O trabalho analisa e caracteriza as incertezas na Análise de Tolerância ao Dano (DTA - Damage Tolerance Analysis) devidas a variações nos espectros de cargas obtidos para as aeronaves F5-E da FAB, com a finalidade de averiguar se os intervalos de inspeção obtidos ao final das análises são significativamente alterados em função de possíveis desvios estatísticos dos dados coletados. Os efeitos de incertezas no espectro de carregamento dinâmico sobre as curvas de propagação de trincas em pontos críticos da aeronave foram analisados através da variação do "mix" original de missões levantado na campanha realizada em 1992-1993 para as aeronaves F5-E do 1 GAC da Base Aérea de Santa Cruz (BASC). Para as análises de crescimento de trincas, foi utilizada a formulação proposta por Forman et alii (1993), e os efeitos de retardo foram analisados segundo as equações propostas por Wheeler (1972) e Willenborg (1974). Com as análises realizadas, foi possível quantificar os possíveis impactos das variações no espectro de cargas sobre os intervalos de inspeção atuais. Os resultados obtidos poderão servir de subsídio para a Revisão da Análise de Tolerância ao Dano da aeronave F-5E BR (aeronaves F-5E modernizadas pela Embraer), projeto a ser realizada pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), com início previsto para o futuro próximo.

Nesta pesquisa foi avaliado o efeito que diferentes tipos de usina podem ter na resistência à fadiga de concretos asfálticos. Para tanto foram escolhidas, aleatoriamente, três usinas gravimétricas e três usinas volumétricas. A mistura asfáltica foi produzida seguindo os procedimentos usuais empregados pelas usinas, sem qualquer orientação externa, que mudasse a rotina de produção. Logo, buscou-se elucidar o efeito da oxidação devido à usinagem na vida de fadiga e foi avaliado se o "check - list" usualmente empregado para liberação de usina é suficiente para garantir a produção de mistura de boa qualidade. Os resultados dos ensaios de resistência à fadiga indicam que as misturas asfálticas produzidas em usinas volumétricas, exceto as de fluxo paralelo, podem apresentar comportamento semelhante ao das usinas gravimétricas, desde que o método de trabalho empregado siga as orientações técnicas operacionais adequadas, com equipe motivada e treinada. Foi observado também que o tipo de ligante tem influência, com o asfalto borracha mostrando maior resistência à oxidação de usinagem. As usinas volumétricas com misturador externo oxidam muito pouco o ligante, mesmo para o cimento asfáltico de petróleo comum.

Desde os mais remotos tempos da aviação, materiais metálicos, principalmente o alumínio, têm sido considerados para a construção de estruturas de aviões graças a propriedades únicas como baixo peso específico, fácil trabalhabilidade e boa resistência à corrosão. Com o advento dos sistemas computadorizados, simulação do processo de solidificação de metais e controle rigoroso de qualidade, processos de fundição classificados como Premium propiciaram propriedades mecânicas superiores e elevada repetibilidade, viabilizando a aplicação de componentes fundidos em estruturas primárias de aeronaves. O presente trabalho avalia a correlação entre a microestrutura, particularmente o espaçamento interdendrítico secundário e defeitos, com as propriedades mecânicas de componentes fundidos da liga de Al-Mg-Si - E357, envelhecida para a condição T6. Foi realizado um total de 30 ensaios de tração e 48 ensaios de fadiga axial, utilizando amostras retiradas de diferentes espessuras de placas fundidas e os resultados correlacionados com suas respectivas microestruturas. O estudo revela que o processo de fundição por cera perdida e solidificação controlada é capaz produzir componentes fundidos com excelente qualidade, microestrutura super refinada e homogênea (espaçamento interdendrítico secundário variando de 15 a 30m), em componentes com variação de espessura de 2 a 15mm. Pôde-se constatar também que, para esse nível de variação do espaçamento interdendrítico secundário não há diferença significativa nas propriedades mecânicas (tensão de escoamento e tensão de ruptura), apenas diferença no alongamento. No que tange a resistência à fadiga, pôde-se constatar que há diferença significativa entre os resultados das amostras de 2 e 15mm de espessura, principalmente quanto à dispersão dos resultados. Por meio das fractografias das amostras fraturadas por fadiga, pôde ser constatado que a nucleação das trincas ocorre preferencialmente em grandes defeitos como, por exemplo, inclusões. Na ausência de inclusões, as iniciações ocorrem devido às porosidades e filmes de óxido. Finalmente, na ausência de defeitos típicos de peças fundidas, a nucleação das trincas de fadiga ocorre preferencialmente devido ao escorregamento de planos, principalmente escorregamento das fases duras em relação à matriz de alumínio.

Esta tese trata da aplicação da filosofia de Análise de Tolerância ao Dano (DTA) às aeronaves F-5E da Força Aérea Brasileira (FAB) lotadas no 1 Grupo de Aviação de Caça (GAC) da Base Aérea de Santa Cruz (BASC), visando estender as suas vidas operacionais. Apresenta-se a metodologia utilizada para a determinação das tensões atuantes nos pontos críticos da aeronave F-5E, isto é, as tensões nos locais onde é mais provável haver a formação de trincas, as quais podem levar a uma falha catastrófica estrutural por um processo de fadiga. Esta metodologia consiste basicamente da coleta de dados em vôo, pré-análise e redução destes dados e determinação de um espectro de tensões representativo da utilização da frota. Todos os dados foram obtidos de uma campanha de ensaios realizada em 1992 e 1993, conduzida pelo Southwest Research Institute, de San Antonio, Texas, Estados Unidos da América. Após a determinação do espectro de tensões é mostrado um exemplo de análise de crescimento de trinca para um dos pontos críticos da aeronave. Com a capacidade de realizar este tipo de análise, garante-se a integridade estrutural e a vida da aeronave pode ser estendida. Este trabalho mostra que o mesmo tipo de análise feita para o F-5E pode ser realizada para outros tipos de aeronaves, civis ou militares. Isto é bastante proveitoso para qualquer operador cujas aeronaves estejam chegando ao limite de suas vidas operacionais.

A elevada relação resistência mecânica/peso, alta resistência à corrosão e biocompatibilidade do titânio e suas ligas apresentam-se de grande importância para as indústrias aeroespacial, química, naval e de implantes. Todavia, a produção e processamento do titânio apresentam custos elevados em função de dificuldades oriundas de sua elevada reatividade. Uma alternativa é a produção de peças por metalurgia do pó. O Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) é o principal centro de desenvolvimento de tecnologia do titânio no país e nos últimos 10 anos desenvolve forte linha de pesquisa relacionada à produção ligas de titânio baseada nas técnicas de metalurgia do pó. Uma das poucas desvantagens da utilização das ligas de titânio está relacionada à sua baixa resistência quando solicitada em situações de desgaste mecânico. Dessa forma, o objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma técnica de obtenção de revestimentos de nitreto de titânio por meio de deposição física de vapores utilizando-se um forno de feixes de elétrons (Electron Beam Physical Vapor Deposition - EB-PVD) em substratos da liga Ti-13Nb-13Zr obtida por metalurgia do pó, visando o aumento de sua resistência ao desgaste. A técnica EB-PVD foi escolhida por permitir a obtenção de revestimentos multicamadas, espessos, densos e com elevada adesão. Substratos da liga Ti-13Nb-13Zr, desenvolvida originalmente para aplicação em implantes, foram obtidos a partir da mistura dos pós elementares hidrogenados, seguido por sequencia de prensagens uniaxial e isostática a frio e sinterização sob vácuo. Os revestimentos foram obtidos em um sistema de bicamada Ti/TiN, no qual inicialmente é depositada uma fina camada de titânio puro para aumentar as propriedades de adesão ao substrato. A camada final de TiN é obtida pela ação combinada da nuvem de vaporização do alvo de titânio com um fluxo de nitrogênio direcionado aos substratos. Os revestimentos foram caracterizados por meio de técnicas de microscopias eletrônica de varredura e de força atômica, difração de raios X, análises de microdureza Vickers e ensaios de atrito, desgaste e adesão. Os resultados obtidos demonstraram um aumento significativo dos valores de dureza aliados a significantes resultados de adesão e desgaste, comprovando a funcionalidade do processo desenvolvido sem a necessidade de utilização de métodos especiais de ionização assistida. Pôde ser observada uma evidente tendência à elevação dos valores de microdureza com o aumento da temperatura de aquecimento do substrato e redução da vazão de nitrogênio.

O cálculo da vida útil de estruturas quanto à fadiga aborda, entre outros aspectos, a análise da propagação de trincas ao longo da vida operacional. Neste sentido, o enfoque determinístico é consagrado na indústria por ter sua teoria amadurecida (isto é, trata-se de um método mais antigo), bem como por ser amplamente reconhecido e aceito pelos órgãos certificadores. O presente trabalho aborda outro enfoque da avaliação quanto à fadiga, que é o enfoque probabilístico. Entre outros aspectos, este enfoque emprega conceitos de estatísticas e probabilidades na avaliação de configurações estruturais submetidas a carregamentos cíclicos. Serão apresentados ao logo deste trabalho o conceito de EIFS (equivalent initial flaw size) e uma metodologia desenvolvida para a sua determinação a partir de resultados de ensaios de fadiga. Os resultados de ensaios de fadiga analisados no presente trabalho são provenientes de dois componentes estruturais: um olhal e uma junta de cisalhamento. Estes componentes foram selecionados para esta avaliação devido a sua vasta aplicação na indústria. Foram ilustrados ao longo do trabalho os ganhos decorrentes da aplicação do enfoque probabilístico, para as duas configurações. Conforme será detalhado, foi verificado que para a junta de cisalhamento o enfoque probabilístico levaria ao cálculo de uma vida operacional maior que a determinada por meio do enfoque determinístico tradicional. Para o olhal, tal aumento só foi verificado para uma pequena faixa de tensões de carregamento. O conceito de EIFS consiste em um dos pilares da análise de confiabilidade de estruturas, posto que é um dos parâmetros de entrada para uma análise integrada, em que diversos fatores são considerados simultaneamente. Recentemente o meio acadêmico está abordando com maior frequência o enfoque probabilístico e a indústria está paulatinamente reconhecendo os ganhos que podem advir da sua aplicação consistente.

O poli(vinil butiral) é um polímero empregado em fundos aderentes anticorrosivos, tintas de secagem em estufa, vernizes e tintas para folhas metálicas, tintas de impressão flexográfica, adesivos e filmes internos para vidros de segurança. Devido à grande geração de resíduos (as empresas Monsanto, Blindex e Santa Marina geram aproximadamente 45 ton./mês de resíduos), alternativas de reutilização e reciclagem do PVB proveniente de vidros de segurança vêm sendo realizadas. Contudo, hoje em dia, somente 20 ton./mês vêm sendo empregada em misturas com outros materiais, sendo então justificável um estudo de alternativas para o material. Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a possibilidade de utilização do PVB como um aditivo em misturas asfálticas para pavimentação, com o objetivo de dar destinação útil a um rejeito industrial. Para tanto, foram medidos em laboratório parâmetros relativos às propriedades mecânicas que controlam o desempenho dos revestimentos asfálticos em pavimentos flexíveis (resistência ao trincamento por fadiga e resistência a deformações plásticas sob altas temperaturas). Os resultados obtidos indicam que a adição do PVB a misturas asfálticas para pavimentação não é recomendável. As propriedades mecânicas das misturas ou não são afetadas ou o são desfavoravelmente.

Este trabalho tem como objetivo estudar os modelos clássicos de concentração de tensões no regime linear elástico, através do auxílio de técnicas numéricas de modelagem, neste caso a aproximação via Método dos Elementos Finitos, adicionalmente aos estudos clássicos da "Teoria da Elasticidade", corroborando e ajustando os dados hoje existentes que se propõem a modelar as configurações mais usuais. Também possui como objetivo estudar e esclarecer as incongruências encontradas em algumas das diversas fontes tradicionais, estabelecendo uma direção que auxilie na utilização destas fontes em cálculo estrutural. Desta forma, foi realizada uma ampla investigação da literatura de referência disponível sobre o assunto, além de um estudo dedicado à metodologia numérica adotada neste trabalho, com o objetivo de se garantir a acurácia e a confiabilidade dos dados gerados para os resultados apresentados.

Este trabalho avalia a resistência à fadiga por flexão rotativa de ligas NiTi na forma de fios, em função da presença de impurezas e qualidade superficial das mesmas. O desenvolvimento da pesquisa foi realizado em duas etapas, sendo a primeira destinada ao desenvolvimento de um equipamento para ensaio de fadiga por flexão rotativa. A segunda etapa destinou-se à preparação de fios por trefilação, execução de ensaios mecânicos e análise mecânica e metalúrgica dos materiais. Os ensaios de fadiga foram divididos em dois grupos, para ciclagem parcial sem ruptura e ciclagem total até a ruptura dos fios. Após o processo de fadiga, as amostras cicladas parcialmente foram ensaiadas por tração, com aplicação de deformação até 6%, seguido de descarregamento com recuperação elástica do material. Constata que a vida em fadiga dos materiais é determinada por fatores intrínsecos, uma vez que defeitos superficiais não influenciam o processo de falha. A vida em fadiga dos fios de NiTi com menor teor de carbono é 90% maior que a dos fios com elevados teores deste elemento. O aspecto da fratura indica que a liga de menor teor de carbono armazena mais energia no processo de crescimento de trincas por fadiga; também sofre considerável transformação martensítica induzida por fadiga, fato que modifica sensivelmente suas propriedades mecânicas ao longo do processo de ciclagem.

Historicamente, a indústria aeronáutica tem buscado desde os seus primórdios novas soluções tecnológicas que tornem o voo mais seguro e, é claro, mais econômico. O desenvolvimento de novas técnicas de fabricação aliado ao surgimento de novos materiais permitiu que os engenheiros criassem projetos com maior eficiência estrutural, isto é, maior resistência mecânica por peso. Com o assunto fadiga em voga, novas condições de contorno surgiram à medida que novas filosofias de projeto foram propostas. No contexto de desenvolvimento tecnológico, a solda a laser apresenta o potencial de combinar velocidade e maior resistência à fadiga e a deformação quando comparada aos tradicionais processos de junção mecânica, como rebites. O presente trabalho investigou a tenacidade, iniciação da trinca e taxa de propagação no alumínio 6013-T4 com uma espessura de 1.6 mm. O estudo abrangeu material base e chapas com solda. As soldas foram realizadas por um laser de Yb:fibra de alta potência. Foram fabricados quatro conjuntos de corpos de prova, todos com a mesma geometria. Três desses conjuntos foram soldados de forma autógena por meio do uso de laser com três diferentes níveis de potência: 600, 800 e 1000 Watts. Os resultados permitiram caracterizar a vida de iniciação e propagação na liga 6013-T4, com e sem solda; observar o impacto da variação da potência na geometria da zona de fusão, na espessura, na tenacidade e na dispersão dos resultados; determinar os coeficientes e expoentes das equações representativas da taxa de propagação: Paris, Walker e Forman; e afirmar que é possível utilizar solda a laser em estruturas tolerantes ao dano desde que os parâmetros de processo sejam bem ajustados e haja controle de qualidade.