Este trabalho possui como principais objetivos o estudo, o desenvolvimento e a implementação de um procedimento de cálculo para a carga crítica de flambagem de placas retangulares de material compósito usando o método de Lévy. O modelo pressupõe que a placa tenha duas bordas opostas simplesmente apoiadas e as outras duas engastadas. A placa ée submetida a um carregamento de compressão ou tração uniformemente distribuído ao longo das quatro bordas e tem seu comportamento descrito pela teoria de Kirchhoff.

Neste trabalho o estudo e a aplicabilidade dos parâmetros de laminação são apresentados sob a forma de um algoritmo de otimização de placas laminadas de material compósito onde as variáveis de trabalho são os ângulos de orientação das camadas. Esse algoritmo leva em conta a influência dos parâmetros de laminação e sua capacidade de identificar se o resultado atingido é um ponto ótimo global ou local no processo de otimização utilizando um algoritmo de otimização clássico. No caso de se ter chegado a um ponto ótimo local, os parâmetros de laminação são então utilizados para se determinar um novo ponto de partida para o otimizador clássico. Para efeito de comparação e validação a solução que utiliza o algoritmo desenvolvido nesse trabalho é comparada com o conjunto de soluções possíveis com os ângulos de orientações das camadas variando de -90o a +90o em 5o, a qual também demonstra a existência de vários mínimos locais e que o trabalho desenvolvido neste trabalho sempre encontra a solução ótima global.

O compósito carbono-carbono é um material que consiste de uma matriz carbonosa reforçada com fibras de carbono e é indicado para aplicações em meios de extrema agrassividade térmica associada a elevadas exigências mecânicas e químicas. O presente trabalho constituiu-se da construção de um sistema integrado de equipamentos, para processamentos em escala laboratorial, que permitisse estudar as condições necessárias para a obtenção do compósito carbono-carbono utilizando a técnica de infiltração química em fase gasosa assistida por plasma (PECVI). Os parâmetros estudados foram: pureza do gás precursor de carbono, corrente de descarga, temperatura do sistema, tempo de deposição e pressão do gás no interior do reator. A superior eficiência do processo assistido a plasma, em relação ao processo convencional de CVI, foi confirmada por meio do estudo da variação da massa e da massa específica aparente dos compósitos produzidos. Constatou-se que a pureza do gás não influencia significativamente na taxa de deposição do carbono pirolítico. Por outro lado observou-se que o incrfemento nos valores dos parâmetros corrente da descarga, temperatura e tempo de processamento produz aumento no rendimento em ganho de massa da amostra. Pelo estudo da variação da pressão verificou-se a existência de uma faixa de pressão, em torno de 1 Torr, onde se observa a máxima eficiência de infiltração. A utilização de técnicas de caracterização estrutural e morfológica como as de microscopia ótica de luz polarizada (MOLP), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-x, permitiu analisar o poder de infiltração correlacionado à característica estrutural da camada de carbono pirolítico depositada. A avaliação do ganho em eficiência de deposição causado pelo plasma sobre o efeito térmico do processo CVI convencional levou à conclusão da aplicabilidade vantajosa do sistema de reator construído para o desenvolvimento de peças e componentes de composto carbono-carbono de uso aeroespacial.

O acabamento superficial ou rugosidade das fibras é um fator importantíssimo no estudo da interface fibra/matriz, no que tange à integridade da estrutura, principalmente em estudos de mecanismos de falhas em compósitos, um assunto de suma importância para a indústria aeronáutica, onde esses materiais são amplamente utilizados. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da resistência da interface bem como o mecanismo de absorção de energia durante o processo de pull-out em compósitos, incorporando-se a rugosidade superficial das fibras. Para tanto, foi realizada uma profunda análise da superfície das mesmas por meio de um levantamento da topografia das fibras de carbono T300 (com size e sem size) através de Microscopia de Força Atômica, para a determinação da rugosidade superficial, e conseqüentemente, da área e perímetro real das fibras. Novas metodologias de análise de imagens de Microscopia de Força Atômica foram desenvolvidas, para este objetivo, por meio de ajustes mais aderentes à superfície cilíndrica das fibras. Também foi realizada uma análise fractal da superfície das fibras bem como a sugestão de um modelo de ajuste por uma função matemática. Foi desenvolvido um modelo matemático para análise do processo de pull-out utilizando o método de slab. A inclusão de fatores de correção da rugosidade (convencional, ajuste de função e fractal) juntamente com condições de contorno adequadas nas equações diferenciais obtidas no modelo, possibilitou prever-se, de forma razoavelmente boa, valores de tensões e deformações, possibilitando o cálculo da energia necessária para o pull-out e a comparação desses parâmetros com os resultados experimentais dos ensaios de pull-out. Outros parâmetros relevantes também serão apresentados.

O comportamento ortotrópico dos materiais compósitos torna bastante complexo o estudo das suas propriedades estruturais, visto que, nos cálculos de rigidez e resistência, faz-se necessário considerar as propriedades em cada direção, sem que estas interfiram nas outras. Os resultados destes estudos dependem fundamentalmente do comportamento micromecânico da adesão fibra / resina. Este comportamento é comandado basicamente por dois fatores: (i) aderência total da fibra na resina, e (ii) extração de fibras da matriz. Estes fatores podem ser analisados diretamente, utilizando a regra das misturas modificada, cujas condições são muito sensíveis às variações da engenharia de processamento, ou com análises que não sejam influenciadas por estes fatores, tal como a obtenção do ângulo de contato, que está diretamente relacionado à molhabilidade e, conseqüentemente, com a eficiência da adesão. Sendo assim, o presente trabalho levou a uma teoria de molhamento generalizada onde, através do desenvolvimento de um método numérico, permitiu o estudo do comportamento do ângulo de contato formado entre a fibra e a matriz polimérica. Para este estudo, diferentemente da teoria clássica de molhabilidade, considerou-se na solução do método numérico proposto, que os planos formadores da gota líquida são ortogonais elípticos, tendo em vista que as fibras naturais, e em particular a fibra sisal (objeto deste trabalho), possuem seção transversal próxima a esta geometria. Deste modo, a metodologia proposta permitiu obter o ângulo de contato para o sistema fibra sisal / matrizes poliméricas, e efetuar sua comparação com os valores obtidos de experimentos mais complexos, tal como o ensaio de extração de fibras. Em função desta comparação, foi necessário propor modificações à regra das misturas com o intuito de incluir parâmetros como: extração de fibras, fator de adesão e alinhamento de fibras, para prever, com maior exatidão, o comportamento macromecânico do compósito. Este mesmo comportamento também foi verificado através da relação existente entre as propriedades dos compósitos em resistência à tração, flexão e trabalho de extração de fibras, com o tratamento químico em solução aquosa de NaOH realizadas nas fibras de sisal. Os compósitos, cujas fibras foram submetidas a tratamentos químicos, tiveram sua propriedade em resistência à tração e flexão melhoradas, em consequência de uma melhoria na adesão da interface.

Este trabalho tem por objetivo fornecer subsidios a possiveis usuarios que se deparem com a tarefa de selecionar sistemas de resina epoxi a serem utilizados como matrizes de compositos de uso aeroespacial. O trabalho foi realizado em duas partes. Na primeira, caracterizaram-se as resinas epoxi de base comercialmente encontradas no Brasil e no exterior, determinando-se os equivalentes epoxi por dosagem quimica e analisando-as por cromatografia liquida de alta eficiencia (HPLC). Determinaram-se tambem, para os sistemas de resina epoxi alguns parametros relevantes ao processamento de compositos como a viscosidade, o tempo de manuseio, a temperatura de transicao vitrea e o ciclo de cura. Abordou-se, ainda, o efeito do ambiente espacial nestes sistemas com enfase para os testes de termo-vacuo. Na segunda parte estudou-se a importancia do processo de fabricacao para a escolha dosistema de resina, testando-se laminados em fibra de vidro com matriz epoxi pelo processo de bobinagem, laminados vidro / epoxi e carbono / epoxi pelos processos RTM e laminacao. Analisando-se os resultados obtidos estabeleceu-se uma metodologia visando orientar a selecao de sistemas de resina epoxi empregados como matrizes de compositos avancados.

Uma alta produtividade na fabricação de laminados decompostos avançados pode ser alcançada se os laminados forem produzidos com as bordas livres moldadas. Neste trabalho é descrito o processo de fabricação de laminados com este tipo de acabamento das bordas livres. O efeito da seqüência de empilhamento de camadas para os laminados com bordas livres moldadas e experimentalmente estudado e comparado com o de laminados de bordas livres retificadas. A resistência a tração de um conjunto formado por sete diferentes famílias de laminados de carbono/epoxi foi medida. Os resultados mostram que para a maioria das famílias a resistência dos laminados com bordas livres moldadas e aproximadamente 12% em media inferior aos laminados com bordas livres retificadas. Para as famílias que possuem alta densidade de fibras na direção longitudinal na região das bordas livres, os resultados são favoráveis aos laminados com bordas livres moldadas que são, em media, 9% mais resistentes. Em ambos os casos as bordas livres moldadas apresentam baixa susceptibilidade a seqüência de empilhamento de camadas. A presença de pequenas bolsas de resina pura junta das bordas livres dos laminados com bordas livres moldadas causam uma redução na resistência a tração. O efeito da seqüência de empilhamento de camadas pode ser mais acentuado para os laminados com camadas de tecido bidirecional e bordas livres retificadas. As bordas livres moldadas com as fibras posicionadas paralelamente a borda e muito promissora quanto a propagação de danos da borda livre para o interior do laminado.

O objetivo deste trabalho foi o de estudar o comportamento da resistência à tração em função do tamanho do corpo de prova e do equacionamento da força axial de tracionamento, quando um monofilamento é submetido a um Nó, para f ibras de carbono obtidas a partir da fibra poliacrilonitrila (PAN). As estimativas estatísticas da resistência à tração em função da presença de defeitos na superfície das fibras de carbono, permitiram otimizar o tamanho do corpo de prova onde a pouca ou quase nenhuma população de defeitos residentes na superfície ao longo do comprimento da fibra, geraram valores de resistência à tração consistentes em corpos de prova com comprimentos não superiores a 2,5cm. Para corpos de prova com tamanhos abaixo de O,lmm, os testes de Nó forneceram valores efetivos da resistência e módulo de elasticidade em flexão, tanto para fibras de carbono de alto módulo de elasticidade, como para fibras de aI ta resistência à tração. Isto foi enfatizado devido à estimativa ser altamente dependente de anomalias na superfície quando a fibra sofreu deformação de flexão e tração. A uniformidade do módulo de elasticidade, e principalmente do diâmetro das fibras, foram preponderantes nos cálculos teóricos e nos valores experimentais quando o XI monofilamento foi submetido a cargas de tracionamento em Nó. OS valores encontrados para a carga axial tanto em fibras de alto módulo de elasticidade, como em fibras de alta resistência à tração, demonstraram que as variações no diâmetro ao redor de 10% foram representativas.As fraturas que ocorreram quando o monof ilamento foi submetido à tração simples, bem como à tração em "Nó", apresentaram características de fraturas típicas de tração e flexão em fibras de carbono. Essas fraturas foram estudadas e analisadas através de microscópio eletrônico de varredura, onde se pode dectetar visíveis diferenças entre elas.

É apresentado um estudo experimental das ligas de alumínio com 4,5% de cobre, vazadas a 950C, numa lingoteira pré-aquecida a 800C e a 150C, com arranjos de arames de Nikrothal-20 de O, 55mm de diâmetro, alinhados e dispostos numa direção perpendicular ao fluxo de extração de calor. As amostras do compósito assim obtidas, foram analizadas por microscopia ótica e eletrônica, para caracterizar as variações metalúrgicas na interface matriz-reforço. Além disso, ensaios de tração na direção longitudinal e transversal aos reforços, seguida de análise fratográfica, foram realizados no compósito fundido e envelhecido artificialmente, para avaliar o comportamento mecânico do material (grau de aderência matriz/reforço). Análises pontoadas (micro-análises), efetuadas nas amostras dos compósitos resultantes, para acompanhar os perfis de difusidades dos elementos (AI, Cu, Fe, Cr, Ni, Si e Ti), na interface matriz/reforço, revelaram que o não molhamento, é devido à formação de uma camada espessa de óxido em torno dos reforços, principalmente na parte superior da lingoteira. Por outro lado, em outras regiões ao longo da placa do compósito fundido, o molhamento é efetivado. Através das curvas tensão-deformação do compósito obtido, observa-se que um acréscimo nos produtos de reação interfacial, provoca um aumento no módulo de elasticidade do material.

O objetivo deste trabalho foi a reprodução de conjugados comerciais a partir de matérias-primas nacionais, utilizando-se um procedimento comum de mistura mecânica dos pós. Foram desenvolvidos conjugados nos sistemas estudo da sinterização desses conjugados nas temperaturas de 1550 , 1600 e 16500 C e uma avaliação de suas propriedades mecânicas à temperatura de 1650oC. A seguir 1 estudou-se a influência do tratamento térmico nas propriedades mecânicas do conjugado AIZrCe. Também foi feito um novo processamento deste conjugado com o objetivo de melhorar estas propriedades e comparar os resultados dos dois tipos diferentes de processamentos.Este trabalho mostrou que é possível o desenvolvimento de conjugados Al203-Zr02 a partir de matéria-prima nacional com resistência mecânica superior à qualquer alumlna comercial.