Os materiais compósitos reforçados por fibras apresentam vantagens quando comparados aos materiais de construção mais tradicionais como concreto e aço. Por outro lado, devido ao fato destes materiais serem relativamente recentes no mercado, questões a respeito de sua durabilidade são ainda objeto de discussão e faz-se necessária intensa pesquisa sobre o envelhecimento dos compósitos. Como conseqüência, recentemente têm surgido inúmeros trabalhos à respeito da degradação dos compósitos considerando efeitos como temperatura, oxidação, radiação UV, condições de carregamento, etc. A maioria destas pesquisas, no entanto, são realizadas a nível de material e não são diretamente aplicáveis à situações de projeto. Desta forma, existe grande demanda por novos estudos e dados compatíveis com aplicações estruturais. Neste trabalho apresenta-se um modelo analítico-numérico adequado para, interpretação e aplicação destes dados experimentais em análise e projeto de estrutural. A formulação proposta inclui relações constitutivas elásticas anisotrópicas com envelhecimento, relações constitutivas viscoelásticas anisotrópicas com envelhecimento em termos de variáveis de estado, análise de falhas com critério de degradação ajustado à idade do material e considera-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. As diferenças essenciais entre os processos de envelhecimento em endurecimento e amolecimento são descritos juntamente com as relações constitutivas para cada caso. Estas equações são deduzidas na forma adequada para análise numérica via método dos elementos finitos usando uma solução incremental-iterativa com consideração de efeitos pos-críticos. Vários exemplos são apresentados, incluindo análises elásticas, viscoelásticas e de falha com envelhecimento. / Fibre-reinforced composites have many well-known structural advantages when compared to traditional construction materials like concrete and steel. On the other hand, due to its relative recent appearance in the market, questions about durability and ageing are still a subject of discussion and there is a great interest of researching in this area. As a consequence, in the last few years have been presented a growing amount of information on composites ageing considering effects as temperature, oxidation, UV radiation, permanent loading etc. Most of this research is performed at the materials level, by materials scientists, and thus it is not directly applicable to the design stage. New studies and data pertaining to infrastructure applications are in great demand. In this work, the analytical-numerical framework adequate for the, interpretation and application of experimental data to actual engineering analysis and design is discussed. The formulation proposed includes elastic anisotropic relations; ageing viscoelastic anisotropic constitutive equations in terms of state variables; age-adjusted failure and degradation criteria; all in a setting of large displacements with small strains. The essential differences among hardening and softening ageing processes are described together with the constitutive relations adequate for each case. These equations are written in a form adequate for numerical analysis in a Finite Elements context, using an incremental-iterative solution procedure that accounts for post-critical effects. Several examples, including elastic, viscoelastic and failure behaviour in a large displacement context are included to check the algorithms.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RODRIGUES_Gleice_2013.pdf: 5731600 bytes, checksum: 0c33d0f87e96e5d840cc87af26f596f7 (MD5) Previous issue date: 2013-04-18 / Carbon fiber reinforced epoxy composites are engineering materials whose are used in a wide range of applications in industries such as automotive, aerospace and sporting goods due to the properties of these composites as strength, durability, low weight and low cost. There are in the literature studies of various methods of recycling carbon fiber at the end of life from parts made with this material. This work reports a study of the polyacrylonitrile carbon fiber reinforced polymer recycling from diglicicil epoxy ether of bisphenol A composite. Initial studies were aimed at finding the best condition to remove the polymer matrix and thereby recover the carbon fiber by heat treatment in a muffle furnace. The matrix was removed at 450°C without degradation of the carbon fiber at 2 hours. The removal of the meanly volatile substances was verified with the Gas Chromatography analysis. The carbon fiber was incorporated randomly in the polyurethane matrix without chemical pre-treatment. The confirmation of the removal of the resin carbon fiber was obtained through the Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The characterization of the carbon fiber reinforced polyurethane composite was performed using the techniques: Thermogravimetric Analysis (TGA), Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and FTIR. Thus, it was observed that the carbon fiber reinforced polyurethane at 2 % and 3% showed improvement in the mechanical properties since the storage modulus value was 3 and 4 times more than pure PU, respectively. Moreover, the glass transition temperature was more than 140°C for the composite polyurethane/carbon fiber and 110°C for the PU pure. / Os compósitos de polímeros termorrígidos reforçados com fibra de carbono apresentam um crescente uso em diversas aplicações na indústria automotiva, aeronáutica e materiais esportivos devido às importantes propriedades desses polímeros como baixa densidade, resistência à corrosão e custo reduzido. Dessa forma, é possível encontrar na literatura diversos estudos de recuperação da fibra de carbono a partir de compósitos de resina epóxi. Nesse trabalho, estudouse a reciclagem de fibra de carbono de base de poliacrilonitrila a partir de compósito de resina epóxi diglicicil éter do bisfenol A. Dessa forma, a primeira parte do estudo teve como objetivo encontrar a melhor condição para remover a matriz polimérica e com isso recuperar a fibra de carbono através de tratamento térmico em mufla. Realizou-se o tratamento térmico do compósito em várias temperaturas, e a condição ideal foi obtida a 450°C por 2 horas, uma vez que toda resina foi removida sem degradar a fibra. A eliminação dos principais voláteis durante o tratamento térmico foi acompanhada com o uso de cromatografia gasosa. A segunda etapa do trabalho consistiu em utilizar a fibra de carbono recuperada como material de reforço de poliuretana. A fibra de carbono foi incorporada aleatoriamente na matriz polimérica sem tratamento químico. A confirmação da remoção da resina da fibra de carbono foi obtida através dos ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Microscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Realizou-se a caracterização da poliuretana reforçada com fibra de carbono através da Termogravimetria (TG), da Análise Dinâmico Mecânica (DMA ou DMTA) e FTIR. Com isso, observou-se que as amostras de poliuretana reforçadas com fibra de carbono a 2% e a 3% em massa apresentaram um módulo de armazenamento três e quatro vezes maiores do que o da matriz pura, respectivamente. Além disso, observou-se que a transição vítrea (Tg) do compósito de PU e fibra de carbono foi maior que 140°C enquanto que a PU sem fibras apresentou Tg de aproximadamente 110°C.

Os materiais compósitos reforçados por fibras apresentam vantagens quando comparados aos materiais de construção mais tradicionais como concreto e aço. Por outro lado, devido ao fato destes materiais serem relativamente recentes no mercado, questões a respeito de sua durabilidade são ainda objeto de discussão e faz-se necessária intensa pesquisa sobre o envelhecimento dos compósitos. Como conseqüência, recentemente têm surgido inúmeros trabalhos à respeito da degradação dos compósitos considerando efeitos como temperatura, oxidação, radiação UV, condições de carregamento, etc. A maioria destas pesquisas, no entanto, são realizadas a nível de material e não são diretamente aplicáveis à situações de projeto. Desta forma, existe grande demanda por novos estudos e dados compatíveis com aplicações estruturais. Neste trabalho apresenta-se um modelo analítico-numérico adequado para, interpretação e aplicação destes dados experimentais em análise e projeto de estrutural. A formulação proposta inclui relações constitutivas elásticas anisotrópicas com envelhecimento, relações constitutivas viscoelásticas anisotrópicas com envelhecimento em termos de variáveis de estado, análise de falhas com critério de degradação ajustado à idade do material e considera-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. As diferenças essenciais entre os processos de envelhecimento em endurecimento e amolecimento são descritos juntamente com as relações constitutivas para cada caso. Estas equações são deduzidas na forma adequada para análise numérica via método dos elementos finitos usando uma solução incremental-iterativa com consideração de efeitos pos-críticos. Vários exemplos são apresentados, incluindo análises elásticas, viscoelásticas e de falha com envelhecimento. / Fibre-reinforced composites have many well-known structural advantages when compared to traditional construction materials like concrete and steel. On the other hand, due to its relative recent appearance in the market, questions about durability and ageing are still a subject of discussion and there is a great interest of researching in this area. As a consequence, in the last few years have been presented a growing amount of information on composites ageing considering effects as temperature, oxidation, UV radiation, permanent loading etc. Most of this research is performed at the materials level, by materials scientists, and thus it is not directly applicable to the design stage. New studies and data pertaining to infrastructure applications are in great demand. In this work, the analytical-numerical framework adequate for the, interpretation and application of experimental data to actual engineering analysis and design is discussed. The formulation proposed includes elastic anisotropic relations; ageing viscoelastic anisotropic constitutive equations in terms of state variables; age-adjusted failure and degradation criteria; all in a setting of large displacements with small strains. The essential differences among hardening and softening ageing processes are described together with the constitutive relations adequate for each case. These equations are written in a form adequate for numerical analysis in a Finite Elements context, using an incremental-iterative solution procedure that accounts for post-critical effects. Several examples, including elastic, viscoelastic and failure behaviour in a large displacement context are included to check the algorithms.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-10T15:37:14Z No. of bitstreams: 2 TESE Saul Barbosa Guedes.compressed.pdf: 17475784 bytes, checksum: 6333c3d24a19a949a78d15a0f43858f9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T15:37:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Saul Barbosa Guedes.compressed.pdf: 17475784 bytes, checksum: 6333c3d24a19a949a78d15a0f43858f9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-04-22 / As estradas não pavimentadas existentes em nosso país, de maneira geral, são tratadas com descaso pelos órgãos públicos. Apesar das mesmas representarem aproximadamente 79,9 % do total das rodovias (DNIT, 2011), não se tem observado grandes avanços tecnológicos no seu processo de construção, manutenção e durabilidade. A presente tese consistiu na análise do desempenho mecânico da mistura de solo-cimento-fibra, visando sua utilização como revestimento primário para as estradas de terra existentes numa área de preservação ambiental pertencente ao Parque Metropolitano Armando de Holanda Cavalcanti (PMAHC), localizado no município do Cabo de Santo Agostinho - PE distante 41 km da cidade do Recife. Foi observado o efeito do incremento do teor de cimento e da energia de compactação na resistência do solo-cimento, e por meio desse estudo determinou-se o teor ótimo de cimento a ser fixado durante toda a pesquisa. Em seguida, iniciou-se a análise da influência do acréscimo do teor de fibras sintéticas de polipropileno (0,25, 0,50 e 0,75 %) e da variação do comprimento das mesmas (6 e 24 mm) no comportamento mecânico das misturas de solo-cimento-fibra. Também foi realizado ensaio com procedimento diferente dos ensaios usuais, por exemplo, ensaio de compressão simples em corpos-de-prova submetidos aos ciclos de molhagem e secagem. A campanha teve aproximadamente um total de 1700 ensaios e ocorreu de forma bastante satisfatória. Com base nos resultados obtidos, verificou-se que a presença das fibras na matriz do solo-cimento influencia significativamente no: aumento da resistência de pico e queda pós-pico, aumento da deformação de ruptura, diminuição da rigidez, aumento da deformação elástica (reversível) e da deformação plástica (irreversível) e redução dos módulos de deformabilidade e resistência à compactação. Entre os dois comprimentos utilizados, verificou-se que a fibra de maior comprimento (24 mm) para o teor de 0,75 % apresenta-se mais influente na maioria dos resultados. Dentre os materiais compósitos formados, para aplicação como revestimento primário, o autor recomenda utilizar o teor de 5,0 % de cimento e 0,50 % de FibroMac-24 na mistura de solocimento, por ser uma fibra de fácil homogeneização e também pelo fato da mistura formada admitir resultados bastante satisfatórios para o uso a qual se destina aplicar de maneira econômica e resistente.

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BahrJunior_Robin_M.pdf: 7586609 bytes, checksum: 13070a11efc37db13eaf8c9c45ac912e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de produção de compósitos de baixa densidade por tixoinfiltração a partir de lingotes refinados pelo processo de incentivo à nucleação. A liga metálica AA7075 foi submetida a uma análise de tixohabilidade, na qual foi observada sua adequação ao processo e definidas as temperaturas de refino e de infiltração. Um dos focos do trabalho foi a investigação dos parâmetros "material do agente promovedor de nucleação", "profundidade de inserção desse agente no banho" e "temperatura de inserção". Para complementação do estudo, a molhabilidade da liga fundida sob o material do agente resfriador foi medida para a investigação da compatibilidade entre eles. A liga refinada foi então infiltrada em agregados de argila expandida, processo este em que foram variados os parâmetros de recalque. Após a análise da microestrutura, o comportamento térmico do compósito de baixa densidade foi medido através de ensaio de dilatometria, e a absorção de energia de impacto foi determinada em ensaio de compressão dinâmica em uma torre de Drop-Test. O comportamento de todos os materiais se mostrou próximo ao comportamento típico de materiais celulares, com grande platô de deformação plástica. No entanto as amostras apresentaram valores elevados de tensão, quando comparados aos materiais celulares existentes no mercado / Abstract: The main goal of this work was to study a production process of low density composites by means of thixoinfiltration from ingots refined by the process of nucleation promotion. The aluminum alloy AA7075 was subjected to a tixoability analysis, in which its suitability to the process was observed and its refining and infiltration temperatures were defined. One focus of the work was the investigation of the process parameters "nucleation agent material", "depth of the agent immersion into the liquid alloy" and "immersion temperature". To better understand the involved nucleation phenomena's, the contact angle between agent material and the liquid alloy was measured and their compatibility was discussed. The alloy was infiltrated amongst expanded clay particles and the backload was varied from one infiltration to another. After the analysis of the microstructure, the thermal behavior of the composite was observed by dilatometry, and the energy absorption (dynamic compression test) was measured by using a Drop-Test Tower. All samples have shown behavior similar to cellular materials under impact tests, with wide plateaus of plastic deformation, however with high values of compression stress / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

A reconstrução tridimensional de superfícies de fratura de materiais compósitos do tipo CFRP é apresentada neste trabalho como um método possível para análise fractográfica desse material, cuja superfície de fratura pode apresentar uma rugosidade acentuada, com grande variação em altura. Dois métodos são apresentados para esse propósito: a reconstrução por foco variável, realizada com imagens de microscopia óptica e a reconstrução por paralaxe, realizada com par de imagens estéreo, obtidas por microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação é realizada para cada um dos dois métodos, discutindo seus limites e a eficiência de cada um deles, perante as dificuldades de análise de materiais compósitos unidirecionais e multidirecionais. O método de foco variável apresentou um excelente resultado de reconstrução, mas tem a necessidade de um número grande de imagens, tempo de dedicação do instrumento e limite de ampliação das imagens como fatores a serem considerados na escolha de melhor método. As inclinações da amostra, durante o método da paralaxe, revelam alterações nos histogramas das imagens adquiridas no sentido horário que limitam o uso do método para materiais com alta rugosidade. A obtenção de imagens em um único sentido e a construção de uma região de interesse, posicionada no centro da imagem são sugestões para tornar o método mais abrangente. A linearidade das projeções de características na imagem inclinada também sugere a possibilidade de realizar a reconstrução utilizando, em vez de apenas duas, múltiplas imagens obtidas no sentido anti-horário. As alterações propostas para modificar a rotina, são sugeridas para que o programa possa ser aplicado de forma mais abrangente, independente da qualidade da superfície de fratura observada. / The three-dimensional reconstruction of fracture surfaces of CFRP type composite materials is presented in this work as a possible method for the fractographic analysis of this material, whose rupture surface can present an accentuated roughness, with great variation in height. Two methods are presented for this purpose: the reconstruction for variable focus, carried through with images of optic microscopy and the reconstruction for parallax, carried through with pair of stereo images, obtained by means of scanning electronic microscopy. An evaluation is carried through for each one of the two methods, having argued its limits and the efficiency of each one of them, before the difficulties of analysis of unidirectional and multidirectional composite materials. The method of variable focus presented an excellent reconstruction result, but it has the need of a great number of images, spent time of the instrument and magnifying limit of the images as factors to be considered in the choice of better method. The tilting of the specimen, during the parallax method, discloses alterations in the histograms of the images acquired in the clockwise direction that limit the use of the method for materials with high roughness. The acquiring of images in only one direction and the construction of a region of interest, located in the center of the image are suggestions to turn the method most including. The linearity of the projections of features in the inclined image also suggests the possibility to carry through the reconstruction using, instead of only two, multiple images gotten in the counter-clockwise direction. The alterations proposals to modify the routine, are suggested so that the program can be applied in a more comprehensive form, independent of the quality of the observed fracture surface.

A utilização de varetas elétricas, diretas ou indiretas, é prática usual nos estudos dos problemas termo-hidráulicos em reatores nucleares. As varetas elétricas, fabricadas com elementos resistivos a base de ligas metálicas, encontram limitações quanto à sua utilização em temperaturas elevadas (acima de 1.000 C) e altos fluxos de calor superficial (250 W/cm2), devido à possibilidade de fusão do elemento resistivo. A utilização de ligas a base de platina e tântalo é uma solução técnica viável, porém, economicamente discutível. O grafite sintético e o conjugado carbono/carbono representam uma alternativa às ligas metálicas, pois são materiais elétricamente condutores e conservam a resistência mecânica em elevadas temperaturas (3.000 C). Foram fabricadas varetas elétricas indiretas com elementos resistivos de grafite sintético e de carbono/carbono. O processo de fabricação utilizado, que inclui o forjamento rotativo, inviabilizou a utilização do grafite sintético, como elemento resistivo, sendo obtidas apenas varetas com elemento resistivo de carbono/carbono. Os ensaios de potência realizados, mostraram que as varetas elétricas, com elemento resistivo de carbono/carbono, apresentam condições de utilização confiáveis, até o valor de 100 W/cm2 e que este valor pode ser superado, mediante uma melhor opção na escolha dos materiais complementares (revestimento e isolante elétrico).

A reconstrução tridimensional de superfícies de fratura de materiais compósitos do tipo CFRP é apresentada neste trabalho como um método possível para análise fractográfica desse material, cuja superfície de fratura pode apresentar uma rugosidade acentuada, com grande variação em altura. Dois métodos são apresentados para esse propósito: a reconstrução por foco variável, realizada com imagens de microscopia óptica e a reconstrução por paralaxe, realizada com par de imagens estéreo, obtidas por microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação é realizada para cada um dos dois métodos, discutindo seus limites e a eficiência de cada um deles, perante as dificuldades de análise de materiais compósitos unidirecionais e multidirecionais. O método de foco variável apresentou um excelente resultado de reconstrução, mas tem a necessidade de um número grande de imagens, tempo de dedicação do instrumento e limite de ampliação das imagens como fatores a serem considerados na escolha de melhor método. As inclinações da amostra, durante o método da paralaxe, revelam alterações nos histogramas das imagens adquiridas no sentido horário que limitam o uso do método para materiais com alta rugosidade. A obtenção de imagens em um único sentido e a construção de uma região de interesse, posicionada no centro da imagem são sugestões para tornar o método mais abrangente. A linearidade das projeções de características na imagem inclinada também sugere a possibilidade de realizar a reconstrução utilizando, em vez de apenas duas, múltiplas imagens obtidas no sentido anti-horário. As alterações propostas para modificar a rotina, são sugeridas para que o programa possa ser aplicado de forma mais abrangente, independente da qualidade da superfície de fratura observada. / The three-dimensional reconstruction of fracture surfaces of CFRP type composite materials is presented in this work as a possible method for the fractographic analysis of this material, whose rupture surface can present an accentuated roughness, with great variation in height. Two methods are presented for this purpose: the reconstruction for variable focus, carried through with images of optic microscopy and the reconstruction for parallax, carried through with pair of stereo images, obtained by means of scanning electronic microscopy. An evaluation is carried through for each one of the two methods, having argued its limits and the efficiency of each one of them, before the difficulties of analysis of unidirectional and multidirectional composite materials. The method of variable focus presented an excellent reconstruction result, but it has the need of a great number of images, spent time of the instrument and magnifying limit of the images as factors to be considered in the choice of better method. The tilting of the specimen, during the parallax method, discloses alterations in the histograms of the images acquired in the clockwise direction that limit the use of the method for materials with high roughness. The acquiring of images in only one direction and the construction of a region of interest, located in the center of the image are suggestions to turn the method most including. The linearity of the projections of features in the inclined image also suggests the possibility to carry through the reconstruction using, instead of only two, multiple images gotten in the counter-clockwise direction. The alterations proposals to modify the routine, are suggested so that the program can be applied in a more comprehensive form, independent of the quality of the observed fracture surface.

Neste trabalho estudou-se o efeito de três diferentes tratamentos químicos utilizando- se soluções aquosas de LiCl, NaCl, e HCl sobre o inchamento, a distribuição de tamanho de partículas e a capacidade de troca catiônica (CTC) de uma vermiculita proveniente da jazida de Paulistana, localizada no Estado do Piauí, visando seu uso em compósitos de matriz polimérica. Para os tratamentos com sais inorgânicos foram utilizadas várias concentrações de LiCl e NaCl a 90°C por 144 horas, permitindo a secagem da solução de tratamento. Para o tratamento ácido foram utilizadas soluções 2M de HCl à temperatura ambiente, utilizando tempos de tratamento de 2 a 10 horas. Após os tratamentos, as amostras foram submetidas a agitação mecânica intensa em dispersor de alta energia de cisalhamento (24000 RPM). Todos os tratamentos empregados resultaram em aumentos nos índices de inchamento e reduçães nos tamanhos de partícula em diferentes graus. Os maiores inchamentos antes da agitação mecânica foram observados nas amostras tratadas com soluções 0,8M de LiCl sem lavagem (4 a 5 vezes a da prova em branco). Após agitação mecânica, os maiores inchamentos foram observados nas amostras tratadas com soluções 2M de HCl por 5 horas (11 vezes a da prova em branco). No entanto, após o processo de secagem não foi possível atingir-se os mesmos valores de inchamento. A diminuição mais importante no tamanho de partícula foi observada nas amostras tratadas com soluções 2M de HCl durante 5 horas, enquanto que as quedas mais significativas nos valores de CTC foram obtidas com as amostras tratadas com soluções 2M de HCl (CTC crescentes com o aumento do tempo de tratamento). Foi analisado o efeito da incorporação de vermiculita tratada acidamente em uma matriz polimérica de polipropileno (PP). A presençaa dessa vermiculita provocou um alto nível de degradação na matriz de PP, com a consequentemente perda de propriedades mecânicas. Esta degradação pode ser atribuída à formação de sítios ácidos nas partículas de vermiculita gerados pelo ataque do HCl, bem como à presença de HCl residual da solução de tratamento. / In the present work, the effect of three different chemical treatments using inorganic solutions of LiCl, NaCl, and HCl on the swelling, particle size distribution, and cation exchange capacity (CEC) of a vermiculite clay was studied. The clay is originary from Paulistana mine, located in the State of Piauí, Northeastern Brazil, and the final purpose of the treatment of the clay was its use in polymer-matrix composites. For the inorganic salts treatments, several solutions of NaCl and LiCl at different concentrations were used, at 90°C for 144 hours, allowing the treatment solution to dry out. For the acid treatment, 2M HCl solutions at room temperature were used, using treatment times of 2 to 10 hours. After the treatments, all the samples were subjected to intense mechanical stirring in the high shear energy disperser (24000 RPM). The results showed that all treatments resulted in increases in the rates of swelling and reduction in the mean particle sizes, in different degrees. The largest swelling before mechanical stirring was observed in samples treated with solutions of 0.8M LiCl without washing (4 to 5 times that of the untreated sample). After mechanical desagglomeration, the highest swelling was observed in samples treated with solutions 2M HCl for 5 hours (11 times that of the untreated sample). However, after drying, it was no longer possible to achieve the same values of swelling. The most significant decrease in particle size was observed in samples treated with solutions 2M HCl for 5 hours, whereas the most significant reduction in the CEC values were also obtained with the samples treated with solutions 2M HCl (CEC increasing with the time of treatment). Finally, the effect of the addition of the acid treated vermiculite to a polymeric matrix of polypropylene (PP) was examined. The evaluation of the resultant composite specimens indicated that the presence of vermiculite caused a high level of degradation of the PP matrix, with the consequent loss of mechanical properties. This degradation can be attributed to the formation of acidic sites on the vermiculite particles, generated by the direct attack of HCl, and the presence of residual HCl from the treatment solution.

Este trabalho tem o objetivo de determinar as constantes elásticas de laminados compósitos de carbono/epóxi através do método não destrutivo de ultrassom, utilizando a técnica da imersão. Foram implementados dois métodos de imersão em água para a determinação das constantes elásticas. Um que utiliza o percurso na água sem a amostra como referência (FRM), e outro que utiliza o percurso com incidência normal na amostra como referência (SRM). Laminados unidirecionais e biaxiais foram ensaiados em um goniômetro com elevada precisão de movimento angular, e a aquisição de sinais feita com alta taxa de amostragem e grande resolução de amplitude. Uma análise da influência da variação da temperatura e espessura foi feita e comprovada a superioridade do método SRM sobre o FRM. A compensação da temperatura através de um par de transdutores, bem como através de um termômetro com resolução de 0.01°C foi implementada e comparada. As curvas de velocidade foram obtidas com transdutores de diferentes frequências centrais e comparadas. Foi realizada uma análise detalhada da sensibilidade das constantes elásticas com relação as velocidades em cada plano de medição, e através desta análise foram utilizados os planos mais adequados para reconstrução das constantes elásticas. Também foi verificada a polarização das ondas de cisalhamento para cada plano de medição, uma vez que é necessária a correta associação da velocidade experimental com a velocidade calculada para o procedimento de otimização. Um algoritmo de otimização foi utilizado para reconstruir as constantes elásticas dos laminados compósitos a partir da medição experimental das velocidades, onde foi avaliada a convergência utilizando a equação de Christoffel na forma implícita e explícita, para os materiais de simetria tetragonal e hexagonal. / The objective of this work is to obtain the elastic constants of carbon/epoxy composite laminates using ultrasonic non destructive testing, with immersion technique. Two immersion methods were implemented. One method uses as reference the path without sample, called fluid reference method (FRM), the second method uses the path with the specimen in normal incidence, called self-reference method (SRM). Unidirectional and biaxial laminates were tested using a goniometer with high angular resolution, and the signals were acquired with a high sample rate and amplitude resolution. Analyses of the influence of temperature and thickness variations were performed and concluded the superiority of the SRM over the FRM method. Temperature compensation using a pair of transducers and a 0.01° resolution thermometer was implemented and compared. Velocity curves were obtained and compared using transducers with different frequencies. A detailed analysis was performed to evaluate the sensitivity of the elastic constants to each velocity in different acquisition planes, and the results were used to reconstruct the elastic constants in the planes/velocities which they were most sensible to. As the correct association of each experimental velocity with the calculated velocities from Christoffel\'s equation is necessary, an analysis of the polarization mode of each velocity in the acquisition planes was also performed. An optimization algorithm was used to reconstruct the elastic constants of composite laminates from experimental velocities. Its convergence was evaluated for the implicit and explicit form of Christoffel\'s equation, and for materials with tetragonal and hexagonal symmetry.