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[en] EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE DYNAMIC PROPERTIES OF THE BAMBOOS OF THE SPECIES GUADUA, DENDEDROCALAMUS E AUREA / [pt] ANÁLISE EXPERIMENTAL DAS PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS BAMBUS DAS ESPÉCIES GUADUA, DENDROCALAMUS E AUREA

CAROLINA COELHO DA ROSA 17 March 2006 (has links)
[pt] O Bambu é classificado como Bambusoideae ou como Bambusaceae que pode ser encontrado em abundância especialmente em regiões tropicais e subtropicais. Estudos mostraram que a relação resistência à tração e peso específico do bambu é 2.73 vezes maior que do aço com a vantagem de ter um baixo consumo de energia e baixo custo em sua produção, além de ser um material renovável e ecológico. O bambu é utilizado nas construções civis por séculos, especialmente em regiões sujeitas aos abalos sísmicos. Essas construções, como as obras construídas na América Latina e Taj Mahal, na Índia, mostram que o bambu possui boa resistência às cargas sísmicas; mesmo com essas evidências, muitas vezes citadas na literatura cientifica disponível, não encontramos estudos sobre o comportamento dinâmico do bambu nas obras de engenharia. No Brasil, o bambu é encontrado com abundância em quase todo território nacional, são muito reduzidos os estudos sobre suas propriedades e metodologia para emprego; quanto às propriedades dinâmicas praticamente sem referências. / [en] The Bamboo is classidied as Bambusoideae or as Bambusaeceae that can be fond in abundance in tropical and sub-tropical contries. Studies had shown that the relation tensile stregth and specific weight of the bamboo is 2.73 greater that of the steel with the advantage to have a low consumption of energy and low cost in its production, besides being a renewable and ecological material. The bamboo is used in the civil constructions per centuries, especially in earthquake regions. These constructions, as constructed in America Latina and Taj Mahal, in India, show that the bamboo possess good resistance to seismic loads; exactly with this fact many times cited in available scientific literature do not find studies on the dynamic behavior of the bamboo. In Brazil, the bamboo is found with abundance in almost all domestic territory, very is reduced the studies on its properties and methodology for job; how much to the dynamic properties practically without Reference.
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[en] EVALUATION OF MECHANICAL AND HYDRAULIC PROPERTIES OF A GRANITE-GNAISS WEATHERING PROFILE FROM CURITIBA, PR / [pt] AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS DE UM PERFIL DE ALTERAÇÃO DE GRANITO-GNAISSE DE CURITIBA, PR

ROBERTA BOMFIM BOSZCZOWSKI 07 November 2008 (has links)
[pt] Um perfil de alteração de granito-gnaisse é estudado objetivando um melhor conhecimento das propriedades mecânicas e hidráulicas de solos residuais. A feição estudada encontra-se no município de Campo Magro, região Metropolitana de Curitiba. A região situa-se na borda da Bacia de Curitiba, acima de 900 metros, fortemente sujeita aos fenômenos tectônicos que deram origem à calha da Bacia. As investigações geotécnicas contemplam a caracterização física, química e mineralógica dos materiais. O comportamento dos solos no estado compactado e indeformado é analisado. Curvas características de sucção e de resistividade fornecem dados que auxiliam no entendimento das propriedades hidráulicas. A influência do intemperismo e da sucção são avaliados na resistência à tração e na resistência à compressão não confinada. Parâmetros de resistência em cinco diferentes níveis de intemperismo são apresentados. Ensaios de adensamento fornecem parâmetros de quebra da estrutura (yelding) dos solos. O comportamento tensão- deformação do solo mais intemperizado, no estado não saturado, é analisado através de ensaios triaxiais com medida de deformação local, em compressão axial com tensão controlada e deformação controlada. As conclusões da pesquisa permitem identificar a variabilidade de comportamento de resistência e compressibilidade, efeito do material de origem e intemperismo a que os solos foram submetidos. / [en] A granite-gneiss weathering profile is studied with the aim of achieving a better understanding of mechanical and hydraulic properties of residual soils. The site in focus is located at the city of Campo Magro, in Curitiba Metropolitan Area. The region under research lies at the border of Curitiba Basin, above 900 m of elevation, and it was heavily influenced by tectonic events that originated the basin. The geotechnical investigation comprised physical, chemical and mineralogical characterization. The soil behavior was assessed in both natural and compacted conditions. Suction and resistivity characteristic curves provide useful information for assessing the hydraulic properties. The weathering degree and suction levels influence are assessed in respect to unconfined compressive and tensile strength. The resistance properties are analyzed according five distinct weathering degrees. Consolidation tests are used for identifying yielding stress levels. Unsaturated triaxial tests with local strain measurements in both stress and strain control conditions are used to study the deformation behavior of the most weathered soil. The conclusions provide an overall assessment of the soil strength and compressibility variability, origin material influence and weathering evolution effects.
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[en] STUDY OF THE INSERTION OF SPOUNGE GOURD AS STRUCTURAL REINFORCEMENT IN CEMENT MATRICES / [pt] ESTUDO DA INSERÇÃO DE FIBRA DE BUCHA VEGETAL COMO REFORÇO ESTRUTURAL EM MATRIZES CIMENTÍCIAS

VICTOR ANTUNES QUERIDO 31 August 2018 (has links)
[pt] O objetivo do presente estudo consistiu na obtenção, caracterização mecânica e química das fibras de bucha vegetal (Luffa cylindrica) utilizadas, e o emprego das mesmas como possível reforço de compósitos cimentícios. Inicialmente, as fibras de bucha foram encaminhadas à prensa mecânica para perder o seu formato cilíndrico, propiciando uma moldagem mais facilitada, dos posteriores compósitos. A partir daí, foram submetidas a ensaio de tração direta, dividindo-se entre filamento e tecido, difração de raios-x (DRX), espectroscopia de infravermelho (IV), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise em microscópio digital, com posterior análise em software digital. A matriz foi dosada, respeitando uma substituição parcial de 50 porcento de cimento, por materiais pozolânicos, como 40 porcento de metacaulinita e 10 porcento de cinza volante, com o objetivo de diminuir a quantidade de Hidróxido de Cálcio (HC), produto oriundo da hidratação do cimento. Também foi utilizado superplasticante na confecção da pasta, para melhorar a fluidez e assegurar que toda a área do molde fosse preenchida, além de prover o encharcamento uniforme da fibra. A caracterização química matriz se deu através do ensaio de termogravimetria (TGA), o qual foi capaz de corroborar a baixa presença de HC, propiciando a incorporação de fibras vegetais nessa matriz. As propriedades mecânicas foram avaliadas a partir de ensaio de flow tabe, de resistência à compressão e à flexão. O composto com a matriz supracitada foi confeccionado com as fibras de bucha vegetal nas direções do carregamento e posteriormente encaminhados ao ensaio de flexão de três pontos. Para agregar valor à discussão, foi fabricado um compósito sanduíche com a fibra de sisal (Agave sisalana) em conjunto com a fibra de bucha. Os compósitos cimentícios reforçados por fibra de bucha, e o compósito sanduíche apresentaram valores de resistência 33 porcento maiores, em relação aos corpos de prova moldados apenas com a matriz (sem reforço). / [en] The objective of this study was to obtain, mechanical and chemical fibre characterization of Loofah (Luffa cylindrica) used, and the use of same as possible reinforcement of cementitious composites. Initially, Loofah fibres were forwarded to the mechanical press for losing your cylindrical format, providing a more facilitated, molding of composite posterior. From there, were subjected to direct tensile test, dividing her time between filament and fabric, x-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IV), scanning electron microscopy (SEM) and microscope analysis Digital, with further analysis in digital software. The array was dosed, respecting a partial substitution of 50 per cent cement, Pozzolanic materials, such as 40 per cent metacaulinite and 10 per cent fly ash, with the goal of reducing the amount of calcium hydroxide (CH), native of cement hydration product. Superplasticizer was also used in the making of the folder, to improve the fluidity and ensure that the entire area of the mold were filled equally, in addition to providing the drenching fiber uniform. Chemical characterization through array of Thermogravimetry (TGA), which was able to corroborate the low presence of CH, resulting in the incorporation of vegetable fibers in this array. The mechanical properties were evaluated from flow tabe test, compression and flexural strenght. The compound with the above-mentioned matrix was made with Loofah fibres in the directions of loading and subsequently forwarded to the three-point flexural test. To add value to the discussion, made a sandwich composite with sisal fiber (Agave sisalana) in conjunction with the Loofah fiber. The cementitious composites reinforced by loofah fiber, and sandwich composite presented values of maximum 33 per cent larger in relation to specimens only molded array (no reinforcement), although it is not an improvement as significant as found in other synthetic or natural fibers, already studied and some in use by industry.
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[en] HEAT INFLUENCE ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF DENDROCALAMUS GIGANTEUS BAMBOO / [pt] INFLUÊNCIA DO CALOR NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DO DENDROCALAMUS GIGANTEUS BAMBU

ARASH AZADEH 14 November 2018 (has links)
[pt] O principal objetivo da presente tese é investigar o efeito do calor nas propriedades físicas e mecânicas do bambu Dendrocalamus giganteus. A análise química foi realizada para estudar e comparar componentes químicos de diferentes espécies e partes internas e externas do bambu Dendrocalamus giganteus. Para estabelecer a faixa de aquecimento e seus intervalos, foi realizado o teste de análise termogravimétrica (TGA) para estudar a degradação de diferentes gêneros e espécies de bambu nos níveis macro, meso, micro e nano. Baseado em ensaios preliminares de exposição ao calor e nos resultados da TGA, ensaios executados a temperaturas iniciais de 25 graus Celsius (considerado como temperatura ambiente), 100 graus Celsius, 125 graus Celsius, 150 graus Celsius, 175 graus Celsius, 200 graus Celsius e 225 graus Celsius foram expostos por um período de 3 horas, considerado como curto prazo, e 24 horas, considerado como um longo prazo de exposição ao calor. Processamento de imagem foi realizado para investigar a meso estrutura do bambu, como functionally graded material (FGM), e a distribuição das fibras da parte interna à parte externa da parede de espessura do bambu, ao longo da direção radial. A fração volumétrica das fibras e da matriz para a parte interna e externa da seção do bambu foi estabelecida e utilizada na investigação da absorção de água por cada componente do bambu. O microscópio eletrônico de varredura (MEV) e a microtomografia de raios X foram usados para estudar os efeitos de diferentes exposições ao calor na microestrutura da fibra e da matriz. As microfissuras iniciam e propagam após 175 graus Celsius. Também foram investigados a influência do calor na higroscopicidade, a absorção de água, o encolhimento e o inchamento das amostras do bambu nas direções longitudinal, radial e tangencial sob diferentes temperaturas e exposições de tempo. O encolhimento não uniforme e a absorção da água de amostras do teste com o bambu, medido na direcção tangencial nos lados internos e externos, permitiram estabelecer a propriedade higroscópica de cada componente. Os resultados mostram que, com a exposição ao calor superior a 175 graus Celsius, a capacidade de absorção de água reduz significativamente. Resistência à tração, compressão e cisalhamento estabelecida ao longo das fibras e somente experimento de tração transversal realizado transversalmente às fibras. Além disso, o módulo dinâmico de elasticidade em flexão, usando a técnica de excitação por impulso aplicada a espécimes considerados. A variação tangível nas propriedades mecânicas ocorreu após a exposição do calor a 175 graus Celsius durante 3h ou a 150 graus Celsius por 24h. Os módulos de elasticidade e resistência à compressão não são reduzidos significativamente e, quase, permanecem os mesmos para amostras tratadas a 225 graus Celsius durante 3h e 200 graus Celsius por 24h mas para as amostras de tração, cisalhamento e tração transversal, a resistência mecânica diminui cerca de 70 por cento - 90 por cento a esta temperatura-tempo. / [en] The principal objective of the present thesis is to investigate the effect of heat on physical and mechanical properties of Dendrocalamus giganteus bamboo. The chemical analysis carried out to study and compare chemical components among different species and the internal and external parts of Dendrocalamus giganteus bamboo. To establish the heating range and its intervals the thermogravimetric analysis test (TGA) carried out to study the degradation of different bamboo genera and species at macro, meso, and micro and nano level. Based on preliminary heat exposure tests and the results of TGA, the tests executed at initial temperatures 25 degrees Celsius considered as ambient temperature, 100 degrees Celsius, 125 degrees Celsius, 150 degrees Celsius, 175 degrees Celsius, 200 degrees Celsius and 225 degrees Celsius for 3 hours duration as short term, and 24 hours duration as long term heat exposure. Image processing carried out to investigate the meso structure of bamboo as a functionally graded material (FGM) and the fiber distribution alongside the radial direction from internal to external bamboo wall thickness. The volume fraction of fibers, matrix and voids for internal and external part of bamboo section established and used in the investigation of water absorption of each component of the bamboo. The scanning electronic microscope (SEM) and X-ray microtomography used to study the effects of different heat exposures on micro structure of fiber and matrix. The micro cracks initiate and propagate after 175 degrees Celsius. The influence of heat on hygroscopicity, water absorption, shrinkage and swelling of bamboo specimens in longitudinal, radial and tangential directions at different temperatures and time exposures investigated. The non-uniform shrinkage and water absorption of bamboo test specimens, measured in tangential direction at internal and external sides which permitted to establish the hygroscopic property of each component. The results show by heat exposure higher than 175 degrees Celsius the water absorption capacity reduces significantly. The tensile, compression, and shear resistance established along the fibers and only tensile experiments realized transversal to the fibers. In addition, the dynamic bending modulus of elasticity using impulse excitation technique applied to considered specimens. The result of mechanical tests shows a close relation between transversal tensile and shear strength with matrix strength. The tangible variation in mechanical properties occurred after heat exposure-time at 175 degrees Celsius-3h or 150 degrees Celsius-24h. The modulus of elasticity and compression strength are not reduced significantly and nearly remain the same for samples treated at 225 degrees Celsius-3h or 200 degrees Celsius-24h while for the tensile, shear and transversal tensile samples, the mechanical strength decreases about 70 percent to 90 percent at these temperature-time.
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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] INDUCTION HOT BENDING OF STEEL PIPE API 5L X80 / [pt] CURVAMENTO POR INDUÇÃO DE TUBO DA CLASSE API 5L X80

GILMAR ZACCA BATISTA 12 July 2006 (has links)
[pt] Neste trabalho são apresentados os efeitos do processo de curvamento a quente por indução na microestrutura e nas propriedades mecânicas do tubo API 5L X80, fabricado pelo processo UOE, com chapa produzida através do processo de laminação controlada sem resfriamento acelerado. O curvamento foi realizado com aquecimento localizado, provocado por uma bobina de alta freqüência, seguido de resfriamento por jatos de água. O tubo curvado foi avaliado e comparado com o tubo reto. Adicionalmente, foi realizado um tratamento térmico de revenido em parte da região curvada. Foram realizados ensaios mecânicos de tração, microdureza e impacto Charpy-V, análises dimensionais e avaliação microestrutural. Verificou-se uma alteração significativa na microestrutura da região curvada, resultando em uma curva com menores valores de temperatura de transição e limite de escoamento inferior ao do tubo original e ao requerido por norma. O tratamento térmico aplicado na região curvada, mostrou-se eficiente para elevar o limite de escoamento para valores acima do mínimo especificado pela norma API 5L para o X80. / [en] The present work discusses the effect of the induction bending process on the microstructure and the mechanical properties of an API 5L X80, 20 pipe produced by the UOE process. The key characteristic of the pipe was the manufacturing process of the steel plate, involving thermomechanical controlled rolling without accelerated cooling. The pipe bending was carried out applying local induction heating followed by water quenching and a further temper heat treatment was applied to the curved section. The methodology of analysis compared the curved section with the original body pipe, taking into account dimensional analysis, microstructural evaluation and mechanical tests which included Charpy-V impact, tensile and microhardness. A significant microstructural change and decrease, not only in the transition temperature, but also in the yield strength ocurred after induction bending, this reduction was below the standard requirements. The subsequent tempering heat treatment applied to the curved section produced an increase in the yield strength to achieve the API 5L requirements for this class of steel.
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[en] EVALUATION OF ELASTIC PROPERTIES OF CARBONATIC ROCKS FROM MICROSTRUCTURAL ANALYSIS / [pt] AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES ELÁSTICAS DE ROCHAS CARBONÁTICAS A PARTIR DE ANÁLISE MICROESTRUTURAL

GUSTAVO HENRIQUE OLIVEIRA SOBREIRA 06 April 2017 (has links)
[pt] Reservatórios carbonáticos contêm entre 50 e 60 porcento de petróleo e gás do mundo. No entanto, estas rochas têm apresentado problemas operacionais consideráveis durante as etapas de perfuração e produção. Tais problemas são originados pelas dificuldades na caracterização adequada destas rochas em função da complexa distribuição espacial de suas micro e macro estrutura. Enquanto ambas as escalas possuem importância no entendimento do comportamento de carbonatos, o presente trabalho trata da análise da microestrutura. Nesse âmbito, a proposta deste trabalho integra o processamento e análises de imagens digitais, elaboração de malhas de elementos finitos e simulação numérica de forma a prever propriedades elásticas, com o objetivo de correlacionar a microestrutura e o módulo de Young. Foram utilizadas imagens digitais de amostras de afloramento (travertinos) considerados como possíveis análogas a rochas carbonáticas de reservatório. A metodologia implementada permitiu obter subamostras que incluem uma gama de microestruturas e porosidades numa única amostra para assim simular numericamente o módulo de Young. Conclui-se neste estudo que os poros maiores (vuggys) são os principais responsáveis pelo comportamento do material quando o mesmo é carregado, e também a influência da estrutura porosa nos resultados, foi possível observar que a posição dos poros afeta o módulo de elasticidade do corpo de prova. / [en] Carbonate reservoirs contain between 50 and 60 percent of oil and gas reserves in the world. However, these rocks have presented considerable operating problems during the phases of drilling and production. Such problems are originated by the difficulties in the proper characterization of these rocks due to the complex spatial distribution of its micro and macro structure. While both scales have importance on the carbonate behavior understanding, this paper deals with the analysis of the microstructure. In this context, the aim of this work is part of the processing and digital image analysis, mesh preparation and finite element numerical simulation to predict elastic properties, in order to correlate the microstructure and the Young s modulus. Using digital images of outcrop samples (travertine) considered as possible analogous to carbonate rocks reservoir. The methodology implemented afforded sub-samples that include a range of porosities and microstructures for a single sample well numerically simulate the Young s modulus. It is concluded in this study that the larger pores (vuggys) are mainly responsible for the behavior of the material when it is loaded, and also the influence of the porous structure in the results, it was observed that the position of pores affects the modulus of elasticity of sample.
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[en] THE EFFECT OF SURFACE ON NITI FILES SUBJECTED TO TORSION LOADING / [pt] EFEITO DO TRATAMENTO SUPERFICIAL EM LIMAS DE NITI SUBMETIDOS A CARREGAMENTO EM TORÇÃO

JULIO CESAR DE AZEVEDO CARVALHAL 10 February 2005 (has links)
[pt] Limas de NiTi Profile® 25/.04 após sua usinagem não recebem tratamento superficial de polimento gerando pontos concentradores de tensão conseqüente áreas de trinca e fraturas. Avaliou-se o efeito de diferentes condições superficiais de limas endodônticas na resistência à torção. Foram avaliadas e caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura dezoito limas rotatórias de NiTi Profile® 25/.04. Utilizou-se 6 limas que não foram submetidas a tratamento químico (Grupo I), 6 limas tratadas com Ácido Nítrico 8% e Ácido Fluorídrico 4% em solução durante 2 minutos (Grupo II) e 6 limas tratadas com a mesma solução porém em tempo de 2 minutos e trinta segundos (Grupo III). Analisaram-se as limas com e sem tratamento superficial carregadas em ensaio de torção e suas fractografias em Microscopia Eletrônica de Varredura. As variáveis avaliadas foram torque aplicado no momento da fratura e ângulo máximo de rotação até a fratura. Os valores obtidos nos ensaios mecânicos referentes ao ângulo máximo de rotação e torque máximo foram analisados estatisticamente através do teste estatístico T-student. Os resultados obtidos permitem concluir que houve diferença estatisticamente significante quanto aos valores de torque máximo entre o Grupo II e Grupo III e ângulo máximo entre os Grupos I e III. / [en] NiTi Profile® 25/.04 files do not undergo surface polishing treatments after machining, and therefore exhibit local stress concentrators and, consequently, areas of cracking and fractures. The effect of different surface conditions on the torsional strength of endodontic files were evaluated. 18 NiTi Profile® 25/.04 rotary files were examined by scanning electron. A group of 6 files (Group I) were not subjected to any chemical treatment, another group of 6 (Group II) were treated for 2 minutes using a solution of 8% Nitric Acid, 4% Flouridic Acid, and a further 6 (Group III) were treated with the same solution fot 2.5 minutes. All the file, with and without treatment, were loaded in a torsion test and fractography of the samples was undertaken by scanning electron microscopy. The variables investigated were, torque at fracture and maximum angle of rotation at fracture. The results obtained in these mechanical tests were subjected to a statistical analysis utilizing the T-Student test. It can be concluded from these results that there was a statistically significant difference between the maximum torque results for groups II and III, and between the maximum angle results for groups I and III.
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[pt] EFEITOS DO ENVELHECIMENTO EM ÁGUA E ÓLEO LUBRIFICANTE SOBRE O COMPORTAMENTO À FLUÊNCIA DE MATERIAL COMPÓSITO DE MATRIZ POLIMÉRICA REFORÇADA POR FIBRA DE VIDRO / [en] EFFECTS OF AGING IN WATER AND LUBRICATING OIL ON THE CREEP BEHAVIOR OF POLYMER MATRIX COMPOSITE REINFORCED WITH GLASS FIBER

LUCIO ROSSI DE SOUZA 20 July 2016 (has links)
[pt] Esse estudo tem como objetivo verificar as consequências do envelhecimento no comportamento à fluência de um material compósito reforçado por fibras de vidro, em função de diferentes tipos de envelhecimento e temperaturas de ensaio. Para tanto, corpos de prova envelhecidos em água e óleo, bem como outros sem qualquer envelhecimento, foram ensaiados à fluência em 25 graus Celsius e 60 graus Celsius. As análises se basearam nas propriedades mecânicas relativas ao processo de fluência obtidas tanto experimentalmente quanto a partir de modelos viscoelásticos e semiempíricos. Dentre as condições experimentais empregadas, o parâmetro que mais influenciou o processo de fluência foi a temperatura. Os efeitos da temperatura no processo de fluência foram determinantes inclusive para a escolha do modelo que melhor se ajustou aos pontos experimentais. Na temperatura de 25 graus Celsius, independente do meio ou tempo de envelhecimento, o modelo de melhor ajuste foi o de Potência, enquanto que na temperatura de 60 graus Celsius, o modelo de Andrade foi o que melhor se ajustou aos pontos experimentais. No entanto, observou-se, também, que os diversos tipos de envelhecimentos alteraram algumas propriedades, como o módulo de Young. / [en] The objective of this work is to verify the consequences of ageing on the creep deformation behavior of a fiberglass composite material, as a function of various combinations of ageing means, ageing times, and test temperatures. For this purpose, samples aged in water and oil, as well as samples not aged at all, were tested to creep deformation at 25 Celsius Degree and 60 Celsius Degree. The results analysis were based on mechanical properties, related to the creep deformation process, obtained both directly from the experiments and from viscoelastic and semi-empirical mathematical models. From all the experimental conditions used on this work, the one that most influenced the creep deformation process was temperature. The effects of temperature on the creeping process, that they were even decisive to select the best fitting model for the experimental data. For the 25 Celsius Degree tests, regardless of ageing mean or time, the mathematical model that best fitted the data was the Power model, as for the 60 Celsius Degree tests, the best model to fit the experimental data was Andrade. However, it was noticed that ageing by itself was also capable of changing some mechanical properties, as Young modulus, for example.
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[pt] DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE REFORÇADOS COM RESÍDUOS DE PEDRA SABÃO / [en] DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF HIGH-DENSITY POLYETHYLENE COMPOSITES REINFORCED WITH SOAPSTONE WASTE

GIULIA SIMAO BARRETO DE SOUSA 18 November 2021 (has links)
[pt] Um novo material sustentável foi desenvolvido utilizando um resíduo mineral como carga para compósitos poliméricos. A pedra-sabão é um mineral extensamente utilizado na fabricação de artesanato e manufaturas, atividades que representam a maior fonte de renda em comunidades marcadas por vulnerabilidade social. Estas atividades geram uma quantidade considerável de resíduos, que muitas vezes são descartados de forma indevida, causando danos ao meio ambiente e à saúde dos habitantes. Portanto, utilizar esse resíduo para reforçar um polímero com ampla gama de aplicações como o polietileno, pode promover ganhos econômicos, sociais e ambientais. A caracterização do resíduo foi feita com análise de imagens, difração de raios-X e espectroscopia de infravermelho e Raman. Partículas de resíduo foram incorporadas à uma matriz de polietileno de alta densidade (PEAD) em três proporções em peso: 10, 20 e 30 por cento. Microtomografia de raios-X foi utilizada para quantificar as frações volumétricas de carga e de vazios, e a homogeneidade microestrutural dos compósitos. Foi observado que as partículas de pedra-sabão tendem a formar aglomerados na matriz de PEAD. Entretanto, análises estatísticas revelaram uma distribuição volumétrica de carga homogênea nas amostras. Ensaios de reologia, tração e fluência avaliaram a influência das partículas nas condições de processamento e no comportamento mecânico do polímero. Em taxas pequenas de cisalhamento, houve um aumento relevante de viscosidade e tensão cisalhante para concentrações altas de carga. A adição das partículas reduziu a deformação por fluência e aumentou de forma efetiva a tensão de escoamento e o módulo elástico do PEAD. No entanto, a incorporação de frações maiores de carga alterou o mecanismo de fratura e diminuiu consideravelmente a ductilidade do polímero. A relação entre a microestrutura e o comportamento macroscópico foi investigada através do ajuste numérico de pontos experimentais a modelos macro mecânicos da literatura, o que permitiu uma quantificação da adesão interfacial. / [en] A novel sustainable material was developed using a mineral waste as filler for polymeric composites. Soapstone is a mineral typically found in abundance in communities that rely heavily on artisanal crafts as a source of income and which are often in a situation of social vulnerability. Rock recovery in those activities is low and the waste disposal is done with little control, which can be hazardous to the environment and the health of the local residents. Thus, to use this residue to reinforce the properties of a polymer with a wide range of applications, such as polyethylene, can lead to positive economical, social and environmental returns. A thorough characterization of the residue was done with automated image analysis, Xray diffraction, infrared, and Raman spectroscopy. The waste particles were incorporated into a high-density polyethylene (HDPE) matrix in three compositions: 10, 20 and 30 wt percent. X-ray microtomography was used to quantify the filler volume fraction, void content, and the microstructural homogeneity of the composites. It was found that the soapstone particles have a strong tendency of forming clusters in the HDPE matrix, however, statistical analysis revealed that the volumetric filler distribution was homogeneous throughout the samples. Rheological, tensile and creep tests assessed the influence of the particles on the polymer s processing conditions and practical mechanical behavior. A relevant increase in viscosity and shear stress was observed at lower shear rates for higher filler loadings. The addition of soapstone waste particles successfully decreased creep strain and increased both yield strength and elastic modulus of HDPE. However, the incorporation of higher amounts of filler altered the fracture mechanism and considerably decreased ductility and creep rupture time of the polymer. The relationship between the microstructure and the macroscopic mechanical behavior was investigated by fitting tensile test data with macro-mechanical models from the literature, which allowed the quantification of the interfacial bonding.

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