Este trabalho incorpora um modelo de múltiplos parâmetros de retardamento, aceleração, múltiplas sobrecargas e subcarga ao modelo de crescimento de trinca de Forman (1993), para cobrir os efeitos que influenciam o crescimento de trinca na análise pela Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE), quando as cargas não possuem amplitude constante. A teoria é descrita de forma seqüencial, incluindo os conceitos da Mecânica da Fratura e a elaboração do modelo proposto. O retardamento é baseado no modelo de Willenborg (1971), modificado por Gallagher (1974). A calibração do fator de intensidade de tensão relativo à sobrecarga é baseado na proposição de Elber (1971) e nas equações de Newman (1984). Os efeitos de múltiplas sobrecargas, aceleração e subcarga são incorporadas ao modelo conforme proposto por Johnson (1981). A intensidade do efeito da subcarga é ajustada de acordo com as observações de Stephens (1976) para sobrecargas seguidas de compressão. O modelo desenvolvido foi implementado a um software de crescimento de trinca já disponível no mercado, de forma a facilitar a execução dos exemplos apresentados. O modelo mostrou-se extremamente satisfatório diante dos dados de laboratório disponíveis do Projeto "F-5 FMS Durability and Damage Tolerance Analysis Update" e em relação ao exemplo acadêmico proposto por Wheeler (1972).

Esta dissertação de mestrado apresenta a avaliação do comportamento de um modelo de elementos finitos híbrido tridimensional quando aplicado ao problema de flexão de placas laminadas. Flexão de placas compõe a análise de estruturas utilizadas em diversos campos da engenharia. Materiais laminados vem sendo cada vez mais empregados em equipamentos esportivos, construção civil, automóveis e aeronaves. A complexidade da distribuição de tensões pela espessura da placa laminada exigiu a aplicação de novos métodos numéricos para sua determinação, entre eles, o método de elementos finitos com formulação híbrida tridimensional. A formulação de elementos finitos utilizada é híbrida de tensões: os campos de tensões e deslocamentos são aproximados de forma direta e independente no interior do elemento e em seu contorno, respectivamente. As funções de aproximação de tensões escolhidas atendem à restrição de Trefftz para materiais isotrópicos e o sistema de equações é obtido através das condições de equilíbrio, para o contorno do elemento, e de compatibilidade, em seu domínio, impostas de forma ponderada. Elementos hexaédricos de oito nós com mapeamento de elemento mestre foram empregados nas análises. Dois tipos de refinamentos são permitidos pela formulação: uma maior discretizacão da malha de elementos e um aumento dos graus dos polinômios utilizados como função de aproximação. As placas analisadas são quadradas, modeladas com três dimensões, de bordos idealizados como simplesmente apoiados e carregamentos distribuídos senoidalmente. Os lados das placas assumem as dimensões iguais a 10, 20, 50 e 100 vezes maiores do que a espessura e o material alterna entre isotrópico, ortotrópico e compósito laminado. Nas análises são avaliadas a convergência do deslocamento vertical máximo, as distribuições das tensões pela superfície das placas homogêneas e distribuições das tensões pela espessura de placas compósitas laminadas. Os resultados obtidos são comparados com as soluções analíticas dadas pela utilização da teoria de placas de segunda ordem e por uma solução tridimensional exata.

O objetivo deste trabalho é projetar uma caverna de pressão traseira para a fuselagem de um avião de 33 passageiros, com consideração especial em layout estrutural, dimensionamento, análise de tensão e comportamento à fadiga. Com respeito ao layout estrutural, duas configurações são consideradas: semi-esférica e plana. O dimensionamento é baseado em cálculos por elementos finitos, usando um pacote de software comercial. Técnica de extrapolação de Richardson é utilizada para incrementar a precisão dos resultados das análises. Solução para união entre componentes também é abordada. O método S-N é utilizado para estimar o comportamento à fadiga. Ligas de alumínio 7075-T6 e 2024-T3 são especificadas para a manufatura de toda a estrutura.

O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia analítica implementada em computador para a determinação das tensões atuantes e a análise preliminar da estrutura principal de ligação asa-fuselagem. Um estudo de caso para um avião de referência é apresentado. No caso apresentado, o wing-stub é subdividido em duas seções, transversal e longitudinal. As seções carregam forças da fuselagem e da asa, as quais são independentemente consideradas. O envelope de cargas utilizado é aquele de um avião similar. Planilhas interativas e interdependentes são utilizadas para obtenção das tensões no wing-stub e para a verificação da estabilidade estrutural dos painéis reforçados da estrutura. O wing-stub do avião de referência é do tipo totalmente molhado, com longarinas, painéis superior e inferior com reforçadores sem flange e nervuras internas construídas em placas planas. A análise preliminar proposta neste trabalho não considera furos para alívio de peso e alocação de sistemas.

O objetivo deste trabalho ée analisar a seção transversal de uma fuselagem semi-monocoque de uma aeronave corporativa, levando-se em consideração os efeitos da tração diagonal. As ferramentas de análise são programas desenvolvidos em linguagem Fortran, onde um dos programas ée baseado no método apresentado por Kuhn em seus estudos para o cálculo da tração diagonal, amplamente aplicado na indústria aeronáutica, e o outro baseado na energia de deformação de um sistema estrutural composto por reforçadores, cavernas e revestimento, sem levar em consideração os efeitos dos carregamentos secundários e do termo adicional proposto por Kuhn em sua teoria para a deformação da caverna, termo este que ée justificado por Kuhn devido à tendência da alma curva ficar plana entre cavernas quando a alma está sob um estado de tração diagonal bem desenvolvido. Os dois métodos são comparados e os resultados e conclusões são apresentados.

A fixação de componentes e equipamentos por meio de ligações denominadas channel fittings ée amplamente utilizada em aplicações aeronáuticas envolvendo, muitas vezes, regiões de altas transferências de carga. Este trabalho tem por objetivo revisar os principais procedimentos analíticos usados no dimensionamento e verificação deste tipo de conexão, realçando suas similaridades e diferenças.

A Modelagem por Fusão e Deposição (FDM - Fused Deposition Modeling) é uma técnica de manufatura aditiva que consiste na fabricação de componentes a partir de um modelo CAD 3D, pela adição de material, camada por camada. A possibilidade de fabricação de formas complexas sem a necessidade de ferramental expandiu as oportunidades de emprego deste processo em diversas áreas, como aeroespacial, médica, automobilística e bens de consumo. Entretanto, muitas das possíveis aplicações precisam ser analisadas, definindo-se os limites mecânicos dos materiais disponíveis em cada área de aplicação. Desta forma, este trabalho teve o objetivo de analisar a resistência mecânica de componentes com parâmetros de construção variados, fabricados pelo processo de Modelagem por Fusão e Deposição. Três fatores foram analisados, utilizando um planejamento fatorial 23: orientação de deposição, largura do filamento de preenchimento e espaçamento entre filamentos adjacentes. Estes corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração. Os resultados foram analisados em termos do comportamento mecânico, por meio da tensão máxima suportada e do alongamento apresentado. Desta forma obteve-se uma série de regras para a otimização da resistência à tração e do alongamento. A escolha da orientação dos modelos para a construção deve ser feita de forma que a tração seja distribuída ao longo dos filamentos. Adicionalmente, deve-se optar por menores larguras de filamentos e distâncias reduzidas entre filamentos adjacentes.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma visão geral do fenômeno de relaxação de tensões residuais. Inicia-se com uma revisão teórica sobre tensões residuais, seus efeitos na fadiga e métodos existentes para medi-las. Também são apresentados diversos métodos usados para produzir tensões residuais. Métodos de relaxação de tensão residual são apresentados e discutidos, incluindo resultados e mecanismos propostos por diversos autores. Modelos propostos para descrever o fenômeno de relaxação são discutidos na parte final do trabalho.

Aços constituem a categoria de material metálico mais utilizada industrialmente. Sua grande aplicação deve-se a diversos fatores, como produção em larga escala, baixo custo, por possuírem uma vasta faixa de propriedades mecânicas, entre outros. O aço SAE/AISI 4340 é tratável termicamente, baixa liga, contendo níquel, cromo e molibdênio, combina excelente temperabilidade com alta ductilidade, tenacidade e resistência, possui alta resistência à fadiga e à fluência. O fenômeno de fratura por fluência é um dos grandes problemas da área industrial devido ao crescente nível de exigência das condições de operação empregadas em usinas de geração de energia, instalações químicas e em componentes estruturais aplicados nas indústrias aeroespaciais. Com o objetivo de compreender o mecanismo de fluência e caracterizar microestruturalmente o aço 4340, elaborou-se corpos-de-prova de seção cilíndrica para ensaios de fluência com 500C (200 MPa), 550C (200, 250 e 300 MPa) e 600C (200 MPa), a partir de uma barra de aço laminado, na condição como recebido. Foram traçadas as curvas de fluência e determinadas as taxas de fluência de segundo estágio para as condições ensaiadas, foi obtido o expoente de tensão n para 550C e a energia de ativação Q para 200MPa. A caracterização microestrutural do material depois do ensaio de fluência foi feita através de microscopia óptica. O expoente de tensão de 8.02 e a energia de ativação de 372.2 kJ/mol indicam que o mecanismo de fluência se dá por movimentação de discordâncias. O aumento da temperatura e o aumento da tensão causam aumento exponencial da taxa de fluência.

Este estudo teve por objetivo verificar a influência da camada anodizada e de concentrador de tensões, no comportamento mecânico de corpos-de-prova usinados, de perfil estrudado da liga de alumínio 7150 - T77511, sob esforço de fadiga de baixo ciclo. Os ensaios de fadiga de baixo ciclo foram realizados em corpos-de-prova retirados de duas regiões distintas do perfil extrudado. Trabalhou-se com corpos-de-prova, em quatro situações: como recebido (sem e com concentrador de tensões) e anodizados (sem e com concentrador de tensões). O concentrador de tensões apresenta forma circular, sendo localizado no centro do corpo-de-prova, com valor de Kt igual a 2,6. Levantaram-se as curvas S-N dos ensaios de fadiga e, por método comparativo, avaliaram-se as influências do concentrador de tensões e do processo de anodização crômica nas propriedades de fadiga de baixo ciclo. Os corpos-de-prova com concentrador de tensões tiveram uma redução aproximada de 80 a 90% da sua resistência, para as duas regiões analisadas, tanto na condição como recebido como anodizada. Na comparação entre estas duas condições, sob tensões maiores, 80% do st, há uma redução da resistência de 17% nos corpos-de-prova como recebido, sob tensões menores, 50% st, varia de 35 a 46%, nas condições como recebido e anodizado, respectivamente. Foi realizada também uma análise da superfície de fratura, dos corpos-de-prova ensaiados, através de estereoscópio e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados experimentais estão de acordo com os da literatura e representam uma contribuição à pesquisa, em particular no que se refere às ligas de alumínio de emprego aeronáutico.