O presente trabalho teve como objetivo verificar, de forma qualitativa, o comportamento eletroquímico do zinco em solução aquosa de cloreto de sódio 3,5% massa/massa, contendo ou não íons de cério ou cromato, em condições aerada e temperatura de 25oC. Neste estudo foram utilizadas técnicas de análise de superfície, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, e as seguintes técnicas eletroquímicas cronoamperometria, voltametria cíclica e curva de polarização. Estudos envolvendo a voltametria cíclica também foram realizados quando a superfície de zinco foi revestida, previamente, com um filme de própolis. Resultados via microscopia eletrônica de varredura mostram que o zinco sofre corrosão generalizada em solução aquosa de cloreto de sódio 3,5%. Quando este meio contém íons de cério, verifica-se que o processo de corrosão passa a ser localizado, ou seja, por pitting. Nessas condições verifica-se a presença de um filme que, segundo EDX, era formado por cério, mais precisamente de óxido de cério pela colaboração amarela. Utilizando a voltametria cíclica verifica-se que o potencial de oxidação em solução aquosa de NaCl 3,5% é deslocado no sentido positivo, quando na composição do meio agressivo consta a presença de íons cério ou cromato. O mesmo comportamento ocorre quando a superfície do zinco encontra-se, previamente, revestida por um filme de própolis. Também foi observado que a adesão do filme de própolis na superfície do zinco é fraca e que diminui com o tempo de imersão do zinco no meio. Nas curvas de polarização pôde-se verificar a ação de íons cério ou cromato na velocidade de dissolução do zinco em solução aquosa de NaCl 3.5%. Como conclusão constatou-se que o íon cromato atuou como melhor inibidor de corrosão de zinco.

This work verses about contributions in the optimization of laminated fiber reinforced composites. At first, it is presented a new solution concept to Discrete Material Optimization (DMO) problems based on Sequential Approximate Optimization (SAO) techniques, employing new compliance approximations in terms of intermediate variables which are explicit functions of the DMO weights. The proposed methodology improves significantly the quality of the approximations and consequently the general convergence characteristics of several DMO compliance minimization (stiffness maximization) problems. Then, it is presented a Hierarchical Optimization scheme for laminated composite structures, considering simultaneous design of macroscopic (structural) and microscopic (material) levels. The macroscopic level takes into account orientations and fiber volume fractions of unidirectional composite layers. The microscopic level considers the cross-sectional size and shape of the reinforcement fibers, assuming them elliptical. Both levels are coupled and the objective is to minimize compliance under a total fiber volume fraction constraint. It is shown that changes in the shape of the fibers permit to increase structural stiffness. An assessment of microstructural stresses is also included and shows the fibers'; shape influence on layers'; stress concentrations.

Estruturas de paredes finas são extensivamente utilizadas em aplicações aeronáuticas para satisfação dos critérios simultâneos de alta performance e redução de peso. Nestas condições extremas de projeto as estruturas frequentemente operam além do limite da estabilidade local. Neste contexto, este trabalho propõe uma abordagem numérica para descrever o comportamento dinâmico de uma viga-caixão simplificada de alumínio sujeita a flambagem local. A metodologia proposta é baseada num modelo de elementos finitos não-linear e num procedimento de análise modal experimental. O modelo de elementos finitos contempla uma solução em duas etapas para os problemas não-linear estático e de vibrações livres acoplados: (i) determina-se o equilíbrio estático, considerando não-linearidades geométricas, e, (ii) resolve-se o problema linear de vibrações livres para pequenas amplitudes com base na matriz de rigidez tangente do equilíbrio estático corrente. A fim de ilustrar o método proposto, o modelo numérico é definido para uma viga-caixão simplesmente apoiada em compressão uniaxial, com diferentes valores para a excentricidade de carga. Os resultados numéricos são correlacionados com um procedimento de análise modal experimental nos regimes de pré e pós-flambagem. Com base nesta comparação, uma atualização no modelo é proposta ajustando-se imperfeições iniciais baseadas nos modos de flambagem linear. Os resultados são apresentados com o intuito de ilustrar o efeito do fenômeno da flambagem local, das imperfeições iniciais e da excentricidade de carga sobre o comportamento dinâmico da viga-caixão. As variações das frequências naturais com o carregamento são caracterizadas pela metodologia numérica. Os resultados, validados experimentalmente, se mostraram bastante satisfatórios e podem ser utilizados em fases preliminares de projeto.

A utilização de painéis reforçados em estruturas aeronáuticas é explicada pela sua eficiência em resistir às solicitações mecânicas presentes nas estruturas como é o caso da flambagem, que é uma condição limitante de projeto, por isso, torna-se importante a avaliação das estruturas aeronáuticas em compressão. Um fator importante no desempenho das estruturas é o tipo de junta utilizada nos painéis reforçados; a união convencional dos componentes é dada por rebites, mas apresentam certas desvantagens em relação ao método de fixação por adesivos. Este método vem ganhando prestígio e muitos estudos estão sendo realizados na caracterização mecânica do mesmo, portanto, esta tecnologia exige estudos mais aprofundados. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento de juntas rebitadas e coladas em flambagem linear, pós flambagem até a falha de painéis longos de fuselagem e asa; e o comportamento das juntas em falha local de painéis curtos de fuselagem e asa, quando submetidos em compressão através dos métodos comparativos de ensaio e análise numérica. Os painéis foram instrumentados e ensaiados no Laboratório de Estruturas Aeronáuticas do ITA e depois avaliados via simulações pelo software ABAQUS 6.14-1 através das modelagens de perturbação linear e quase estática. Uma metodologia de análise numérica é proposta para modelar os painéis colados ensaiados, levando em consideração não linearidades geométricas e falha progressiva na interface reforçador/revestimento, revestimento e reforçadores. Apesar da pequena diferença entre os valores experimentais e numéricos para a carga de falha dos painéis longos de asa rebitados e colados, os resultados experimentais e numéricos mostraram boa correlação em todas as avaliações efetuadas. Além disso, conforme esperado os resultados determinaram comportamento superior para as juntas coladas em relação à junta rebitada em todos os casos analisados.

The most common and established way of performing experimental modal analysis is to use acceleration based transducers that lead to the calculation of the displacement mode shapes. However, the use of strain measurements for use in experimental modal analysis has gained a lot of popularity in the last couple of years. Not only there are applications where the use of strain measurements makes for a more attractive and interesting option, such as structural health monitoring methods, but there are also applications where sensor size and placement might be critical and therefore strain sensors are the most eligible candidate. This thesis has as the main focus of research the use of strain sensors for experimental modal analysis. In this sense, experimental methodologies and improvements on the current ways of carrying out strain modal analysis are presented, paying particular attention to the relationship between strain and displacement modes. This study of the strain displacement relationship led to the development of a scaling methodology for strain modes and is used to demonstrate the presence of reciprocity under certain conditions. Overall, there are many experimental cases presented in this work, with the main objective of not only validating the theoretical aspects presented in the thesis, but also to provide guidance through the many steps and difficulties associated with experimental strain modal analysis.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simone Maruchin.pdf: 886299 bytes, checksum: fdac9ee5e7e61bca17d63292c58ddb90 (MD5) Previous issue date: 2007-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A industrial composition was utilized for comparison with compositions contaiining 4, 6,8 and 10% of talc, that was prepared to study the influence of this new material in a porcelainized gres composition. This study concerns talc due to the following reasons: Ponta Grossa and Castro are near to Campo Largo´s ceramics pole: the increasing use of this material in products of technological interest; and its increasing acceptance in the market. The importance of a more detailed study was made necessary because talc is a relatively cheap product and with large reserves in the state of Paraná. The study was carried out using different levels of talc purity and varying its proportion to values higher than the ones found in the literature, aiming a larger use of this product. Firstly, the raw materials were characterized according to the chemical and mineralogical compositon as well as the particles size. The compositions were defined by the mineralogical compositions. Every composition had its barbotin done, dried, the proof bodies were shaped and sintherized using different temperatures. Analyses of the shaped samples were carried out according to the proof bodies mechanical characterization. The advantage of using a larger percentage of talc in the porcelainizes gres compositions was assessed according to these results. / Em uma composição utilizada industrialmente foi introduzido talco nas proporções de 0,4,6 e 8% para estudar a influência desse material em uma composição de grês porcelanato. O principal motivo do estudo do talco se prende ao fato da região de Ponta Grossa e Castro estarem proximos ao pólo cerâmico de Campo Largo e a possibilidade de utilização desse material em um produto de grande interesse tecnológico e de aceitação cada vez maior no mercado. Pelo fato do talco ser um produto relativamente barato e com grades reservas no Estado do Paraná, vislumbrou-se a importância de um estudo mais detalhado, utilizando talcos de diferentes purezas, variando sua proporção para valores superiores aos encontrados na literatura e aos praticados atualmente, visando um maior aproveitamento desse produto. Inicialmente as matérias-primas foram caracterizadas quanto à composição química, mineralógica e tamanho das partículas. Foram definidas as composiçõs através das composições químicas e mineralógicas. Foi feita a barbotina de cada composição, secada, conformado os corpos de prova e sinterizados a diferentes temperaturas. Dos corpos de prova das amostras conformadas foram ralizados ensaios de caracterização cerâmica. Com base nesses resultados foi avaliada a possibilidade e vantagem de utilizar-se maior porcentagem de talco nas composições de grês porcelanato.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KATIAZIELASCO.pdf: 7056112 bytes, checksum: 49422b921d9941b336881c3ee759149f (MD5) Previous issue date: 2007-10-01 / This work investigated the influence of Co dopant on the CoxFe2O4 system micro structural properties. The Co concentrations used varied in 0, 8, 16, 24 and 32 mol at the hematite phase. Samples were prepared from the Pechini citrate solution organic route, thermally treated at 580 and 750C for an hour and thirty minutes and sintered at 1000C for two hours. The Co doped samples presented, besides the trigonal hematite, the maghemite spinel phase. Besides, the unitary cell volume in this phase increases with the addition of dopant, which does not occur in the hematite phase, characterizing that the Co ion is probably only entering the crystalline reticulum of the maghemite phase, once there is no additional phase containing this ion. This analysis was carried out using Xray diffraction data through the powder and Rietveld Methods. The characterization by scanning electronic microscopy confirmed that homogeneous samples were obtained, proving the suitability of the Pechini Method for this purpose. Electrical characterization was possible only for the pure sample, which presented NTC behaviour (negative temperature coefficient), NTC curves were not observed for the doped samples in the conditions analyzed. / Neste trabalho investigou-se a influência do dopante Co nas propriedades microestruturais do sistema CoxFe2O4. As concentrações de Co utilizadas variaram em 0, 8, 16, 24 e 32 molar à fase hematita. As amostras foram preparadas a partir de rota orgânica de solução de citratos “Pechini”, tratadas termicamente a 580 e 750C por uma hora e trinta minutos e sinterizadas a 1000C por duas horas. As amostras dopadas com cobalto apresentaram, além da hematita trigonal, a fase maghemita espinélio. Observou-se que o aumento da adição de dopante provoca o aumento da quantidade da fase maghemita. Além disso, o volume da cela unitária desta fase aumenta com a adição do dopante, o que não ocorre na fase hematita, caracterizando que o íon cobalto provavelmente está entrando somente no retículo cristalino da fase maghemita, uma vez que não há formação de fase adicional contendo este íon. Esta análise foi realizada utilizando dados de difração de raios X pelo método do pó e o Método de Rietveld. A caracterização por Microscopia eletrônica de varredura (MEV), confirmou a obtenção de amostras homogêneas, comprovando a viabilidade do Método “Pechini” para este fim. A caracterização elétrica foi possível somente para a amostra pura, a qual apresentou comportamento NTC (coeficiente negativo de Temperatura), as demais amostras dopadas não apresentaram curvas NTC, nas condições estudadas.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NILTONFREITAS.pdf: 2083861 bytes, checksum: d52afed9d0d17f4cfa134ceb52505edb (MD5) Previous issue date: 2007-11-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The process of ceramics infiltration for casting metal is one sufficiently promising technique for manufacture of composites. Also known for squeezecasting, it allows the infiltration of high porous ceramic preforms or particulate systems of the most diverse natures, with the main objective of obtaining special properties such as low density, high hardness, high mechanical resistance, high resistance against superficial abrasion, etc. In this work was studied the aluminum infiltration in porous preforms of SiC – Campo Alegre kaolin. prepared by conventional ceramic processing. The preforms were formulated varying the amounts of kaolin in the composition from 10 to 50, in substitution to the SiC. The sintered preforms at 1100C, characterized by DRX, presented the following ceramic phases: silicon carbide ("Moissanite - 5/ITH); silicon oxide (Quartz) and, probably, mullite. The infiltrated composites characterized by DRX presented the following phases: silicon carbide ("Moissanite - 5/ITH), alumina, silicon and aluminum. MEV/EDX and DRX analyses showed the increase of the alumina concentration precipitated in the microstructure with the increase of the kaolin addition. This alumina precipitated is resulted of the reduction reaction of quartz and also mullite or another aluminosilicate by casting aluminum. A trend of improvement in the mechanical properties of the composite with the alumina increase in the microstructure was verified, arriviving the values of 300 MPa for flexural resistance and Vickers hardness of 472 kgf/mm2. Other advantages of the kaolin addition in the manufacture of compósitos SIC - Al is the reduction in price of the composite final coast and the inhibition of Al4C3 phase formation which is highly hygroscopic and degrades the composite at presence of humidity. Moreover, Campo Alegre kaolin has colloidal silica as impurity in its composition, / O processo de infiltração de cerâmicas por metal fundido é uma técnica bastante promissora para fabricação de compósitos. Também conhecida por “squeeze-casting”, permite a infiltração de pré-formas cerâmicas altamente porosas ou sistemas particulados das mais diversas naturezas, com o principal objetivo de obtenção de propriedades especiais, tais como baixa densidade, elevada dureza, elevada resistência mecânica, alta resistência contra abrasão superficial, etc. Neste trabalho foi estudado a infiltração por alumínio de préformas porosas SiC – caulim Campo Alegre, preparadas via processamento cerâmico convencional. As pré-formas foram formuladas variando-se a quantidade de caulim Campo Alegre na composição, de 10 a 50, em substituição ao SiC. As pré-formas sinterizadas a 1100C, caracterizadas por DRX, apresentaram as seguintes fases cerâmicas: carbeto de silício (“Moissanite – 5/ITH); óxido de silício (Quartzo) e, provavelmente, mulita. Os compósitos infiltrados caracterizados por DRX apresentaram as seguintes fases: carbeto de silício (“Moissanite – 5/ITH), alumina, silício e alumínio. Análises por MEV/EDX e também por DRX indicaram o aumento da concentração de alumina precipitada na microestrutura com o aumento da adição de caulim. Esta Alumina precipitada é resultado da reação de redução do quartzo pelo alumínio fundido e também da mulita ou outro silicato de alumínio. Verificou-se uma tendência de melhoria nas propriedades mecânicas do compósito com o aumento de alumina na microestrutura, chegando a valores de 300 MPa de resistência mecânica à flexão e dureza Vickers de 472 kgf/mm2. Outras vantagens da adição de caulim na fabricação de compósitos SIC – Al é a redução do custo final do compósito e a inibição da formação da fase Al4C3, a qual é altamente higroscópica e degrada o compósito em presença de umidade. Além disso, o caulim Campo Alegre possui sílica coloidal como impureza, portanto, altamente reativa, facilitando a formação de alumina a partir da redução do SiO2 pelo alumínio fundido.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThiagoSequinel.pdf: 1595197 bytes, checksum: 5515204beff5d51a8f32526202464225 (MD5) Previous issue date: 2008-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work has been developed a new way to impregnate using high pressure. Thin film were obtained in soda-lime glass surface when it were used Co3O4, Al2O3, TiO2 and SnO2 as a oxides deposited, across a furnace confectioned for this experiment. SnO2 was results of two different chemical methods of synthesis. It was able to control tree variable: temperature, time and final pressure of test from an initial pressure of dry synthetic air. Results were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence of the powder and film morphology was analyzed by scan electronic microscopy. Using nanoindentation with Berkovich tip the mechanical properties were determined of the films produced, calculating the Young Modulus and hardness, and using Vickers indentation was possible to calculate the fracture toughness. Experimental process results to different oxides were compared among them and it were able to verify the viability of this new way to product a thin film. / Neste trabalho foi desenvolvida uma nova técnica de impregnação forçada de óxidos utilizando pressão elevada. Através de um forno confeccionado especificamente para esta finalidade foram obtidos filmes finos de óxidos em substrato de vidro alcalino plano comercial quando impregnados com Co3O4, Al2O3, TiO2 e SnO2, sendo este último, obtido por duas rotas diferenciadas de síntese química. Nos ensaios foram controladas três variáveis: a temperatura, o tempo e a pressão final. Os resultados foram caracterizados por técnica de difração de raios X, fluorescência de raios X e, a morfologia, foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Por meio de testes de nanoindentação, utilizando ponta de Berkovich, investigaram-se as propriedades mecânicas de dureza e módulo elástico e, por ensaios de indentação Vickers, determinou-se a tenacidade a fratura dos filmes. Os resultados deste processo experimental para os diferentes óxidos utilizados foram comparados entre si onde foi possível verificar a viabilidade desta nova proposta de impregnação/deposição de óxidos na forma de filmes finos para geração de filmes finos.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielleBerger.pdf: 1428097 bytes, checksum: 814706eb4900c65f7804e48f5ed31d3b (MD5) Previous issue date: 2009-06-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A study about the mixing system of SnO2 and TiO2 oxides was performed by using different experimental methods and theoretical calculation. Selected compositions in the SnxTi1-xO2 system (where x = 0, 0.25, 0.50, 0.75, 1) were calcined at different temperatures (500C, 700C, 800C, 950C and 1200C) and analyzed by various techniques. In these temperatures, only structures of the cassiterite and the rutile phase without solid solution formation of the SnxTi1-xO2 system were founded by experimental methods, according to X-ray diffraction results. However, the formation of this solid solution from a single phase of rutile was indicated by results of theoretical calculation. The stoichiometric composition of oxides in the SnxTi1-xO2 system was determined by X-ray fluorescence. Photodegradation of rhodamine B catalyzed by samples of SnO2, TiO2 and SnxTi1-xO2 shown better results when compared to the pure rhodamine B. Results of isoelectrical potential helps to understanding how each particle surface can react during the catalysis of the photodegradation process. In addition, theoretical results explain the behaviour of the studied materials. According to these results, the existence of several possible states for recombination between electron-hole pair during electron excitation and decay can be predicted in the catalyzed photodegradation. / Um estudo sobre o sistema de mistura de óxidos de SnO2 e TiO2 foi realizado por meio de diferentes métodos experimentais e cálculos teóricos. Composições selecionadas no sistema SnxTi1-xO2 (onde x = 0; 0,25; 0,50; 0,75; 1) foram calcinadas em diferentes temperaturas (500C, 700C, 800C, 950C e 1200C) e analisadas por várias técnicas. Nestas temperaturas, somente estruturas das fases cassiterita e rutilo, sem formação de solução sólida do sistema SnxTi1-xO2, foram encontradas por métodos experimentais, conforme resultados de difração de raios X. Entretanto, a formação desta solução sólida a partir de uma fase única de rutilo foi indicada por cálculos teóricos. A composição estequiométrica dos óxidos no sistema SnxTi1-xO2 foi determinada por fluorescência de raios X. A fotodegradação de rodamina B catalisada por amostras de SnO2, TiO2 e SnxTi1-xO2 apresentaram melhores resultados em comparação com a rodamina B pura. Resultados de potencial isoelétrico ajudam a compreender como cada superfície das partículas pode reagir durante a catálise do processo de fotodegradação. Além disso, os resultados teóricos explicam o comportamento dos materiais estudados. Conforme estes resultados, a existência de vários possíveis estados para recombinação entre par elétron-buraco durante a excitação e decaimento do elétron pode ser prevista na fotodegradação catalisada.