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[en] ANALYSIS OF THE CEMENT-TREATED AGGREGATE BASE MATERIAL BEHAVIOR WITH A TIRE RUBBER ADDITION FOR PAVEMENTS BASE APPLICATIONS / [pt] ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DE BRITA GRADUADA TRATADA COM CIMENTO COM A ADIÇÃO DE BORRACHA DE PNEUS PARA APLICAÇÃO EM CAMADAS DE BASE DE PAVIMENTOS

CIRO LOYOLA TESSARI 25 April 2018 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta um estudo técnico experimental sobre a utilização de borracha moída de pneu (BMP) como adição, juntamente com cimento Portland à brita graduada simples (BGS), no intuito de avaliar a aplicabilidade desse material em camadas de base de pavimentos rodoviários. Como resultado obtémse uma BGTC - Brita graduada tratada com cimento, com adição de BMP. O principal objetivo da adição de borracha na BGTC é reduzir o fissuramento, que é um problema comum em bases cimentadas. Para melhor comparação dos resultados das misturas com adições de borracha foi realizada uma mistura de BGTC sem adições, a qual foi tratada como mistura padrão neste estudo, com 3 por cento, 4 por cento e 5 por cento de cimento. O agregado granítico selecionado para esta pesquisa é proveniente de jazida situada no município de Cariacica/ES e foi escolhido por ter apresentado bom desempenho nos ensaios de caracterização. A partir da análise granulométrica realizada na borracha, selecionou-se para esse estudo a fração passante na peneira de 2,38mm e retida na peneira de 1,19 mm. Foram estuadas as seguintes porcentagens de adição de BMP: 0,5 por cento, 1,0 por cento, 1,5 por cento, 2,5 por cento, 3,5 por cento e 4,5 por cento. As amostras foram submetidas a ensaios de compactação, compressão simples, compressão diametral, triaxial de cargas repetidas e microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios de compressão simples foram realizados com tempos de cura de 7, 28 e 56 dias. Os ensaios de compressão diametral foram realizados com tempos de cura de 28 e 56 dias. Os ensaios triaxiais de carga repetida foram realizados com tempo de cura de 56 dias. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo dependentes do teor de BMP utilizados e do tempo de cura. Dentre as composições de BMP estudadas, a que apresentou o melhor comportamento foi a que possuia adição de 1,5 por cento de borracha e 56 dias de cura. Esta adição apesar de reduzir a RCS e a RTCD em 30 por cento e 28 por cento respectivamente, proporcionou melhoria no comportamento resiliente e menor perda de resistência na região pós pico perante o ensaio de RCS. Tal fato ressalta o emprego positivo de borracha de pneu triturada em camadas de base de pavimentos rodoviários, tanto sob a ótica da engenharia de pavimentos quanto em relação a questões ambientais e econômicas. / [en] This work presents a technical and experimental study on the use of tire rubber as an addition, together with Portland cement, to a simple graded gravel, in order to evaluate the applicability of this material in the base layers of road pavements. As a result, cement-treated graded gravel with the addition of rubber is obtained. The main objective of the addition of rubber is to reduce cracking, which is a common problem in cemented bases. A standard mixture of cement-treated graded gravel was carried out for better comparison between the mixtures with additions of 3 percent, 4 percent and 5 percent of cement. The granitic aggregate selected for this research came from the municipality of Cariacica/ES and was selected because it presented an appropriate performance in the characterization tests. From the granulometric analysis performed on this material, the fraction passing the sieve 2,38 mm and retained in the sieve 1,19 mm, was selected for this study. In this study were selected 0,5 percent, 1,0 percent, 1,5 percent, 2,5 percent, 3,5 percent and 4,5 percent additions of rubber. The blends were subjected to compaction, direct compression, split tensile, cyclic triaxial and scanning electron microscope tests. Direct compression tests were performed with cure times of 7, 28 and 56 days. Split tensile tests were performed with curing time of 28 and 56 days. Cyclic triaxial tests were performed with curing time os 56 days. The results were satisfactory, being dependent on the content of rubber and the curing time. Among the blends that were analyzed, 1,5 percent of addition and 56 days of curing time leaded to the best results. Despite the reduction of 30 percent and 28 percent in the compression and tensile resistances, this amount of rubber addition provided a better resilient behavior and a higher post pick resistance in the compression test. This fact highlights the positive use of tire rubber in pavement base layers, not only from the standpoint of pavement engineering, but promoting gains of sustainability and economy as well.
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[en] THE PHYSICAL, MECHANICAL AND MESO-STRUCTURAL PROPERTIES OF THE BAMBOO GUADUA WEBERBAUERI OF ACRE / [pt] AS PROPRIEDADES FÍSICAS, MECÂNICAS E MESO-ESTRUTURAL DO BAMBU GUADUA WEBERBAUERI DO ACRE

JOSE ROBERTO DE LIMA MURAD 16 October 2007 (has links)
[pt] O bambu apresenta baixo consumo de energia e baixo custo de produção, além de ser um material renovável e ecológico. É um material potencialmente promissor que vem demonstrando grandes qualidades para a construção civil. Estudos mostraram que a relação resistência à tração e peso específico do bambu é 2,77 vezes maior que a do aço. Este trabalho tem como objetivo a caracterização física, mecânica e meso-estrutural do bambu da espécie Guadua weberbaueri para possível aplicação na engenharia civil como material não convencional. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram valores compatíveis a outras espécies pesquisadas. Concluiu-se que o material quando sujeito a carga de tração, cisalhamento ou compressão apresentou comportamento semelhante ao de outras espécies já estudadas, desde 1979, no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, sob a orientação do professor Khosrow Ghavami. Onde foram desenvolvidos vários programas de investigação para o emprego do bambu e outras fibras vegetais na construção de edificações de baixo custo, substituindo produtos de asbesto, aço, cimento e outros materiais poluentes e não renováveis. Podendo este ser utilizado como material alternativo na engenharia civil. / [en] The bamboo presents low consumption of energy and low cost of production, beyond being a renewable and ecological material. It is a potentially promising material that comes demonstrating great qualities for the civil construction. Studies had shown that the relation tensile strenght and specific weight of the bamboo is 2,77 times bigger that of the steel. This thesis presents the results of an experimental investigation to establish the physical, mechanics and meso-structural, of the bamboo of the species Guadua weberbaueri for possible application in the civil engineering as a non- conventional material. The results of the mechanical rehearsals showed compatible values to other researched species. It was concluded that the material when subject to traction loads, shear or compression presented similar behavior to the of other studied species already, since 1979, in the Department of Civil Engineering of PUC-Rio, under the orientation of professor Khosrow Ghavami. Where some programs of inquiry for the vegetal job of the bamboo and other staple fibers in the construction of edifications of low cost had been developed, substituting pollutant products of asbestos, steel, cement and other pollutant materials didn´t renew. Being able this being used as non-conventional material in civil engineering.
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[en] A CONSTITUTIVE MODEL FOR FIBER REINFORCED CONCRETE / [es] UN MODELO CONSTITUTIVO PARA CONCRETO CON FIBRAS / [pt] UM MODELO CONSTITUTIVO PARA CONCRETO COM FIBRAS

LEONARDO CRAVEIRO SIMOES 19 April 2001 (has links)
[pt] Nos últimos 40 anos, tem-se observado um crescente interesse por compósitos formados pela adição de fibras a matrizes de concreto, os chamados concretos reforçados com fibras. Esse interesse é justificado, sobretudo, pelo significativo ganho em tenacidade que as fibras proporcionam, atenuando as características frágeis do concreto. De fato, em virtude do mecanismo de reforço promovido pelas fibras, o concreto com fibras é capaz de absorver muito mais energia de deformação até a ruptura, apresentando, no regime pós-fissuração, um comportamento muito mais suave que o concreto simples. Esse comportamento é acompanhado por um processo de fissuração mais uniforme, no qual observam-se fissuras mais finas e menos espaçadas. Além disso, registram-se aumentos nos valores de resistência do material e nos níveis de deformação que ele atinge até seu completo esgotamento. Tendo em vista os benefícios que as fibras aportam ao desempenho do concreto, seu emprego seria recomendável a estruturas em que a ductilidade é um dos parâmetros principais de projeto, ou naquelas feitas com concretos de alta resistência, uma vez que estes apresentam um comportamento ainda mais frágil que os concretos de resistência normal. Além disso, a utilização de fibras no combate aos esforços de cisalhamento mostra-se extremamente vantajosa e promissora. Neste trabalho, apresenta-se um modelo constitutivo para concreto reforçado com fibras baseado na formulação hipoelástica de ELWI E MURRAY (1979), originalmente proposta para concreto simples. As especificidades do comportamento do concreto com fibras frente às mais diversas solicitações, tais como, tração, compressão e cisalhamento, são incorporadas ao modelo através de relações tensão-deformação adequadas a esse material. Tais relações provêm de estudos analíticos e experimentais sobre o assunto, publicados na literatura técnica especializada. O modelo assim obtido é implementado no programa FEPARCS (ELWI E MURRAY, 1980), capaz de realizar análises númericas não-lineares através do método dos elementos finitos. Por fim, utiliza-se esse program para simular a resposta de uma estrutura de concreto com fibras, cujo ensaio experimental aparece minuciosamente descrito em (CRAIG, 1987). Os resultados numéricos obtidos são comparados com os experimentais correspondentes, em termos da curva carga versus deslocamento, desenvolvimento e distribuição de fissuras, progressão do escoamento da armadura longitudinal (convencional) e modo de ruptura. Avalia-se, então, a eficiência da implementação realizada na descrição do comportamento de estruturas de concreto com fibras. / [en] Along the past forty years, an increasing interest on composite materials formed by the addition of discrete fibers to a concrete matrix is being observed. These composites are known as fiber reinforced concretes. The interest on the use of fibers as reinforcement is justified by their significative contribution to concrete thoughness, as they reduce the brittle characteristics of that material. In fact, due to fiber reinforcement mechanism, fiber reinforced concrete can absorb much more strain energy until failure, in comparison to ordinary concrete. The cracking process seems to be more uniform, as the distance between cracks are reduced. Besides that, the material strength and the deformation levels at cracking and rupture are greater, on the case of fiber reinforced concrete. The benefits that fibers bring to concrete behavior indicate that they could be used as complementary reinforcent for concrete structures when ductility is a major design concern, or when high strength concrete is employed, as this class of material tends to be much more brittle then normal strength concrete. Fibers are also effective as shear reinforcement, and they could even replace stirrups in this function. In this work, a constituive model for fiber reinforced concrete is presented. This model is based on the formulation originally proposed by ELWI AND MURRAY (1979) for the case of ordinary concrete. The behavior characteristcs of fiber reinforced concrete are incorporated as adaquated uniaxial stress-strain relations in tension and compression. The behavior under shear stress is also considered. The model is then implemented in the finite element program FEPARCS (ELWI AND MURRAY, 1980). A numerical analysis on the response of a fiber reinforced concrete structure is conducted. Results reported in technical literature (CRAIG, 1987) are compared to those obtained by the finite element analysis. The efficiency of the model is then verified. / [es] En los últimos 40 anos, se ha observado un creciente interés por compuestos formados por la adición de fibras a matrizes de concreto, los llamados concretos reforzados con fibras. Ese interés se debe a la significativa ganancia en tenacidad que las fibras proporcionan, atenuando las características frágiles del concreto. De hecho, en virtud del mecanismo de refuerzo promovido por las fibras, el concreto con fibras es capaz de absorver mucha más energía de deformación hasta la ruptura, presentando, en el régimen posfisuración, un comportamiento mucho más suave que el concreto simple. Este comportamiento se ve acompañado por un proceso de fisuración más uniforme, en el cual se observan fisuras más finas y menos espaciadas. Además, se registran aumentos en los valores de resistencia del material y en los niveles de deformación que alcanza hasta su completa destrucción. Teniedo en cuenta los beneficios que las fibras aportan al desempeño del concreto, sería recomendable su empleo en extructuras donde la ductilidad es uno de los parámetros principales de proyecto, o en aquellas hechas con concreto de alta resistencia, ya que éstos presentan un comportamiento más frágil que los concretos de resistencia normal. En este trabajo, se presenta un modelo constitutivo para concreto reforzado con fibras que tiene como base la formulación hipoelástica de ELWI Y MURRAY (1979), originalmente propuesta para concreto simple. Las especificidades del comportamiento del concreto con fibras frente a las más diversas solicitudes, tales como, tracción, compresión y cisallamiento, se incorporan al modelo a través de relaciones tensión-deformación adecuadas a ese material. Tales relaciones provienen de estudios analíticos y experimentales sobre el asunto, publicados en la literatura técnica especializada. La implementación del modelo obtenido fue realizada a través del programa FEPARCS (ELWI Y MURRAY, 1980), capaz de realizar análisis númerico no lineal a través del método de los elementos finitos. Por fin, se utiliza ese programa para simular la respuesta de una extructura de concreto con fibras, cuyo ensayo experimental aparece minuciosamente descrito en (CRAIG, 1987). Los resultados numéricos obtenidos se comparan con los experimentales correspondientes, considerando la curva carga versus deslocamiento, desarrollo y distribuición de fisuras, progresión del deslizamiento de la armadura longitudinal (convencional) y modo de ruptura. Se evalúa entonces, la eficiencia de la implementación en la descrición del comportamiento de extructuras de concreto con fibras.
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[en] THE SIMPLIFIED HYBRID BOUNDARY ELEMENT METHOD APPLIED TO TIME DEPENDENT PROBLEMS / [pt] O MÉTODO HÍBRIDO SIMPLIFICADO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO APLICADO A PROBLEMAS DEPENDENTES DO TEMPO

RICARDO ALEXANDRE PASSOS CHAVES 22 March 2004 (has links)
[pt] O Método Híbrido dos Elementos de Contorno foi introduzido em 1987. Desde então, o método foi aplicado com sucesso a diferentes tipos de problemas de elasticidade e potencial, inclusive problemas dependentes do tempo. Esta Tese apresenta uma tentativa para consolidar a formulação simplificada do Método Híbrido dos Elementos de Contorno para a análise geral da resposta dinâmica de sistemas elásticos. Baseado em um método de superposição modal, um conjunto acoplado de equações diferenciais de movimento de alta ordem é transformado em um conjunto desacoplado de equações diferenciais de segunda ordem que podem ser integradas normalmente por meio de procedimentos conhecidos. Este método também é uma extensão de uma formulação introduzida por J. S. Przemieniecki, para a análise de vibração livre de barras e elementos de viga baseada em uma série de freqüências. O método trata estruturas restringidas, com condições iniciais não homogêneas dadas como valores nodais e também através de campos prescritos no domínio, assim como forças genéricas de massa (além de forças inerciais). Esta tese também tem por objetivo estabelecer a consolidação conceitual da aplicação da versão simplificada do Método Híbrido dos Elementos de Contorno a materiais com gradação funcional. São obtidas várias classes de soluções fundamentais para problemas de potencial dependentes e independentes do tempo, para a análise no domínio da freqüência combinada com uma técnica avançada (mencionada acima) de superposição modal baseada em séries de freqüências. Com isso, consegue- se a utilização de integrais somente no contorno mesmo para materiais heterogêneos. Apresenta-se um grande número de resultados numéricos de problemas bidimensionais, para validação dos desenvolvimentos teóricos realizados. / [en] The hybrid boundary element method was introduced in 1987. Since then, the method has been successfully applied to different problems of elasticity and potential, including time-dependent problems. This thesis presents an attempt to consolidate a formulation for the general analysis of the dynamic response of elastic systems. Based on a mode- superposition technique, a set of coupled, higher-order differential equations of motion is transformed into a set of uncoupled second order differential equations, which may be integrated by means of standard procedures. The first motivation for these theoretical developments is the hybrid boundary element method, a generalization of T. H. H. Pian`s previous achievements for finite elements, which, requiring only boundary integrals, yields a stiffness matrix for arbitrary domain shapes and any number of degrees of freedom. The method is also an extension of a formulation introduced by J. S. Przemieniecki, for the free vibration analysis of bar and beam elements based on a power series of frequencies. It handles constrained and unconstrained structures, non-homogeneous initial conditions given as nodal values as well as prescribed domain fields and general domain forces (other than inertial forces). This thesis also focuses on establishing the conceptual framework for applying the simplified version of the hybrid boundary element method to functionally graded materials. Several classes of fundamental solutions for steady-state and time-dependent problems of potential are derived for a frequency-domain analysis combined with an advanced mode superposition technique based on a power series of frequencies. Thus, the boundary-only feature of the method is preserved even with such spatially varying material property.Several numerical examples are given in terms of an efficient patch test for irregular bounded, unbounded and multiply connected regions submitted to high gradients.
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[en] PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE PEACH PALM (BACTRIS GASIPAES KUNTH) AS A STRUCTURAL COMPOSITE MATERIAL / [pt] PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DA PUPUNHA (BACTRIS GASIPAE KUNTH) COMO MATERIAL ESTRUTURAL COMPOSTO

12 November 2021 (has links)
[pt] Para desenvolver materiais sustentáveis e estruturais, as técnicas de construção tradicionais são avaliadas em termos de normas técnicas de engenharia e os métodos de construção equivalentes são melhorados para aperfeiçoar o desempenho estrutural. No entanto, o uso de materiais naturais é limitado pelas tradições culturais com pouca ou nenhuma padronização, um exemplo é a diversidade de palmeiras nos trópicos latino-americanos, material para construções indígenas e outros usos. Portanto, este trabalho apresenta resultados da micro-estrutura, meso- estrutura e macro-estrutura para duas idades de troncos de palma Bactris gasipaes Kunth comumente conhecida como Pupunha. A microscopia óptica digital foi usada para a análise micro-estrutural, e para caracterizar a macroestrutura foi utilizado o processamento digital de imagens encontrando-se a variação da fracção de volume de fibras e o elemento de volume representativo (RVE). Além disso, foi realizada uma analise experimental para determinar as propriedades físicas básicas (umidade e gravidade especifica) e as propriedades mecânicas à tensão, flexão e torção, gerando como resultado a força máxima de tração (TS), o módulo de elasticidade de tração (TMO), o módulo de elasticidade de flexão (BMOE) e o módulo de rigidez (MOR). / [en] To develop sustainable and structural materials, traditional construction techniques are evaluated in terms of engineering standards and methods of equivalent design are improved to optimize structural performance. However, the use of natural materials is limited by cultural traditions with little or no standardization, one example is the diversity of palms in the Latin American tropics, material of indigenous constructions and others uses. Therefore, this work presents results of micro-structure, meso-structure and macro-structure for two ages of palm stem Bactris gasipaes Kunth groups commonly known as Peach Palm or Pupunha. Optical microscopy was performed for the micro structural analysis. Digital Image Processing was used to characterize the macrostructure, the variation of fiber volume fraction and the representative volume element (RVE). Furthermore, experimental research was carried out to determine basic physical properties (moisture and specific gravity) and mechanical properties to tension, flexion and torsion, generating as results the maximum tensile Strength (TS), the tensile modulus of elasticity (TMOE), bending modulus of elasticity (BMOE) and Modulus of Rigidity (MOR).
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[pt] DESENVOLVIMENTO DE ELEMENTOS FINITOS HÍBRIDOS PARA A ANÁLISE DE PROBLEMAS DINÂMICOS USANDO SUPERPOSIÇÃO MODAL AVANÇADA / [en] DEVELOPMENT OF HYBRID FINITE ELEMENTS FOR ANALYSIS OF DYNAMICS PROBLEMS USING ADVANCED MODE SUPERPOSITION

PLINIO GLAUBER CARVALHO DOS PRAZERES 02 January 2006 (has links)
[pt] O método híbrido de elementos finitos, proposto por Pian com base no potencial de Hellinger-Reissner, provou ser um avanço conceitual entre as formulações de discretização, tendo sido explorado extensivamente desde então por códigos acadêmicos e comerciais, também levando em conta uma série independente dos mais recentes desenvolvimentos chamados métodos de Trefftz. O método híbrido de elementos de contorno é uma generalização bem sucedida da formulação original de Pian, em que funções de Green são usadas como funções de interpolação no domínio, possibilitando assim a modelagem robusta e precisa de formas arbitrárias submetidas a vários tipos de ações.Mais recentemente, uma proposição de Przemieniecki - para a análise geral de vibração livre de elementos de treliça e viga - foi incorporada à formulação de elementos híbridos de contorno e estendida para a análise de problemas dependentes do tempo fazendo uso de um processo de superposição modal avançada que leva em conta condições iniciais gerais assim como ações de corpo gerais, além de efeitos inerciais. A presente contribuição pretende trazer para elementos finitos os melhoramentos conceituais obtidos no contexto do método híbrido de elementos de contorno. Uma grande família de macro elementos finitos híbridos é introduzida para o tratamento unificado em 2D e 3D, de problemas estáticos e transientes de elasticidade e potencial com base nas soluções fundamentais não-singulares. É também mostrado que materiais nãohomogêneos, como os novos materiais com gradação funcional, podem ser tratados consistentemente, pelo menos para problemas de potencial. Alguns exemplos numéricos simples são apresentados como ilustração dos desenvolvimentos teóricos. / [en] The hybrid finite element method, proposed by Pian on the basis of the Hellinger-Reissner potential, has proved itself a conceptual breakthrough among the discretization formulations, and has been extensively explored both academically and in commercial codes also taking into account an independent series of more recent developments called Trefftz methods. The hybrid boundary element method is a successful generalization of Pian´s original formulation, in which Green´s functions are taken as interpolation functions in the domain, thus enabling the robust and accurate modeling of arbitrarily shaped bodies submitted to several types of actions. More recently, a proposition by Przemieniecki - for the generalized free vibration analysis of truss and beam elements - was incorporated into the hybrid boundary element formulation and extended to the analysis of time-dependent problems by making use of an advanced mode superposition procedure that takes into account general initial conditions as well as general body actions, besides the inertial effect. The present contribution aims to bring to finite elements the conceptual improvements obtained in the frame of the hybrid boundary element method. A large family of hybrid, macro finite elements is introduced for the unified treatment of 2D and 3D, static and transient problems of elasticity and potential on the basis of nonsingular fundamental solutions. It is also shown that nonhomogeneous materials, as the novel functionally graded materials, may be dealt with consistently, at least for potential problems. Some simple numerical examples are shown to illustrate the theoretical developments.
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[pt] NANOTRIBOLOGIA EM GRAFENO E OUTROS MATERIAIS ATOMICAMENTE FINOS / [en] NANOTRIBOLOGY OF GRAPHENE AND OTHER ATOMICALLY THIN MATERIALS

FELIPE PTAK LEMOS 28 December 2020 (has links)
[pt] Neste trabalho foi estudado o atrito em escala nanométrica em materiais atomicamente finos, como o grafeno e os dicalcogenetos de metais de transição (TMD) como o dissulfeto de molibdênio (MoS2) e o dissulfeto de tungstênio (WS2). Para tanto, foi utilizado um microscópio de força atômica (AFM), de modo que uma ponta de nitreto de silício suportada por uma haste (cantiléver) é deslizada sob a superfície do material em análise, e o atrito é quantificado de acordo com a deformação lateral da haste. Diferentes parâmetros foram alterados durante a varredura para verificar suas influências, tais como a força normal aplicada durante a varredura e a velocidade relativa em que o sistema ponta-amostra desliza. Parâmetros relativos às superfícies, como número de camadas, rugosidade e adesão também foram investigados. Com a variação da velocidade de deslizamneto, verificamos uma dependência linear com o logaritmo da velocidade, até um ponto de saturação. Esta dependência é amplificada de acordo com o número de camadas do grafeno, de modo que numa monocamada essa inclinação é mais acentuada do que nas demais camadas. Usando o modelo de Prandtl-Tomlinson termicamente ativo, conseguiu-se determinar o potencial de interação entre a ponta do AFM e a superfície analisada, as forças críticas em que a saturação do atrito ocorre e a frequência estipulada com que os eventos de superação da barreira de pontecial acontecem. Com a variação da força normal aplicada, os resultados mostram que grafeno e MoS2 seguem o modelo Johnson-Kendall-Roberts (JKR) de mecânica de contato, enquanto o WS2 segue o modelo Derjaguin-Muller-Toporov (DMT). Para explicar tal diferença, uma hipótese associada ao efeito piezoelétrico é estipulada. Ademais, foi observado que a contaminação das superfícies de grafeno por adsorção de hidrocarbonetos pela exposição ao ar aumenta o atrito medido, e altera sua relação à carga aplicada. Os estágios iniciais da contaminação foram observados, e notou-se que esta se propaga da monocamada para as demais camadas da folha de grafeno, com diferentes taxas de área contaminada por tempo. / [en] In this work, the friction mechanism at the nanoscale of atomically thin materials such as graphene, transition metal dichalcogenides (TMD) such as molybdenum disulfide (MoS2) and tungsten disulfide (WS2), and muscovite mica was studied with the use of an atomic force microscope (AFM). The AFM scans these materials surfaces with a silicon nitride tip which is attached at the end of a cantilever. The tips slides through the surface and friction is measured by the torsional deflection of the cantilever. Parameters such as applied normal load and sliding speed were varied in order to verify their influences. Surfaces properties such as number of layers, roughness and tip-sample adhesion were also analyzed. The sliding speed experiment shows a linear dependence with the logarithm of the scanning velocity, until friction reaches a saturation point, where it remains the same even at higher velocities. Such dependence is amplified with the number of graphene layers, as a monolayer presents a steeper curve than few layers graphene. The data was fitted using the thermally active Prandtl-Tomlinson model and the tip-sample interaction potential was estimated, as well as the critical forces at which friction saturation occurs and the hop frequency at which a potential barrier is surpassed. In the applied normal load experiment, results shows that both graphene and MoS2 follow the Johnson-Kendall-Roberts (JKR) model, while WS2 and mica follows the Derjaguin-Muller-Toporov (DMT) model. In order to explain the different behavior in both TMDs samples, a hypothesis associated with the piezoelectric effect is proposed. Furthermore, the influence of airborne contamination in the friction of graphene was studied. Results shows that the contact mechanics is altered due to adsorbed hydrocarbon molecules on the graphene flakes. Initial stages of contamination shows that it propagates from the monolayer to subsequent layers, with a different contaminated area over time rate.
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[en] A STUDY OF NORMAL STRESSES IN SHEAR FLOW OF VISCOPLASTIC MATERIALS / [pt] ESTUDO DAS TENSÕES NORMAIS EM ESCOAMENTO CISALHANTE DE MATERIAIS VISCOPLÁSTICOS

TATIANA NACCACHE ROCHINHA 06 June 2022 (has links)
[pt] Esse trabalho propõe investigar medidas de tensão normal para materiais com tensão limite de escoamento. O reômetro ARES-G2 da TA Instruments de deformação controlada foi utilizado para estudar três diferentes materiais elastoviscoplásticos. Um procedimento experimental simples e efetivo foi desenvolvido para obter resultados repetitivos de medidas em regime permanente e transiente. Respostas interessantes foram obtidas mediante comparação dos resultados destes fluidos. Para a dispersão de Carbopol e o gel de cabelo, os resultados entre os testes transientes e em regime permanente foram bastante similares. Porém, o mesmo não foi observado para a emulsão altamente concentrada. Além disso, variáveis como N1, phi1, gamaponto, tau, G,G,eta, tauy,sigmas, foram exploradas para um melhor entendimento do estado de tensão desses materiais. Ademais, as tensões normais medidas foram extremamemente mais altas que as tensões cisalhantes, quando o material foi submetido à baixas taxas de cisalhamento. Para altas taxas de cisalhamento, diferentemente dos outros dois fluidos, a emulsão altamente concentrada apresentou valores de tensão normal que eram mais baixos do que os de tensão cisalhante. Por fim, em contraste com a maioria dos resultados encontrados na literatura, apenas tensões normais negativas foram obtidas para os materiais estudados. / [en] This work proposes to investigate normal stress measurements for yield stress materials. Using an ARES-G2 TA Instruments strain-controlled rheometer, three different elastoviscoplastic materials were studied. A simple but effective experimental procedure was developed to obtain repetitive results for both steady-state and transient measurements. These tests were put to comparison, and interesting results were obtained. For the Carpobol dispersion and the commercial hair gel, transient and steady-state results were quite similar. Although, the same was not observed for the highly concentrated emulsion. Also, variables such as N1, phi1, gamaponto, tau, G,G,eta, tauy,sigmas were explored to better understand the stress state of these materials. Furthermore, normal stresses were significantly higher than shear stresses, while all materials were submitted to low shear rates. For high shear rates, different from the other two fluids, the highly concentrated emulsion displayed normal stress values that were lower than shear stress ones. Finally, in contrast with most results found in literature, only negative normal stress results were obtained for the materials studied.
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[pt] DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS VERDES PARA HABITAÇÕES SOCIAIS / [en] DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF GREEN COMPOSITES FOR SOCIAL HOUSING

NATALIA VICTORIA DOS SANTOS 14 September 2021 (has links)
[pt] Os profissionais da construção civil vêm se tornando mais conscientes sobre seu papel no agravamento dos problemas ambientais, levando estes à procura de métodos e materiais que apresentem menos impacto ambiental. O uso de fibras vegetais como reforço vem sendo feito ao longo dos anos de forma a melhorar as propriedades mecânicas de compósitos, sendo estas de caráter renovável e biodegradáveis. A presente pesquisa visa a caracterização de biocompósitos para fabricação de habitações sociais de baixo impacto ambiental através do processo de moldagem por compressão das placas de vedação de tecido de fibra de juta e matriz de poliuretano vegetal e de impressão 3D de perfis e ligações de PLA e fibra vegetal de juta, sisal e rami. Para as placas moldadas por compressão foi feito um estudo da influência da direção da fibra nas propriedades mecânicas, constatando, através de ensaio de flexão monotônica, que a direção principal da fibra (urdume do tecido) apresenta a melhor resistência e maior rigidez, alcançando 37,2 mais ou menos 0,9MPa e 10,4 mais ou menos 1,1GPa, respectivamente. Analisando os efeitos à longo prazo, foi estudado o efeito da radiação ultravioleta nas placas, onde foram feitos ensaios em corpos de prova nas direções 0 graus e 90 graus expostos a uma lâmpada ultravioleta de 365nm por 3 (três) meses. Além disso, com os resultados dos ensaios foi possível aplicar a regra das misturas de forma inversa na determinação das propriedades da fibra e da matriz. Para os compósitos impressos 3D foi analisada a influência do tipo de fibra na resistência à tração e rigidez do material. Pelo ensaio à tração foram constatados aumentos significativos na resistência com o uso de fibras de rami (61,8 por cento) e sisal (110,8 por cento), chegando à resistência de 45,5 mais ou menos 6,1MPa e 59,3 mais ou menos 4,1MPa, respectivamente. / [en] Civil construction professionals have become more aware of their role in aggravating environmental problems, leading them to search for methods and materials that have less environmental impact. Vegetable fibers have been used as reinforcement over the years to improve the mechanical properties of composites, which are renewable and biodegradable. This research aims at the characterization of biocomposites for social housing manufacture with low environmental impact through the sealing plates compression molded process of jute fiber fabric and vegetable polyurethane matrix and 3D printing of PLA profiles and connections of jute, sisal, and ramie vegetable fiber. For the compression molded plates, a study was made to determine the influence of fiber direction on mechanical properties, noting, through a monotonic bending test, that the main fiber direction (warp of the fabric) has the highest resistance and stiffness, with 37.2 plus or minus 0.9MPa and 10.4 plus or minus 1.1GPa, respectively. Analyzing long term effects, the plates were exposed to ultraviolet radiation. In these tests, the specimens were exposed to a 365nm ultraviolet lamp during three months before being submitted to directional resistance trials in 0 degrees and 90 degrees. Furthermore, with the test results, it was possible to apply the mixing rule inversely to determine the fiber and matrix properties. For 3D printed composites, the influence of fiber type on the material s tensile strength and stiffness was analyzed. The tensile test found significant increases in strength with the use of ramie (61.83 percent) and sisal (110.80 percent) fibers, reaching a strength of 45.5 plus or minus 6.1MPa and 59.3 plus or minus 4.1MPa, respectively.
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[en] AND, SOMETIMES, IT WORKS AS A PLACEBO, RIGHT?: THE CONSTRUCTION OF TEACHERS EMOTIONS AND BELIEFS ABOUT THE COMPULSORY USE OF MATERIALS FOR TEACHING ENGLISH TO YOUNG LEARNERS / [pt] E, ÀS VEZES, FUNCIONA COMO UM PLACEBO, NÉ?: A CONSTRUÇÃO DE EMOÇÕES E CRENÇAS DOCENTES SOBRE O USO COMPULSÓRIO DO MATERIAL DIDÁTICO DE LÍNGUA INGLESA PARA CRIANÇAS

ANA CAROLINE SIQUEIRA BRAGA 23 October 2023 (has links)
[pt] Motivada pelo processo crítico-reflexivo do fazer pedagógico, nesta pesquisa, tenho como objetivo construir entendimentos sobre as reflexões, afetos e crenças sócio-construídos por mim e mais duas professoras em relação aos materiais didáticos de ensino-aprendizagem de língua inglesa, destinados a crianças e adotados compulsoriamente em nossos contextos de atuação. Proponho-me, assim, a analisar a construção discursiva das emoções e crenças docentes em nossas falas, a fim de compreender quais são as implicações da imposição destes materiais didáticos. Para tal, recorro aos pressupostos teóricos do campo da Linguística Aplicada Contemporânea/Crítica, Transdisciplinar/Indisciplinar, em interface com a Prática Exploratória e a perspectiva pedagógica freireana. Os estudos de Narrativas contribuem para a investigação das experiências profissionais, a partir de perspectivas interacionais e socioconstrucionistas. Assim, orientada pelo paradigma de pesquisa qualitativo-interpretativista, realizamos uma conversa exploratória na qual compartilhamos experiências sobre o uso de livros didáticos em nossos contextos profissionais, a saber: escolas pública e privada, e cursos livres de idiomas. Além disso, esta pesquisa se alinha aos estudos sobre Emoções e Crenças Docentes, com o intuito de investigar como nós interpretamos tais experiências, isto é, sócio-construímos avaliações. Este estudo oportunizou uma reflexão crítica acerca da obrigatoriedade de materiais didáticos e das implicações desta imposição na nossa prática pedagógica, colaborando para a qualidade da vida em sala de aula, a partir da ressignificação desta prática. Os resultados indicam que nossa conversa possibilitou: (i) investigarmos quais crenças, relacionadas ao uso do livro didático, emergiram em nossa interação e suas contribuições para a nossa visão de ensino-aprendizagem, bem como (ii) compartilharmos (des)alinhamentos e relações de poder que permeiam esta adoção compulsória, ilustrando emoções de insatisfação, desânimo, frustração, dentre outras. / [en] Motivated by a critical-reflexive pedagogical process, this research aims to develop understandings about the reflections, emotions and beliefs socially constructed by me and two other teachers in relation to English teaching materials to young learners, compulsorily adopted in our working contexts. Considering our conversation, I propose the analysis of the discursive construction of emotions and teaching beliefs with the intention to understand the implications of the materials imposition. In order to do this, the theoretical concepts of Critical Applied Linguistics are adopted, in an interface with Exploratory Practice and Freire s pedagogical perspective. Narrative studies contribute to the investigation of professional experiences, from interactional and social-constructionist perspectives. Thus, guided by the qualitative-interpretative research paradigm, we held an exploratory conversation in which we shared experiences about the use of textbooks in our professional contexts, namely: public and private schools, and language courses. In addition, this research is aligned with studies on Emotions and Teaching Beliefs, intending to investigate how we interpret such experiences, in other words, how we socially construct evaluations. This study contributed to a critical reflection on the mandatory use of teaching materials and the implications of their imposition on our pedagogical practice, contributing to the quality of life in the classroom by re-signifying this practice. The results indicate that our conversation enabled us to: (i) investigate which beliefs, related to the use of textbooks, emerged in our interaction as well as their contributions to our understanding of teaching-learning process, and (ii) share (dis)alignments and power relations that permeate this compulsory adoption, illustrating emotions of dissatisfaction, discouragement, frustration, among others.

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