São relatados resultados de ensaios de fadiga na flexão em laboratório, realizados em onze misturas de concreto compactado a rolo - CCR, possíveis de serem empregadas na pavimentação de rodovias e aeródromos, para se caracterizar o comportamento na fadiga deste material. Estudou-se a influencia do consumo de cimento, da granulométrica, do tempo de cura e da energia de compactação neste comportamento. Foram definidos modelos estatísticos para a previsão da vida de fadiga destas misturas. E apresentada uma proposta de metodologia de dimensionamento de pavimentos com camadas de Concreto Compactado a Rolo contemplando duas estruturas básicas: camada de base/revestimento (pavimento rígido) e camada de base revestida com capa de concreto betuminoso usinado a quente (pavimento semi-rigido).

Este trabalho estuda a influência da rugosidade superficial nas deformações limites. Um modelo matemático capaz de predizer a estricção localizada é apresentado, sendo considerado aqui como um limite superior de deformação no processo de estiramento de chapas metálicas finas e anisotrópicas. O modelo teórico assume que a rugosidade superficial pode ser representada por uma distribuição senoidal. Operações de estiramento foram realizadas através de embutimento com punção esférico e por um novo ensaio de tração biaxial proposto. Antes de realizar os ensaios, grelhas de círculos foram impressos nos CDP';s através de técnica fotográfica, possibilitando a realização das medidas de deformações até a estricção local. Os ensaios foram realizados com as ligas de alumínio 2024-O e 7475-O. Os resultados experimentais do presente trabalho, junto com dados teóricos e experimentais de outros autores são analisados e comparados, onde os resultados obtidos estão em boa concordância. Fica claro, a partir deste trabalho que as deformações limites são sensíveis à rugosidade superficial da chapa metálica submetida a operações de estiramento. Outros parâmetros relevantes ao processo são também discutidos.

No presente trabalho foi estudada a influencia da utilizacaode matrizes de elastomeros na instabilidade plastica de chapas finasconformadas em um processo de expansao de calota semi esferica, com o objetivo de verificar a possibilidade de formular equacoes teoricas que possam predizer as deformacoes limites que o material pode suportar. Um modelo matematico, baseado nas teorias classicas de instabilidade de Hill e Swift, foi proposto de modo a determinar as deformacoes limites impostas aos materiais deformados, considerando a anisotropia da materia prima e os atritos existentes entre o elastomero/blank e entre o blank/matriz. Embora o modelo possa estabelecer as deformacoes impostas ao produto em qualquer instante do processo de conformacao, o maior interesse esta na determinacao das deformacoes na instabilidade plastica. Os ensaios experimentais, foram realizados de modo a gerar os dados necessariospara verificacao da acuidade dos resultados teoricos oriundos do modelo matematico. Para tanto, uma matriz de embutimento foi especialmente desenvolvida para os ensaios de conformacao dos Corpos de Prova (CDPs) em prensa hidraulica, utilizando elastomero. Os materiais selecionados, para os ensaios experimentais, foram caracterizados quanto as suas propriedades mecanicas e caracteristicas plasticas segundo procedimentos padroes. Devido a grande importancia do atrito nestes tipos de processos de conformacao, analisou-se e determinou-se o coeficiente de atrito medio atuante na interface elatomero/blank. Os resultados teoricos e experimentais, obtidos para os varios materiais ensaiados, foram comparados e analisados, tendo-se observado razoavel grau de concordancia entre eles. Os principais parametros que regem o modelo matematico (coeficiente de encruamento, coeficiente de atritoe anisotropia) sao discutidos para melhor entendimento de quais suasinfluencias para o sucesso das operacoes de conformacao de chapas finas. Finalmente, propoem-se abacos, oriundos das equacoes do modelo matematico, que possibilitam determinar a reducao de espessura das pecas conformadas ja na fase de projeto, podendo dispensar os ensaios experimentais de desenvolvimento.

Este trabalho apresenta um método de ajuste de modelos dinâmicos apropriado para aplicação em sistemas estruturais multicorpos amortecidos. O ajuste é feito a partir da identificação dos parâmetros de rigidez e amortecimento das juntas já existentes, utilizando resultados oriundos de um teste modal do sistema. A modelagem teórica é feita via síntese modal. O método escolhido permite a inclusão de amortecimento nos modelos das subestruturas e das juntas. Desenvolve-se uma extensão do método para permitir o tratamento de subestruturas com modos de corpo rígido. O método de ajuste baseia-se num problema de mínimos quadrados não-linear, resolvido pelo método de Gauss-Newton. É feita uma análise de sensibilidade analítica, que fornece uma solução fechada para as derivadas de primeira ordem envolvidas no método. Três problemas são investigados utilizando-se a metodologia desenvolvida: um sistema de parâmetros concentrados, um sistema de vigas bi-apoiadas e um sistema de viga "livre-livre". Os dois primeiros envolvem apenas simulações numéricas, enquanto o terceiro e um caso prático, utilizando dados experimentais.

Métodos de integração numérica direta são utilizados na análise dinâmica estrutural para a solução das equações de movimento no domínio do tempo. Estes métodos trabalham diretamente sobre as equações de movimento acopladas, e podem ser descritos basicamente como processos de extrapolações sucessivas passo-a-passo: começando com valores iniciais conhecidos dos vetores de deslocamento e velocidade, soluçoes são obtidas em incrementos de tempo especificado usando para tanto, um esquema de diferença finita ou um processo de integração numérica. Várias variantes dos métodos existem. Os algoritmos mais amplamente usados são: o método de Newmark, o método de Wilson O, o método de Houbolt e os métodos de Zienkiewicz. No presente trabalho alguns destes algoritmos são reexaminados e aplicados a uma estrutura de complexidade moderada. A tese discute a performance e os méritoscomputacionais das diferentes variantes. Conclusões baseadas na precisão, estabilidade e eficiência são apresentadas.

No presente trabalho, que trata da análise dinâmica de placas por um método de elementos finitos, foram utilizados os elementos mais comuns para estruturas em flexão (triangulares e retangulares), tendo sido feita uma comparação do comportamento de ambos quando usados em problemas dinâmicos. Para que se pudessem trabalhar as estruturas em placas sob ação de forças seguidoras, fez-se primeiramente um estudo de vigas sob ação de carregamento seguidor - viga de BECK e viga de LEIPHOLZ - partindo-se daí para os problemas de placas com diferentes condições de contorno, de modo a se estudur a perda de estabilidade

O Desenvolvimento de aeronaves é pautado por fatores como segurança, peso e economia. A obtenção de aeronaves leves requer geralmente a otimização de seus elementos estruturais, o que, por sua vez, torna imprescindível o conhecimento profundo do comportamento mecânico destes membros. Presente tanto em painéis de fuselagem, quanto em painéis de asa, o conhecimento do comportamento crítico e pós-crítico de painéis cilíndricos tem painel preponderante no processo de dimensionamento estrutural. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento crítico, pós-crítico e de colapso de painéis metálicos cilíndricos simplesmente apoiados sob compressão pura. Neste trabalho são apresentados os resultados relativos à determinação da carga crítica de flambagem, a sensibilidade dos comportamentos crítico e pós-crítico em relação a parâmetros geométricos, bem como a descrição destes painéis no momento do colapso.

Uma das principais causas para o surgimento de tensões na região de encaixe da pá no disco de turbinas está associada à força centrífuga, cargas de torção devidas à pressão dos gases e cargas térmicas. Devido a este fenômeno, a avaliação de tensão nesta região deve ser executada a fim de evitar a algum tipo de falha. Neste trabalho, um modelo de elementos finitos 3D foi criado no software ANSYS 13.0, com o objetivo de avaliar as tensões e deformações na região da junção que conecta a raiz da pá ao rasgo do disco de uma turbina. Uma atenção particular foi dada ao tipo de fixação "fir-tree", em que atualmente é utilizada na maioria das turbinas dos motores de turbinas a gás. Um modelo preliminar do disco foi desenvolvido com seção retangular constante usando o software CATIA como forma comparativa dos resultados de tensões obtidos ao longo do disco pelo software de elementos finitos com resultados analíticos. Posteriormente, foram geradas as geometrias da pá e do disco para o tipo de junção dovetail com seção retangular constante no software CATIA como forma de validação da metodologia aplicada, tal como: condições de contorno, tipo de malha e elementos de contato. Em seguida, aplicou-se esta metodologia no encaixe tipo fir-tree, em que a geometria da pá e do disco foi construída no software ProE, sendo que esses componentes foram gerados separados como modelos paramétricos. Esta abordagem possibilita mudanças das variáveis de projeto com facilidade e antes de importar o modelo completo, os componentes foram montados no software CAD. Todos os modelos comentados foram importados e analisados pelo software ANSYS 13.0 utilizando o módulo estrutural do ambiente Workbench. A configuração do módulo de estrutura estática do Workbench do ANSYS 13.0 reconhece automaticamente as faces da pá que estão em contato com o disco do dovetail e fir-tree como uma conexão de contato. Por fim, um caso realístico de uma turbina foi avaliado neste trabalho e os resultados para esta situação revelam uma assimetria das tensões ao longo da espessura e ao longo dos dentes da pá e do disco. Efeitos na mudança do coeficiente de atrito e alteração do material também foram avaliados para este modelo realístico. Os resultados adquiridos foram comparados com as propriedades mecânicas do material adotado, particularmente a tensão de escoamento.

Este trabalho apresenta análises dinâmicas da estrutura preliminar do satélite universitário ITASAT-1. O satélite foi concebido como uma plataforma multimissão para aplicações científicas. A plataforma tem forma cúbica e o flange adaptador tem formato cilíndrico. O projeto do satélite prevê massa máxima de 100 kg e a mesma foi considerada nas análises numéricas de forma a atender requisitos de rigidez e de resistência mecânica. O satélite possui painéis solares fixos em todas as faces externas e a arquitetura mecânica interna consiste de um cilindro que liga o painel da base inferior à plataforma central. O veículo lançador escolhido como referência para os cálculos foi o PSLV da Índia. O manual do lançador traz uma série de requisitos a serem cumpridos pela estrutura do satélite e o requisito de frequências naturais mínimas foi o maior desafio da fase preliminar. Como não há experimento, foi adotado um fator de amortecimento modal mínimo. As análises estruturais foram executadas pelo método dos elementos finitos, mais especificamente, análise modal, resposta senoidal em frequência e resposta aleatória. Para as análises estão descritos os carregamentos utilizados e após a obtenção dos resultados destas, foi possível verificar o projeto preliminar da estrutura e definir as mudanças necessárias para se cumprir os requisitos do lançador. Especificamente, como resultados alcançados neste trabalho temos as frequências naturais do conjunto e as acelerações dos principais equipamentos embarcados como função da frequência de excitação. Para avaliar os resultados, foi proposta uma especificação de ambiente preliminar, entretanto observamos que as respostas obtidas violaram especificações propostas. Portanto, uma análise de sensibilidade foi realizada e um aumento no valor do fator de amortecimento modal foi necessário para poder atender as especificações.

Structural members, such as, stiffeners are applied to aeronautical structures in order to promote the necessary global or local dynamic stiffness. The manufacture and assembly process of these parts and machines capability can introduce variability in the parts and thereby incorporating uncertainties in the structural performance. Tolerances known as GD&T (Geometrical dimensioning and Tolerance), must be specified for several dimensions during the engineering design, in order to enable the manufacture of the structure. In the same way, some material properties have variability, when different suppliers are involved. Thus, the uncertainties must be incorporated into the structural analysis in order to obtain a more reliable design. Therefore, the present thesis applies the SFEM to incorporate these uncertainties in a typical structural member and panel applied in the aeronautical industry. The approach used was Perturbation Technique using Taylor series expansions to incorporate the uncertainties in the structural members typically used in aircraft. Natural frequencies, frequency response functions and modal analysis are studied in order to understand the consequences of these uncertainties in a beam with hat and "Z" section normally applied as an aircraft panel stiffener. The stiffeners were modeled considering the Timoshenko Theory in Matlab software. Sensitivity analyses were applied for the correct interpretations and trends of the top contributors. Also an aircraft panel was performed using Nastran and Matlab software together to incorporate these uncertainties on the modal analysis. Final conclusions and issues of implementation and applicability are performed using MCS as a validation model for the stiffeners and the total range variation for the aircraft panel.