Este trabalho apresenta a analise modal de uma estrutura composta por um motor foguete a propelente solido acoplado a um satelite por um cone de acoplamento. O envelope do motor e constituido por um vaso de pressao, com selante de borracha, bobinado com fibra de aramida e resina epoxi. Foi utilizada a concepcao isotensoidal para a determinacao da geometria de seus doisdomos de fechamento. A analise teorica, com a extracao dos modos e das frequencias naturais da estrutura, e realizada pelo metodo dos elementos finitos. Os resultados teoricos sao confrontados com os resultados da analise modal experimental da estrutura real, onde saocomentadas as consideracoes realizadas no modelamento teorico, assimcomo as possiveis fontes de erro nos resultados. No geral foi obtidauma boa correlacao entre os resultados experimentais e os teoricos. Utilizando-se os fatores de amortecimento obtidos experimentalmente e os resultados teoricos, foi possivel avaliar a influencia do propelente no comportamento da estrutura analisada. Na analise dos resultados sao ressaltadas as consequencias de suas baixas propriedades de rigidez e de seu elevado amortecimento, com relacao ao restante da estrutura.

O interesse na utilização de compósitos de matriz termoplástica tem crescido continuamente na indústria aeroespacial, demandando a necessidade de ampla investigação do comportamento mecânico desses materiais para verificação da viabilidade de sua aplicação no produto. A proposta deste trabalho é avaliar as influências da fadiga (4,0 × 104 e 8,0 × 104 ciclos) e das condições ambientais (-55C, 23C, e 82C/Umid) na resistência final à compressão do compósito termoplástico poli(sulfeto de fenileno) reforçado com fibra de carbono, por meio de ensaios de compressão com furo induzido (Open-Hole Compression - OHC). Análises do efeito da fadiga evidenciam que às temperaturas de -55 e 23C, as resistências OHC finais foram 6-13% e 5-10% maiores para os corpos-de-prova fadigados que para os não-fadigados; na análise pós-falha, observa-se uma maior quantidade de delaminações ao redor do furo para os corpos-de-prova que sofreram fadiga em comparação aos que não sofreram fadiga, possivelmente devido a separações das fibras e delaminações durante o ensaio de fadiga, causando a redução da concentração de tensão no furo e assim o aumento de sua resistência final. Na condição 82C/Umid, não há alteração na resistência OHC com a ciclagem: a temperatura próxima à temperatura de transição vítrea (Tg) associada à umidade pode ter resultado em amolecimento da matriz, sugerindo uma redução na separação das fibras durante a ciclagem, observando-se características de falha similares, apresentando mínima delaminação na região do furo. Análises do efeito da temperatura mostram que resistências OHC finais diminuem com o aumento da temperatura e nota-se uma maior quantidade de danos com a diminuição da temperatura de ensaio. Da condição 23C para 82C/Umid, a resistência à compressão do compósito diminui em 6-7%, 13-20% e 18-20% após 0 ciclos (estático), 4,0 × 104 e 8,0 × 104 ciclos, respectivamente, uma vez que a temperatura próxima à Tg da matriz, associada com umidade, resulta no seu amolecimento, reduzindo o suporte lateral às fibras 0, direcionando para uma falha devido à instabilidade da fibra. Por outro lado, uma baixa temperatura (-55C) melhora a resistência à compressão em 8-10%, 13-14% e 4-7% após 0 ciclos (estático), 4,0 × 104 e 8,0 × 104 ciclos, respectivamente, quando comparado com a condição 23C, podendo ser atribuído a interfaces fibra-matriz mais compactas aumentando a contribuição da fibra para resistência à compressão. Observam-se características de falhas por compressão, como bandas de torção e microflambagem das fibras fora-do-plano, nos corpo-de-prova pós-falha para todas as condições ambientais.

O grande desafio para a produção de compósitos de titânio reforçados por fibras de carbeto de silício é a elevada reatividade do metal da matriz com a fase reforço.Essa interação é baseada em processos difusivos, que são ativados a temperaturas de processamento convencional das ligas de titânio. A fim de solucionar esta questão, sugeriu-se que os compósitos fossem obtidos pela aplicação das técnicas de metalurgia do pó, que possibilitam a densificação do metal sem que este alcance a temperatura de fusão. Porém, mesmo nestas condições observou-se a formação de compostos frágeis, tais como Ti5Si3, Ti3SiC2, TiSi,TiSi2, em uma região localizada entre a matriz metálica e o reforço cerâmico, observada por microscopia eletrônica de varredura. A dinâmica da formação destes compostos não é esclarecida pela literatura, onde existem divergências entre os pesquisadores. Deste modo, este trabalho objetivou elucidar a sequencia de formação destes compostos provenientes da reação entre o titânio e o carbeto de silício. Para isso foram realizados ensaios sistemáticos de difração de raios X em câmara de aquecimento, onde as amostras analisadas foram submetidas à varredura a cada incremento de 20 C no intervalo de temperatura de 25 - 1200 C. Com este estudo foi possível propor uma sequência de formação dos produtos da reação entre o carbeto de silício e o titânio, onde a presença da camada protetiva de carbeto de titânio mostrou-se ineficiente além de danosa, sendo ela responsável pela antecipação da formação da fase ternária Ti3SiC2, que se decompõem para a formação das fases silicídicas. As reações iniciam com a formação de TiC que é nucleante para a formação de uma fase ternária, Ti3SiC2, que com o aumento da temperatura é dissociada para a formação das fases TiSi2 e Ti5Si3. Estas fases são responsáveis pela fragilização da interface do compósito.

O objetivo deste trabalho é caracterizar o modo de falha de juntas fabricadas com laminados de material compósito sujeitos a cargas de impacto de baixa energia, através de um modelo em software de elementos finitos Abaqus/Explicit. As juntas em compósitos foram fabricadas por três tipos de processo: colagem, rebitagem e soldagem. Dados experimentais foram coletados no laboratório de ensaios estruturais do ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) através do impacto de corpos de provas (cdps) utilizando a Torre de Impacto em queda livre (Drop Test Tower - DTT). Nestes testes foi possível verificar a força de impacto e a energia dissipada em função do tempo para cada um dos três tipos de juntas. Na simulação de elementos finitos foram utilizados dois modelos de danos para atender as condições reais de impacto, resultando em uma boa aproximação entre as curvas teóricas e experimentais de força de impacto e energia dissipada, e assim caracterizar o modo de falha para cada tipo de junta.

This work presents a study on aeroelastic analyses of composite laminated flat plates subject to large displacements through the coupling of a nonlinear corotational shell finite element (FE) with an unsteady vortex-lattice method (UVLM) formulation. A FE implemented for the analysis of flat plates has been extended to model laminated composites with different lamina orientations. An UVLM formulation that is capable of coupling with this large displacement structural model is implemented. An explicit partitioned method is evaluated for the coupling of both models, using spline functions to interpolate information from the structural operator to the aerodynamic one, inside a Generalized-? time-marching solution. The resulting aeroelastic formulation provides a framework able of performing time marching simulation of structures made of composite material allowing the characterization of their nonlinear behavior and of the limit-cycle oscillation response. Laminated flat plates designed for high flexibility and low flutter speed onset are used as investigation models. To support the numerical studies, test specimens made of carbon fiber were used in experimental modal analysis and wind tunnel aeroelastic tests. Effects of nonlinearities are easily observed in the numerical results, which are promising for expansion of the work and application to the analysis of more refined and complex composite flexible wings.

Nestes últimos anos, as inovações técnicas na indústria de Construção Civil tem progredido consideravelmente e a pesquisa e o desenvolvimento de materiais de construção de alta performance, além de multifuncionais, tem sido buscado continuamente para responder à estas inovações. Em função disto, o interesse por concretos e cimento modificados por polímeros se tornou muito intenso. Compósitos de cimento e polímeros são materiais produzidos a partir da substituição parcial ou integral da matriz cimentícia, conhecida como binder cimentício, por polímeros. Isto engloba, também, os cimentos e argamassas. Os compósitos de cimento e polímero são, geralmente, classificados em três categorias as quais levam em conta a tecnologia de obtenção dos mesmos: 1. Argamassa (cimento) ou concreto modificado por polímeros; 2. Argamassa ou concreto polímero; v.3 Argamassa ou concreto impregnado por polímeros. Neste estudo consideramos apenas a modificação designada pelo ítem 1, argamassa ou cimento modificado por polímeros. O cimento Portland foi modificado pela adição de um látex de polímero acrílico. As alterações nas propriedades dos cimentos e argamassas que foram obtidas pela adição deste látex acrílico no cimento Portland se manifestaram em termos das propriedades mecânicas e cinética de hidratação. De um modo geral, houve um aumento das propriedades mecânicas e redução na velocidade de hidratação. A modificação por adição do látex acrílico, nas idades de hidratação consideradas, retardou a formação da microesturtura conhecida como C-S-H que caracteriza os hidratos formados a partir da reação do cimento Portland com a água. Estas alterações foram observadas através de técnicas tais como ensaios mecânicos (resistência a compressão e tração), propriedades de transporte, principalmente, absorção de água e permiabilidade além das análises térmicas, mais espacificamente, TG / DTG - termogravimetria / termogavimetria derivada, DSC - calorimetria exploratória diferencial e calorimetria semi-adiabática.

No processamento de compósitos poliméricos de alto desempenho a fibra de carbono (FC) é um reforço muito utilizado por oferecer vantagens como altos valores de resistência mecânica e de módulo de elasticidade e baixa massa específica, além de propriedades como inércia química, resistência térmica e condutividade elétrica. Entretanto sabe-se que, a FC possui baixa molhabilidade por determinadas matrizes poliméricas dificultando a adesão fibra-matriz, que é fator determinante para o sucesso da aplicação dos compósitos. Para minimizar essa limitação utiliza-se tratamentos de superfície nas fibras visando melhorar a adesão fibra-matriz e, conseqüentemente, as propriedades finais desses materiais. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo a avaliação do efeito do tratamento da superfície da FC com ácidos clorídrico e nítrico e, também, com plasmas frios de argônio e de oxigênio. As fibras de carbono tratadas foram avaliadas por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia fotoeletrônica de raios-X e ensaios de resistência à tração, sendo esses últimos analisados pela estatística de Weibull. Compósitos foram preparados pelo uso das fibras tratadas e de matrizes termoplásticas de poli (éter-éter-cetona), poli (éter-imida) e poli (sulfeto de fenileno), e avaliados por ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS). Correlacionando-se os resultados obtidos, conclui-se que os tratamentos de superfície utilizados mudaram tanto a rugosidade como a natureza química da superfície das fibras. O tratamento com o ácido nítrico foi o que provocou as mais significativas mudanças químicas na fibra de carbono e os melhores resultados nos ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar.

Os materiais absorvedores de radiação (RAM) quando atingidos por uma onda eletromagnética têm sua estrutura molecular excitada e parte da energia da radiação incidente é convertida em calor. Exemplos de uso bem sucedido desses materiais podem ser enocntrados na aeronáutica clássica e nas áreas de telecomunicações, de eletrodomésticos e médica. O presente trabalho consiste no processamento e caracterização de revestimentos absorvedores, utilizando-se como matérias-primas um poliuretano contendo quantidades variáveis de ferritas de MnZn, MgZn e NiZn e de negro de fumo. Medidas de refletividade na faixa de 2 - 18 GHz, utilizando-se arco NRL, mostraram que o revestimento mais eficiente na absorção da onda incidente foi obtido com a ferrita de MnZn de maior granulometria. Uma maior eficiência foi, também, observada pelo efeito sinérgico entre as partículas de ferritas de NiZn e MnZn e de negro de fumo, quando utilizadas em conjunto na preparação do revestimento. Pela combinação adequada do negro de fumo com ferritas de NiZn e MnZn foram obtidos revestimentos absorvedores do tipo banda larga, com espessura de 1,0 mais ou menos 0,2 mm, com eficiência na absorção média da radiação de até 75%.

A presença de vazios em laminados prejudica o desempenho estrutural dos compósitos. Em geral, os vazios afetam a resistência estática e a vida em fadiga dos laminados, principalmente, naqueles carregamentos em que a resistência é dominada pela matriz: cisalhamento interlaminar, compressão e flexão. Além disso, o tipo de sistema de resina utilizado nos laminados tem influência na forma e no tamanho dos vazios dos laminados e no estabelecimento dos parâmetros de fratura.Este trabalho visa estabelecer experimentalmente níveis máximos de aceitação de vazios que não sejam prejudiciais ao desempenho das funções dos compósitos e investigar a adequabilidade do critério de falha de Mar-Lin modificado na correlação de dados experimentais de resistência com o conteúdo de vazios. Uma metodologia de manufatura de laminados com alta porosidade foi desenvolvida. Sistemas de carbono/epóxi e carbono/bismaleimida com conteúdo de vazios na faixa de 0 a 12% foram produzidos e os valores de atenuação no ultra-som, resistências ao cisalhamento interlaminar e à compressão foram medidos para cada tipo de material. Além disso, todos os compósitos poliméricos obtidos foram submetidos aos efeitos higrotérmicos em câmara de climatização e suas propriedades mecânicas também foram avaliadas. O critério de falha foi usado para correlacionar a resistência à fratura com a atenuação no ultra-som determinando parâmetros de fratura para todos os materiais e tipos de carregamento estudados. A análise microestrutural também foi utilizada para caracterizar a distribuição, a forma e localização dos vazios nos laminados de carbono/epóxi e carbono/bismaleimida.Os resultados mostram que o critério de falha utilizado apresenta boa concordância entre os dados experimentais para todos os materiais e carregamentos considerados. Assim, foi possível estabelecer um nível crítico de conteúdo de vazios para cada caso estudado.

Neste trabalho encontra-se apresentada a produção de compósitos termoplásticos pela impregnação de fibras de carbono contínuas com poliamida 6/6, utilizando o processo de polimerização interfacial. Para isto, foi projetado e construído um sistema de polimerização interfacial, no qual foram utilizados como monômeros para a síntese da poliamida 6/6, o cloreto de adipoíla e o hexametilenodiamina. Após a impregnação dos cabos de fibras com a poliamida recém sintetizada foi produzido um tecido e este foi laminado e submetido ao processo de moldagem por compressão a quente, na obtenção dos laminados termoplásticos. As propriedades físicas, mecânicas, reológicas e térmicas, bem como as características microestruturais destes compósitos foram correlacionadas. A síntese da poliamida 6/6 via polimerização interfacial foi realizada com sucesso, apresentando as mesmas características da poliamida comercial (fornecida pela Rhodia) e o controle da espessura do recobrimento da poliamida 6/6 sobre a superfície da fibra de carbono também apresentou resultados satisfatórios. Os resultados mostraram que o processo de polimerização interfacial associado ao processo de moldagem por compressão a quente é viável para a obtenção de compósitos com um volume do reforço em torno de 60%, atendendo requisitos aeronáuticos. Os compósitos obtidos via polimerização interfacial apresentaram um comportamento mecânico similar, e em alguns casos, superior aos compósitos obtidos via moldagem por compressão a quente a partir da poliamida comercial.