O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas finalidades, formar um conjunto de materiais que combinem alta resistência, alta rigidez e baixa massa específica. Esta combinação de propriedades é resultante da união de reforços de fibras com polímeros, tornando os compósitos particularmente atrativos como substituintes das ligas metálicas em aplicações aeronáuticas e espaciais. Os compósitos obtidos com termoplásticos de engenharia, em comparação aos compósitos termorrígidos, podem apresentar maior rigidez, maior resistência ao impacto, maior temperatura de serviço, menor absorção de água, menor custo de processamento, baixo custo de transporte e estocagem, maior facilidade na execução de reparos, maiores possibilidades de integração e possibilidade de reciclar rejeitos. Dentre os processos de conformação disponíveis para compósitos termoplásticos, a moldagem por conformação a quente com molde híbrido metal-borracha vem sendo muito utilizado devido ao seu baixo custo e elevada produtividade. Neste processo, o ciclo térmico e as cargas mecânicas envolvidas podem afetar a cinética de cristalização e causar deslocamentos da fibra em relação à matriz ou o aparecimento de vazios. Portanto, as propriedades da peça final podem ser afetadas. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência dos parâmetros de processamento, com ênfase nas variações de temperatura, nas propriedades mecânicas tais como módulo elástico e resistência obtidos por flexão e módulo elástico obtido por compressão para laminados de compósitos termoplásticos de poli(éter-imidia) (PEI) reforçado com fibra de carbono e poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono e de vidro. As propriedades mecânicas, cristalinidade e qualidade de compactação foram avaliadas e correlacionadas antes e depois do processamento por moldagem por compressão a quente em molde híbrido metal-borracha. As conclusões mostraram que os ciclos térmicos do processo de conformação utilizando os moldes mais frios, 50C e 100C para os compósitos de PEI e PPS, respectivamente, causaram um decremento nas propriedades medidas em flexão.

Compósitos de matriz polimérica reforçados com fibra de boro, de vidro, de aramida e de carbono estão sendo progressivamente empregados em aeronaves, mísseis e veículos espaciais com o intuito de reduzir massa e aumentar a estabilidade dimensional destas peças em diferentes faixas de temperatura e resistência ao impacto. Há uma crescente necessidade em aplicações civis e militares para materiais compósitos os quais tem características estruturais excelentes, aliada à boa resistência à penetração e alongamento após impacto. Este trabalho teve por finalidade mostrar quais são os principais materiais compósitos, aplicados em painéis balísticos, as principais técnicas de processamento e avaliar sua resistência ao impacto. Um exemplo prático de aplicação foi estudado analisando propriedades balísticas e de resistência à penetração de painéis utilizados para blindagem da porta de acesso à cabine dos pilotos de aeronaves de passageiros. Além do requisito balístico a porta tem a menor massa possível, pois se utilizou materiais compósitos de ultima geração como painel balístico laminado e autoclavado apresentando alta elongação e alto teor de fibras. Foi demonstrado quais materiais, processos de fabricação e ensaios foram utilizados para confecção do modelo de porta reforçada que hoje está em produção e equipando aeronaves comerciais nos quatro cantos do mundo.

Essa tese apresenta uma metodologia para calcular os níveis confinados de energia e suas respectivas funções de onda em estruturas de poços quânticos usando o método de matriz de transferência (TMM). Este trabalho visa prover ferramentas para a estimação de absorção devido a transições interbanda e intersubbanda em fotodetectores infravermelhos a poços quânticos (QWIPs). O uso de fotodetectores desse tipo tem se intensificado nos últimos anos, principalmente em imageadores infravermelhos para identificação de alvos de interesse militar e civil. São estudados os conceitos básicos para o entendimento dos fenômenos quânticos que envolvem a detecção por dispositivos desse tipo. Partindo de um Hamiltoniano 8x8 utilizado para o cálculo da estrutura de bandas em materiais semicondutores, desenvolve-se um modelo que representa a dinâmica dos portadores nas bandas de valência e de condução que permite o cálculo dos níveis confinados (subbandas) e suas respectivas funções de onda. Efeitos de não-parabolicidade, tensão/compressão e segregação de compostos são considerados no modelo. A solução numérica das equações diferenciais envolvidas é feita utilizando-se o método de matriz de transferência, que é adaptado para acomodar qualquer perfil de potencial devido à combinação de camadas de compostos semicondutores. Foram desenvolvidos programas para realizar o cálculo das variáveis em discussão. Os resultados obtidos demonstraram uma boa concordância com aqueles reportados na literatura e com medidas realizadas em laboratório em dispositivos reais. A partir dos resultados, estuda-se o efeito das incertezas nos parâmetros dos materiais semicondutores no cálculo em questão. Erros que variam de 0.2 a 5%, dependendo da estrutura, permitem concluir que método desenvolvido pode ser utilizado no projeto de QWIPs com estruturas complexas.

Uma das preocupações entre os fabricantes de aeronaves e motores refere-se falhas não contidas de rotor de turbina com liberação de fragmentos. Esses fragmentos são liberados com altos valores de velocidade e energia colocando em risco a segurança da aeronave. Este trabalho tem por objetivo analisar e desenvolver um painel blindado para proteção dos sistemas e ocupantes de uma aeronave contra fragmentos provenientes desse tipo de falha. O modelo de motor considerado é o turbofan, por ser o tipo de motor mais empregado em avião comercial. As características dos fragmentos são definidas conforme o guia FAA AC 20-128A. São analisadas diversas classes de materiais utilizadas em blindagem balística. O material escolhido deveria permitir obter um painel de proteção de baixo custo e peso e bom desempenho balístico. Com base nesses requisitos o material escolhido é a vitro-cerâmica, onde constituída por uma composição de painel blindado para o sistema vidro lítio e outra composição para o sistema vidro cálcio. Para que fosse definido que tipo de fragmento este painel blindado deveria suportar foram calculadas a massa, velocidade e energia dos fragmentos, onde foi definido que o fragmento a ser considerado seria o do tipo pequeno. Para testar a eficiência do painel blindado construído em vitro-cerâmica, foram realizados ensaios de impacto balístico conforme a norma MIL-STD-662F. Para simular o pequeno fragmento foi utilizado um projétil balístico de calibre 7,62 x 51 mm FMJ. O ensaio de impacto permitiu calcular a velociade V50 do projétil usado com modelo de fragmento. Com a velocidade V50 calculou-se a energia de impacto do simulador de fragmento contra o painel de proteção desenvolvido. A energia de impacto calculada para o projétil foi então comparada com a energia de impacto calculada para o pequeno fragmento. Conclui-se que o painel de proteção fabricado em vitro-cerâmica seria capaz de suportar o impacto da grande maioria dos pequenos fragmentos possível de serem liberado em caso de falha do motor.

Este trabalho apresenta o estudo do processamento de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) pelo uso de compósitos condutivos de negro de fumo (NF) impregnado in situ com o polímero condutor poli(o-metoxianilina) (POMA). Para isto, inicialmente, estudou-se a rota de síntese química da POMA, pelo uso de o-anisidina em meio ácido. Resultados de análise de FTIR, espectroscopia Raman e de UV-vis, difração de raios X mostram que o referido polímero foi obtido com sucesso na sua forma condutora. A partir da definição da rota de síntese da POMA e do NF/POMA, ambos preparados em resina epóxi, indica que o compósito condutivo mostra-se muito mais adequado que a POMA na preparação de MARE. Compósitos de NF/POMA resina epóxi apresentam valores de condutividade elétrica até cem vezes maior que amostras de POMA-resina epóxi e valores de atenuação de microondas de até 99,5% na faixa de frequância de 8 a 12 GHz.

Os materiais absorvedores de radiação, quando atingidos por uma onda eletromagnética, têm a sua estrutura molecular excitada, fazendo com que parte da energia incidente seja convertida em energia térmica. Normalmente, esses absorvedores contêm em suas formulações aditivos como materiais carbonosos, ferritas e polímeros condutores. O presente trabalho estuda o processamento de absorvedores híbridos via colagem de mantas poliméricas, colmeias e espumas, todas impregnadas com ferrita de MnZn e negro de fumo. Esta ferrita foi previamente selecionada por comparação com as ferritas de NiZn e MgZn. A caracterização dos materiais obtidos foi realizada pelo uso dos métodos do arco NRL e de inserção entre antenas, na faixa de 8 a 16 GHz. Os resultados mostram que as diferentes combinações dos aditivos geram materiais com diferentes níveis de atenuação da radiação incidente, sendo que os mais eficientes foram os obtidos como mantas de silicone dopadas com ferrita de MnZn e negro de fumo na proporção de 50/40/10, m/m, respectivamente, atenuando a radiação em torno de -10 dB. Foi verificado, também, que a atenuação da radiação nos absorvedores híbridos é definida pela primeira camada, mostrando que o processamento desses materiais é complexo, necessitando de estudos adicionais para melhorar a adesão entre as diversas camadas e, conseqüentemente, o casamento de impedância entre os diferentes materiais.

Com o contínuo crescimento de uso dos compósitos poliméricos estruturais na produção industrial de peças aeronáuticas, torna-se imperativo desenvolver técnicas de reparos de danos aplicáveis aos diversos tipos de laminados. O procedimento normalmente utilizado para definir o reparo de compósitos laminados envolve a simulação do dano em corpos-de-prova representativos dos componentes. Este trabalho apresenta a técnica de reparo estrutural, tipo chanfro, de laminados de carbono/epóxi, vidro/epóxi, aramida/epóxi de aplicação aeronáutica, pelo uso de tecido de carbono, aramida e vidro/epóxi. Os laminados de carbono, aramida e vidro/epóxi, sem e com reparos, foram submetidos ao condicionamento ambiental em duas condições diferentes (ambiente: 23 5 oC e 50 5 % de umidade relativa, e úmida: 65 5 oC e 95 5 % de umidade relativa), e os reparos foram realizados com quatro diferentes sobreposições das camadas de tecido (9,0; 12,7; 15,0 e 20,0 mm). Todas as famílias de reparo foram submetidas ao carregamento em tração sob temperaturas ambiente nos dois condicionamentos e elevada (82 oC) para condicionamento úmido, observando-se que os melhores resultados da propriedade mecânica avaliada foram obtidos com a sobreposição de 15,0 mm e para os laminados de fibra de vidro reparados com fibras de vidro. É verificado também que, o condicionamento com umidade e temperatura elevada diminui significativamente a propriedade mecânica de tração dos compósitos reparados, favorecendo a falha por descolamento entre o laminado base e o reparo (falha no adesivo). Os piores resultados de resistência dos reparos são obtidos para os laminados de carbono reparados com fibras de vidro e com sobreposição de 9,0 mm, favorecendo a ruptura na região do adesivo

Neutralizadores dinâmicos de vibração são dispositivos do tipo massa, mola e amortecedor que são comumente aplicados como sistemas passivos de controle de ruído e vibrações em aeronaves turbo hélice. Os mesmos são fixados na fuselagem da aeronave e ao vibrarem em sua frequência natural geram uma força de reação que tende a neutralizar o deslocamento da fuselagem no ponto de fixação. Através da escolha dos valores de massa, rigidez e amortecimento dos neutralizadores dinâmicos de vibração, a frequência natural dos mesmos é ajustada de modo a coincidir com a frequência de passagem de pá da hélice ou suas harmônicas, frequências estas onde estão concentrados os maiores níveis de energia. A modelagem de neutralizadores dinâmicos de vibração aplicados em uma fuselagem pode ser feita incluindo os neutralizadores explicitamente em um modelo de elementos finitos da fuselagem. Entretanto, tal abordagem exige a solução deste modelo a cada nova configuração de neutralizadores dinâmicos de vibração, o que é computacionalmente custoso e inviabiliza a avaliação de uma quantidade elevada de configurações. Para contornar tal problema, no presente trabalho uma técnica baseada em matrizes receptância é aplicada para modelar a inclusão de neutralizadores dinâmicos de vibração em uma fuselagem. Para aumentar a confiabilidade dos resultados de modelagem de neutralizadores dinâmicos de vibração aplicados em uma fuselagem, um modelo aleatório não paramétrico é apresentado para incluir o efeito de incertezas presentes nas dimensões da fuselagem nas análises. A solução de tal modelo tem um custo computacional reduzido quando comparada a modelos paramétricos clássicos, como por exemplo o Método de Monte Carlo. A combinação deste modelo aleatório não paramétrico com a técnica baseada em matrizes de receptância anteriormente citada é discutida neste trabalho, permitindo a avaliação da variação do desempenho dos neutralizadores dinâmicos de vibração para diferentes amostras de uma fuselagem com incertezas em suas dimensões.

Este trabalho tem como objetivo apresentar os conteúdos de matrizes, determinantes e sistemas lineares aos professores de matemática que lecionam no ensino médio, ressaltando as situações-problema bem como suas aplicações, contextualizando através de problemas. / The goal of this work is to present an introduction to matrices, determinants, and linear systems to high school mathematics teachers highlighting some applications.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T17:50:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProblemaAutovaloresOtimizacao.pdf: 4043857 bytes, checksum: 37149299294dd7ee06a43e22bb2da227 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:28:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProblemaAutovaloresOtimizacao.pdf: 4043857 bytes, checksum: 37149299294dd7ee06a43e22bb2da227 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:28:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProblemaAutovaloresOtimizacao.pdf: 4043857 bytes, checksum: 37149299294dd7ee06a43e22bb2da227 (MD5) Previous issue date: 1988 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho abordamos questões referentes ao problema de autovalores e autovetores de uma matriz simétrica, otimização de funções matriciais e de robustez de sistemas dinâmicos lineares contínuos no tempo. O problema de autovalores e autovetores é abordado segundo dois ponlos de vista distintos: decomposição da matriz do sistema onde sugerimos uma nova implementação para o cálculo dos autovetores e otimização da função quociente de Raylelgh onde dois novos algorítmos baseados numa combinação dos métodos de Newton e gradientes conjugados são apresentados. Para resolver uma classe de problemas de otimização de funções matriciais, é sugerido uma metodologia baseada no método dos hiperplanos de corte e aplicada a dois problemas disponíveis na literatura, o problema do teste educacional que aparece em estatística e a determinação da solução diagonal positiva da equação de Lyapunov. Sobre a robustez de sistemas dinâmicos lineares contínuos no tempo são fornecidas condições suficientes para existência de uma matriz constante de ganhos de realimentações, de maneira que o sistema de malha fechada seja robusto quanto a inserção no modelo de perturbações não lineares dependentes do estado. Para determinação da matriz de ganho propomos um procedimento numérico. / In this work we analyse three problems. In the first, we present some algorithms to solve the eigenvector and eigenvalue problems of the symmetric matrix, In lhe second we analyse the optimization problems with matricial constraints and finally in the third some robustness properties of linear continuons time dynamic systems are studied. The eigenvector and etgenvalue problems are two methods: the decomposition technique on the matrix and the optimization of the Rayleigh quotient. In the propose two algorithms based on the Newton method gradient method. To solve a class of lhe optimization problems with matricial constraints we propose a methodologie based on the cutting plane technique. Two exemples are treated. Finally, for a given linear continuons time we determine sufflcient conditlons for the existence feedback matrix such that the closed-Ioop system is sense that the pertubed system is asymptocally stable, analysed using of the system, second one we and conjugated dynamic systems of a constant robust in the sense that the perturbed system is asymptocally stable.