Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho propôs-se a construção de um tubo de material compósito híbrido, com fibra de vidro e fibra de carbono, para utilização como prolongador de prótese de membro inferior a serem fabricadas pela AACD - Associação de Assistência à Criança Deficiente. O objetivo é avaliar as solicitações da prótese para otimizar custo e reduzir a massa. Fez-se inicialmente um levantamento das propriedades dos materiais comerciais utilizados para a fabricação do prolongador para referenciar o desenvolvimento do componente da prótese. Utilizou-se modelagem por elementos finitos para otimizar o componente em função dos esforços biomecânicos a que a prótese é submetida. Nesta modelagem, estudaram-se várias disposições, quantidade e material das camadas de forma a atender às solicitações e minimizar os custos. O levantamento bibliográfico permitiu encontrar uma rota de menor custo para a fabricação de compósito que utiliza um processo de transferência de resina auxiliado a vácuo e pré-formados de vidro e carbono. Como referência, foi fabricado um componente pelo processo de bobinagem filamentar que produz materiais compósitos de qualidade reconhecida. O processo de moldagem por transferência de resina assistido à vácuo, apesar de ter alguns insumos importados, pela sua simplicidade pode ser realizado na própria AACD e se mostrou capaz de obter componentes com custo que viabiliza sua produção sem grandes investimentos em equipamentos. Apesar da redução de algumas das propriedades em relação à peça de referência, o tubo apresentou vantagens na redução de massa e na absorção de impacto. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Lasers de estado sólido bombeados por diodo têm suprido grande parte da demanda por lasers de alta potência, juntamente com uma boa qualidade de feixe, além de oferecer a geração de radiação laser na região do visível. Dentre esses lasers, destacam-se os lasers de fibra, capazes de atingir altíssimas potências mantendo a qualidade de feixe devido a sua forma especial, que confina a radiação por longas extensões de fibra. Nesse trabalho foi caracterizada a emissão de vidros teluretos dopados com Yb3+ emitindo no azul (efeito cooperativo 500 nm) e de vidros germanatos dopados com Er3+ e codopados com Yb3+, emitindo no verde e no vermelho. Esses dois materiais foram também caracterizados na forma de fibra. Além disso, foram caracterizadas as perdas de uma fibra de Nd:YLF e o ganho desta em duas configurações de bombeamento, lateral e longitudinal. Como resultados, as fibras de teluretos apresentaram emissões no azul centradas em 500 nm e as fibras de germanatos apresentaram um aumento das emissões no visível com a inserção de Yb3+ como sensibilizador, demonstrando emissões no vermelho mais intensas que no verde. Ambas as fibras apresentaram perfis semelhantes às de seus respectivos vidros volumétricos. A fibra de Nd:YLF apresentou um ganho superior as perdas, para a configuração longitudinal, caracterizando-se como um amplificador, sendo assim, existe uma grande possibilidade de ocorrer a ação laser dessa fibra em trabalhos futuros. Esse resultado seria inédito, uma vez que, aos nossos conhecimentos, nunca antes foi obtida uma ação laser com tal fibra. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:06/52788-7

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:47:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08510.pdf: 4678116 bytes, checksum: 31a9549ec120028f65017b7101e9f667 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-03-03T10:53:35Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-03-03T10:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Resíduos da área de engenharia civil decorrentes da recuperação de estruturas danificadas por agentes agressivos contribuem continuadamente para impactar o meio ambiente de maneira cada vez mais preocupante. O desenvolvimento de novas tecnologias que sejam aceitáveis do ponto de vista ambiental e financeiro provou ser um grande desafio na solução desse problema quando se compara o custo original e eficaz em médio e longo prazo ao custo da demolição, destinação desse material e reconstrução da obra. Para viabilizar a utilização de compósitos de fibras sintéticas como reforço resistente a ambientes agressivos em elementos de concreto, os aparatos de ensaio e os corpos de prova foram modificados e adaptados aos sistemas operacionais descritos pelas normas técnicas vigentes, a partir da concepção do uso de filamentos de fibra contínua. Dado o caráter inovador do trabalho, não se identificou uma norma que tratasse especificamente dos ensaios de flexão nem pullout com fibras contínuas em blocos de concreto. Portanto, para se conseguir um aproveitamento desse tipo de reforço que respondesse satisfatoriamente quando comparado às armaduras metálicas, foi aplicada uma rugosidade à superfície da haste para garantir sua aderência ao bloco de concreto. Pelo método de preparo de compósitos de matriz cimentícia proposto no presente estudo, foram determinados os valores da força de arrancamento dos reforços com fibras de carbono e vidro-AR, os quais, no caso das fibras de carbono, apresentaram aumentos significativos entre 76% e 158% e 47% e 120% respectivamente para concretos de resistência à compressão de 30 MPa (fcm 30) e 40 MPa (fcm 40) comparados com valores obtidos para barras de aço. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Este trabalho teve como objetivo avaliar a microdureza de dois cimentos resinosos de polimerização dual (RelyX U100®, 3M-ESPE e Panavia F 2.0®, Kuraray), empregados na cimentação de pinos de fibra de vidro (Fibrekor-Jeneric® Pentron) variando o modo de polimerização em químico, fotoativação imediata ou tardia após 5min através de luz halógena, avaliando também o efeito do armazenamento em água deionizada por três meses. Este trabalho testou as seguintes hipóteses nulas: não há diferença nos valores de microdureza entre os cimentos, modo de polimerização, efeito do armazenamento e entre os terços radiculares. Sessenta raízes de incisivos bovinos, com 16mm de comprimento cérvico-apical, tiveram seus condutos obturados e, posteriormente, preparados para cimentação do pino intracanal. Os espécimes foram divididos em 6 grupos (n = 10), cada um subdividido em 2 subgrupos com 5 espécimes para cada cimento. Os pinos foram cimentados de acordo com o protocolo descrito por cada fabricante. No grupo A1, os espécimes foram mantidos em ambiente à prova de luz para que ocorresse apenas a polimerização química. No grupo B1, os espécimes foram cimentados e submetidos à fotoativação imediata, e, no grupo C1, realizou-se a fotoativação após 5 minutos. As raízes foram seccionadas longitudinalmente, para que a linha de cimento pudesse ser exposta e os testes de microdureza realizados. Após 7 dias, as médias de microdureza (± desvio padrão) foram obtidas, para os terços cervical, médio e apical, respectivamente: A1 (Panavia) - 41,25 ±3,38 / 38,17±1,74 / 35,63±1,73; A1 (U100) - 59,43±4,32 / 52,14±3,00 / 50,27±4,13; B1 (Panavia) - 75,29±4,84 / 60,36±6,76 / 48,97±3,33; B1 (U100) 62,41±6,83 / 53,99±4,74 / 49,04±2,20; C1 (Panavia) - 70,22±93 / 61,00±4,48 / 56,46±7,51; C1 (U100) - 62,40±6,66 / 53,69±2,00 / 51,54±2,18. Para os grupos armazenados em água, os valores médios de microdureza (± desvio padrão) obtidos nos 3 grupos, químico (grupo A2), fotoativado imediatamente (grupo B2) e fotoativado tardiamente (grupo C2), nos terços cervical, médio e apical, respectivamente, foram: A2 (Panavia) - 37,17±1,38 / 35,01±0,74 / 34,10±2,37; A2 (U100) - 52,39±2,00 / 52,13±3,01 / 51,06±1,48; B2 (Panavia) - 63,01±2,17 / 55,94±2,10 / 48,55±1,62; B2 (U100) - 58,81±2,34 / 55,19±1,42 / 55,71±3,17; C2 (Panavia) - 56,99±1,21 / 51,29±1,81 / 48,29±3,00; C2 (U100) - 59,02±2,04 / 57,05±2,04 / 54,95±1,05. Os resultados foram submetidos ao teste ANOVA a 4 critérios (cimento, modo de polimerização, armazenamento e terços), que detectou diferenças estatísticas entre os grupos, e o teste de Tukey foi aplicado para comparações individuais. Os resultados mostraram que: a fotoativação com luz halógena promoveu um aumento significativo nos valores de microdureza para o cimento Panavia; o armaz namento em água por três meses reduziu os valores de microdureza para a maioria dos grupos, sendo que o cimento o U100 apresentou menor variação de dureza quando comparado ao Panavia; os terços que receberam maior intensidade de luz halógena tiveram maior aumento de microdureza para ambos os cimentos, especialmente para o cimento Panavia. Conclui-se, portanto, que as hipóteses de nulidade propostas foram rejeitadas. / The objective of this study was to evaluate the microhardness of two dual cure resin cements (RelyX - U100®, 3M-ESPE and Panavia F 2.0®, Kuraray), used for fiberglass posts (Fibrekor ® - Jeneric Pentron) cementation. Chemical cure and a halogen immediate and late light cure source were compared, and the effect of storage in deionized water for three months was also evaluated. This study tested the following null hypotheses: there is no difference between the microhardness values for each dual cure resin cement, cure source type, storage time, or root thirds. Sixty bovine incisor roots 16mm long had their roots restored and then prepared for post cementation. The specimens were divided into 6 groups (n = 10), and each group was subdivided into 2 subgroups with 5 specimens for each cement. The posts were cemented according to manufacturers instructions. In group A1, the specimens were kept in a light-proof environment to ensure only a chemical cure. In group B1, the specimens were restored and subjected to immediate light curing, and in group C1, light curing was performed after 5 minutes. The roots were longitudinally sectioned to expose the cement line and perform microhardness tests. After 7 days, the average microhardness (± standard deviation) values were obtained for the cervical, medium and apical thirds, respectively: A1 (Panavia ) - 41,25±3,38 / 38,17±1,74 / 35,63±1,73; A1 (U100) - 59,43±4,32 / 52,14±3,00 / 50,27±4,13; B1 (Panavia) - 75,29±4,84 / 60,36±6,76 / 48,97±3,33; B1 (U100) - 62,41±6,83 / 53,99±4,74 / 49,04±2,20; C1 (Panavia) - 70,22±1,93 / 61,00±4,48 / 56,46±7,51; C1 (U100) - 62,40±6,66 / 53,69±2,00 / 51,54±2,18. For the 3 groups stored in deionized water (chemical [group A2], immediate light curing [group B2] and late light curing [group C2]), the average microhardness values (± standard deviation) obtained for the cervical, medium and apical thirds, respectively were: A2 (Panavia) - 37,17±1,38 / 35,01±0,74 / 34,10±2,37; A2 (U100) - 52,39±2,00 / 52,13±3,01 / 51,06±1,48; B2 (Panavia) - 63,01±2,17 / 55,94±2,10 / 48,55±1,62; B2 (U100) - 58,81±2,34 / 55,19±1,42 / 55,71±3,17; C2 (Panavia) - 56,99±1,21 / 51,29±1,81 / 48,29±3,00; C2 (U100) - 59,02±2,04 / 57,05±2,04 / 54,95±1,05. ANOVA testing was used to detect statistical differences among the 4 criteria (cements, cure mode, storage and thirds) and the Tukey test was used for individual comparisons. The results showed that the halogen light cure promoted a significant increase in microhardness values for Panavia cement; storage in water for three months reduced microhardness values for most of the groups, although U100 resulted in less microhardness variation compared to Panavia; the thirds that received a higher intensity of halogen light had a higher increase in the average values of microhardness for both cements, especially for Panavia. Therefore, the null hypotheses proposed in this work were rejected.

In this work I redesign a device used in the fiberglass sheet molding with roving. The device cuts the roving in pieces of approximately six or seven centimeters and lays them on the mold of the part to be made. Today these cutters have to be attached to the chuck of a regular handheld electric drill. The description of this task from an ergonomic standpoint revealed several points that deserved to be studied and improved. One of the most significant problems concerns the operator s position during sheet molding, which involves muscular and bone injury risk. This analysis serves as a basis for the designing of a new roving cutter that improves the operating conditions. The main goal of this work is to create alternatives for the development of fiberglass roving cutters. Such a study is relevant because it is based on the following three main aspects: (i) a better understanding of the operator s role in the work of machinery like hand-held electric drills; (ii) the implementation of an interdisciplinary project bringing together the areas of Mechanical Engineering, Industrial Designing, Production Engineering, and Materials Engineering; (iii) the opening for new research on industrial tools and development of new product designs. / O estudo que aqui se apresenta é um redesenho de um dispositivo que hoje é utilizado nos trabalhos e nos processos de laminação de peças em fibras de vidro, onde utilizam-se os fios de fibra de vidro, chamados de roving . Este dispositivo faz o corte dos fios em pedaços de tamanho aproximado de seis a sete centímetros, e joga estes em cima do molde da peça a ser laminada. Atualmente o dispositivo para ser utilizado, deve ser acoplado ao mandril de uma furadeira elétrica manual comum. A descrição das tarefas a partir de uma abordagem ergonômica apontou diversos problemas que mereciam ser estudados. Um dos mais significantes problemas está relacionado com a posição com que o operador trabalha durante o processo de laminação, e isso traz a ele sérios riscos de lesões músculo-esqueléticas. Tal pesquisa descritiva embasou a formulação da hipótese de melhoria da execução da tarefa do operador do dispositivo através do desenho de uma nova máquina destinada para a laminação com fios de fibra de vidro (roving). O objetivo do presente estágio do trabalho, portanto, é a geração de alternativas formais para o desenvolvimento da máquina para o corte do roving . A relevância do presente estudo repousa em três aspectos principais: (i) um maior conhecimento dos aspectos humanos no trabalho com máquinas do tipo de furadeiras elétricas manuais; (ii) a implementação de um projeto interdisciplinar que reúne diferentes áreas de atuação como a Engenharia Mecânica, Desenho Industrial, Engenharia de Produção e Engenharia de Materiais. (iii) a abertura de um campo de pesquisa e desenvolvimento para projetos de ferramentas industriais e desenho de produtos.

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When designing structures and vehicles using composite materials, engineers need access to critical information regarding the composite materials in question. This information describes the strength, stiffness, failure mode, and other variables that can be used to properly determine how a structure will perform while undergoing various loads and effects. Within boat building industries, several ISO standards are leveraged to allow for easier and faster design of new craft. One suite of ISO standards that provide this information is the ISO 12215 group. Within this group, ISO 12215-5:2019 provides calculation methods for designing boats using fiberglass and carbon fiber composites as well as the values required to do so. Diab, a manufacturer of composite materials that are often used by boat building companies, provides guidance and its expertise when designing and building with the materials they fabricate and sell. Being familiar with the ISO 12215 standards, Diab has helped multiple customers better understand the process of designing small boats with composite materials. To ensure that it provides accurate information, Diab has validated many of the values outlined in ISO 12215-5:2019. One set of values still need to be validated, the compression strength and stiffness of an E type fiberglass. To do so, Diab engineers would like to fabricate and test coupons in a 4-point bending test then compare the results to the values outlined within ISO 12215-5:2019. This thesis outlines the theory, method, tests, and results found while validating this information. The project found that the fiberglass likely has a higher failure strength and a lower stiffness than outlined in the ISO standard. The team members in this project had hypothesized that the strength in the standard would be lower for safety reasons.

Natural fibers have received attention in recent years because of their minimal environmental impact, reasonably good properties, and low cost. There is a wide variety of natural fibers suitable for composite applications, the most common of which is flax. Flax has advantages in tensile strength, light weight, and low cost over other natural fibers. As with other natural and synthetic fibers, flax is used to reinforce both thermoset and thermoplastic matrices. When flax is used in thermoplastic matrices, polypropylene and polyethylene are the main resins used. Although at first glance flax may seem to be a cheaper alternative to fiberglass, this may not necessarily be as advantageous as one would hope. A full economic valuation should be based on raw material costs and full processing costs. Although flax fibers used in composites are generally a waste product from linen flax, they require additional processing which can significantly reduce flax's economic advantage over glass. This paper attempts to place some measure of economic comparison coupled with property comparisons between natural (mainly flax) fibers and glass fibers. Our tests compare tensile, flexural, and drop impact properties, as well as heat sensitivity, and colorant acceptance.

This thesis involves the development of a fiberglass-foam composite sandwich structure with the introduction of delamination arrestment keys; therefore, a study of an initially delaminated composite sandwich structure was the experimental analysis on multiple configurations in how the arrestment keys are placed. The first part of this thesis research was to the experimental design and manufacturing of the composite sandwich plates. These plates were later cut down to the specific test dimensions and manufacturing processes for the composite sandwich plates and test specimens were created. The composite sandwich plates were manufactured using a vacuum resin infusion process. The dimensions of the composite layup are 14 inches in length with a width of 10.75 inches. The width size has margin to account for machining. The actual dimensions of the test specimen after it is prepared are 14 inches by 0.75 inches. The test anvil length is 11 inches and is used to perform tests to determine mechanical characteristics of the structures under buckling loading. These plates provide approximately 9 to 13 specimens per each case. All the test specimens have 4 plies of 18 oz fiberglass woven roving fabric from Jamestown Distributors, a LAST-A-FOAM FR-6710 foam core, and 5 to 1 ratio of West Systems 105/206 epoxy. Also, a non-porous material was integrated into the structure to create an initial delamination in some of the case studies. The integration of the delamination arrestment keys involve milling the foam core to provide the necessary grooves for key placements before the structure is vacuumed and epoxy is flowed. The arrestment keys are made of unidirectional fiberglass strand and the West Systems 105/206 epoxy using a wet layup process. In addition, fiberglass woven roving specimens were created to see the material characteristics under compression and tensile loading. The same is created to determine the material properties of the foam core, wood boundary core, and arrestment keys under compression loading. The second part to this thesis investigation is the experimental testing of the test specimens with all different variables considered. Those variables includes determining the final solid cure duration of the fiberglass skin, the geometric lengths between pure compression and pure buckling, behaviors of different initial delamination size, effects of continuous and discontinuous arrestment keys parallel and perpendicular to the in-plane loading, and material properties. The final solid cure duration differ from what the manufacturer gave on their epoxy. This experiment testing followed ASTM D-3039 standard to see the differences in elastic modulus over duration of 15 days. The resulting data shows that the test specimen fully cures after 13 to 14 days. The test specimens in search of the geometric buckling length for this investigation did not follow ASTM C-364 standard in full, but follows a variation of the ASTM C-364 standard in order to support buckling loading condition and the limited accessibility of the test equipments. Instead, the modifications are found with a different test jig design and test specimen configuration. The test jig was created to provide a pinned condition with a 0.25 inch diameter. The test specimen is laid up with a foam and wood cores. Two wood cores are laid at each edge of the foam core to increase loading capacity and holes are drilled through the wood cores to create a pinned-pinned case for the optimum buckling condition. The results detailing the geometric buckling show that after 9 inches anvil length there is no compression; only buckling occurs with a cross-sectional dimension of 0.75 inch by 0.575 inch. The 11 inch foam length was chosen for convenience of machining. This modified setup was also used for testing the different configuration with the embedded arrestment keys. The multiple different configurations completed for these test specimens under unstable loading, the experiment results show that a continuous arrestment key embedded significantly improve the loading capacity over a perfectly sound non-delaminated specimen and maintain the majority of loading capacity even with an introduced delamination. The embedded continuous key also provided a higher horizontal displacement capability before fracture in comparison to the initially delaminated test specimens. As for the test specimens used to determine the material characteristics, ASTM D-3410 and modified ASTM C-364 standards were followed. The test specimens had a fiber volume fraction of approximately 0.60, which details the brittle failure under tensile and compression loading. The results also show that the fibrous fiberglass test specimens have a higher ultimate strength in compression or buckling then in tension. All of the experimental testing was completed in the Aerospace Engineering Structural/Composite Lab at California Polytechnic State University at San Luis Obispo, California. Therefore, an introduction of a continuous arrestment key parallel to the in-plane loading and embedded into the composite sandwich structure provided a significant increase in loading and buckling capabilities in comparison to the control test specimens with and without an initial delamination and no embedded key. The continuous key placed parallel to the load vector increased the structural strength with an increase of 126% from a 1-inch delaminated structures and only an 11% drop from non-delaminated structures. That is, 1-inch and 2-inch delaminated structures showed a 61% drop and 81% drop from non-delaminated structures. Some configurations have reduced or arrested of the delaminated region.