Nesta tese foram determinadas separadamente, as acoes que o alto indice de umidade no Polivinibutiral e a incidencia prolongada da radiacao ultra-violeta podem causar em vidros de seguranca laminados, notadamente em para-brisas de veiculos, resultando na degradacao das propriedades mecanicas e opticas, comprometendo a seguranca do motorista ao conduzir o veiculo. A acao da umidade foi analisada atraves de ensaios comprarativos em corpos de prova laminados com Polivinilbutiral submetido a condicionamento natural, para o aumento do conteudo de umidade. A analise da incidencia da radiacao U.V. foi feita pela comparacao da alteracao da transmissao luminosa em corpos de prova submetidos ao teste acelerado de laboratorio (NBR 9501). E proposto um "Teste de Campo de radiacao U.V.", alternativo ao teste acelerado de laboratorio, utilizando um dispositivo rastreavel para a absorcao maxima da dose de radiacao U.V. interligado a um programa que calcula a dose cumulativa de radiacao U.V., absorvida pelos corpos de prova.

A alta performance termo-mecanica dos compositos de carbono reforcados com fibras de carbono (CRFC) tem feito com que estes materiais sejam utilizados na industria aeroespacial, principalmentecomo insertos de gargantas de motor-foguete e discos de freios de aeronaves. Devido as condicoes extremas de temperatura e pressao, asfibras de carbono devem ser dispostas no composito, no minimo, em tres direcoes ortogonais (3D) para evitar, dentre outros fenomenos prejudiciais, delaminacoes durante o uso e a fabricacao do material.A Divisao de Materiais do IAE vem, ao longo dos ultimos anos, desenvolvendo processos e caracterizando materias-primas nacionais para obtencao de CRFC-3D de aplicacao aeroespacial. Esforcos tambem tem sido feitos para caracterizar os compositos obtidos, uma vez que nao existem normas de ensaios padronizadas para estes materiais.No presente trabalho, o CRFC-3D foi obtido por processo de densificacao liquida, a baixa pressao, com resina fenolica e piche nacionais. Para a caracterizacao mecanica destes compositos, foram feitos ensaios de cisalhamento interlaminar, e de flexao em quatro pontos. As superficies de fratura foram analisadas por microscopia eletronica de varredura (MEV). O CRFC-3D obtido foi, ainda, submetido a ensaio de resistencia a ablacao, com temperatura de chama aproximadamente de 2250 graus centigrados. Os resultados foramcomparados com os obtidos com compositos importados (inserto de tubeira e disco de freio), e divergente produzido no CTA. Foi observado, na faixa de massa especifica investigada, que as propriedades mecanicas dos CRFC obtidos sao extremamente sensiveis aos ciclos de densificacao.

Este trabalho apresenta uma formulação variacional para cascas finas com dupla curvatura rasa, tendo como variáveis de campo o deslocamento transversal e a função de tensão de Airy. São obtidas as condições de contorno do problema, e as equações de Euler-Lagrange. É apresentada a formulação de um elemento finito baseada no princípio variacional e, como verificação e aplicação, diversos ensaios numéricos são realizados e discutidos, e comparados com resultados teóricos, numéricos e experimentais anteriores.

O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento das propriedades mecânicas de resistência, de formação e modulo de elasticidade dos conjugados juta-epoxi e algodão-epoxi,comparando-os ao conjugado cimento-amianto. O propósito dessa comparação foi buscar materiais conjugados alternativos ao conjugado cimento, devido a alta toxidade apresentada pelas fibras de amianto, motivo pelo qual, e crescente a substituição desse material nos países do Primeiro Mundo. Foram estudadas as fibras naturais vegetais, pela grande extensão territorial de nosso Pais, pela facilidade de plantio tanto de algodão quanto da junta em nosso solo e pela facilidade de obtenção de suas fibras. Empregou-se a técnica de microscopia eletrônica de varredura para a analise das superfícies de fratura dos materiais ensaiados, obtendo-se um melhor entendimento no comportamento dos conjugados. Juntamente aos ensaios mecânicos realizados, foi feito um estudo comparativo das propriedades térmicas dos conjugados de fibras naturais através do ensaio de chama.

O objetivo deste estudo foi reunir uma metodologia capaz de obter e caracterizar substratos cerâmicos à base de alumina nacional e importada. No desenvolvimento do trabalho foram confeccionados corpos-de-prova (cps) por prensagem isostática a frio, de: i) alumina dopada com magnésia, códigos: AM-16 e AM-2011; ii) alumina dopada com magnésia, sílica e nióbia (códigos: A16-Nb4 e 2011-Nb4); e iii) alumina dopada com nióbia e talco (2011-ANTC e A16-ANTC). Os cps das seis composições foram caracterizados quanto as suas propriedades mecânicas, térmicas, elétricas, massa específica, porosidades, características microestruturais por inspeção visual, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X e rugosidade superficial após usinagem. Os resultados obtidos foram avaliados e comparados com alguns substratos cerâmicos comerciais para filmes espessos e filmes finos catalogados na literatura pesquisada. Dentre as propriedades elétricas analisadas (resistividade superficial e volumétrica, constante dielétrica, fator de dissipação ou tangente-delta e rigidez dielétrica), duas mostraram-se efetivas na avaliação de impurezas contaminantes e características microestruturais, que foram a resistividade volumétrica e a rigidez dielétrica, respectivamente. A composição A16-Nb4 foi a que apresentou o melhor desempenho nas proprioedades ensaiadas, bem como os requisitos necessários para ser usada como substrato para circuito integrado de filme espesso. A vantagem da utilização do material como substrato está aliada a sua baixa temperatura de sintetização (1400C). O teor de contaminantes condutivos (principalmente a Na2O) provenientes da adição do talco nas composições ANTCs inviabilizou o uso das mesmas como substratos cerâmicos. Os cps preparados com a matéria-prima nacional apresentaram valores abaixo do limite mínimo recomendável em norma para serem usados como substrato cerâmico.

Vários métodos de projeto de juntas mecânicas de materiais compostos estão atualmente disponíveis para projeto de estruturas de materiais compostos. Neste trabalho alguns destes métodos são discutidos e comparados com resultados experimentais. Eles são também comparados entre si em termos do seu custo computacional # precisão, e a dificuldade na determinação experimental de parâmetros característicos. Um estudo dos efeitos não lineares do problema é apresentado discutindo-se o efeito do atrito, acomodação das folgas entre prendedor e a placa e degradação das propriedades do material. Um método simples e preciso é proposto para estimar tanto a carga limite como a carga final de juntas sobrepostas de materias compostos.

Uma análise experimental de uma junta cilíndrica carbonojepóxi-aJUDÚnio foi efetuada para se conhecer como agem os diferentes mecanismos de transferência de carga sob carregamento compressivo. A junta tem três sistemas principais de transferência. de carga: parafusos, colagem e contato direto entre os cilindros. O experimento isola cada sistema ou suas combinações e permite uma análise comparativa dos campos de deformação. A influência do número de parafusos e a. adição de uma segunda fileira de parafusos é também investigada. Vlll

O uso de materiais compósitos, em especial os de fibra de carbono/resina epóxi, tem aumentado consideravelmente para aplicações estruturais na indústria aeronáutica. Um dos defeitos mais comuns ao processamento de compósitos refere-se à formação de vazios ou porosidade. A porosidade causa a redução das propriedades mecânicas e por isso, torna-se importante avaliar o comportamento do material na presença deste tipo de defeito. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as propriedades mecânicas estáticas e em fadiga de um compósito de fibra de carbono/resina epóxi com volume de vazios entre 0,3 e 10%, utilizado na indústria aeronáutica. As propriedades em tração (influenciadas pela direção do reforço) e cisalhamento no plano (influenciadas pela matriz) foram escolhidas para o desenvolvimento do trabalho por apresentarem espectros distintos de propriedade. O critério de Mar-Lin foi utilizado na predição da resistência mecânica estática do compósito com volume de vazios superior ao volume crítico de vazios. Em fadiga, os compósitos foram avaliados quanto ao limite de deformação e por meio de ensaios de histerese. A metodologia experimental para identificação do limite de deformação envolveu a determinação da tensão residual após ensaio cíclico limitado até 120.000 ciclos, com frequência de 12 Hz e razão de tensão R=0,1, a diferentes níveis de deformação. O presente trabalho preconiza que o limite de deformação corresponde à deformação na qual a tensão residual se iguala à tensão de projeto (tensão reduzida estatisticamente ao valor de base B). Os ensaios de histerese foram realizados para mensurar o acúmulo de danos no material quando solicitado nas proximidades do limite de deformação. Os resultados mostram que a porosidade tem efeito deletério nas propriedades estáticas e de fadiga, principalmente em cisalhamento, em função do domínio da matriz. Por fim, os modelos propostos para predição do limite de deformação em tração e cisalhamento, elaborados a partir da junção de modelos para tensão residual, vida em fadiga (S-N) e o critério de Mar-Lin, são consistentes com os resultados experimentais.

Neste trabalho foi utilizado o processo de RTM para fabricação de laminados vidro/epóxi. Fabricou-se seis placas planas com dimensões (280 x 250) mm, sendo quatro laminados com espessura de 3 mm e dois com espessura de 5 mm. No decorrer do trabalho ocorreram alguns defeitos de fabricação como: fiber wash, excesso de porosidade e vedação incorreta. Estes laminados foram ensaiados com objetivo de caracterizar mecanicamente não apenas as placas perfeitas, mas também os possíveis defeitos que podem ocorrer; com isso caracteriza-se o efeito dos defeitos típicos do processo. Além disso, investigam-se parâmetros que podem causá-los e como solucioná-los. Os laminados são selecionados por meio de inspeção visual, seguidos por análises via ultrassom e termogravimétrica. Após analise de qualidade, são retirados corpos de prova ao longo do comprimento dos laminados para caracterizar o material por meio de ensaios mecânicos: impacto, tração, compressão e cisalhamento interlaminar. Este trabalho mostra que é possível obter laminados com excelente qualidade: como ótimo acabamento nas duas superfícies, livres de vazios (por inspeção visual) alta fração mássica de fibras (em torno de 65%). Verifica-se que a presença de vazios influencia a resistência à compressão e ao cisalhamento interlaminar. O fenômeno fiber wash invalida o ensaio de tração, por outro lado os resultados obtidos por meio do ensaio de impacto mostram correlação adequada entre os corpos de prova.

O objetivo deste trabalho é investigar sobre as características de jatos de plasma térmicos gerados por tochas de plasma de arco não transferido, otimizados para a simulação das condições de reentrada atmosférica de veículos espaciais e realização de pesquisas básicas sobre os mecanismos de oxidação de materiais de utilizados em sistemas de proteção térmica. Em particular foram testadas amostras do compósito C/C SiC em jatos de plasma de ar operando em dois diferentes bancos de ensaios. No primeiro sistema experimenral, já caracterizado em trabalhos anteriores, o jato de plasma é gerado em ambiente de vácuo operando em regime de escoamento supersônico (Mach 4) sob a pressão de 313 Pa. Para comparação, foi realizada a otimização de um segundo banco de ensaio utilizando uma tocha de plasma similar operando em pressão atmosférica e regime de escoamento subsônico (Mach 0,4), para gerar um fluxo de calor homogêneo de 2,2 MWm2 (mesma intensidade gerada em vácuo) necessário para simular as condições térmicas de reentrada do satélite brasileiro SARA. Estas tochas foram operadas na faixa de potência variando de 30 a 40 kW com eficiência térmica em torno de 75% obtida para uma vazão de ar de 4 g/s. A resposta térmica e propriedades ablativas do compósito C/C-SiC foram avaliadas pela determinação da difusividade térmica e taxa de perda de massa específica tendo como parâmetros o tempo de exposição e temperatura da superfície da amostra. Em ambos os bancos de ensaios, a difusividade térmica é uma função decrescente do tempo de exposição. A taxa de perda de massa específica é uma função crescente do tempo de exposição sob pressão atmosférica e possui um comportamento contrário em ambiente de vácuo. As análises das características microestururais e composição atômica das superfícies tratadas, realizadas por MEV e EDS respectivamente, mostram um processo de vitrificação intenso na superfície da amostra que leva à questão dos mecanismos de oxidação ativa e passiva do componente SiC do compósito e que são fortemente dependentes da pressão parcial de oxigênio e da temperatura da superfície da amostra. Em ambiente de vácuo, a uma temperatura máxima na superfície de 1450 C e pressão parcial de oxigênio da ordem de 66 Pa, a resistência à oxidação do compósito C/C-SiC é garantida pela formação de uma camada de passivação uniforme (estimada ser de SiO2) menos catalítica ou menos propensa a reações exotérmicas de recombinação com espécies atômicas que a do próprio compóstio C/C-SiC. Em pressão atmosférica, a uma pressão parcial de oxigênio de 2,1×104 Pa, a temperatura máxima da superfície é 400 C mais elevada que a obtida em vácuo, atingindo patamares da ordem de 1850 C. Nestas condições a camada de óxido superficial protetora é parcialmente volatilizada com o tempo de exposição produzindo um aumento na taxa de massa específica por sublimação do compósito exposto diretamente ao jato de plasma. Este efeito é equivalente ao que ocorre na transição do processo de oxidação passiva para ativa do SiC.