A presente dissertação enfoca as características de resistência ao cisalhamento e os mecanismos básicos que governam o fenômeno de atrito em rochas fraturadas. Especial atenção é dedicada à identificação de fatores geométricos e geotécnicos importantes e a sua relação com o comportamento e esforços resistentes de rochas fraturadas. A caracterização de fraturas por meio de parâmetros geomecânicos adequados permitirá incluí-los nos modelos de cálculo e simular mais realisticamente o comportamento geomecânico do maciço rochoso fraturado. / This thesis focuses on the shear strenght and mechanisms that change the shear characteristics of jointed rocks. Special attention was devoted to the identification of geometric and geotechnical factors and its relationship with the behavior and strenght of jointed rocks. The characterization of the fractures by apropriated geomechanical parameters Will permite to include them in the models and to simulate more realistically the behavior of fractured rock mass.

A presente dissertação enfoca as características de resistência ao cisalhamento e os mecanismos básicos que governam o fenômeno de atrito em rochas fraturadas. Especial atenção é dedicada à identificação de fatores geométricos e geotécnicos importantes e a sua relação com o comportamento e esforços resistentes de rochas fraturadas. A caracterização de fraturas por meio de parâmetros geomecânicos adequados permitirá incluí-los nos modelos de cálculo e simular mais realisticamente o comportamento geomecânico do maciço rochoso fraturado. / This thesis focuses on the shear strenght and mechanisms that change the shear characteristics of jointed rocks. Special attention was devoted to the identification of geometric and geotechnical factors and its relationship with the behavior and strenght of jointed rocks. The characterization of the fractures by apropriated geomechanical parameters Will permite to include them in the models and to simulate more realistically the behavior of fractured rock mass.

Para a indústria aeronáutica, os materiais compósitos são considerados materiais estratégicos, pois permitem redução de peso estrutural da aeronave mantendo desempenho mecânico exigido para suportar as diversas situações de carregamento mecânico. Porém, as estruturas fabricadas em materiais compósitos estão sujeitas a uma série de defeitos capazes de reduzir o desempenho mecânico da estrutura, dentre eles a porosidade. Portanto, torna-se necessário adotar técnicas de avaliação para certificar a qualidade da estrutura e de ferramentas que permitam avaliar qualitativa e quantitativamente os limites aceitáveis de defeitos. O principal objetivo do presente trabalho é avaliar os efeitos da porosidade na resistência ao cisalhamento e nas propriedades dinâmicas de compósitos de fibra de carbono/resina epóxi. Compósitos com diferentes níveis de porosidade foram obtidos através do processo de laminação manual e cura em autoclave, variando-se a pressão de cura. O nível de porosidade dos compósitos foi medido pela técnica de ultra-som. A influência do nível de porosidade nas propriedades dos compósitos foi medida por meio de ensaios destrutivos e não destrutivos. O método não destrutivo envolveu a medida da resistência ao cisalhamento dos compósitos, onde foram utilizados dois métodos de ensaio, Interlaminar e Iosipescu. Os resultados foram analisados através de correlação entre o coeficiente de atenuação e a resistência ao cisalhamento utilizando o critério de falha de Mar-Lin modificado. O método não-destrutivo envolveu a avaliação de propriedades dinâmico-mecânicas. As propriedades dinâmicas foram determinadas através do ensaio de vibração livre amortecida de vigas (sistema engastado-livre) com as diferentes frações volumétricas de vazios para avaliação dos efeitos da porosidade no módulo dinâmico e do amortecimento. Os resultados mostraram que a porosidade não afeta significativamente o módulo dinâmico, porém influi no amortecimento, podendo ser este um parâmetro para monitoramento do nível de porosidade de compósitos, ainda que seja um parâmetro dependente da configuração do compósito.

Os projetos de novas aeronaves possuem suas estruturas primárias fabricados em materiais compósitos, o que resulta em diferentes tipos de cargas agindo em peças de compósitos. O comportamento de compósitos sujeitos a carga de cisalhamento é algo difícil de caracterizar especialmente porque os ensaios de cisalhamento possuem dificuldades em obter uma condição de cisalhamento puro e uniforme. O presente trabalho busca modelar o ensaio de cisalhamento Iosipescu com o método de elementos finitos, avaliar suas vantagens e desvantagens e propor um dispositivo adaptado para conseguir melhores resultados na avaliação de propriedades de cisalhamento. O corpo de prova do ensaio Iosipescu é avaliado com a aplicação de deslocamentos. O dispositivo proposto é modelado com elementos de contato para avaliar o efeito do coeficiente de fricção de contato. Os resultados mostram como a carga aplicada é altamente concentrada e distribuída desigualmente nas bordas do corpo de prova. A distribuição de deformação de cisalhamento é praticamente uniforme na seção entre entalhes do corpo de prova e as distribuições de deformações normais para compósitos 0/90 são desprezíveis, enquanto que para compósitos 45 são maiores que os valores de deformação de cisalhamento, dificultando a obtenção de propriedades de cisalhamento para esses compósitos. Uma avaliação da variação da espessura do corpo de prova indicou que a espessura não altera os resultados do ensaio.

Compósitos do tipo sanduíche são largamente empregados em diversos setores industriais devido à sua capacidade de combinar alta rigidez à flexão a baixos pesos possibilitando, desta forma, o projeto e concepção de estruturas altamente eficientes. Além disso, este tipo de material ainda apresenta boas características como isolante térmico, acústico e em certos casos capacidade anti-chama. Assim sendo, a caracterização das suas propriedades mecânicas de maneira confiável torna-se de suma importância para sua aplicação e desenvolvimento. No presente trabalho é apresentada uma técnica alternativa para obtenção do módulo de cisalhamento de materiais utilizados como núcleo de estruturas sanduíche diferente das padronizadas pelas normas técnicas vigentes, através da medida direta de deformações de cisalhamento no corpo de prova através do uso de extensometria ótica pelo método de correlação de imagens em escala de cinza. Para tanto, foi utilizado um equipamento comercial capaz de medir, em tempo real, rotações entre pontos predefinidos nos corpos de prova a serem ensaiados, sem a necessidade de contato com os mesmos. A verificação do método foi realizada utilizando-se dois diferentes tipos de núcleo, a saber, Nomex honeycomb e espumas poliméricas de Poli Cloreto de Vinila (PVC). Os valores obtidos foram comparados com valores fornecidos pelos fabricantes e apresentaram, em média, bons resultados.

A utilização da madeira laminada colada (MLC) é uma alternativa viável para o aproveitamento de todo o potencial da madeira, apresentando uma série de vantagens. A ligação entre as lâminas, no entanto, tem papel fundamental para a boa qualidade de peças de MLC. Portanto, para um bom desempenho de estruturas de MLC, é fundamental a escolha de um adesivo com boa resistência mecânica e resistência à ação do intemperismo. Os adesivos comumente utilizados, além de terem alto custo, que chega a 60% do custo total da MLC, contêm solventes que são nocivos à saúde, além de terem coloração escura, o que mancha a madeira. O custo baixo é primordial no sentido de tornar esse material mais viável e competitivo quando comparado com outros materiais. Assim, esse trabalho teve como objetivo verificar a capacidade de carga ao cisalhamento no plano de cola de corpos de prova preparados com um adesivo sem solvente e contribuir para a melhoria de eficiência de vigas laminadas coladas. Foram verificados os efeitos da pressão de colagem (1,25; 2,50 e 5,00 MPa), da temperatura (27, 60 e 90°C) e do tempo de cura do adesivo (7 e 10 dias) na tensão no limite de resistência ao cisalhamento. A dose de adesivo utilizada foi de 200 g/m2. Numa segunda etapa foram obtidas a massa específica e a umidade das amostras já ensaiadas ao cisalhamento a fim de explicar a variabilidade dos resultados encontrados. A madeira utilizada para a confecção das peças foi o Eucalyptus grandis por ser uma espécie de grande potencial para usos múltiplos e porque suas propriedades físicomecânicas o tornam adequado também para fim estrutural. Concluiu-se que a temperatura de 90°C possibilitou os melhores valores de tensão de cisalhamento. A pressão de colagem e o tempo de cura do adesivo não influenciaram nessa importante propriedade mecânica. / The use of glu-lam is a viable alternative for exploitation of all wood potential presenting a series of advantages. The linking between layers however has a basic paper in glu-lam good quality. Therefore for a good performance of glu-lam structures it is fundamental the choice of an adhesive which has a great mechanics resistance and also resistance to the weather action. The adhesives usually used having high cost, that arrives 60% of glu-lam total cost beyond contain solvent that are harmful to health, having dark coloration what changes the wood natural color. Low cost is primordial to become this material more viable and competitive if compared with another materials. Thus, this search had as objective to verify the load capacity applied in the samples in shear strength test right in the glued surface and also contributing for efficiency improvement of beam-glu-lam. The glue used to prepare the samples was free of solvent. It were verified the effect of gluing pressure (1,25; 2,50 e 5,00 MPa), temperature (27, 60 e 90°C) and the adhesive time of cure (7 and 10 days)in the shear strength. The adhesive dose applied in the layers was 200g/cm2.In a second research step it were obtained the specific gravity and moisture content from the samples which were already tested to explain the variability that was observed. It was utilized Eucalyptus grandis wood for being a specie of enormous potential for multi purpose and because its physical and mechanical properties make it. Highest values of shear strength were obtained at the temperature of 90°C. The glue pressure and the adhesive curing time have no relevant influence on this important mechanical properties.

A utilização da madeira laminada colada (MLC) é uma alternativa viável para o aproveitamento de todo o potencial da madeira, apresentando uma série de vantagens. A ligação entre as lâminas, no entanto, tem papel fundamental para a boa qualidade de peças de MLC. Portanto, para um bom desempenho de estruturas de MLC, é fundamental a escolha de um adesivo com boa resistência mecânica e resistência à ação do intemperismo. Os adesivos comumente utilizados, além de terem alto custo, que chega a 60% do custo total da MLC, contêm solventes que são nocivos à saúde, além de terem coloração escura, o que mancha a madeira. O custo baixo é primordial no sentido de tornar esse material mais viável e competitivo quando comparado com outros materiais. Assim, esse trabalho teve como objetivo verificar a capacidade de carga ao cisalhamento no plano de cola de corpos de prova preparados com um adesivo sem solvente e contribuir para a melhoria de eficiência de vigas laminadas coladas. Foram verificados os efeitos da pressão de colagem (1,25; 2,50 e 5,00 MPa), da temperatura (27, 60 e 90°C) e do tempo de cura do adesivo (7 e 10 dias) na tensão no limite de resistência ao cisalhamento. A dose de adesivo utilizada foi de 200 g/m2. Numa segunda etapa foram obtidas a massa específica e a umidade das amostras já ensaiadas ao cisalhamento a fim de explicar a variabilidade dos resultados encontrados. A madeira utilizada para a confecção das peças foi o Eucalyptus grandis por ser uma espécie de grande potencial para usos múltiplos e porque suas propriedades físicomecânicas o tornam adequado também para fim estrutural. Concluiu-se que a temperatura de 90°C possibilitou os melhores valores de tensão de cisalhamento. A pressão de colagem e o tempo de cura do adesivo não influenciaram nessa importante propriedade mecânica. / The use of glu-lam is a viable alternative for exploitation of all wood potential presenting a series of advantages. The linking between layers however has a basic paper in glu-lam good quality. Therefore for a good performance of glu-lam structures it is fundamental the choice of an adhesive which has a great mechanics resistance and also resistance to the weather action. The adhesives usually used having high cost, that arrives 60% of glu-lam total cost beyond contain solvent that are harmful to health, having dark coloration what changes the wood natural color. Low cost is primordial to become this material more viable and competitive if compared with another materials. Thus, this search had as objective to verify the load capacity applied in the samples in shear strength test right in the glued surface and also contributing for efficiency improvement of beam-glu-lam. The glue used to prepare the samples was free of solvent. It were verified the effect of gluing pressure (1,25; 2,50 e 5,00 MPa), temperature (27, 60 e 90°C) and the adhesive time of cure (7 and 10 days)in the shear strength. The adhesive dose applied in the layers was 200g/cm2.In a second research step it were obtained the specific gravity and moisture content from the samples which were already tested to explain the variability that was observed. It was utilized Eucalyptus grandis wood for being a specie of enormous potential for multi purpose and because its physical and mechanical properties make it. Highest values of shear strength were obtained at the temperature of 90°C. The glue pressure and the adhesive curing time have no relevant influence on this important mechanical properties.

A ciência na qual se estuda a deformação de um fluido no qual é aplicada uma tensão de cisalhamento é conhecida como reologia e o equipamento utilizado para a realização dos ensaios é chamado de reômetro. Devido a impraticabilidade de uso de reômetros comerciais, diversos pesquisadores desenvolveram reômetros capazes de analisar suspensões de macropartículas, baseados nos mesmos princípios de funcionamento dos equipamentos já existentes. Em alguns casos, a medição do torque do motor é realizada pela aquisição da tensão, uma vez que esta é proporcional ao torque. Entretanto, para melhor compreensão do resultado e para evitar a possibilidade de conclusões precipitadas, vê-se necessária correta interpretação do sinal elétrico, precisando avaliar qual frequência do sinal é relevante para o ensaio e, também, qual a melhor taxa de amostragem. Além da aquisição, para que o ensaio reológico seja realizado com precisão, é indispensável ótimo controle da taxa ou tensão do motor e uma alternativa é a utilização de um servomotor e um servoconversor. No caso desse ser comercial é essencial saber configurá-lo. Para facilitar o usuário leigo, alguns pesquisadores desenvolveram softwares para controle do equipamento e análise dos dados. Assim, o presente trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para compreender o sinal aquisitado de um reômetro servo controlado e desenvolvimento do software de análise para o tratamento dos dados obtidos a partir de ensaios reológicos. Verificou-se a melhor configuração do servocontrolador, a melhor taxa de amostragem, de no mínimo 20 amostras/segundo, e, também, desenvolveu-se um filtro digital passa-baixa do tipo FIR para remover a frequência indesejada. Além disso, foi desenvolvido um software utilizando uma rotina em Matlab e uma interface gráfica do usuário (Graphical User Interface - GUI), para o pós-processamento dos dados para auxiliar o usuário leigo no tratamento e interpretação do resultado, que se mostrou eficaz. / Rheology is the study of the behavior of material in fluid state. Rheometer is the equipment used to perform rheological measurements. Because of the impracticability of commercial rheometer, many researchers have developed rheometer able to analyze macro particles suspension, based on the principle of operation of the existing equipment. In some cases, measurement of the motor torque is performed by acquiring voltage signal, since is proportional to torque. However, for better understanding of the rheological results, it is necessary to understand the electrical signal, evaluating which signal frequency is relevant and what is the best sample rate. In addition, for an accurate rheological testing, it is essential a precise control of the shear rate or shear stress of the motor and a good alternative is the use of a servomotor and a drive. In the case of the drive being commercial, it is essential to know how to configure it. To turn rheometer user-friendly, some researchers have developed software to control the equipment and to analyze data. Thus, this dissertation propose a methodology to understand the electrical signal of a servo controlled rheometer and development of analysis software to process the data obtained from rheological tests. It has been found the best configuration of the servo drive, minimum sampling rate of 20 samples/second, and development of a low pass digital filter to remove unwanted frequency. In addition, was developed a software using a Matlab routine and a Graphical User Interface (GUI) to assist the user in the processing and interpretation of the result.

A ciência na qual se estuda a deformação de um fluido no qual é aplicada uma tensão de cisalhamento é conhecida como reologia e o equipamento utilizado para a realização dos ensaios é chamado de reômetro. Devido a impraticabilidade de uso de reômetros comerciais, diversos pesquisadores desenvolveram reômetros capazes de analisar suspensões de macropartículas, baseados nos mesmos princípios de funcionamento dos equipamentos já existentes. Em alguns casos, a medição do torque do motor é realizada pela aquisição da tensão, uma vez que esta é proporcional ao torque. Entretanto, para melhor compreensão do resultado e para evitar a possibilidade de conclusões precipitadas, vê-se necessária correta interpretação do sinal elétrico, precisando avaliar qual frequência do sinal é relevante para o ensaio e, também, qual a melhor taxa de amostragem. Além da aquisição, para que o ensaio reológico seja realizado com precisão, é indispensável ótimo controle da taxa ou tensão do motor e uma alternativa é a utilização de um servomotor e um servoconversor. No caso desse ser comercial é essencial saber configurá-lo. Para facilitar o usuário leigo, alguns pesquisadores desenvolveram softwares para controle do equipamento e análise dos dados. Assim, o presente trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para compreender o sinal aquisitado de um reômetro servo controlado e desenvolvimento do software de análise para o tratamento dos dados obtidos a partir de ensaios reológicos. Verificou-se a melhor configuração do servocontrolador, a melhor taxa de amostragem, de no mínimo 20 amostras/segundo, e, também, desenvolveu-se um filtro digital passa-baixa do tipo FIR para remover a frequência indesejada. Além disso, foi desenvolvido um software utilizando uma rotina em Matlab e uma interface gráfica do usuário (Graphical User Interface - GUI), para o pós-processamento dos dados para auxiliar o usuário leigo no tratamento e interpretação do resultado, que se mostrou eficaz. / Rheology is the study of the behavior of material in fluid state. Rheometer is the equipment used to perform rheological measurements. Because of the impracticability of commercial rheometer, many researchers have developed rheometer able to analyze macro particles suspension, based on the principle of operation of the existing equipment. In some cases, measurement of the motor torque is performed by acquiring voltage signal, since is proportional to torque. However, for better understanding of the rheological results, it is necessary to understand the electrical signal, evaluating which signal frequency is relevant and what is the best sample rate. In addition, for an accurate rheological testing, it is essential a precise control of the shear rate or shear stress of the motor and a good alternative is the use of a servomotor and a drive. In the case of the drive being commercial, it is essential to know how to configure it. To turn rheometer user-friendly, some researchers have developed software to control the equipment and to analyze data. Thus, this dissertation propose a methodology to understand the electrical signal of a servo controlled rheometer and development of analysis software to process the data obtained from rheological tests. It has been found the best configuration of the servo drive, minimum sampling rate of 20 samples/second, and development of a low pass digital filter to remove unwanted frequency. In addition, was developed a software using a Matlab routine and a Graphical User Interface (GUI) to assist the user in the processing and interpretation of the result.