A pultrusão é um processo de manufatura que é usado para fabricação de materiais compósitos de secção constante. Este processo consiste de um sistema de tracionamento da fibra por um puxador contínuo, em que os filamentos de fibra são impregnados em um banho de resina, posteriormente, a fibra impregnada com a resina passa por um molde aquecido, em que neste, as altas temperaturas induzem a ocorrência de reações químicas exotérmicas, provocando a polimerização, que é a cura do material compósito. Nos últimos anos a demanda destes materiais tem aumentado bastante nos mais diversos segmentos como na indústria automobilística e aeroespacial uma vez que estes materiais apresentam características importantes como: alta resistência à ambientes corrosivos, baixo peso, baixa condutividade elétrica. O processo da pultrusão pode ser entendido como um problema de difusão-reação-advecção modelado por duas equações diferenciais parciais: energia e grau de cura. Estas equações são acopladas por um termo fonte proveniente da reação de cinética de cura. Neste trabalho, procurou-se analisar os diferentes modelos (abordagens elíptica e parabólica) existentes para o processo de pultrusão, a fim de avaliar os fenômenos efetivos deste processo, adicionalmente obteve -se vários resultados no que dizem respeito às condições de operação deste processo com vistas a sua otimização, como a influência da fração de fibra, temperatura da parede do molde, temperatura de entrada no molde, velocidade de tração, diâmetro do molde e propriedades térmicas do compósito variáveis com a temperatura e com o grau de cura, procurando quantificar os efeitos destas variáveis. Os resultados revelaram que as modelagens elípticas e parabólicas apresentam previsões dos perfis de temperatura e grau de cura similares para velocidades de tração mais elevada (Pe >70). As variáveis como: fração de fibra e o diâmetro do material pultrudado bem como a temperatura da parede do molde e propriedades térmicas do compósito apresentaram forte influência no processo da pultrusão, ao contrário da temperatura de entrada do molde que, na faixa de condições de operação estudadas, não apresentou efeito significativo.

No campo da dinâmica de estruturas, muitas aplicações têm surgido para modelos de Elementos Finitos. Um modelo representativo do sistema real pode levar a um aumento da eficiência da estrutura e a uma redução das margens de segurança de projeto relacionadas a carregamentos externos. Conseqüentemente, a precisão e confiabilidade destes modelos tornam-se cada vez mais importantes e influenciam diretamente na qualidade da estrutura. O objetivo deste trabalho é apresentar os principais métodos de ajuste de modelos de Elementos Finitos (Finite Element Model Updating) baseados em informações modais, e propor uma nova abordagem para o problema de ajuste através de programação não-linear multi-objetivo. São abordadas desde as análises modais e as formas de avaliar a correlação entre modelos numéricos e experimentais até a aplicação das metodologias de ajuste para tornar o modelo fiel às informações de referência. Também é apresentada uma revisão bibliográfica sobre ajuste de modelos, tratando desde os primeiros métodos de ajuste até os mais usados na atualidade. São apresentados ainda os aspectos fundamentais dos métodos de programação não-linear que, através de formulações multi-objetivo, podem se consolidar como ferramentas bastante eficazes nesta área. Três exemplos numéricos são utilizados para demonstração das metodologias e para avaliar comparativamente o desempenho de alguns métodos de ajuste. Inicialmente foi estudado um exemplo de uma viga simples para aplicação dos principais conceitos. Em seguida, uma estrutura representativa de um avião (GARTEUR SM-AG 19) e um modelo do caixão de uma asa foram escolhidos para os outros dois estudos de caso, devido à grande aplicação que as técnicas de ajuste de modelos encontram na indústria aeroespacial. Os resultados obtidos comprovam o grande potencial das técnicas de ajuste de modelos, propostas neste trabalho, para o desenvolvimento de sistemas estruturais.

A utilização de estruturas do tipo sanduíche tem despertado grande interesse e já está bastante difundida em diversos segmentos industriais, principalmente na indústria aeroespacial, militar, naval e civil devido à sua capacidade de combinar alta rigidez à flexão e baixo peso, resultando numa estrutura altamente eficiente. Portanto, a determinação confiável das propriedades mecânicas de painéis sanduíche é de extrema importância no desenvolvimento do projeto de aplicação do mesmo. Neste trabalho foram elaborados modelos de vigas sanduíche em elementos finitos, utilizando-se o programa comercial de elementos finitos Nastran , para a predição do módulo de rigidez à flexão da estrutura (D) e o módulo de cisalhamento do núcleo (G), representando as condições a que estariam sujeitas em ensaios de flexão de 3 e 4 pontos de acordo com o descrito na norma ASTM C 393-00 Standard Test Method for Flexural Properties of Sandwich Constructions. As faces de carbono epóxi foram representadas por elementos de placa laminada (CQUAD4) e para o núcleo de espuma PVC foram utilizados elementos sólidos (CHEXA). Os resultados mostraram-se muito dispersos, indicando que o procedimento sugerido pela norma pode ser muito sensível a erros experimentais e não linearidades nas curvas carga × deslocamento. Foram ainda analisados modelos de vigas sanduíche em que os mesmos encontravam-se em condições de contorno e carregamento não simétricas em relação ao plano médio, neste tipo de configuração o efeito de enrijecimento por tensão é muito forte e os resultados indicaram que uma análise linear neste caso não é aplicável.

O objetivo deste trabalho é estudar a influencia de rigidez de dentes em contato de um par de engrenagens na resposta dinâmica do sistema. Este contato chama-se contato de Hertz e ocorre no contato de dois sólidos um deles com superfície curva de contato, por exemplo, duas esferas ou dois cilindros, ou pode ser a combinação de uma superfície plana com uma superfície esférica ou cilíndrica. No caso do contato de dois dentes, as superfícies são cilíndricas, o raio de curvatura de cada dente não é permanente e sofre alteração em cada ponto do perfil, e está descrito pela função de uma curva evolvente. Para dedução da curva de torque aplicado versus deslocamento angular q foi utilizado software de análise de Elementos Finitos "FEMAP 8.3". O modelo mecânico está representado por dois eixos flexíveis acoplados por um par de engrenagens. Cada eixo tem dois apoios. Para resolver o problema dinâmico dos eixos acoplados por engrenagens, foi utilizado também o Método de Elementos Finitos. Cada eixo foi dividido em cinco elementos unidimensionais. Os elementos finitos utilizados possuem dois nós com cinco graus de liberdade por nó. As equações de movimento foram obtidas a partir das Equações de Lagrange, e descrevem o movimento em dois planos ortogonais e rotação ao longo dos eixos de engrenagens. As matrizes de massa e de rigidez, cálculos, a aplicação do método de Newmark para solução das equações diferencias, e, simulação da resposta do eixo, foram obtidos com utilização do software "Mathematica 5.1".

O presente trabalho trata da modelagem numérica de fibras ópticas baseadas em cristais fotônicos ("fibras fotônicas"). Para as análises foi utilizado o Método dos Elementos Finitos (MEF) bidimensional em abordagem escalar e vetorial. Neste trabalho, as implementações do MEF possibilitam a análise de materiais anisotrópicos, com tensores permissividade elétrica e permeabilidade magnética diagonais, não-homogêneos e com perdas. Para truncamento do domínio computacional e avaliação das perdas por confinamento utilizou-se a técnica de camada perfeitamente casada (Perfectly Matched Layer - PML). As implementações do MEF foram validadas com a análise de propagação de ondas eletromagnéticas em guias de microondas e em fibras ópticas, comparando-se os resultados com os apresentados na literatura especializada. Estas implementações, bem como softwares comerciais, foram utilizados no projeto e análise de fibras fotônicas para aplicações de compensação de dispersão, de fibras com elevada birrefringência ou não-linearidade e de fibras para aplicação como sensor de campo evanescente. As fibras projetadas apresentaram características similares aos melhores resultados da literatura e por vezes superam estes resultados. Durante o desenvolvimento deste trabalho, estabeleceu-se uma colaboração com pesquisadores experimentais da Unicamp, o que propiciou empregar os recursos de análise numérica aqui desenvolvidos para avaliar as características de propagação de fibras fotônicas por eles fabricadas, e também para projetar novas configurações de fibra para serem fabricadas pelos mesmos. Em especial, uma nova configuração de fibra fotônica com núcleo microestruturado foi proposta, modelada, fabricada e avaliada experimentalmente para aplicação como sensor de líquido por campo evanescente.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência da rigidez do reforço em aterros sobre solos moles através da análise numérica utilizando o Método dos Elementos Finitos. Aborda questões gerais envolvendo este tipo de obra, como a investigação geotécnica e os diversos mecanismos de ruptura a serem considerados em projeto. Também destaca os diversos materiais envolvidos e suas propriedades, bem como os modelos constitutivos utilizados para uma conveniente representação. O trabalho apresenta uma validação do adensamento de Biot feita com o software Plaxis, em comparação com a solução analítica de Mandel. Também um estudo de caso. Visando avaliar a influência da rigidez do reforço em aterros sobre solos moles, o trabalho apresenta uma análise paramétrica para três diferentes tipos de solos sobre os quais foram construídos aterros. Detalha os casos de aterro sem reforço e com uma camada de reforço na base do aterro, bem como os casos com e sem berma de equilíbrio. Cinco diferentes níveis de rigidez do reforço foram estudados para cada tipo de solo, e gráficos dos deslocamentos verticais e horizontais, bem como os níveis de plastificação do aterro e do solo de fundação estão presentes para cada camada de aterro alteada. Finalmente, apresenta uma análise crítica sobre o comportamento observado trazendo sugestões de trabalhos futuros.

O objetivo deste trabalho é projetar uma caverna de pressão traseira para a fuselagem de um avião de 33 passageiros, com consideração especial em layout estrutural, dimensionamento, análise de tensão e comportamento à fadiga. Com respeito ao layout estrutural, duas configurações são consideradas: semi-esférica e plana. O dimensionamento é baseado em cálculos por elementos finitos, usando um pacote de software comercial. Técnica de extrapolação de Richardson é utilizada para incrementar a precisão dos resultados das análises. Solução para união entre componentes também é abordada. O método S-N é utilizado para estimar o comportamento à fadiga. Ligas de alumínio 7075-T6 e 2024-T3 são especificadas para a manufatura de toda a estrutura.

O objetivo deste trabalho é fazer uma pré-análise dos componentes estruturais que constituem uma fuselagem de uma aeronave de transporte regional e o seu projeto preliminar. Foram apresentados os componentes quanto as suas funções e suas construções na aeronave como revestimento, reforçadores, cavernas e janelas. As linhas básicas estruturais da aeronave foi obtida através de dados históricos e definidos na fase de ante-projeto. Foram considerados 11 tipos de configurações de distribuição de reforçadores ao longo da secção reta da fuselagem e 6 tipos de perfis de reforçadores. Após feita todas as combinações possíveis de configurações e reforçadores foram feitos modelos de elementos finitos de uma região da fuselagem logo após a asa, por ser a região mais solicitada em serviço, para a verificação da sua integridade. Foi estudada a montagem dos reforçadores na fuselagem conforme o tipo de perfil, tipo de fabricação, se extrudado ou em chapa conformada, peso do conjunto e cuidados quanto a ser tomados quanto a corrosão. Após os dados obtidos nas pré-análises de integridade e flambagem e da manufatura da fuselagem, foi feito um projeto de forma preliminar, pois esta poderá sofrer mudanças futuras até que o projeto da aeronave finalize.

O presente trabalho discorre sobre as cargas obtidas na fuselagem devido ao impacto com o solo do Amortecedor de Cauda de uma aeronave durante o ensaio para determinação da VMU. Realizou-se uma análise sobre tipos existentes de amortecedores de cauda e posterior justificativa do modelo selecionado e de suas características necessárias. O trabalho desenvolvido com o intuito de calcular as cargas na fuselagem foi composto da adaptação de um modelo em elementos finitos para a aeronave e elaboração de um modelo para o amortecedor de cauda utilizando um programa de simulação de sistemas mecânicos, foram feitas as simulações neste último e finalmente calculadas as cargas na fuselagem no programa de elementos finitos. A pressão de enchimento e o amortecimento do amortecedor mostraram-se adequados, reduzindo a carga transferida à fuselagem e não permitindo ocorrer batente no sistema. As cargas obtidas na fuselagem não foram limite quando comparadas ao envelope cargas de uma aeronave similar de mesmo porte, simplificando as alterações a serem feitas na aeronave para realização do ensaio.

O objetivo deste trabalho é propor um modelo numérico baseado no método de elementos finitos para determinação da influência da taxa de interferência, lei de encruamento e coeficiente de encruamento do material na qualificação do campo de tensões residuais compressivas gerados no processo de expansão a frio de furos. A validação do modelo numérico é feita a partir de uma solução analítica selecionada através de um estudo abrangente das técnicas atuais de abordagem analítica existentes.