A determinação dos esforços primários via NASTRAN, ao contrário do que ocorre ao se utilizar a teoria do engenheiro que faz uso extensivo de larguras efetivas de chapa, baseia-se na hipótese de que os painéis não flambam. A redistribuição das tensões ocorre apenas levando-se em conta os efeitos da tração diagonal, enquanto a flambagem dos painéis não é levada em conta neste estudo. Sabendo-se que ao não considerar a flambagem, erros podem ser cometidos, este trabalho realiza uma comparação entre duas análises da estrutura primária: análise usando NASTRAN, levando-se em conta a redistribuição de tensão devido à tração diagonal - sem considerar a flambagem dos painéis; e análise da teoria do engenheiro considerando a flambagem dos painéis, através do uso de larguras e áreas efetivas dos painéis flambados, também se levando em conta a redistribuição de tensões devido à tração diagonal. Aqui se apresenta a questão de como devem ser utilizados os resultados obtidos através de uma análise de uma fuselagem semi-monocoque pelo NASTRAN, face ao fato de que existe a possibilidade real de flambagem de chapas dessa estrutura.

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.

O presente trabalho apresenta um estudo comparativo, de natureza quantitativa, entre os métodos aproximados de previsão dos estados de tensão e deformação locais propostos por Neuber, Glinka e Hardrath. Será verificada a aplicabilidade dos métodos para diferentes tipos de descontinuidade e níveis de carregamento aplicados. Os valores de referência adotados durante o trabalho serão fornecidos pelo método dos elementos finitos.

Esta tese fornece uma descrição bastante ampla do comportamento plástico das chapas metálicas anisotrópicas durante o processo de estiramento com punção hemisférico. Alguns dos parâmetros mais importantes que influenciam a conformabilidade dos materiais das chapas metálicas, junto com algumas operações de conformação de chapas metálicas são discutidos. Além disso, neste trabalho, principalmente, é proposto um novo modelo analítico que incluí o atrito para avaliar as deformações limites no estiramento de chapas metálicas anisotrópicas com punção hemisférico. Esta nova formulação leva em consideração o comportamento anisotrópico das chapas metálicas através do emprego do critério de escoamento não quadrático de Hill (1979) e pode explicar o comportamento mecânico de uma variedade de chapas metálicas. É indicado que o coeficiente de atrito presente depende mais fortemente da reprodução das condições de ensaio do que propriamente das propriedades plásticas dos materiais testados. Em geral, as deformações limites previstas pela teoria proposta estão em boa concordância com os resultados experimentais. A teoria explica satisfatoriamente à falha da chapa metálica, tanto para a região de estiramento como para a região de estampagem da curva limite de conformação, particularmente para materiais que apresentam a dependência da deformação limite 1 da razão de deformação , ou da deformação 2; em que d 1/d ou d 1/d 2 não é sempre maior do que zero. d 1/d ou d 1/d 2 pode ser igual ou menor que zero para uma faixa de materiais. Entretanto, para materiais de chapas que apresentam a dependência da deformação limite 1 da razão de deformação , ou da deformação 2, em que d 1/d ou d 1/d 2 é sempre maior que zero para a região de estiramento, a teoria proposta embora tenha apresentado boa concordância com a tendência de alguns dados experimentais para um grupo de materiais, não apresenta um comportamento geral eficiente. Adicionalmente, o modelo supõe que as relações no elemento de membrana próximo ao pólo, no estiramento com punção hemisférico, são dependentes de propriedades da chapa metálica, como da história do processo; e também sugere que o inicio da estricção local é controlada pelo cisalhamento. Finalmente, o papel da anisotropia é reinterpretado através da teoria desenvolvida, onde é demonstrado que a anisotropia do material da chapa aumenta a capacidade de deformação dos materiais das chapas metálicas anisotrópicas no estiramento com punção hemisférico. A avaliação dos diferentes comportamentos mecânicos das várias chapas analisadas, assim como a análise da adequação da teoria desenvolvida foi realizada com base em resultados anteriormente publicados na literatura.

É apresentado um modelo teórico para avaliação do momento necessário para dobramento de tubos de comportamento elástico - perfeito plástico. Esse modelo permite a análise do comportamento das tensões presentes durante o processo de dobramento, prevendo o comportamento das tensões elásticas após terminada a operação (efeito "springback"). São analisadas, ainda, as tensões residuais remanescentes na parede do tubo, resultantes do comportamento das tensões aplicadas e das tensões de recuperação elástica do material ensaiado, e outros parâmetros relevantes do processo de dobramento a frio de tubos. É confrontada a avaliação teórica com a experimental através da realização de ensaios de dobramento de tubos de diversos materiais, realizados em dobradeiras industriais, da firma Bundy Tubing, provando que o modelo teórico responde satisfatoriamente quando comparado com os obtidos na prática. Com relação a aplicações de caráter mais amplo, o método apresentado provê condições de se ter uma melhor visão de todas as variáveis envolvendo o processo de dobramento a frio de tubos, originando produtos com alto grau de confiabilidade.

Um critério de escoamento bem como uma lei de escoamento são propostos, utilizando-se o tensor resistência ao escoamento plástico, onde são preservados a normalidade do vetor, incremento de deformação e o princípio de equivalência do trabalho plástico na definição das relações tensão-deformação. A introdução e a definição desse novo tensor contribuem para o conhecimento do comportamento mecânico das chapas metálicas anisotrópicas e possibilitam melhor caracterização das curvas limites de conformação. Chapas de aço, cobre eletrolítico e latão parcialmente encruado são empregadas, a fim de se determinar os parâmetros anisotrópicos a';s do tensor resistência ao escoamento plástico, e definir experimentalmente as deformações máximas das chapas metálicas anisotrópicas. Utilizando-se a tração simples e o embutimento com punção esférico como processos de deformação das chapas. As deformações são medidas através de círculos impressos fotograficamente na chapa. Para os três materiais testados as curvas limites de conformação teóricas são definidas pelas condições de instabilidade clássica (Dorn, Swift e Hill) e estendidas pelo uso do tensor resistência ao escoamento plástico. Essas curvas teóricas são comparadas com pontos experimentais obtidos através de medidas sobre os círculos deformados no início da estricção difusa e localizada, observada no plano da chapa. Uma nova apresentação para a condição do amolecimento geométrico dos materiais (instabilidade) das chapas metálicas é dada em função do coeficiente de anisotropia plástica normal R. Mostra-se através da mesma, que para a trajetória de deformação biaxial balanceada, a subtanjente que define a estricção difusa e localizada coincidem, independente da anisotropia. Também sugere-se a existência de uma zona 1/2 < X < 1, onde essas subtanjentes aparecem muito próximas da outra, dependendo do estado de tensão existente sobre a chapa e do valor de R.

O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento das propriedades mecânicas de resistência, de formação e modulo de elasticidade dos conjugados juta-epoxi e algodão-epoxi,comparando-os ao conjugado cimento-amianto. O propósito dessa comparação foi buscar materiais conjugados alternativos ao conjugado cimento, devido a alta toxidade apresentada pelas fibras de amianto, motivo pelo qual, e crescente a substituição desse material nos países do Primeiro Mundo. Foram estudadas as fibras naturais vegetais, pela grande extensão territorial de nosso Pais, pela facilidade de plantio tanto de algodão quanto da junta em nosso solo e pela facilidade de obtenção de suas fibras. Empregou-se a técnica de microscopia eletrônica de varredura para a analise das superfícies de fratura dos materiais ensaiados, obtendo-se um melhor entendimento no comportamento dos conjugados. Juntamente aos ensaios mecânicos realizados, foi feito um estudo comparativo das propriedades térmicas dos conjugados de fibras naturais através do ensaio de chama.

A utilização de compósitos poliméricos estruturais em diferentes setores da indústria moderna aumentou com o passar dos anos. O crescente uso desses materiais no setor aeronáutico deve-se, principalmente, ao constante desafio que esta indústria possui na obtenção de componentes que exibam os maiores valores de resistência mecânica e rigidez específica entre os materiais disponíveis. O processo de fabricação é uma das etapas mais importantes quando se trata da aplicação de materiais compósitos. Com o desenvolvimento de técnicas de fabricação como o RTM - Resin Transfer Molding - os projetistas estão tendo oportunidade de substituir peças forjadas em metal por componentes fabricados em compósitos. Este fato abriu as portas para o desenvolvimento de peças mais espessas em compósitos, como peças de trem de pouso. Neste trabalho, projetou-se uma haste aeronáutica. Iniciou-se com a elaboração de um molde e fabricação de corpos de prova com fibra de vidro pelo processo RTM. Ao mesmo tempo, desenvolveu-se um modelo teórico linear da haste e obteve-se o campo de deformações e tensões para o componente por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando-se o software Hypermesh. Adicionalmente, os corpos de prova fabricados foram inspecionados via ultrassom, para que defeitos como delaminações, porosidades e vazios fossem detectados. Em seguida, foram feitos os ensaios estruturais de tração das peças fabricadas para determinar o campo de deformações e tensões e a carga de falha experimentalmente. Por fim, compararam-se os resultados teóricos e experimentais. A partir do desenvolvimento da haste, pode-se comprovar a viabilidade da fabricação da mesma pelo processo RTM. Além disso, através das inspeções por ultrassom, foi possível verificar que não houve defeitos de fabricação relevantes que pudessem comprometer a integridade estrutural dos corpos de prova. Após os ensaios estruturais, verificou-se que houve pouca dispersão entre os valores de carga de falha para todos os corpos de prova e obteve-se um valor de carga de falha médio igual a 45,2 kN. Todos os corpos de prova falharam segundo uma combinação de bearing e delaminação. Depois de realizadas as comparações entre campo de tensões e deformações teórico e experimental, estimou-se um valor de ovalização dos furos dos corpos de prova igual a 4,8%, que se mostrou compatível com resultados de literatura. Também foi possível avaliar o desvio entre tensão experimental e teórica na região onde foram colados os extensômetros, obtendo-se um valor igual a 18%, que também se mostrou satisfatório. Além disso, determinou-se, por meio da utilização dos resultados do modelo de elementos finitos, um valor para a dimensão característica d0 para o Critério de Tensão no Ponto de Whitney-Nuismer igual a 1,8 mm, que se mostrou consistente. Com isso, foi oferecida uma contribuição técnica no desenvolvimento de componentes pelo método RTM, que se mostraram adequados a aplicações industriais, especialmente à indústria aeronáutica, onde se requer estruturas de alto desempenho mecânico e baixo peso.

O tratamento térmico, considerado um processo especial, induz deformações em estruturas metálicas tratadas. Este trabalho propõe um método, baseado em técnicas estatísticas aplicadas a dados históricos, que permite visualizar, atestar de maneira significativa e obter uma previsão das variações dimensionais devidas ao tratamento térmico. O método proposto foi aplicado na averiguação das deformações ocorridas na têmpera e no revenimento de envelopes motores S40 e S43, usados correntemente no VLS-1 (veículo lançador de satélites). As variáveis "Diâmetro", "Comprimento" e "Erro de Forma Longitudinal" da região cilíndrica de tais motores foram avaliados antes e após tratamento térmico. Os resultados indicaram uma diminuição de "Diâmetro" e "Comprimento" e um aumento do "Erro de forma longitudinal". Finalmente, o método proposto obteve um intervalo de valores, com um nível de confiança de 95%, que permite o estabelecimento de tolerâncias de projeto para as variáveis trabalhadas, os quais devem ser usados como critérios na aceitação de um envelope motor.

Sensores a fibra óptica estruturalmente integrados formam a base para a tecnologia de estruturas inteligentes. Nos últimos anos foram desenvolvidas várias configurações de sensores a fibra óptica para medidas de deformação mecânica. Esta deformação altera o índice de refração e a geometria do material da fibra óptica causando variações na intensidade, fase e polarização da onda luminosa propagando-se ao longo da fibra. Sensores interferométricos a fibra óptica são extremamente sensíveis a medidas de deformação, sendo utilizados em aplicações que demandam elevado desempenho. Sua alta resolução faz destes sensores ideais para aplicações de controle. Interferometria com luz branca é uma técnica muito eficiente que vem sendo empregada para fornercer medidas de deformação mecânica com alta resolução. Neste trabalho foi implementado um sensor de deformação mecânica baseado no interferômetro de Michelson a fibra óptica com luz branca para medidas de deformação (strain) em uma viga não uniforme de seção retangular. A partir dos resultados experimentais obtidos com o sensor a fibra e com extensômetros de resistência elétrica (strain gauges), foram feitas análises comparativas de ambos os sensores com o propósito de avaliar a característica de resposta do sensor a fibra óptica. Isto foi feito principalmente com relação à linearidade de resposta do sensor a fibra. Em seguida, foram propostas algumas modificações de forma a adequá-lo às várias aplicações que se fizerem necessárias. Este trabalho permitiu o desenvolvimento de um sensor a fibra óptica no CTA e a integração de diversas áreas incluindo opto-eletrônica, engenharia mecânica e aeronáutica e computação.