Rubber asphalt has been used in Brazil as early as 2001. Among the fabrication processes of rubber asphalt, the most widely used in Brazil is the terminal blend. However, the use of field-blended rubber asphalt has been around in the United States for decades, especially in the state of Arizona. This process results in a highly viscous material with enhanced engineering properties, but requires specific equipment that is typically installed at the job site, or close to the supplying asphalt plant. Thus, keeping in mind the possible technological advantages of using a field blended rubber asphalt mixture and the lack of information regarding this technique in Brazil, there is a necessity to develop studies to assess the performance of this type of material in our environmental conditions and axle loading configurations. Therefore, a laboratory study was conducted to determine the rheological properties of a field-blended rubber asphalt and compare them to those of typical binders used in Brazil (an AC 30/45 penetration grade and a binder modified with SBS, an elastomeric polymer). Binder permanent deformation was determined using the Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) test, whereas binder fatigue behavior was determined using the Time Sweep and Linear Amplitude Sweep (LAS) tests. Subsequently, the permanent deformation and fatigue behavior of a gap-graded mixture using the field-blended rubber asphalt were assessed in the laboratory and in the field. The permanent deformation of the mixture was determined in the laboratory using the LCPC wheel track test, whereas the fatigue behavior was determined using the four point bending flexural test. A test section was built after the rehabilitation job of highway RJ-122, where a field-blended rubber asphalt mixture was first used in the country. The mixture performance was studied in situ through accelerated pavement tests using a full scale, large mobile traffic simulator. The results were used to model the performance of the structure with the rubber asphalt mixture by means of the Highway Development and Management Model (HDM-4) cracking and permanent deformation models, calibrated to local conditions. Accelerated pavement tests were validated through periodic pavement monitoring campaigns conducted for four years in a test section in Highway RJ-122. The field-blended rubber asphalt showed a good performance in terms of permanent deformation and fatigue determined in the laboratory at the binder and mixture levels, which confirms what was verified in the field. / No Brasil, o asfalto-borracha vem sendo utilizado desde meados de 2001. Dentre os processos de fabricação do asfalto-borracha, o mais utilizado no Brasil é o asfalto-borracha estocável ou terminal blend. Contudo, o asfalto-borracha do tipo não estocável (field blend) vem sendo bastante difundido nos Estados Unidos há décadas, principalmente no estado do Arizona. Este processo resulta em um asfalto-borracha de alta viscosidade, com alto desempenho, porém requer um equipamento de fabricação de asfalto-borracha específico, instalado no canteiro de obras, ou muito próximo à usina de asfaltos fornecedora da obra. Tendo em vista as possíveis vantagens tecnológicas do asfalto-borracha field blend e o conhecimento ainda pequeno sobre esta técnica no Brasil, há a necessidade de desenvolver estudos para a avaliação deste tipo de material frente às condições climáticas e de solicitação pelas cargas viárias em nosso país. Para tanto, foi realizado um estudo em laboratório para verificar as propriedades reológicas de um asfalto-borracha field blend e compará-las com as características de ligantes típicos empregados no Brasil (um CAP 30-45 e um ligante modificado por polímero elastomérico do tipo SBS). Elegeu-se o Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) para verificar a deformação permanente e o Time Sweep e Linear Amplitude Sweep (LAS) para verificar o comportamento na fadiga dos ligantes. Na sequência, determinou-se a deformação permanente e o comportamento à fadiga de uma mistura asfáltica descontínua (gap-graded) empregando o asfalto-borracha field blend em laboratório e no campo. A deformação permanente da mistura foi verificada por meio do simulador de tráfego LCPC, enquanto a vida de fadiga foi determinada utilizando o ensaio de flexão em viga (4 pontos). Por fim, foi construída uma seção teste após a conclusão da obra de restauração dos pavimentos da rodovia RJ-122, local onde se elegeu a utilização desta tecnologia pela primeira vez no país. O desempenho da mistura foi estudado in loco com o emprego de ensaios acelerados do pavimento utilizando-se o simulador de tráfego linear móvel em tamanho real. Os resultados obtidos foram utilizados para modelar o desempenho da estrutura com o revestimento asfáltico constituído pela mistura com o asfalto-borracha por meio dos modelos de trincamento e de deformação permanente do Highway Development and Management Model (HDM-4), podendo-se verificar o desempenho desta mistura calibrado para as condições locais. Os ensaios acelerados foram validados em campo por meio de campanhas de monitoramento periódicas realizadas ao longo de quatro anos na rodovia RJ-122. Pelos ensaios de laboratório no ligante e na mistura foi possível concluir que o asfalto-borracha field blend apresenta um bom desempenho quanto à deformação permanente e à fadiga, corroborando o que foi verificado no campo.

Em busca de soluções estruturais para restauração de pavimentos rodoviários que que sejam eficientes, mas ao mesmo tempo que sejam econômicas e impactem o mínimo possível na dinâmica de operação da malha rodoviária, tem sido difundida a metodologia de reciclagem a frio de pavimentos com a estabilização com espuma de asfalto. A redução de custos devido a reutilização de material e a menor necessidade de transporte de insumos, além da possibilidade de realização da restauração em um curto espaço de tempo, têm contribuído para a crescente utilização do processo. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho e o comportamento mecânico de uma mistura reciclada estabilizada com espuma asfalto, para melhor entender os efeitos do confinamento e do teor de umidade do material, visto que este passa por um processo de cura quando já em serviço. Foi acompanhado um trecho experimental onde o pavimento foi restaurado com a aplicação de uma base reciclada estabilizada com espuma de asfalto. O segmento foi monitorado através do controle tecnológico de execução e de levantamentos deflectométricos com FWD. Verificou-se que as deflexões após quase 24 meses da execução do trecho reduziram consideravelmente. Paralelamente, foram realizados ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência triaxial e de deformação permanente para diferentes procedimentos de cura para verificação do efeito da saída da água nas mudanças de comportamento mecânico do material. Verificou-se ainda o efeito das tensões de confinamento no módulo de resiliência de materiais estabilizados com espuma de asfalto e determinaram-se os parâmetros de cisalhamento do material através de ensaiosTriaxiais Monotônicos. Pode-se concluir que a cura é uma consideração importante tanto com relação a sua duração, quanto com relação ao seu efeito no comportamento do material. / Seeking for pavement rehabilitation solutions that result in efficient and capable structures, that bring economic advantages, and the smallest possible impact to the road network operation, cold recycling with foamed asphalt stabilization has been gaining acceptance and growing steadily. The possibility of economic benefits due to material reuse and the decrease in transportation costs, allied to the reduced time needed to open to traffic, have contributed to the increase in this technique\'s use. This study has the objective of evaluating the performance of cold recycled mixes stabilized with foamed asphalt, for a better understanding on the effects of confining stresses, and material moisture content, since it undergoes the curing process when in service. An experimental test section with foamed stabilized recycled material used as the base course was monitored through quality control and quality assurance and FWD tests. It was observed that deflections, after nearly 24 months, have decreased significantly. In laboratory, Indirect Tensile Strength, Triaxial Resilient Modulus, and Permanent Deformation Tests were conducted for samples cured through different procedures, to evaluate the stress dependency and the effect of moisture decrease on the material behaviour. As a complementing test to evaluate the effect of confinement on material mechanical behaviour and to characterize the shear properties in foamed stabilized materials, a Monotonic Triaxial Test was performed. Based on the results obtained, one can conclude that the curing is a critical consideration in terms of timing and its influence on pavement performance. Triaxial tests showed the stress dependency of this bitumen stabilized material, while permanent deformation results indicated some potential for damage in the early stages after construction. Also, foamed bitumen stabilized materials stress dependency indicate that its mechanical behaviour is similar to unbound granular materials. On the field evaluation, FWD data indicated the decrease in deflection with time, resulting in an increase of the layers stiffness.

São descritas as recomendações da Norma Brasileira NBR-6118/1978 e do Código Modelo do Comité Euro-internacional du Béton CEB-1990 para a verificação da estabilidade de pilares esbeltos de concreto armado com seção variável submetidos à flexão normal composta, empregando-se a teoria do método geral. Para a obtenção dos momentos de segunda ordem são descritos os métodos de Engesser-Vianello e da integração numérica das curvaturas das seções transversais ao longo do pilar. Para a determinação do momento fletor absorvido pelas seções em função da curvatura proveniente da flexão do pilar sob a ação de uma força normal, desenvolvem-se as expressões para seções retangulares e circulares (cheias e vazadas) com base nas relações de tensão-deformação dos materiais segundo a norma e o código supracitados. Apresenta-se também um programa para microcomputador, elaborado em linguagem PASCAL, destinado à verificação da estabilidade de pilares com opção de adoção dos critérios da NBR-6118/1978 ou do CEB-1190. Não foram abordados os efeitos decorrentes de vibrações, fazendo-se apenas a descrição dos métodos de consideração dos efeitos decorrentes da deformação lenta. / The recommendations of Brazilian Code NBR-6118/1978 and Comité Euro-Internacional du Béton Model Code CEB-1990 are described, for stability verification of concrete slender columns with variable cross sections, subjected to axial load and bending moment, using the exact method. To obtain the second order bending moments, the Engesser-Vianello method and the numeric integration of the cross section curvatures along the longitudinal axial of column method are described. To obtain of bending moment supported by the cross sections due to curvature resultant of the column flexure under axialload, expressions for rectangular and circular (full and hollow) cross sections are developed, using stress-strain relations for materials proposed by model codes above mentioned. It\'s also presented a software written in PASCAL language for microcomputer and destined to column stability verification, with option to adopt the NBR-6118/1978 or CEB-1990 model code recommendations. Effects due to vibrations were nor included. Methods to take in account creep effects were described.

Neste trabalho foi realizada a avaliação do desempenho do revestimento primário de um trecho experimental de via não pavimentada implantado em Santana do Livramento - RS, Brasil, e a partir dos resultados obtidos, procurou-se estabelecer metodologias e critérios de previsão de desempenho que permitam estimar adequadamente, de maneira prévia, o comportamento esperado da via, quando submetida às ações do tráfego e do clima. A região na qual foi implantado o trecho experimental está inserida dentro da unidade geomorfológica denominada de Depressão Central, numa formação geológica composta de arenito médio a fino, cujo subleito é composto de solo sedimentar arenoso. Duas seções experimentais A e B foram estudadas. A primeira foi composta de uma mistura de dois solos e a segunda composta de uma mistura de solo com agregado natural de arenito. Foram efetuadas medições das deflexões do subleito e da pista pronta com utilização de viga Benkelman. Amostras dos materiais empregados nas misturas e do subleito foram coletadas para a realização de ensaios de laboratório. Foram realizados ensaios de caracterização dos materiais (difratometria de raio-X, granulometria, peso específico dos grãos, limites de Atteberg e classificação MCT), ensaios para a avaliação da resistência ao desgaste e durabilidade do agregado de arenito (abrasão Los Angeles, sanidade e alteração de rochas água-estufa), ensaios de compactação, Índice de Suporte Califórnia – ISC, ensaios de cisalhamento direto e triaxiais de carga repetida para a obtenção de módulos de resiliência. Na avaliação do desempenho do trecho experimental foi monitorada a evolução de alguns defeitos típicos de vias não pavimentadas (afundamento de trilha de roda, ondulações, buracos e atoleiros, perda de abaulamento, perda de espessura de revestimento e sulcos de erosão). Os estudos para previsão de desempenho consistiram na aplicação de prescrições e modelos matemáticos e estatísticos encontrados na literatura e na avaliação sobre a correlação e compatibilidade dos mesmos com o desempenho real de campo para o caso. Os resultados obtidos demonstraram que a seção A apresentou baixíssima durabilidade, não sendo recomendada sua aplicação futura. A seção B apresentou desempenho razoável, sendo que sua eventual aplicação futura deverá ser precedida de uma avaliação prévia de custo-benefício em comparação a outras possíveis alternativas. A utilização de dados de deflexão para cálculos estruturais voltados à previsão de desempenho de vias não pavimentadas pode ser uma alternativa interessante, desde que os mesmos sejam confiáveis e consistentes. A interpretação adequada dos resultados de ensaios de granulometria por peneiramento, de classificação MCT e de alteração de rochas água-estufa se mostrou eficaz na qualificação inicial dos materiais, uma vez que se observou coerência entre os defeitos previstos e aqueles que de fato ocorreram. Os modelos para a previsão estrutural do desempenho da via propostos por Vésic, Heukelon e Klomp e Chevron se mostraram aplicáveis para o caso estudado. O desenvolvimento da pesquisa permitiu estabelecer procedimentos mínimos que conduzirão a um melhor desempenho de revestimento primário em vias de baixo volume de tráfego. / In this work, the evaluation of the wearing course performance of an experimental unpaved road stretch deployed in Santana do Livramento - RS, Brazil was maked, and from results, we tried to establish methodologies and criteria of performance prediction to estimate properly, in advance, the expected behavior of the way, when subjected to the actions of traffic and weather. The region which was implanted the experimental way is inserted into the geomorphological unit called of the Central Depression, in a geological formation composed of medium to fine sandstone, whose subgrade soil is composed of sandy sediment. Two experimental sections A and B were studied. The first was composed of a mixture of two soils and the second composed of a mixture of soil and aggregate natural sandstone. The deflections of the subgrade were measured and the runway ready with use of Benkelman beam. Samples of the materials used in mixtures and the subgrade soil were collected for laboratory testing. Tests of characterization (X-ray diffraction, particle size distribution, specific gravity of solids, Atteberg limits and MCT classification), tests for to evaluate the wear resistance and durability of the sandstone aggregate (Los Angeles abrasion , soundness of agregatte and wet/dry cycles), compaction tests, California Bearing Ratio - CBR, direct shear tests and repeated loading triaxial tests for resilients modulus determinations were performed. In the evaluation of the performance of the experimental way was monitored the evolution of some typical distress of unpaved roads (rutting, ripples and corrugatings, potholes and puddles, loss of bulging, loss of wearing course thickness and erosion grooves). Studies for performance prediction consisted in the application of requirements and mathematical and statistical models found in the literature and in the evaluation of the compatibility and correlation of these with actual field performance for this case. The results showed that the section A had very poor durability and is not recommended its future application. Section B showed reasonable performance, and its eventual future application must be preceded by a preliminary assessment of cost-effective compared to other possible alternatives. The use of deflection data for structural calculations aimed at predicting performance of unpaved roads can be an interesting alternative, since that they are reliable and consistent. The proper interpretation of tests results of the particle size distribution by sieving, classification MCT and wet/dry cycles proved effective for the initial qualification of materials, because was observed the consistency between the predicted and actually occurred distress. The models for predicting of the way structural performance proposed by Vesic, Heukelon and Klomp and Chevron proved applicable to the case study. The development of the research allowed to establish minimum procedures that will lead to better performance coating primary of low traffic volume way.

Este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento de dois solos estabilizados com cal hidratada (CH-III), um solo laterítico (LG´) e outro não laterítico (NG´), coletados de um mesmo local na cidade de Dois Córregos-SP. Para tanto, foram realizados os procedimentos de dosagem de Solo-Cal do Método do pH (ASTM D 6276-99a), que resultou nos teores de 4% de cal, para o solo LG´ e de 6%, para o solo NG´. No programa experimental foram avaliadas as propriedades mecânicas (RCS e RT) originais e após imersão para diferentes dias de cura (0, 7, 28 e 60 dias), após as primeiras constatações, foram realizados complementarmente ensaios mecânicos (módulo de resiliência, MR, e deformação permanente, DP) e de imagens por microscopia eletrônica de varredura (MEV) também para tempos de cura diferentes. Os resultados dos ensaios permitiram verificar que (i) a parcela mais importante do ganho de resistência (RCS e RT) devido à adição de cal aconteceu nos primeiros sete dias de cura e após os 28 dias, há uma tendência de estabilização do ganho de resistência, contudo, nenhuma das misturas superou as RCS e RT do solo original; (ii) os resultados dos ensaios de RCS e RT em corpos de prova após imersão só foram possíveis nas misturas solo-cal (a partir de 7 dias) indicando que parcela dessas resistências são atribuídas à cimentação desenvolvida entre o solo e a cal; (iii) os resultados de MR mostraram algum ganho de rigidez dos materiais, o que levou à redução na deformação (DP) em 67% para as mistura com solo LG´ e cal e 52% para as com solo NG´ e cal; (iv) as análises das imagens de MEV mostraram mudanças texturais dos materiais, indicando a ocorrência de reações imediatas da cal com os dois tipos de solo, entretanto, não foram obtidas imagens compatíveis com estruturas que evidenciassem reações pozolânicas. Os resultados desta pesquisa levantam questões sobre o método de dosagem e a possibilidade da cal estar carbonatada. Essas questões evidenciam a necessidade de se desenvolver uma normalização dos métodos de dosagem e avaliação das misturas solo-cal adequados para aplicação aos solos tropicais. / The objective of this study was to analyze the behavior of a lateritic (LG´) and a non-lateritic (NG´) soils stabilized with hydrated lime (CH-III). The soils were collected at the same location, nearby the town of Dois Córregos-SP. Thus, the pH method to estimate the soillime proportion (ASTM D 6276-99a) was performed, which resulted in the content of 4% lime for the LG\' soil, and 6% for the NG\' soil. The laboratory tests have assessed the original and immersed mechanical properties (UCS and TS) at different curing periods (0, 7, 28 and 60 days). Complementary tests such as resilient modulus (MR), permanent deformations (DP) and scanning electron microscopy (SEM) were also performed at different curing periods. The results have shown that (i) the major part of strength improvement (UCS and TS) due to addition of lime has taken place in the first seven days of curing and, after 28 days, the improvements tend to stabilize; however, none of the admixtures have surpassed UCS and TS values of original soil; (ii) UCS and TS results of specimens after immersion were only obtained in the soil-lime admixtures (after 7 days of curing), this indicates that a portion of these strengths are attributed to cementation developed between soil and lime; (iii) the MR results have presented some stiffness improvement in the materials, which has resulted in reductions of the permanent deformation (DP), about 67% for LG\' soil admixtures and 52% for NG\' soil admixtures; (iv) the analyses of SEM images have shown textural changes in the materials, which depict the occurrence of immediate reactions of the lime for both types of soil, however it was not possible to obtain images presenting structures that could distinguish pozzolanic reactions. The research\'s results lead to questions about the dosage method and the possibility of lime carbonation. These questions highlight the need of developing standards for a soil-lime design method and an admixture assessment applicable to tropical soils.

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:26:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iizuka_EduardoKenji_M.pdf: 15704991 bytes, checksum: d25013321bbe7f7be9760b4235125e16 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O trabalho apresenta os resultados obtidos na simulação numérica e medição extensométrica de peneiras vibratórias de alta capacidade. Para o estudo numérico utilizou-se o software MSC.FEA 2005 que é uma integração dos softwares MSC.Patran e MSC.Nastran, obtendo-se resultados de tensão de von Mises apresentados na forma de gráficos e tabelas. Nas medições experimentais foram empregados extensômetros do tipo roseta 45° que possibilitaram a determinação das tensões principais e consequentemente a tensão de von Mises dos pontos instrumentados. Os valores de tensão de von Mises numéricos e experimentais formam comparados resultando em uma diferença média satisfatória de 8,4% considerando-se a complexidade do equipamento analisado. Os resultados deste trabalho são importantes para os futuros projetos de peneiras vibratórias de alta capacidade, visando garantir a integridade física do equipamento / Abstract: The work presents the results of numerical simulation and strain gage measurements for high capacity vibrating screens. MSC.FEA 2005 software that is an integration of the MSC.Patran and MSC.Nastran softwares was used to get the numerical results of von Mises stress, which is presented in charts and tables formo Strain gages type rosette 45° were used on experimental measurements and allowed the determination of principal stress hence von Mises stress, in the analyzed points. Numerical and experimental values of stress were compared and resulted into an 8.4% mean difference, which is a satisfactory result considering the complexity of the equipment. The results presented in this work create an important base to future designs of high capacity vibrating screens, aiming at the physical integrity of the equipment / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work investigated the effect of different types of homogenization on the microstructure and the cold deformation behavior of Ti-35Nb-0,15Si alloy. Homogenization was performed under two conditions. Condition 1: treatment in ambient air at 1000 °C for 8, 24, 48, 72, 96 and 120 hours. Condition 2: treatment in argon atmosphere at 1000 °C for 8 hours. For the cold deformation study samples of the Ti-35Nb-0,15Si alloy and samples of Ti CP were deformed by ECAP with up to 8 passes, using the routes A and BC in a matrix with angle of intersection between the channels of Φ = 120º. The microstructural characterization was performed in the internal and external regions with the aid of optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffractograms. Vickers microhardness measurements were performed to evaluate the changes caused by deformation. In the ambient air atmosphere the samples showed the presence of the oxide layer influencing the hardness and the level of cold deformation. With the deformation of Ti-35Nb-0,15Si by ECAP it was possible to refine the structure and increase the hardness with increasing the number of passes. XRD analysis showed the presence of the α” phase induced by deformation. With the Ti CP deformed by ECAP, it was possible to analyze the microstructural evolution throughout the sample. / Este trabalho investigou o efeito de diferentes tipos de homogeneização sobre a microestrutura e o comportamento em deformação a frio da liga Ti-35Nb-0,15Si. A homogeneização foi realizada em duas condições. Condição 1: tratamento em atmosfera de ar ambiente na temperatura 1000 °C por 8, 24, 48, 72, 96 e 120 horas. Condição 2: tratamento em atmosfera inerte de argônio de 1000 °C por 8 horas. Para o estudo de deformação a frio, amostras da liga Ti-35Nb-0,15Si e amostras de Ti CP foram deformadas via ECAP com até 8 passes, utilizando as rotas A e BC numa matriz com ângulo de intersecção entre os canais de Φ = 120º. A caracterização microestrutural foi realizada nas regiões internas e externas com o auxílio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difratogramas de raios-X. Medidas de microdureza Vickers foram realizadas para avaliar as mudanças ocasionadas pela deformação. Em atmosfera de ar ambiente as amostras apresentaram a presença da camada de óxido influenciando na dureza e no nível de deformação a frio. Com a deformação de Ti-35Nb-0,15Si por ECAP foi possível refinar a estrutura e aumentar a dureza com o aumento do número de passes. A análise de DRX mostrou a presença da fase α’’ induzida por deformação. Com o Ti CP deformado por ECAP foi possível analisar a evolução microestrutural ao longo da amostra. / São Cristóvão, SE

This work studied the deformation and recrystallization in Ti-35Nb-0,15Si alloy. Were produced alloys with four different compositions in arc melting furnace under controlled argon atmosphere. The amount of Nb was kept constant at 35 wt% and the amount of Si ranging between 0.15 and 0.55% wt%. The amount of Ti ranging according amount of Si. The alloys were homogenized at 1000 ° C for 8 hours, and then cold-deformed by compression in a matrix. Deformed alloys were recrystallized at the temperatures of 500, 600 and 700 ° C for 1 hour in the differential thermal analysis equipment (DTA). Were used techniques of the optical microscopy, X-ray diffraction and microhardness to evaluate the changes caused by the deformation and the recrystallization. The alloy with the composition Ti-35Nb-0, 15Si showed the highest level of deformation, resulting in increased hardness and formation of a martensitic phase. DTA curves provide information about the ß transus temperature, recovery and recrystallization of the alloys. The recrystallization at 500, 600 and 700 ° C propitiated stress relief, decreasing in the amount of a" and hardness reduction. / Este trabalho estudou a deformação e recristalização em ligas de Ti-Nb-Si. Foram produzidas ligas com quatro composições diferentes em forno de fusão a arco sob atmosfera controlada de argônio. A quantidade de Nb foi mantida constante em 35% em peso e a quantidade de Si variou entre 0,15 e 0,55% em peso. A quantidade de Ti variou de acordo com a quantidade de Si. As ligas produzidas foram homogeneizadas a 1000 °C por 8 horas e posteriormente deformadas a frio em uma matriz via compressão. As ligas deformadas foram recristalizadas nas temperaturas de 500, 600 e 700 °C por 1 hora no equipamento de análise térmica diferencial (DTA). Foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, difração de raios-X e microdureza Vickers para avaliar as mudanças ocasionadas pela deformação e pela recristalização. A liga com composição Ti-35Nb-0,15Si foi a que apresentou maior nível de deformação, gerando aumento na microdureza e formação da fase martensítica a . As curvas de DTA forneceram informações a respeito das temperaturas ß transus, recuperação e recristalização das ligas As recristalizações a 500, 600 e 700 oC propiciaram alívio das tensões, diminuição da quantidade de a e redução da microdureza.

This works presents a study about effective properties of porous solids with nonlinear elastic and elastoplastic matrix. For macroscopic mechanics properties evaluation, micromechanics models are used with effective strain concept relative to the modified second method. The porous are assumed as randomly distributed in the matrix, which presents a constitutive law with linear behavior in dilatation and nonlinear in shear. The results are compared with those provided by finite element methods program ABAQUS, assuming porous with spherical geometry for three dimensional solids. Numerical results from ABAQUS were obtained by an implementation of an external subroutine which incorporates at analysis the nonlinear constitutive law. / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho apresenta um estudo sobre as propriedades efetivas de sólidos porosos com matriz elástica não linear e elastoplástica. Na avaliação das propriedades mecânicas macroscópicas empregam-se modelos micromecânicos lineares em conjunto com o conceito de deformação efetiva correspondente ao método secante modificado. Os poros são admitidos como distribuídos randomicamente na matriz, a qual apresenta uma lei constitutiva caracterizada por um comportamento linear em dilatação e não linear em cisalhamento. Os resultados obtidos são confrontados com aqueles fornecidos pelo programa comercial de elementos finitos ABAQUS, admitindo-se que os poros exibem geometrias esféricas para sólidos tridimensionais. A geração dos resultados numéricos oriundos do programa ABAQUS foi viabilizada mediante a implementação de uma sub-rotina externa que incorpora a relação constitutiva não linear considerada nas análises.

Orientador: Prof. Dr. Alejandro Andrés Zúñiga Páez / Coorientador: Prof. Dr. Roberto Gomes de Aguiar Veiga / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Santo André, 2018. / Vidros metálicos (VM) apresentam propriedades mecânicas únicas devido a sua estrutura desordenada (amorfa). Adicionalmente, compósitos de matriz de vidro metálico com nanocristais (fase dispersa) podem apresentar um mecanismo de deformação plástica diferente em relação à dos vidros metálicos monolíticos. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento mecânico em compressão de compósitos de matriz de VM de Cu¿Zr¿Al contendo nanocristais de diferentes composições e tamanhos usando simulação de dinâmica molecular. Primeiramente, uma caixa de simulação de VM com 6.750.000 átomos, de composição Cu45Zr45Al10 foi produzida pelo método de têmpera. Posteriormente, esta caixa foi usada como matriz para produzir compósitos com as seguintes populações de nanocristais: a) 75 nanocristais de CuZr de 4 nm de diâmetro, b) 1 nanocristal de CuZr de 17 nm de diâmetro, e c) 1 nanocristal de Cu de 17 nm de diâmetro (fração volumétrica ?xada em 2%). Finalmente, todas as amostras (com e sem nanocristais) foram deformadas em compressão com uma taxa de deformação de 108 s-1. As curvas de tensão-deformação mostraram que todas as amostras atingiram a tensão máxima em ~5% de deformação; porém com valores variando entre 2,15 e 2,8 GPa. Observou-se que a variação da tensão máxima atingida dependeu principalmente de dois fatores: da existência de mecanismos de deformação plástica no interior da partícula e do processo de nucleação de bandas de cisalhamento na interfase matriz/nanocristal. Também foi verifcado que uma maior área de interfase matriz/nanocristal gerou uma maior quantidade de bandas de cisalhamento. Adicionalmente, observou-se que a concentração do poliedro icosaédrico (0,0,12,0,0) centrado no átomo de Cu diminuiu em função da deformação e que a região da banda de cisalhamento possuía uma menor concentração de poliedros icosaédricos em relação às demais regiões do vidro metálico. Já as análises do campo de deslocamento atômico mostraram que as regiões centrais das bandas de cisalhamento estavam formadas por vórtices, e que as margens das bandas estavam caracterizadas por movimentações atômicas lineares. Finalmente, a presença de nanocristais in?uenciou o padrão do ?uxo plástico e a estrutura dos vórtices no material. / Metallic glasses exhibit unique mechanical properties due their disordered structure (amorphous). Moreover, glassy-matrix composites with embedded nanocrystals can modify the dynamics of shear banding (plastic deformation mechanism) in relation to the one observed in monolithic metallic glasses. The objective of this work was to study the mechanical behavior in compression of amorphous Cu¿Zr¿Al composites containing nanocrystals of diferent compositions and sizes using molecular dynamics simulation. First, a metallic glass simulation box with 6,750,000 atoms and composition Cu45Zr45Al10 was produced by the quenching method. Afterwards, this box was used as matrix to produce composites with the following populations of nanocrystals: a) 75 CuZr nanocrystals of 4 nm in diameter, b) 1 CuZr nanocrystal of 17 nm in diameter, and c) 1 Cu nanocrystal of 17 nm in diameter (volume fraction set at 2%). Finally, all samples (with and without nanocrystals) were deformed in compression at a strain rate of 108 s-1. The stress-strain curves showed that all samples reached a maximum stress at ~5% strain; but with values varying between 2.15 to 2.8 GPa. It was observed that the maximum stress reached depended mainly on two factors: the existence of plastic deformation inside the nanoparticles and the nucleation of shear bands at the matrix/nanocrystal interface. It was also verifed that a larger area of matrix-nanocrystal interface generated a larger number of shear bands. In addition, it was observed that the concentration of icosahedral polyhedra (0,0,12,0,0) centered in Cu atoms decreased as a function of strain, and that the shear band had a lower concentration of icosahedral polyhedra in relation to other regions of the metallic glass. The analysis of the atomic feld displacement showed that the central regions of the shear bands were formed by vortices, and the margins of the bands were characterized by linear atomic movements. Finally, the presence of nanocrystals infuenced the plastic fow pattern and the structure of the vortices in the material.