A utilização de recursos bio-inspirados em materiais pode trazer enormes benefícios para aplicações estruturais. A auto-restauração de fraturas, por exemplo, assim como ocorre em diversos organismos vivos através do princípio da cicatrização de ferimentos pode ser aplicada a materiais através do auto-reparo de trincas incipientes que podem posteriormente levar a estrutura à falha. O benefício do emprego deste conceito pode ser observado pelo prolongamento da vida de ligas metálicas submetidas a carregamentos cíclicos e principalmente na aplicação em materiais compósitos, que apresentam excelentes características de resistência e densidade, porém os danos são, em geral, difíceis de serem detectados e reparados, além da alta susceptibilidade a rupturas repentinas. Mecanismos de auto-reparo podem aumentar a confiabilidade dos materiais, diminuir a frequência de manutenções e podem atenuar conservadorismos no dimensionamento das estruturas, evitando aumentos de massa desnecessários. Tais ganhos se ajustam à demanda da indústria aeronáutica por materiais mais leves e confiáveis, melhorando o desempenho das aeronaves e diminuindo o custo operacional. Até o momento foram desenvolvidas diversas abordagens para conferir propriedade de auto-reparo a materiais. Este trabalho apresenta o estado da arte destes diferentes métodos e a prospecção sobre uma possível aplicação destes materiais na indústria aeronáutica, levando-se em consideração as principais características e os desafios a serem enfrentados pela nova tecnologia.

O compósito SiC/SiC formado por uma matriz de carbeto de silicio (SiC) reforçada com fibras de SiC, é um material de grande interesse para a área aeroespacial e para aplicações em altas temperaturas, por exibir excelente resistência ao choque térmico, baixo peso, boa resistência ao desgaste e ao impacto, alta dureza específica e relativa inércia química, que é mantida também em ambientes oxidantes. A resistência à oxidação e alta emissividade de calor colocam o compósito SiC/SiC como um material potencial para o uso como blindagem térmica de veículos de reentrada atmosférica. A condutividade térmica do SiC/SiC medida na temperatura ambiente indica uma condução superior no plano longitudinal às fibras em relação ao plano perpendicular. Essa característica é importante para a distribuição do calor na superfície aquecida durante a reentrada, evitando-se os danos localizados em regiões superaquecidas. No presente trabalho foi realizada a conversão de um compósito com fibras de poliacrilonitria (PAN) estabilizadas com gradiente radial e matriz fenólica, em um compósito com fibras ocas de carbeto de silício/carbeto de silício (SiCfibra oca/SiC). As fibras de PAN utilizadas no compósito precursor foram modificadas por meio do controle da etapa de estabilização oxidativa, variando-se os parâmetros do processo convencional como tempo e temperatura de tratamento térmico, de maneira a promover uma estabilização parcial da fibra, ou seja, com um gradiente de concentração de oxigênio decrescente no sentido da superfície para o interior da fibra. O gradiente de oxigênio com maior concentração na superfície da fibra estabiliza a superfície tornando esta região infusível enquanto o interior (núcleo) ainda é fusível. Este processo é essencial para a formação das fibras ocas de carbeto de silício. A conversão do compósito foi realizada pela reação, em altas temperaturas, do carbono do compósito precursor com um gás de SiO gerado a partir da reação entre os componentes da mistura cementante, 60% SiC + 30% Si + 10% Al2O3, aquecida na temperatura de 1400C à 1700C. Tanto a matriz quanto as fibras ocas obtidas após a conversão são constituídas de -SiC com alta pureza química. O resultado deste trabalho é a obtenção compósito SiCfibra oca/SiC que apresenta microtubos cerâmicos de aproximadamente 6 m de diâmetro externo e 4 m de diâmetro interno. O compósito possui densidade de 1,04 g.cm-3, difusividade térmica de 4,09x10-7m2.s-1 e condutividade térmica de 0,29 W.m-1.K-1.

Neste trabalho foram realizadas investigações sobre o processo de deposição por aspersão térmica a plasma (Plasma spray) utilizando soluções coloidais precursoras de dióxido de silício no intuito de formar uma camada de passivação deste composto sobre materiais compósitos termoestruturais. Em particular foi utilizado o compósito C/C, de elevado interesse da indústria aeroespacial. Uma tocha de plasma do tipo Tornado com vórtice de fluxo reverso em ar foi adaptada ao processo de deposição. O processo de deposição em até três camadas do mesmo material foi investigado tendo como parâmetro a corrente elétrica que passa pela tocha nos valores de 80 A, 85 A e 90 A. As análises das características microestruturais e composição atômica dos recobrimentos por MEV e EDS, respectivamente, bem como as análises de FT-IR indicam a presença de silício e oxigênio em uma proporção adequada a formação de uma camada uniforme de SiO2. As informações sobre a estrutura dos recobrimentos foram obtidas por espectroscopia Raman e por Difração de Raios-X (DRX) visando também avaliar a relevância do efeito de produção de múltiplas camadas sobre o compósito. Os resultados indicam que os recobrimentos formam estruturas cristalinas do quartzo alfa e da cristobalita quando a tocha opera em correntes mais baixas, sendo que para correntes mais elevadas ou temperaturas de saturação na superfície do compósito mais elevadas, observa-se a presença apenas da estrutura da cristobalita. As amostras com uma camada à corrente de 90 A e com três camadas a 80 A foram submetidas a testes de aquecimento térmico utilizando a mesma tocha de plasma operando em ar a uma potência de 35 kW, visando comparar suas propriedades ablativas e microestruturais com as amostras de C/C sem os recobrimentos. As amostras foram expostas ao plasma em intervalos de tempo de 10, 20, 30 e 40 s à uma distância de 10 cm do bocal da tocha correspondente a um fluxo de calor de 0,65 MW/m2 e entalpia média do gás da ordem de 3 MJ/kg. Os resultados dos testes de ablação mostram que para um tempo de exposição de 40 s os recobrimentos atuam como uma eficiente camada de passivação sobre o compósito C/C conduzindo a valores de perda de massa de aproximadamente 50% mais baixos quando comparados aos compósitos desprovidos de recobrimento. No entanto, as análises de MEV das amostras após os ensaios de ablação mostram que os recobrimentos são parcialmente removidos após um tempo de exposição de 40s, embora cumpram seu papel como camada de passivação neste período. Este resultado indica que a camada de sílica formada sofre uma degradação, provavelmente, pela presença de oxigênio e nitrogênio atômicos, altamente reativos, gerados no jato de plasma de ar operando em pressão atmosférica.

Materiais compósitos laminados possuem uma alta eficiência estrutural, mas que é comprometida pela baixa resistência a cargas de impacto. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia de simulação numérica para a estimativa de danos causados por cargas de impacto a baixas velocidades em placas de material compósito laminado. Ensaios experimentais foram realizados em placas reforçadas com tecidos de fibra de carbono e matriz de resina epóxi. Foram avaliadas três espessuras. Os carregamentos de impacto com uma massa em queda livre foram pontuais e transversais à placa, com intervalos de energia variando entre 5J e 94J, com velocidades inferiores a 6 m/s. As simulações numéricas utilizaram um programa comercial de elementos finitos com integração explícita. Foram avaliados dois critérios de falha da lâmina. O primeiro é o critério de máxima tensão. O segundo é uma proposta de modificação no critério de falha de Hashin, para sua aplicação em laminados reforçados com tecidos bidirecionais. Também foram avaliados quatro diferentes critérios de degradação da lâmina. As evoluções das forças de contato entre o impactador e a placa foram muito bem representadas numericamente. As áreas e os comprimentos dos danos numéricos foram similares ou maiores que os medidos nos resultados experimentais. / Laminate composite materials have high structural efficiency, however it is jeopardized due the low strength to impact loads. The objective of this work is to develop a numerical simulation methodology that estimates the damage in laminate plates caused by low velocity impact. Experimental tests were performed on laminate plates reinforced with weaven carbon fibers and epoxi resine. Three thickness plates were evaluated. The impact loads were transversal and punctual. They were done with drop-test, the impact energy range is between 5J and 94J, and the velocities were lower than 6m/s. The numerical simulations were done with FEM commercial code with explict integration. Two lamina failure criteria were evaluated. The first is the maximum stress. The second is a proposed modification of the Hashin failure criterion in order to be applied on the fabric laminates. Four lamina degradation criteria were evaluated too. The numerical contatct loads between the plate and impactor were well represented. The numerical damaged areas and lengths were similar or greater than the experimental results.

Submitted by Fabricia Fialho Reginato (fabriciar) on 2015-07-17T00:54:53Z No. of bitstreams: 1 GuilhermeBorges.pdf: 4510537 bytes, checksum: dc5e56dcec51dae169af4d154ba5edd5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T00:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuilhermeBorges.pdf: 4510537 bytes, checksum: dc5e56dcec51dae169af4d154ba5edd5 (MD5) Previous issue date: 2013-12-27 / Nenhuma / A geração de resíduos está diretamente relacionada com o equilíbrio ecológico e com a própria sobrevivência do homem. A sociedade de consumo atual ainda tem o vício de extrair da natureza à matéria prima a qual é transformada em diversos produtos, e depois de usá-la, os resíduos são descartados, muitas vezes, em áreas inapropriadas, caracterizando uma relação predatória com o meio ambiente. Assim, uma grande quantidade de materiais recicláveis que poderiam ser reciclados e/ou reaproveitados, a partir dos resíduos gerados, são inutilizados ou desvalorizados em função de seu destino final em aterros industriais. Neste contexto, o setor da agroindústria é um grande gerador de resíduos através da casca de arroz (CA) quando esta é transformada em energia gerando como excedente a cinza de casca de arroz (CCA). Frente a esta realidade é proposto um estudo da utilização da CCA, oriunda da queima de CA, na confecção de compósitos utilizando termorrígidos como matrizes, promovendo a sua reciclagem para a elaboração de novos produtos que tenham utilidade comercial e valor agregado. Assim pensando, procurou-se ressaltar a utilidade contida na confecção de compósitos de CCA, como matéria prima, por exemplo, para encapsulamento de semicondutores. Neste sentido, as propriedades químicas e físicas do compósito de Epóxi com CCA foram avaliadas em comparação com o compósito de Epóxi contendo sílica natural, na qual é matéria prima para encapsulamento de semicondutores. De acordo com os resultados dos ensaios realizados na matéria prima, compósitos da CCA e a sílica natural conclui-se que as propriedades dos dois materiais são semelhantes, apresentando algumas diferenças como a viscosidade, absorção de água, tração e flexão em que os valores da CCA para estes ensaios são maiores comparados com a sílica natural. Estas propriedades poderiam resultar em um produto não compatível com as exigências estabelecidas para o encapsulamento de semicondutores. O controle destas propriedades, como uma granulometria adequada da CCA para obter uma viscosidade próxima da sílica natural, a utilização de CCA na forma de estrutura cristalina o que favorece uma forma mais compacta, diminuindo a tendência de absorção de água são formas de aproximar as características da CCA com a sílica natural, o que indica a possibilidade de utilização da CCA em substituição a sílica natural como matéria prima para compósitos de engenharia, por exemplo, no encapsulamento de semicondutores. / The generation of waste is direct related with the ecological balance and with man own survival. The present consumer society of today also has the habit to extract raw material which is transformed in different products and after used the exceeding they are discarded in appropriate areas, attributing a predatory relation with the environment. Then, these big quantities of recycled products that could be useful from the waste generation are useless or worthless in its end. In this context it worth to remind that the agricultural and industrial sectors are big generators of waste throughout of the Rice Husk (RH), when this becomes energy generating exceed for Rice Husk Ashes (RHA). On the face of this reality is propose a study about the utilization of the (RHA), natural residual originated from the burn of Rice Husk (RH), in the production of “composites” using “thermoset” like matrixes, simplifying its recycling and in simultaneously promoting the production of new products has commercial use and value associated. Assuming so, we aim to point out the utility of using “composites” (RHA) to elaborate a study aimed the use of “composites” as raw material to cover semiconductors. For this aspect of the study, it worth to, of the chemical and physical properties of the composites of “Epoxy” with natural “silica, which is raw material to cover semiconductors. According to the test results of raw materials and of composites CCA and natural silica and concluded that the properties of the two materials are similar, with some differences as viscosity, water absorption, tensile and flexural wherein the of CCA for these assays are larger compared to natural silica. The control of these properties, such as a particle size suitable for CCA a viscosity close to natural silica, the use of CCA in the form of crystalline structure which favors a more compact form, thus reducing the tendency for water absorption are ways of approximating the characteristics CCA with natural silica, resulting in the possibility of using silica CCA substituting natural raw materials for semiconductor encapsulation.

This work presents a model based on the known Parametric Finite-Volume Theory to analyze the geometrically nonlinear behavior of two-dimensional elastic structures made of heterogeneous materials. The formulation employed by the model is purely incremental and based on a kinematic Total Lagrangian description. The Second Piola-Kirchhoff tensor and Green-Lagrange tensor are used as stress and strain measurements, respectively. Based on this formulation a computer code is developed in C++ language. To verify the efficiency of the model, examples of structures with large displacements and involving heterogeneous materials, as well as homogeneous materials, were analyzed. The results for these examples are shown and compared with others published in the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de uma nova formulação baseada na teoria paramétrica de volumes finitos, para a análise do comportamento geometricamente não linear de sólidos elásticos bidimensionais heterogêneos. A formulação é do tipo incremental e fundamentada em uma descrição cinemática Lagrangeana Total. Como medidas de tensão e de deformação são empregados o segundo tensor tensão de Piola-Kirchhoff e o tensor de Green-Lagrange, respectivamente. Com base na referida formulação, desenvolve-se um código computacional em linguagem de programação C++. Para verificar e validar o modelo proposto analisam-se diferentes problemas submetidos a grandes deslocamentos envolvendo materiais homogêneos e heterogêneos. Comparam-se os resultados obtidos com outros encontrados na literatura científica.

Orientadora: Profª. Drª. Márcia Aparecida da Silva Spinacé / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2015. / Na atualidade, tem aumentado o debate e interesse por processos de produção limpos e economicamente viáveis de celulose nanoestruturada, devido a sua importância em diversas áreas, notoriamente, nos ramos automobilístico e aeronáutico. Um dos processos que vem ganhando destaque é o método de sonificação, de forma alternativa à extração por meio de hidrólise ácida. As fibras oriundas de resíduos agroindustriais podem ser submetidas ao processo de sonificação em diferentes condições de temperatura, quantidades e tempos, as quais também podem ser funcionalizadas, a fim de seu uso como reforço de matrizes poliméricas. Neste trabalho, estudou-se as condições de sonificação em meio aquoso para obtenção de celulose nanoestruturada, com base no resíduo têxtil. Para essa finalidade, foram preparados compósitos com o uso do polietileno de baixa densidade como matriz 3, 6 e 9 % em massa de celulose nanoestruturada com alta cristalinidade, que foi obtida por sonificação ou celulose nanoestruturada com alta cristalinidade obtida por sonificação + poli (óxido de etileno), adicionando-se o óleo mineral puro, a fim de otimizar o processamento durante a moldagem. O poli (óxido de etileno) foi usado na proporção 1:10 em função da celulose nanoestruturada com alta cristalinidade obtida por sonificação + poli (óxido de etileno), para melhorar a interação fibra-matriz. Os resultados mostraram que foi possível a obtenção da celulose nanoestruturada, por meio do método de sonificação, que é um método sem a geração de resíduos. Portanto, a celulose nanoestruturada apresentou picos cristalinos característicos dos cristais polimórficos de uma mistura de celulose I e celulose II, evidenciando um valor de cristalinidade superior a celulose nanoestruturada obtida via química, que, por sua vez, demonstrou a importância do estudo das condições de otimização desse processo mecânico. Nessa direção, a análise por espectroscopia, na região do infravermelho, indicou que não há mudanças na estrutura química da celulose nanoestruturada, após a sonificação. A análise térmica mostrou estabilidade da celulose nanoestruturada sonificada superior à fibra sem tratamento e à fibra obtida via hidrólise química, indicando a possibilidade de uso como matriz em polímeros com temperaturas de fusão superiores às poliolefinas. Já a análise morfológica mostrou a redução nas dimensões da fibra e boa dispersão das fibras após ciclos de moldagem por compressão. Sendo assim, os resultados mecânicos de tração são comparáveis aos verificados na literatura para compósitos similares obtidos por processo de ix extrusão o qual permite uma melhor mistura e dispersão dos compósitos. A celulose nanoestruturada obtida mostrou ser interessante para aplicação em compósitos poliméricos. / At the present time, it has increased the debate and interest in cleaner production processes and economically viable nanostructured cellulose, due to its importance in several areas, notably in the automotive and aeronautical branches. One process that has been gaining importance is the sonication method, the extraction alternatively by acid hydrolysis. The fibers coming from agro-industrial waste can be subjected to sonification process in different conditions of temperature, amounts and times, which can also be functionalized, in order of their use as reinforcing polymeric matrices. In this study, we studied the conditions of sonication in an aqueous medium to obtain nanostructured cellulose-based textile residue. For this purpose, composites were prepared by using low density polyethylene as the matrix 3, 6 and 9 mass% of nanostructured cellulose with high crystallinity, which was obtained by sonication or nanostructured cellulose having high crystallinity obtained by sonification + poly (oxide ethylene), adding pure mineral oil in order to optimize the processing during molding. The poly (ethylene oxide) was used at 1:10 depending on the nanostructured cellulose having high crystallinity obtained by sonification + poly (ethylene oxide) to improve fiber-matrix interactions. The results showed that it was possible to obtain nanostructured cellulose, by means of sonication method, a method that is without generating waste. Therefore, the nanostructured cellulose was characteristic peaks of crystalline polymorphic crystals of a mixture of cellulose I and cellulose II, showing a higher value crystallinity cellulose obtained via the nanostructured chemical which, in turn, has demonstrated the importance of studying optimization conditions this mechanical process. In this sense, the analysis by spectroscopy in the infrared region, indicated that no changes in the structure of the nanostructured chemical pulp, after sonication. Thermal analysis showed stability of nanostructured sonicated above the pulp fiber and untreated fiber obtained via chemical hydrolysis, indicating the possibility of use as matrix polymers with melting temperatures higher than those polyolefins. Since the morphological analysis showed a reduction in fiber dimensions and good dispersion of the fibers after compression molding cycles. Thus, the mechanical traction results are comparable to those observed in the literature for similar composites obtained by the extrusion process which allows better mixing and dispersion of the composite. The nanostructured cellulose obtained proved to be interesting for application in polymeric composites.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GARCIA_Andre_2013.pdf: 15819879 bytes, checksum: 9190fa1c1e1cd61a69da76af1922b664 (MD5) Previous issue date: 2013-03-18 / The use of shields in real estates (buildings and houses) in Brazil and in the World, the manufacture of armored doors, shields and walls is increasing and becoming a very promising market worldwide. Nowadays, in this shield area, the use of steel as raw material in the construction of panels for levels of protection called IIA is predominant. An alternative for this material is the development of composite materials of polymer matrix reinforced with fibers. In this context, the work involves the development of panels in composite of epoxy matrixes reinforced with fiberglass and elastomeric nanoparticles. The objective of this research was comparing the performance of composite panels with and without use of the particles. The method used for molding the composite panels was the lamination of sheets with six and ten HPG (High Performance Glass) layers of fiberglass by hot pressing process, using epoxy resin (DGEBA) with nanoparticles of rubber (butadiene) in addition as a matrix. To evaluate the performance of the molded composites, mechanical tests were realized, including Tensile Strength, Flexure Strength, Interlaminar Shear Strength, Izod Impact Strength, and Ballistic Impact tests (with 40 hand gun). Beyond that, other tests were also performed: physical-chemical, rate fiber/resin, void content and mass per unit area (weight). Besides that, some DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analyzer) were also performed in samples of resin (matrix) and laminates. Within the laminates molded and analyzed, it can be highlighted that the laminates containing elastomeric particles in the epoxy matrix, promoted the decreasing of density about 14% and increasing of the ballistic impact strength of the laminate. / No Brasil e no mundo a utilização de blindagens em imóveis (prédios e casas), e na fabricação de portas, escudos e paredes blindadas vem aumentando e se tornando um mercado bastante promissor. Nesta área de blindagem, atualmente, predomina a utilização de aço como matéria-prima para construção de painéis para níveis de proteção balística denominados IIA. Uma alternativa para esse material é o desenvolvimento de materiais compósitos de matrizes poliméricas reforçados com fibras. Dentro deste contexto, este trabalho envolve o desenvolvimento de painéis em compósito de matriz epóxi (DGEBA) com nanopartículas de borracha reforçada com fibras de vidro HPG (High Perfomance Glass). A pesquisa teve como objetivo comparar o desempenho dos painéis compósitos com e sem a utilização das nanopartículas. O método utilizado para moldagem dos painéis compósitos foi a laminação de chapas com seis e dez camadas de fibras de vidro tipo HPG (High Performance Glass), por processo de prensagem à quente, utilizando como matriz a resina epóxi (DGEBA) aditivada com nanopartículas de borracha (butadieno). Para avaliar o desempenho dos compósitos moldados foram realizados ensaios mecânicos de resistência à tração, resistência à flexão, cisalhamento interlaminar; resistência ao Impacto Izod, ensaios de impacto balístico com pistola calibre .40 de polegada, além de ensaios físico-químicos, fração fibra/resina, concentração de vazios, densidade e gramatura. Também foram realizadas algumas análises de DMTA (análise térmica dinâmico-mecânica) em amostras da resina (matriz) e dos laminados. Dentre os laminados moldados e analisados pode-se destacar que o laminado contendo nanopartículas elastoméricas na matriz epóxi proporcionou a diminuição da densidade em torno de 14% e aumento da resistência ao impacto balístico do laminado.

Submitted by Vinicius Augusto Matheus Rosa null (vinicius91027@aluno.feis.unesp.br) on 2016-09-25T14:21:09Z No. of bitstreams: 1 Vinicius Rosa-PDF_FINAL.pdf: 3807538 bytes, checksum: d62638a8fa9c1ae27ad1e162a2d1d068 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-09-27T14:30:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rosa_vam_me_ilha.pdf: 3807538 bytes, checksum: d62638a8fa9c1ae27ad1e162a2d1d068 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T14:30:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rosa_vam_me_ilha.pdf: 3807538 bytes, checksum: d62638a8fa9c1ae27ad1e162a2d1d068 (MD5) Previous issue date: 2016-07-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho analisa um método de Monitoramento da Integridade de Estruturas (SHM, do inglês Structural Health Monitoring) usando funções erro calculadas a partir de ondas guiadas que são refletidas nos danos. Este método foi primeiro testado por Gorgin et al em 2014, que apresentou o método aplicado para materiais isotrópicos. A abordagem é testada experimentalmente em materiais anisotrópicos e isotrópicos. O sinal da estrutura intacta, que será referido como baseline e o sinal atual para cada caminho de propagação (entre dois transdutores PZT) são medidos e a energia do sinal de dispersão para cada caminho é calculada em um dado intervalo. Assumindo que existe dano no ponto avaliado, a onda irá refletir neste ponto e se propagar até o sensor. A técnica é baseada no tempo de propagação (time-of-flight) entre o atuador (primeiro transdutor PZT) até o ponto avaliado mais o tempo de propagação do ponto avaliado até o sensor (segundo transdutor PZT, em uma configuração pitch-catch) para cada ponto da estrutura. A velocidade de propagação em materiais anisotrópicos é dependente da direção de propagação. Isto não acontece em materiais isotrópicos, onde a velocidade de propagação é constante e não é dependente da direção de propagação. No caso de materiais anisotrópicos as velocidades de propagação para diferentes direções foram calculadas experimentalmente e incorporadas ao algoritmo para calcular o time-of-flight corretamente para todos os pontos da estrutura. A energia do sinal de dispersão é calculada em um intervalo baseado no time-of-flight de cada posição analisada. A estimativa da localização do dano é definida através de uma função erro resultante para cada ponto da área monitorada. Como a função erro é baseada na interferência do dano na propagação de ondas guiadas, o maior valor da função erro mostra uma menor probabilidade de dano naquela posição. Uma imagem é gerada com um valor da função erro para cada ponto avaliado da estrutura. A função erro compara valores de energia nos devidos intervalos para cada par de transdutores PZT. O método foi aplicado para várias frequências de excitação, afim de obter-se um resultado melhor. / This work highlights a method for Structural Health Monitoring using error functions computed from guided waves reflected from damage. This method was first tested by Gorgin et al in 2014, who presented the method for isotropic plates. The approach is experimentally tested on anisotropic and isotropic specimens such as composite and aluminum plates, respectively. The baseline and test signals of each sensing path (between two PZT transducers) are measured and the energy of the scatter signal for each path is calculated in a given range. The structure is meshed and the middle point of each component is considered in the calculations. Assuming that there is damage in the evaluated position, the wave will reflect at this point and propagate to the next transducer. The technique is based in the time-of-flight between the actuator (first PZT transducer) and the evaluated point plus the time-of-flight of the evaluated point to the sensor (second PZT transducer, for a pitch-catch configuration) for each mesh component of the structure. The wave speeds in anisotropic specimens are propagation direction dependent. It does not happen in isotropic materials, which have the wave speed constant and non-dependent of the propagation direction. In the case of anisotropic materials, the wave speed for different angles were experimentally computed and incorporated in the algorithm in order to calculate the proper time-of-flight. The energy of the scatter signal is computed in a time range based on the time of flight of each analyzed position. The estimated damage location is defined through a resultant error function for each evaluated point in the monitored area. As the error function is based on the interference of the damage in the propagation of guided waves, the higher value of the error implies the less likelihood of damage in that position. An image is generated with an error value for each mesh position in the plate. This error function compares the energy in the given ranges for each pair of transducers. In addition, several frequencies were tested and the results for each one were combined in order to get a better result. / CNPq: 160328/2014-4

Materiais compósitos laminados possuem uma alta eficiência estrutural, mas que é comprometida pela baixa resistência a cargas de impacto. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia de simulação numérica para a estimativa de danos causados por cargas de impacto a baixas velocidades em placas de material compósito laminado. Ensaios experimentais foram realizados em placas reforçadas com tecidos de fibra de carbono e matriz de resina epóxi. Foram avaliadas três espessuras. Os carregamentos de impacto com uma massa em queda livre foram pontuais e transversais à placa, com intervalos de energia variando entre 5J e 94J, com velocidades inferiores a 6 m/s. As simulações numéricas utilizaram um programa comercial de elementos finitos com integração explícita. Foram avaliados dois critérios de falha da lâmina. O primeiro é o critério de máxima tensão. O segundo é uma proposta de modificação no critério de falha de Hashin, para sua aplicação em laminados reforçados com tecidos bidirecionais. Também foram avaliados quatro diferentes critérios de degradação da lâmina. As evoluções das forças de contato entre o impactador e a placa foram muito bem representadas numericamente. As áreas e os comprimentos dos danos numéricos foram similares ou maiores que os medidos nos resultados experimentais. / Laminate composite materials have high structural efficiency, however it is jeopardized due the low strength to impact loads. The objective of this work is to develop a numerical simulation methodology that estimates the damage in laminate plates caused by low velocity impact. Experimental tests were performed on laminate plates reinforced with weaven carbon fibers and epoxi resine. Three thickness plates were evaluated. The impact loads were transversal and punctual. They were done with drop-test, the impact energy range is between 5J and 94J, and the velocities were lower than 6m/s. The numerical simulations were done with FEM commercial code with explict integration. Two lamina failure criteria were evaluated. The first is the maximum stress. The second is a proposed modification of the Hashin failure criterion in order to be applied on the fabric laminates. Four lamina degradation criteria were evaluated too. The numerical contatct loads between the plate and impactor were well represented. The numerical damaged areas and lengths were similar or greater than the experimental results.