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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF FRACTURE TOUGHNESS OF GNEISS ROCKS IN DIFFERENT WEATHERING CLASSES / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA TENACIDADE DE ROCHAS GNÁISSICAS PARA DIFERENTES GRAUS DE ALTERAÇÃOBRUNO PINHEIRO PIRES 29 April 2019 (has links)
[pt] O estudo da mecânica da fratura aplicada às rochas vem se desenvolvendo desde os anos 60. Seu principal parâmetro, a tenacidade à fratura, quantifica a capacidade que a rocha possui para absorver energia até atingir a ruptura. Seu conhecimento é muito importante em diversas áreas da engenharia de rochas, como análise de estabilidade de taludes rochosos, processos de desmonte de rochas, escavações na mineração, fraturamento hidráulico, mecânica de terremotos, dentre outros. O presente estudo apresenta e analisa a influência do grau de alteração na tenacidade à fratura, no modo I de propagação, através de ensaio CCNDB (corpo de prova em forma de disco brasileiro com entalhe em chevron), de rochas gnáissicas da cidade do Rio de Janeiro. Amostras de diferentes graus de alteração foram caracterizadas quanto às suas propriedades mineralógicas, físicas (porosidade e peso específico) e mecânicas (resistência à compressão puntiforme, resistência à compressão uniaxial e resistência à tração). Nos resultados obtidos, são discutidas e realizadas correlações da tenacidade com as propriedades analisadas. Foi possível verificar que o grau de alteração é diretamente proporcional à porosidade e inversamente proporcional às resistências (compressão uniaxial e tração). Sendo assim, a rocha alterada apresenta maior porosidade e menor resistência, quando comparada com rochas menos alteradas (sãs e medianamente alteradas). A tenacidade à fratura para rochas medianamente alteradas é 45,9 por cento menor do que para rochas sãs, e 86,7 por cento menor para rochas alteradas. Assim sendo, o grau de alteração das rochas influencia, de maneira significativa, todas as propriedades analisadas. / [en] The study of fracture mechanics applied to rocks has been developed since 1960. The main parameter, fracture toughness, quantifies the rock ability to absorb energy until it ruptures. This knowledge is very important in several areas of rock engineering, such as stability analysis of rocky slopes, rock clearing processes, mining excavations, hydraulic fracturing, earthquake mechanic, among others. The study presents and analyzes the influence of the weathering class in the mode I fracture toughness of gneiss rocks in the city of Rio de Janeiro, using Cracked Chevron Noched Brazilian Disc (CCNDB). Samples of different classes were characterized for their mineralogical, physical (porosity and dry specific weight) and mechanical properties (point load strength, uniaxial compressive strength and tensile strength). The obtained results allowed correlations to be made between toughness and the other analyzed properties. By doing this, it was possible to verify that the weathering class of a rock is directly proportional to the porosity and inversely proportional to the strengths (uniaxial compressive and tensile). Thus, the highly weathered rock presents higher porosity and lower strength when compared to less weathered rocks (sound and moderated). The fracture toughness for moderately weathered rocks is 45,9 percent lower than sound rocks, and 86,7 percent smaller for highly weathered rocks. Therefore, the class of weathering rocks influences all the analyzed properties in a significant way.
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[en] FRACTURE TOUGHNESS OF THE WELDED JOINT GOTTEN THE SUBMERGED ARC OF STEEL API 5L GRADE X80 / [pt] TENACIDADE A FRATURA DA JUNTA SOLDADA OBTIDA A ARCO SUBMERSO DE AÇO API 5L GRAU X-80MARCELO TOLEDO VALIM 25 April 2006 (has links)
[pt] Este trabalho de tese faz parte de um estudo de
desenvolvimento de aço API X80 e o objetivo deste trabalho
foi avaliar o crescimento estável de uma trinca
superficial localizada na zona termicamente afetada (ZTA)
da junta longitudinal obtida pelo processo de arco
submerso. Foram estudados dois aços API 5L X80
pertencentes aos sistemas NbCr e NbCrMo. Considerando que
dutos operam sob altas pressões, gerando um estado de
tensão severo sob um defeito ou trinca presente no
material pode ocorrer falha da estrutura. Deste modo,
torna-se necessário estudar a natureza destas trincas e o
potencial de crescimento, permitindo assim controlar e
prever o crescimento estável da trinca.
Para avaliar o comportamento da trinca, foi utilizada a
metodologia de integral J. Esta metodologia objetiva
avaliar e prever o comportamento à fratura. Os resultados
esperados no ensaio de integral J é a obtenção da curva de
resistência J-R e o valor do JIc, que representa o valor
de J no início do crescimento estável de trinca. / [en] This work of thesis is part of a study of steel
development API X80 and the objective of this work was to
evaluate superficial the steady growth of one crack
located in the heat affected zone (HAZ) of together the
longitudinal one gotten by the process of submerged arc.
Two pertaining steel API had been studied 5L X80 to the
systems NbCr and NbCrMo. Considering that pipes operate
under high pressures, generating a severe state of tension
under a present defect or crack in the material
imperfection of the structure can occur. In this way, one
becomes necessary to study the nature of these cracks and
the potential of growth, being thus allowed to control and
to foresee the steady growth of crack. To evaluate the
behavior of crack, the methodology of integral J was used.
This objective methodology to evaluate and to foresee the
behavior to the breaking. The results waited in the assay
of integral J are the attainment of the curve of
resistance J-R and the value of the JIc, which represents
the value of J in the beginning of the steady growth of
crack.
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[en] EVALUATION OF ELASTOPLASTIC FRACTURE PREDICTIONS / [pt] AVALIAÇÃO DE PREVISÕES DE FRATURA ELASTOPLÁSTICAJORGE ARTURO HINOSTROZA MEDINA 29 July 2015 (has links)
[pt] Neste trabalho apresenta-se uma análise dos principais procedimentos
desenvolvidos para calcular a tenacidade à fratura sob condições elastoplásticas.
São avaliadas as principais medidas de tenacidade, bem como as diferenças,
características, fontes de conservadorismo e as principais referências
bibliográficas que relatam diferenças nas metodologias de cálculo para prever as
cargas de falha em estruturas com defeito. Também são analisados os principais
procedimentos de avaliação da Integridade Estrutural de estruturas com defeito
(Fitness For Service, FFS). Testes de tenacidade são feitos variando as condições
de restrição em torno da trinca (geometria do CP, tamanho inicial de trinca,
entalhe lateral). Foram levantadas as curvas JR para todos os CPs testados, e
previsões de carga de fratura são feitas segundo os principais procedimentos FFS,
e testes são realizados em placas trincadas centralmente com o objetivo de
registrar as cargas de falha do defeito, para compará-las com as previsões dos
procedimentos FFS e avaliar o conservadorismo de cada um deles. Como outra
contribuição ao trabalho, simulações numéricas dos ensaios de tenacidade são
desenvolvidas com o objetivos de reproduzir os testes feitos e calibrar os
parâmetros de simulação de rasgamento dúctil em estruturas com defeito. / [en] This work presents an analysis of the main procedures developed to
calculate fracture toughness under elastoplastic conditions. The main measures of
toughness, differences, characteristics, and sources of conservatism are evaluated.
Also, the main bibliographies reporting differences in calculation methods to
predict failure loads in flawed structures are examined. Lastly, the main
assessment procedures of Structural Integrity of structures with flaws (fitness for
service, FFS) are also analyzed.Toughness tests are performed varying the
constraint conditions near the crack tip (geometry, initial crack size, side grooves).
JR curves and fracture load predictions were made according to the principal FFS
procedures. Also, experimental tests are performed on centrally cracked plates in
order to record the failure loads of the structure, to compare them with the
predictions of FFS procedures and to evaluate their conservatism. Other
contributions of this work are numerical simulations of toughness tests, developed
in order to reproduce the tests and calibrate the simulation parameters of ductile
tearing in structures with flaws.
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[en] API X80 HAZ PHYSICAL SIMULATION AND MICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL CHARACTERIZATION / [pt] CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL, MECÂNICA E SIMULAÇÃO FÍSICA DA ZTA EM AÇO API X80JOSE LUIS MONTALVO ANDIA 24 July 2013 (has links)
[pt] Foram utilizados dois sistemas de aço API 5L X80, Nb-Cr e Nb-Cr-Mo,
para obter as diferentes regiões da ZTA pertencentes a uma soldagem
multipasse. Estas regiões são denominadas de: região de grãos grosseiros
inalterados (RGGI), região de grãos refinados reaquecidos supercriticamente
(RGRRS), região de grãos grosseiros reaquecidos intercriticamente (RGGRI),
região de grãos grosseiros reaquecidos subcriticamente (RGGRS). Estas regiões
foram obtidas para dois aportes de calor (1,2 e 2,5 kJ/mm) e a RGGRI por ser
considerada a região onde poderiam ser formadas zonas frágeis localizadas
(ZFL) foram utilizados também aportes de calor de 3,0 e 4,0 kJ/mm. Cada uma
das regiões obtidas pela simulação física foi submetida a ensaios mecânicos de
impacto Charpy e dureza, assim como a análises metalográficos por microscopia
ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi possível observar
que as microestruturas pertencentes a uma ZTA simulada obtidas com o
equipamento (GleebleR3800) se mostram compatíveis com aquelas pertencentes
a uma soldagem real. Este resultado comprova que as velocidades de
resfriamento obtidas pela simulação foram similares àquelas da soldagem real.
A adição de Mo ao sistema Nb-Cr-Mo não promoveu mudanças significativas
tanto a nível microestrutural, observado por MO e MEV, como em termos de
propriedades mecânicas. / [en] Two API 5L steels grade X80 of the systems Nb-Cr and Nb-Cr-Mo, were
submitted to physical simulation in order to obtain different regions of the HAZ
similar to those of a multipass welding, the coarse grained heat affected zone
(CGHAZ), supercritically coarse grained heat affected zone (SCCGHAZ),
intercritically coarse grained heat affected zone (ICCGHAZ), subcritically
coarse grained heat affected zone (SCGHAZ). The welding simulation was
carried out on a Gleeble R 3800 considering two thermal cycles and different
heat inputs 1.2, 2.5, 3.0 and 4,0 kJ/mm, typical of a girth weld. All HAZ zones
were simulated only for 1.2 and 2.5kJ/mm. Since the ICCGHAZ is the probable
weak link where a local brittle zone (LBZ) can occur, this region was simulated
for all heat inputs studied. All simulated regions were subjected to traditional
mechanical tests such as impact Charpy-V at -40 and -60C and microhardness
Hv1kg. Metallographic analysis by optical microscopy (OM) and scanning
electron microscopy (SEM) and fractography were also performed.
The microstructures obtained for the different regions of the HAZ, by simulation
were close to those of a real welding, however, the cooling rates obtained by
simulation were slower than that obtained in a real welding. The mechanical
properties and microstructure of the different regions of the HAZ for the systems
NbCr and NbCrMo indicate that the microstructural and mechanical behavior of
the intercritical region (ICCGHAZ) was considered to be similar to a local brittle
zone (LBZ) for all conditions studied.
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[en] EXPERIMENTAL DETERMINATION OF FRACTURE TOUGHNESS OF MODE I (KIC) AND MODE II (KIIC) DO BAMBOO / [pt] DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA TENACIDADE DO BAMBU DO MODO I (KIC) E MODO II (KIIC)CAMILO ANDRES RUSINQUE GUATIBONZA 28 July 2010 (has links)
[pt] Durante as ultimas três décadas, as pesquisas cientificas sobre bambu
como material de engenharia concentraram-se na caracterização física e
mecânica nos níveis macro, meso, micro e alguns trabalhos no nível nanoestructural.
As praticas de uso de bambu inteiro mostram ao longo do tempo
trincas na superfície que são provocadas por razão da variação da umidade, da
temperatura e entalhes gerados durante o processo de fabricação de peças
estruturais. A presença das trincas tem grande influenciam na resistência
desses elementos. Este aspecto do comportamento do bambu ainda é assunto
de estudo na fase inicial. O presente trabalho apresenta os resultados da
pesquisa teórico-experimental realizada para a determinação dos valores
característicos dos fatores de intensidade de tensões, K(C), e as taxas de
dissipação de energia, G(C), para os modos I e II, utilizando metodologias
experimentais aplicadas aos materiais compósitos. Foi estudada a espécie
Dendrocalamus Giganteus da parte basal do bambu do campus da PUC-Rio. A
dimensão do corpo-de-prova tinha seção transversal retangular de 10x10mm e
100 mm de comprimento do vão livre com entalhes induzidos. Os corpos-deprova
foram submetidos à flexão em quatro pontos para diferentes valores de
tamanho de entalhe. São apresentados os resultados de carga-deslocamento
na metade do comprimento e as deformações relativas nas faces externa,
interna e lateral dos corpos-de-prova. Os valores das taxas dissipação de
energia e fatores de intensidade de tensões foram calculados a partir da curva
de carga - deslocamento. / [en] During the last three decades, the research on bamboo as engineering
material was carried on through the physical and mechanic characterizations in
the levels macro, meso, micro and some works in the nano-structural level. In
practice, the use of entire bamboo shows cracks on the surface throughout the
time, that are provoked by variation of the moisture, the temperature and
notches generated during the process of manufacture of structural parts. The
crack presence has influences on the resistance of these elements. This aspect
of the bamboo behaviour is still subject of study in the initial phase. This work
presents the results of a theoretical and experimental research for the
determination of the characteristic values of the intensity stress factors, K(C), and
the release energy, G(C), for modes I and II, using methodologies applied to the
composites materials. It was studied the basal part of the specie
Dendrocalamus Giganteus of the Pontifícia Universidade Católica do Rio de
Janeiro campus (PUC-Rio). The specimens had rectangular shape with
transversal section of 10x10mm and 100mm of length with notch; each one was
tested in four points bend for different values of notch size. The results
correspond to curves load-displacement in the half span; and strain in the
external, internal and lateral sides of the specimen. The values of release
energy and intensity stress factors have been calculated from the curve loaddisplacement.
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[pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA ANISOTROPIA DA TENACIDADE À FRATURA NO MODO I DE ROCHAS GRANÍTICAS / [en] EXPERIMENTAL STUDY OF ANISOTROPY OF MODE-I FRACTURE TOUGHNESS IN GRANITIC ROCKJESSICA SANTANA PEREIRA NUNES 08 October 2021 (has links)
[pt] Grande parte dos minerais e consequentemente das rochas são anisotrópicas, ou seja, possuem propriedades físicas que mudam com a direção. Neste sentido, este trabalho visa a obtenção de um melhor entendimento do papel da anisotropia nas propriedades das rochas. Para isto, o mesmo pretende avaliar a tenacidade à fratura do sienogranito que foi obtido em uma pedreira da cidade de Cachoeiro de Itapemirim no Espírito Santo. A tenacidade consiste em uma propriedade mecânica intrínseca das rochas, sendo indicativa da resistência à iniciação ou propagação de uma fratura e indica a quantidade de energia que a rocha absorve até que frature. Visando avaliar a anisotropia da tenacidade à fratura no modo I foi realizado o ensaio sugerido pela ISRM (1995), denominado CCNBD (Cracked Chevron Notched Brazilian Disc). Foram testadas vinte e cinco (25) amostras sendo o ensaio realizado em quatro (4) direções diferentes: corrida, contra, trocho e direção aleatória (inclinada). Além deste ensaio foi também realizado o ensaio de tração indireta (ensaio Brasileiro), para fins de caracterização da amostra, sendo este realizado com um total de quinze (15) amostras em três (3) direções diferentes: corrida, contra e trocho. Os ensaios e a preparação de amostras foram realizados no Laboratório de Estruturas e Materiais (LEM-DEC) e a obtenção dos índices físicos foi processada no Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente (LGMA), ambos localizados na PUC-Rio. Analisando os resultados obtidos para a tenacidade à fratura das rochas graníticas nas diferentes direções de corte foi possível constatar pouca anisotropia na rocha estudada. / [en] A considerable amount of minerals and, subsequently, rocks, are anisotropic, and as such, possess physical properties that vary with direction. Considering this, the present study seeks to obtain a better understanding of the role of anisotropy in the properties of rocks. In this regard, it intends to evaluate the fracture toughness of a syenogranite, obtained from a quarry in the city of Cachoeiro de Itapemirim in the state of Espirito Santo. Fracture toughness consists of an intrinsic mechanical property of rocks and indicates the resistance to the initiation or propagation of a fracture as well as the amount of energy the rock absorbs until its fracture. In order to evaluate mode I fracture toughness anisotropy, the Cracked Chevron Notched Brazilian Disc (CCNBD) test was conducted, following ISRM (1995). Twenty-five
(25) samples were tested considering four (4) different orientations: short transverse, arrester, divider and a random direction (inclined). In addition, the indirect tensile strength test (Brazilian test) was also conducted, in order to characterize the samples. The test was performed on fifteen (15) samples and in three (3) different orientations: short transverse, arrester and divider. The tests and sample preparation were carried out at the Structural and Materials Laboratory (LEM-DEC), and the physical properties were obtained at the Geotechnical and Environmental Laboratory (LGMA), both located at PUC-Rio. Analyzing the results obtained for fracture toughness of granitic rocks in different cutting directions, little anisotropy was found in the studied rock.
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[en] EFFECT OF REPROCESSING ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF A HDPE/LDPE BLEND / [pt] EFEITO DO REPROCESSAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS EM UMA BLENDA DE PEBD/PEADWILLIAM BUSCHLE ROMARIZ INACIO 31 August 2018 (has links)
[pt] Os termoplásticos representam a grande maioria dos polímeros empregados hoje em dia e a grande vantagem de sua aplicação é que podem ser reaquecidos e moldados repetidamente. Com a crise do petróleo em 1973, os custos para transformar o petróleo em materiais plásticos se tornaram mais atrativos do que transformá-lo em materiais mais tradicionais. Com isso, os investimentos nas indústrias de transformação cresceram, ao mesmo tempo que a preocupação com o meio ambiente. Devido a facilidade de reprocessar esses materiais a temperaturas moderadas, muitas empresas passaram a reutilizar seus resíduos dentro de seus próprios processos. Neste escopo, esse trabalho tem como objetivo estudar o comportamento mecânico do polietileno de baixa densidade (PEBD) e de uma mistura física formada por polietileno de baixa densidade (PEAD) e polietileno de alta densidade, com uma proporção de 80/20, ao serem submetidos a diversos ciclos de processamento. Os materiais estudados foram preparados e doados pela Companhia de Canetas Compactor. Para este estudo, o material sofreu dez etapas de injeção/extrusão. A partir de ensaios de tração foram determinadas as tensões e cargas máximas suportadas, calculando-se em seguida o módulo de elasticidade, alongamento e tenacidade de cada material. A adição do PEAD é responsável por aumentar a resistência e a dureza do material. Do ponto de vista prático, o material reprocessado não apresentou mudanças significativas de performance. Análises por infravermelho mostraram que não há degradação por oxidação ao longo do processo de reciclagem. / [en] Thermoplastics are the most used polymers nowadays on account of being easily reprocessable with high temperatures. During the oil crisis in 1973 the costs of transforming oil into plastic materials became more attractive than turning them into more traditional materials. Furthermore, the investments in transformation industries grew alongside the concern for the environment. Due to the ease of reprocessing these materials a lot of companies started recycling them within their process. In this context, the present study aims to analyze the mechanical behavior of a low density polyethylene (LDPE) and high density polyethylene (HDPE) blend and pure LDPE after 10 cycles of reprocessing. The polymers were donated by Companhia de Canetas Compactor. The materials suffered up to 10 cycles of injection moulding/extrusion. Tensile tests were made to determine the maximum yield stress and maximum load allowed. Afterwards, calculations were made to determine elongation, Young modulus and toughness. The HDPE addition was responsible to raise the materials yield stress and hardness. From a practical point of view the reprocessing didn t affect significantly the materials performance. FTIR analyses didn t detect oxidation through the process.
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[en] TOUGHNESS OF NON CONVENTIONAL COMPOSITE MATERIALS / [pt] TENACIDADE DE MATERIAIS COMPÓSITOS NÃO CONVENCIONAISFLAVIO DE ANDRADE SILVA 12 August 2004 (has links)
[pt] O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas, físicas e microestruturais de materiais
compósitos cimentícios reforçados por fibras naturais e de laminados de bambu. O trabalho experimental foi direcionado para a determinação da tenacidade. Para se determinar a tenacidade foram utilizados três tipos de ensaios: impacto Charpy, impacto balístico e flexão em 3 pontos. Após os ensaios, a superfície de fratura dos corpos-de-prova foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Esta análise microestrutural serviu para determinar os modos de fratura e validar as hipóteses feitas nos modelos matemáticos utilizados. Foram usados modelos adaptados da literatura para a determinação da tenacidade e os valores teóricos obtidos foram confrontados com os experimentais. Determinou-se também através de modelos encontrados na literatura a tensão interfacial de todas as fibras utilizadas nesta pesquisa. Os modelos empregados para calcular a tenacidade e a tensão de adesão interfacial, se mostraram eficientes e válidos. Em segundo plano, porém não menos importante, ficou a determinação das propriedades
térmicas dos materiais utilizados. Foram efetuados ensaios de condutividade térmica do compósito e ensaios termogravimétricos das fibras vegetais e do bambu. Os compósitos cimentícios foram reforçados por diferentes fibras naturais: polpa refinada de bambu (CPB), polpa de sisal (CPS), polpa de eucalipto (CPE), fibras curtas de sisal (CPFS) e wollastonita (CPW). As proporções das polpas de bambu, sisal e eucalipto utilizadas como reforço nas matrizes cimentícias foram de 8 por cento e 14 por cento em relação à massa do cimento, a da fibra curta de sisal (25 mm) foi de 3 por cento em relação ao volume e a da wollastonita foi de 11,5 por cento em relação à massa. Compóstios híbridos feitos com wollastonita e polpa de bambu (CPBW) foram também produzidos apenas variando a proporção da polpa de bambu em 8 por cento e 14 por cento e mantendo fixa a da wollastonita em 11,5 por cento. Como uma tentativa de se melhorar a resistência ao impacto, laminados CPB/AL foram também fabricados colando duas chapas de alumínio (liga 5052 H34) de espessura 0,8 mm em ambas às faces dos compósitos reforçados por fibra de bambu, formando assim compósitos sanduíche (CPBA). O bambu Moso (Phyllostachys heterocycla pubescens) com 5 anos de idade foi usado para fabricação dos laminados de bambu, sendo tratado com água fervida para a prevenção de ataques biológicos. Técnicas para a extração do laminado a partir de seu formato natural foram estudadas estabelecendo suas vantagens e desvantagens. Para o ensaio de impacto foram utilizados corpos-de-prova com dimensão nominal de 120 mm x 15 mm x 6 mm perfazendo um total de 18 corpos-de-prova. Para o de flexão foram realizados ensaios com uma lâmina simples de bambu (BL) e bambu laminado colado (BLC) com 3 camadas de lâminas dispostas ortogonalmente. Os resultados dos testes de impacto Charpy e flexão em 3 pontos comprovaram a boa tenacidade do bambu laminado quando submetido a cargas de impacto (42,54 kJ/m2) e a cargas estáticas (19,77 kJ/m2 para o laminado e 17,63 kJ/m2 para o laminado colado). Compósitos sanduíche constituídos de alumínio e laminados de bambu foram também fabricados. Estes foram analisados através de ensaios de impacto balísticos seguindo as recomendações da norma NIJ 0101.04. Observações no microscópico eletrônico de varredura foram realizadas para se analisar os mecanismos de falha dos laminados. / [en] The main objective of this work was to evaluate the mechanical, physical and microestructure properties of
cementitious composite materials and bamboo laminates. The experimental program was focused on the determination of toughness. Three diferent types of tests were performed in order to establish it: Charpy impact, ballistic impact and three point bending test. After the tests, the fractured surface of the failed test specimens was observed using a Scanning Electron Microscope (SEM) to establish the failure mode. Mathematical models adapted from the available literature were used to determine the toughness from which the values were confronted to the ones obtained experimentally. It was also determined by mathematical models the interfacial bond stress of all fibers used in this research. The two models, used in the toughness and interfacial bond stress calculation, showed to be efficient, providing valid results. In second plan, but not less important, was the determination of the materials thermal properties. Thermal conductivity tests of the composites and thermogravimetry of the fibers and bamboo were performed. The cementitious composites were reinforced by different natural fibers: refined bamboo pulp (CPB), sisal pulp (CPS), eucalyptus pulp (CPE), short sisal fibers (CPFS) and wollastonite. The mass fraction of bamboo, sisal and eucalyptus pulp studied were 8 percent and 14 percent. For the wollastonite fiber the mass fraction studied was 11.5 percent and for the short sisal fiber a 3 percent volume fraction was studied.
Hybrid composites made with wollastonite and bamboo pulp (CPBW) were also produced varying the bamboo fraction mass to 8 percent and 14 percent but keeping constant to 11.5 percent the wollastonite mass fraction. The slurry de-watering process was used in the production of all composites described
before. To reduce the adverse effects of weathering on the cellulose fibers and to improve the impact load and flexural resistance of the composite, aluminum thin sheets were used to produce a sandwich composite lamina with the CPB, which was denominated as CPBA. Compound Adhesive gel from Otto Baumgart which is a type of epoxy was used to fix the aluminum sheets on the CPB. The use of aluminum has proved to give much higher impact resistance results when compared to the CPB ones. The 5 years old Moso bamboo (Phyllostachys heterocycla pubescens), which was previously treated in boiled water to eliminate biological agents, was used to produce the bamboo laminates. Techniques were developed to extract bamboo laminates from its natural form, establishing its advantages and disadvantages. For
the Charpy impact test, a total of 18 specimens with nominal dimensions of 120 mm x 15 mm x 6 mm were tested. Laminated (BL) and 3 layer cross ply laminated bamboo (BLC) were tested in bending. A total of 9 specimens were tested per bamboo configuration. The BL specimens had nominal dimensions of 120 mm x 30 mm x 6 mm and the BLC were 120 mm x 30 mm x 17 mm. The results demonstrated the good
toughness of bamboo laminates when subject to dynamic (42.54 kJ/m2) and to static load (19.77 kJ/m2 for the laminate and 17.63 kJ/m2 for the cross ply laminate). Aluminum thin sheets were again used to make sandwich composites, but now using the bamboo laminate (BLCA). The BLCA was tested using the ballistic impact test following the standard NIJ 0101.04. Analysis on the Scanning Eléctron Microscope (SEM) were performed in order to establish the laminate s failure mechanisms.
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[pt] AVALIAÇÃO DA TENACIDADE E PREVISÕES DE FRATURAS EM MATERIAIS ELASTOPLÁSTICOS / [en] TOUGHNESS EVALUATION AND FRACTURE PREDICTIONS IN ELASTOPLASTIC MATERIALSEDUARDO ENES COTA 05 October 2020 (has links)
[pt] Compreender como analisar trincas é essencial para a indústria petroquímica evitar qualquer incidente de uma forma econômica. Normas de Integridade Estrutural fornecem procedimentos conservadores para avaliar componentes trincados como tubulações e vasos de pressão. Portanto, previsões de cargas criticas foram calculadas assumindo uma placa com trinca passante seguindo procedimentos dos níveis 2 e 3 da API 579. Para comparação, testes experimentais foram realizados para avaliar o conservatismo da norma em falha por rasgamento dúctil. Além disso, a tenacidade à fratura foi medida por meio do JIc e curva J-R. A técnica usada durante o processo de fratura foi o método de flexibilidade elástica com descarregamento e carregamentos sequenciais. Adicionalmente, efeito de geometria e tipo de carregamento, os quais possuem grande influência nas medições de tenacidade, também foram avaliados usando conceitos da mecânica da fratura elastoplástica. O material utilizado nesse trabalho foi o API 5L X80, que é um aço de Alta Resistencia e Baixa Liga (ARBL) bifásico desenvolvido para tubulações aplicáveis em aguas profundas. Os ensaios experimentais de medição de tenacidade usando corpos de prova SE(B), que possuem média-alta restrição plástica, foram testados seguindo procedimentos da ASTM E1820-17. Já os experimentos usando corpos de prova SE(T), que possuem baixa restrição plástica, foram realizados considerando procedimentos da literatura. / [en] Understanding how to analyze cracks is essential for the petrochemical industry to avoid accidents or incidents in a safe and economical way. Structural Integrity standards provide conservative procedures to assess the actual strength of cracked components like pipes and pressure vessels. Therefore, critical loads predictions were computed on a plate with a through-wall crack following level 2 and 3 of the fitness-for-service guide API 579. For comparison, experimental tests were performed to evaluate the standard conservatism on a ductile tearing type of failure. Furthermore, the fracture toughness of the steel was measured through standard JIc tests and material s resistance curves (J-R curve). The technique used during the fracturing process was the elastic compliance method with unloading/reloading sequences. Additionally, the effects of the specimen s geometry and the type of loading, which can significantly change the value of its toughness, were also analyzed using concepts of elastoplastic fracture mechanics. The material used in this work was the API 5L X80, which is a High Strength Low Alloy (HSLA) dual-phase steel developed for deepwater pipelines. The fracture toughness measurement tests using SE(B) specimens, which have a medium-to-high plastic constraint, followed the ASTM E1820-17 procedures. The experiments with SE(T) specimens, which present a low plastic restriction, considered literature procedures.
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