fonte: Universidade de Aveiro Publicador: Universidade de Aveiro
Tipo: Dissertação de Mestrado
ENG
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In this experimental study two different types of composite materials were prepared and their mechanical behavior was investigated. The first group consists of porous material made from sintering a mixture of micron size glass and metal spheres. Though the porous compacts made from glass microspheres have been already investigated, the main aim of the present work is to study the effect of varying the proportion of the metal spheres on the mechanical strength of the final sintered porous material. The results presented herein show that mixing metal microspheres always results in diminishing of the fracture strength of the final material and the decrease is first proportional to the volume ratio but after a certain percentage the material becomes very week; a provisional explanation is suggested. The fracture path and surface in disc type specimen broken under a flexural stress were also studied by optical microscopy. The second composite material studied consists of hollow metal spheres embedded in a polymer matrix; the general aim is to prepare lightweight armour for energy absorption under impact. Composites were made by mixing the millimeter size hollow aluminum spheres in a two-part epoxy and subsequent thermal curing of the mixture. The tests on the cured samples showed that they generally had many voids and the strength was low. An improved procedure was devised that led to considerable reduction of voids and consequently an improvement in the strength.; No trabalho aqui apresentado foram estudados dois tipos de materiais compósitos. O primeiro grupo de materiais consiste em materiais porosos obtidos a partir de sinterização de uma mistura de microesferas metálicas com microesferas de vidro. As propriedades dos materiais porosos preparados com apenas microsferas de vidro já foram estudadas; o estudo aqui descrito tem como objectivo investigar a influencia de misturar microesferas metálicas nas propriedades mecânicas do produto final. Os resultados indicam que as microesferas metálicas diminuem a resistência do material e essa diminuição é dependente da concentração de esferas metálicas; após certa concentração a diminuição é acentuada. Propõe-se uma explicação provisória. Também foi estudada a morfologia de fractura utilizando a técnica de microscopia óptica. O segundo grupo de materiais foi preparado a partir de esferas ocas metálicas e uma resina. O objectivo final é preparar um material leve mas resistente a impactos. Foram preparados materiais compósitos utilizando a técnica convencional que resultou em amostras com lacunas. A nova técnica aqui apresentada diminui consideravelmente este problema e os compósitos preparados com esta técnica tem quase dobro de resistência mecânica.; Mestrado em Ciência de Materiais

Influência da força de aperto na minimização do dano em furação a alta velocidade em materiais compósitos

Tavares, Carla Merícia Monteiro
Fonte: Faculdade de Ciências e Tecnologia Publicador: Faculdade de Ciências e Tecnologia
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2013 POR
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Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica; A utilização industrial dos materiais compósitos reforçados com fibra de carbono tem vindo a aumentar devido à combinação das suas características específicas, como elevada rigidez e baixo peso. De modo a efectuar a ligação entre componentes produzidos neste tipo de materiais recorre-se normalmente ao processo de furação. O dano mais importante que ocorre devido a este processo é a delaminação, provocada pela acção da força axial e que tem influência directa na resistência do material. A utilização de aperto na fixação das peças no processo de furação pode diminuir a ocorrência da delaminação, logo o aprofundamento do conhecimento relativo a este assunto revela-se importante devido à necessidade de minimização do dano. Neste trabalho pretende-se definir uma nova técnica e consequentemente, uma metodologia para a sua aplicação com o propósito de diminuir o dano de delaminação que ocorre no processo de furação a alta velocidade de peças em materiais compósitos reforçados com fibra de carbono. O conjunto de valores dos parâmetros do processo foi definido com base na literatura consultada e tendo como propósito cobrir uma gama relativa à condição de alta produtividade. Desenvolveu-se ainda um sistema de fixação para ser possível o controlo do aperto dos provetes de três espessuras diferentes nos vários ensaios de furação realizados para diferentes condições. Com o resultado dos ensaios realizados foi possível verificar a influência do aperto na ocorrência da delaminação durante o processo de furação a alta velocidade...

Análise da influência das variáveis do processo de furação de materiais compósitos sobre o dano através do método de Taguchi com características dinâmicas

Melo, Ricardo Albuquerque
Fonte: Universidade Nova de Lisboa Publicador: Universidade Nova de Lisboa
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em /09/2014 POR
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Hoje em dia a utilização de materiais compósitos por parte das indústrias é cada vez maior porque conseguem satisfazer as exigências actuais de maneira mais eficiente do que os materiais convencionais. Com o fabrico de compósitos pretende-se atingir valores óptimos de parâmetros como a forma, massa, força, durabilidade, rigidez, custos, etc. O processo de furação em materiais compósitos é um processo bastante complexo porque a furação provoca danos no material que podem comprometer as suas ligações. O dano mais importante na furação de materiais compósitos é a delaminação, por esta razão, investigações conduzidas no sentido de a reduzir ou eliminar são essenciais. A espessura dos componentes e o diâmetro dos furos são requisitos dos produtos a fabricar, mas a maioria dos modelos presentes na literatura não contempla a sua variação. Mantendo estes dois factores constantes é possível observar o efeito dos parâmetros de corte e definir os respectivos modelos empíricos, mas ainda não foi concretizado um modelo global que seja fiável do ponto de vista dos aspectos físicos do processo. Neste trabalho estudou-se a influência das variáveis do processo de furação a alta velocidade em compósitos reforçados com fibra de carbono no dano resultante através do método de Taguchi com características dinâmicas...

Estudo dos efeitos ambientais no comportamento mecânico de materiais compósitos

Campos, André António Rodrigues
Fonte: Universidade da Beira Interior Publicador: Universidade da Beira Interior
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2012 POR
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Nos últimos anos temos assistido a um rápido crescimento do uso de materiais compósitos reforçados com fibras em aplicações de engenharia, e esta tendência tenderá a aumentar ainda mais. Este fenómeno ocorre em particular nas indústrias automóvel, aeronáutica e naval onde o uso de materiais compósitos laminados está associado à redução de peso e consequente economia de combustível. No entanto, a sensibilidade destes materiais a cargas de impacto é ainda um sério obstáculo à sua utilização generalizada. Por outro lado, nestas aplicações estes materiais estão sujeitos a vários ambientes hostis promovendo, deste modo, a sua degradação. Neste contexto, o presente trabalho foi elaborado em colaboração com a empresa Nelo e visa a melhoria da resistência ao impacto de laminados usados na construção de kayaks através do reforço da matriz com pó de cortiça. Posteriormente efetuou-se um estudo exaustivo da degradação destes materiais, em termos de resistência ao impacto, para vários ambientes hostis.

Análise micromecânica dos compósitos com fibras curtas e partículas

Casaril,Alexandre; Gomes,Eduardo Rovaris; Soares,Marcos Roberto; Fredel,Márcio Celso; Al-Qureshi,Hazim Ali
Fonte: Rede Latino-Americana de Materiais Publicador: Rede Latino-Americana de Materiais
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2007 PT
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66.78%
O presente trabalho diz respeito à investigação do comportamento mecânico de materiais compósitos reforçados com fibras curtas e partículas. É apresentado um modelo simples com o intuito de prever a resistência à ruptura desta classe de materiais compósitos. O modelo consiste na modificação da Lei da Mistura, com a introdução de um termo referente à fase partícula presente no compósito. É introduzido e investigado um fator de correção (gama) nesse termo, para ajustar a magnitude de contribuição efetiva da fase partícula para a resistência do compósito. É desenvolvido, ainda, um equacionamento simplificado para correção do fator beta - de alinhamento de fibras - presente na equação da Lei das Misturas, que é preciso ser feita por causa do alinhamento preferencial das fibras que ocorre durante a etapa de compactação do material durante o processamento. Foram produzidos três materiais compósitos diferentes entre si, empregando as mesmas matérias-primas. Os materiais foram ensaiados pelo método de flexão a três pontos, a fim de determinar suas propriedades mecânicas. A comparação entre as propriedades mecânicas obtidas experimentalmente e as propriedades previstas através do modelo indicam boa concordância do modelo com o comportamento real dos materiais compósitos reforçados com fibras curtas e partículas.

Modelagem do comportamento termo-mecânico transiente de estruturas de materiais compósitos pela teoria de volumes finitos

Cavalcante, Márcio André Araújo
Fonte: Universidade Federal de Alagoas; BR; Estruturas; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil; UFAL Publicador: Universidade Federal de Alagoas; BR; Estruturas; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil; UFAL
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
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66.83%
The advance of the materials science has motivated the advent of composite materials with different characteristics that assure high performance thermo-mechanical, such as the advanced fiber reinforced composites and those that present a gradual variation in its microstructure. Nowadays, many computational models and analytical methods are being employed for evaluation of the behavior of such materials. An alternative technique, applied to the steady-state thermo-mechanical analysis, which considers the coupling between microstructure and macrostructure behaviors, is that originally denominated of Higher-Order Theory. In this work is used the same theoretical base of the Higher-Order Theory, with a simplification in the discretization and assembly of the system of equations. In this way, this theory presents some similarities in relation to the finite-volume technique used in fluid dynamics problems, reason for which is enough reasonable to adopt the denomination finitevolume theory for this method. Besides, as a contribution of this study, it is presented a parametric formulation that allows a larger flexibility in the mesh generation and a reduction of the problem in relation to the number of variables, particularly appropriate for analysis of structures with curved contour. The formulation was also extended for the accomplishment of transient thermo-mechanical analysis. In the present study...

Estudo comparativo de pás para aerogeradores de grande porte fabricadas em materiais compósitos reforçadas com fibra de carbono ou fibra de vidro

Campos, Maxdavid Oliveira
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
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76.79%
The research and development of wind turbine blades are essential to keep pace with worldwide growth in the renewable energy sector. Although currently blades are typically produced using glass fiber reinforced composite materials, the tendency for larger size blades, particularly for offshore applications, has increased the interest on carbon fiber reinforced composites because of the potential for increased stiffness and weight reduction. In this study a model of blade designed for large generators (5 MW) was studied on a small scale. A numerical simulation was performed to determine the aerodynamic loading using a Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Two blades were then designed and manufactured using epoxy matrix composites: one reinforced with glass fibers and the other with carbon fibers. For the structural calculations, maximum stress failure criterion was adopted. The blades were manufactured by Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), typical for this type of component. A weight comparison of the two blades was performed and the weight of the carbon fiber blade was approximately 45% of the weight of the fiberglass reinforced blade. Static bending tests were carried out on the blades for various percentages of the design load and deflections measurements were compared with the values obtained from finite element simulations. A good agreement was observed between the measured and calculated deflections. In summary...

Utilização de RNA´s na construção do diagrama de vida constante de probabilidade de materiais compósitos

Belisio, Adriano Silva
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica; Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica; Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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66.7%
The static and cyclic assays are common to test materials in structures.. For cycling assays to assess the fatigue behavior of the material and thereby obtain the S-N curves and these are used to construct the diagrams of living constant. However, these diagrams, when constructed with small amounts of S-N curves underestimate or overestimate the actual behavior of the composite, there is increasing need for more testing to obtain more accurate results. Therewith, , a way of reducing costs is the statistical analysis of the fatigue behavior. The aim of this research was evaluate the probabilistic fatigue behavior of composite materials. The research was conducted in three parts. The first part consists of associating the equation of probability Weilbull equations commonly used in modeling of composite materials S-N curve, namely the exponential equation and power law and their generalizations. The second part was used the results obtained by the equation which best represents the S-N curves of probability and trained a network to the modular 5% failure. In the third part, we carried out a comparative study of the results obtained using the nonlinear model by parts (PNL) with the results of a modular network architecture (MN) in the analysis of fatigue behavior. For this we used a database of ten materials obtained from the literature to assess the ability of generalization of the modular network as well as its robustness. From the results it was found that the power law of probability generalized probabilistic behavior better represents the fatigue and composites that although the generalization ability of the MN that was not robust training with 5% failure rate...

Localização de impactos em placa laminada em materiais compósitos instrumentada com rede de sensores piezoelétricos; Impact localization in composite laminated plates instrumented with a network of piezoelectric sensors

André Luiz de Aguiar Ribeiro
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 17/12/2014 PT
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66.68%
A utilização de materiais compósitos na indústria tem crescido cada vez mais e se firmou como uma tendência para os próximos anos. Seja nos ramos automotivo, náutico, aeroespacial ou de defesa, as aplicações são as mais diversas, tendo em comum o usufruto da excelente relação de resistência por peso oferecida por este tipo de material. Em certos ramos, entretanto, como o aeroespacial, a utilização de materiais compósitos requer atenção especial, por ser característico destes materiais a ocorrência de tipos de falha próprios como delaminações, rupturas de fibra e de matriz, descolamentos, perfuração parcial ou total, alguns dos quais não observáveis a olho nu. O presente trabalho se debruça sobre esta problemática, visando o desenvolvimento de um método de apoio a técnicas de monitoramento de integridade estrutural por meio da localização de impactos com uso de sensores piezelétricos, implantado em peças sobretudo da indústria aeroespacial, permita catalogar regiões que hajam sofrido impactos importantes e possam apresentar falhas. Para conduzir o presente trabalho, foi feita uma revisão bibliográfica de técnicas de localização de impactos ou falhas em placas presentes no estado da arte, com análise e proposta de um método que se preste a este mesmo propósito inclusive para placas anisotrópicas. Foi estudado e desenvolvido um método a base de funções de erro...

Estudo dos efeitos ambientais no comportamento mecânico de materiais compósitos

Campos, André António Rodrigues
Fonte: Universidade da Beira Interior Publicador: Universidade da Beira Interior
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2012 POR
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Nos últimos anos temos assistido a um rápido crescimento do uso de materiais compósitos reforçados com fibras em aplicações de engenharia, e esta tendência tenderá a aumentar ainda mais. Este fenómeno ocorre em particular nas indústrias automóvel, aeronáutica e naval onde o uso de materiais compósitos laminados está associado à redução de peso e consequente economia de combustível. No entanto, a sensibilidade destes materiais a cargas de impacto é ainda um sério obstáculo à sua utilização generalizada. Por outro lado, nestas aplicações estes materiais estão sujeitos a vários ambientes hostis promovendo, deste modo, a sua degradação. Neste contexto, o presente trabalho foi elaborado em colaboração com a empresa Nelo e visa a melhoria da resistência ao impacto de laminados usados na construção de kayaks através do reforço da matriz com pó de cortiça. Posteriormente efetuou-se um estudo exaustivo da degradação destes materiais, em termos de resistência ao impacto, para vários ambientes hostis.