Made available in DSpace on 2015-04-22T22:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Natasha de Paula Amador da Costa.pdf: 3467488 bytes, checksum: ab7de3a9bafc69b5b37acee4efab5896 (MD5) Previous issue date: 2013-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In traditional dynamic analysis of footbridges the pedestrians are considered as moving time varying loads in vertical and horizontal directions. This approach is appropriate for most footbridges systems but for lightweight structures such as composite footbridges a high degree of human structure interaction may be expected. The analysis of the pedestrian structure dynamic interaction is performed in this work with the aid of one degree of freedom biodynamic models extracted from the literature applicable to standing person or to walking person on a rigid surface. After expressing the interaction forces the motion equations of the coupled system person structure were developed by considering one flexural bending mode of the structure as generalized coordinate. The Runge-Kutta method is employed to integrate the motion equations. Application of the model to a coupled system with standing persons subjected to free and forced vibrations yielded to the reduction of the response frequency and the growth of the apparent damping ratio as compared to the isolated structure. The Aberfeldy FRP composite footbridge was used as an example of structure which displays dynamic interaction with pedestrians. Theoretical results in terms of acceleration response were compared to the corresponding experimental measurements during the passage of a single test subject which adjusted his pacing rate to the natural frequency of the system. These comparisons showed that the interaction model provided consistent results and that good correlation depend on the biodynamic model employed. / A resposta dinâmica teórica de passarelas induzidas por atividades humanas tais como caminhar e correr é tradicionalmente determinada considerando-se estas ações como cargas periódicas móveis. Entretanto no caso de passarelas muito leves, como exemplo aquelas executadas em material compósito, pode ocorrer interação dinâmica entre a estrutura e as pessoas.O estudo da interação estrutura-pessoa é feito neste trabalho com o uso de modelos biodinâmicos com um grau de liberdade extraídos da literatura para situações de pessoa em pé e parada ou caminhando sobre uma superfície rígida. Escrevendo-se as expressões matemáticas das forças de interação pessoa - estrutura desenvolveram-se os sistemas de equações de movimento que acoplam as características dinâmicas da estrutura e da pessoa. A integração numérica das equações do sistema discretizado da estrutura mais pessoa fornece as respostas no domínio do tempo. Com a aplicação do modelo a um sistema com pessoas em pé e paradas observaram-se a redução de frequência natural do sistema e a redução das amplitudes de resposta em vibração livre e forçada em relação à estrutura isolada. Para a aplicação do modelo à situação de pessoa caminhando foi utilizada a passarela em material compósito Aberfeldy, na Escócia, e os resultados comparados às respostas experimentais da literatura. Estes exemplos mostraram que a resposta teórica com interação dinâmica pessoa estrutura fornece resultados consistentes com a resposta experimental, dependendo, entretanto, do modelo biodinâmico empregado.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-08T12:34:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComportamentoMecanicoMaterial.pdf: 7982810 bytes, checksum: f96d0429af175c97d342b64ffb654342 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-18T12:51:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComportamentoMecanicoMaterial.pdf: 7982810 bytes, checksum: f96d0429af175c97d342b64ffb654342 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-18T12:51:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ComportamentoMecanicoMaterial.pdf: 7982810 bytes, checksum: f96d0429af175c97d342b64ffb654342 (MD5) Previous issue date: 2008 / Neste trabalho, materiais compósitos de matriz poliéster reforçados por fibras curtas de sisal, por resíduo de madeira e por sistema híbrido sisal/resíduo de madeira, dispostos aleatoriamente foram produzidos, utilizando-se o menor nível possível de processamento tecnológico nas etapas produtivas, com vistas a se produzir um compósito tecnicamente viável a pequenos produtores. A matriz de poliéster utilizada foi a tereftálica pré-acelerada com naftenato de cobalto e curada a temperatura ambiente com peróxido de metil-etil-cetona (MEK) em diferentes proporções em relação à resina, 0,33%, 1,66%, 3,33% e 5,00% em volume, de forma a se avaliar a influência deste nas propriedades mecânicas. As fibras de sisal foram cortadas manualmente nos comprimentos de 5, 10 e 15mm e utilizadas da maneira como adquiridas, sem tratamento superficial. O resíduo de madeira utilizado foi o pó de lixadeira da madeira maçaranduba. Os compósitos foram fabricados por moldagem manual, sem pressão e a temperatura ambiente. Foram fabricados corpos de prova de matriz pura, compósitos reforçados por sisal, variando-se o comprimento das fibras, compósitos reforçados por pó de maçaranduba e compósitos de reforço híbrido, sisal/pó de madeira, em diferentes proporções entre os constituintes. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e impacto charpy e as superfícies de fratura geradas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura de modo a se correlacionar os aspectos de fratura com as propriedades mecânicas. Foi determinada a massa específica de cada série de corpos de prova fabricada, bem como a fração volumétrica dos reforços nos compósitos. Os resultados demonstraram que com o aumento do comprimento da fibra de sisal a resistência à tração e ao impacto dos compósitos foi incrementada, alcançando, o compósito com fibras de sisal de 15 mm, o melhor desempenho mecânico dentre as séries testadas. Por outro lado, a heterogeneidade granulométrica do pó de maçaranduba teve efeito negativo sobre as propriedades mecânicas dos compósitos. Os compósitos híbridos sisal/pó de madeira com maior teor de fibras, alcançaram 80% do desempenho obtido para os compósitos de fibras de sisal. / In this work, composite materials of polyester matrix reinforced by short sisal fiber, by residue of wood and by hybrid system for sisal / residue of wood, arranged randomly, were produced using the minimum stages of technology processing in the productive step, with views to produce a composite material easy technically to produce. The polyester matrix used was a pre-accelerated tereftálica with cobalt naftenato and cured at room temperature with methyl ethyl ketone peroxide (MEK) in different proportions in relation to the resin, 0.33%, 1.66%, 3.33% and 5.00% by volume in order to evaluate the influence on mechanical properties. The sisal fibers were manually cut in lengths of 5, 10 and 15 mm and used in the way purchased and surface untreated. The residue of wood powder was used of maçaranduba wood. The composites were produced by manual moulding, without pressure and room temperature. Specimen were manufactured for evaluated matrix, composites reinforced by sisal, ranging of the length of the fibres, composites reinforced by maçaranduba residue and strengthening of hybrid composites, sisal / wood residue, in different proportions of the constituents. Mechanical properties were evaluated by tests of traction and Charpy impact and the areas of fracture generated were evaluated by scanning electron microscopy in order to correlate aspects of fracture with the mechanical properties. It was determined the specific mass of each series of specimen of each manufactured, and the volume fraction of the composite material. The results showed that the increase in the length of the sisal fiber, tensile strength and impact of composites has been increased, reaching the composite of sisal fibre, 15 mm, the best performance with the specimen series tested. The heterogeneity of size maçaranduba residue was negative effect on the mechanical properties of composites. The hybrid composites materials sisal / wood residue with higher content of fibers elevated in 80% of the mechanical properties obtained for the composite material reinforced only by sisal fiber.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-08T12:43:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CompositoArgamassaCimento.pdf: 6622862 bytes, checksum: e349e7437866547d6f36bd348b74718a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-18T13:12:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CompositoArgamassaCimento.pdf: 6622862 bytes, checksum: e349e7437866547d6f36bd348b74718a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-18T13:12:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CompositoArgamassaCimento.pdf: 6622862 bytes, checksum: e349e7437866547d6f36bd348b74718a (MD5) Previous issue date: 2010 / Neste trabalho, foi desenvolvido um novo material compósito utilizando-se como matriz a argamassa de cimento reforçado com fibra de sisal a 1% em peso, que foram cortadas manualmente nos comprimentos de 15 mm e 25 mm utilizadas sem tratamento superficial utilizando-se o menor nível possível de processamento tecnológico nas etapas de fabricação. A pesquisa foi direcionada para estudar os mecanismos de falha desse novo material. Os compósitos foram produzidos com moldagem manual utilizando-se vibrador de imersão para melhor adensamento. Foram confeccionados corpos de prova da matriz pura e do compósito com fibra de sisal, com entalhes pré definidos, de 1,7 mm, 3,0 mm e 5,0 mm. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaio de flexão em três pontos e correlacionadas com o aspecto fractográfico realizados no Microscópio Eletrônico de Varredura. Os resultados mostraram que a presença das fibras de sisal, inseridas na pasta de cimento, provocou restrição à retração plástica da mistura fresca, possivelmente pela elevada capacidade de absorção de água do reforço fibroso, um incremento na resistência mecânica e aumento da tenacidade do compósito em relação a matriz entre as séries de entalhes, diminuindo a tendência de fratura brusca. / In this work, we developed a new composite material using as a matrix of cement mortar reinforced with sisal fibers to 1% by weight, which were manually cut into lengths of 15 mm and 25 mm used without surface treatment using the lowest possible level of technological processes in manufacturing steps. The research was conducted to study the mechanisms of failure of this new material. The composites were produced with manual molding using immersion vibrator for better densification. Specimens were fabricated of the pure base and with the composites with sisal fiber, with pre-defined slots of 1.7 mm, 3,0 mm and 5,0 mm. The mechanical properties were evaluated by a bending test at three points and correlated with the fractographic appearance made in the Scanning Electron Microscope. The results showed that the presence of sisal fibers, embedded in cement paste,plastic shrinkage caused restriction of fresh mixture, possibly due to high water absorption capacity of fibrous reinforcement, an increase in mechanical strength and increased toughness of the composite over the base between the series of notches, decreasing the tendency to sudden fracture.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-11T14:14:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MaterialCompositoMatriz.pdf: 3287134 bytes, checksum: 7b7c1ee635985a997b7df99e008cd690 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T12:34:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MaterialCompositoMatriz.pdf: 3287134 bytes, checksum: 7b7c1ee635985a997b7df99e008cd690 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T12:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MaterialCompositoMatriz.pdf: 3287134 bytes, checksum: 7b7c1ee635985a997b7df99e008cd690 (MD5) Previous issue date: 2010 / Este estudo propõe avaliar o comportamento mecânico dos compósitos de matriz cimentícia reforçados com fibras de sisal e malva. Correlacionar o comportamento dos materiais com variação do tipo e do comprimento das fibras. O material base utilizado na fabricação do compósito foi cimento, areia, água e fibra de sisal e malva. Usou-se u traço 1 : 2 : 0,5 (cimento, areia e água), com adição de 1% de fibras em relação ao peso da mistura. As fibras foram previamente cortadas no comprimento de 15 mm e 25 mm e adicionadas manualmente à mistura. As correlações dos compósitos foram obtidos através do ensaio de flexão em três pontos, seguindo norma RILEM 49. As características micro-estruturais foram avaliadas através do uso do microscópio eletrônico de varredura.Os resultados obtidos indicam que a inserção de fibras na matriz cimentícia diminui a força máxima aplicada no corpo de prova, porém houve um ganho na tenacidade e na pseudo ductilidade do material após o aparecimento da 1ª trinca. As fibras mais longas mostraram melhor desempenho com um pequeno destaque às fibras de MALVA. / The purpose of this thesis is evaluate the mechanical behavior of cementitious matrix composites reinforced with sisal fibers and mauve, and correlate the material’s behavior with variations in the fibers types and lengths. The base material used in the manufacture of the composite was cement, sand, water and sisal fibers and mauve. It was used the trace 1: 2: 0,5 (cement, sand and water, respectively), with the addition of 1% in mass of fibers. The fibers had been previously cut in the length of 15mm e 25mm and manually added to the mix. The correlations of the composites were obtained by bending tests in three points, following the RILEM 49 norm. The micro-structural characteristics were evaluated with electron microscopy. The results show that the insertion of fibers in the cementitious matrix reduces the maximum force applied to the specimen, even tough there was an increase in the material toughness and pseudo-ductility after the appearance of the first fissure. The longest fibers demonstrated better performance with a small highlight on the mauve fibers.

O presente estudo tem como objetivo principal desenvolver um compósito cimentício reforçado com fibras de arumã. O intuito é agregar valor a uma planta típica da região Amazônica, denominada arumã, pertencente à espécie do gênero Ischnosiphon arouma (aubl) Korn e originária da família Maranthaceae, de tal modo que possa ser obtido um Novo Material. Na primeira etapa do estudo foi realizada a caracterização da fibra vegetal de arumã e de todos os componentes da matriz cimentícia, a qual compreendeu ensaios químicos, físicos e mecânicos para a investigação e avaliação de suas propriedades. Na etapa seguinte, adotou-se o procedimento de trabalhar as características físicas e mecânicas das fibras junto à matriz cimentícia, compreendendo um estudo da modificação superficial da fibra por meio de tratamentos químicos à base de soluções de hidróxido de sódio ou utilizando processos com água quente e hornificação. Na terceira etapa, foram produzidas placas reforçadas com fibras sem e com tratamento, as quais, parte delas foram submetidas à cura por 28 dias e as restantes ao ensaio de envelhecimento acelerado. Os resultados obtidos na caracterização das fibras de arumã indicam o seu potencial uso como elemento de reforço para compósitos cimentícios. Por outro lado, os compósitos produzidos com telas de fibra de arumã sem e com tratamento (hornificação e alcalino), apresentaram comportamento pouco dúctil e com baixa resistência, como consequência da degradação das fibras na matriz cimentícia. Isso foi confirmado por meio de ensaios de envelhecimento acelerado com ciclos de molhagem e secagem. / This present study aims to develop a cementation composite reinforced with arumã fiber. The aim is to aggregate value to a typical plant of the Amazon region, called arumã, belonging to species of the genus Ischnosiphon arouma (Aubl) Korn and originally from Maranthaceae family, so that, it can be obtained a New Material. In the first stage of the study was performed the characterization the vegetable fiber arumã and all components of the cementicious matrix, which comprised chemical, physical and mechanical tests for research and evaluation of their properties. In the next stage, it was adopted the procedure of working the physical and mechanical characteristics of the fibers with the cementitious matrix comprising a study of the surface of the fiber modification by chemical treatments using sodium hydroxide solution or employing procedures with hot water and hornification. In the third step, the reinforced plates were produced without and with treatment, which, part of were subjected to cure for 28 days and the remaining subjected to the accelerated aging test. The results obtained in the characterization of arumã fibers indicate its potential use as a reinforcement element for cementicious composites. On the other hand, the composites produced with arumã fiber fabrics without and with a treatment (hornification and alkaline) showed slightly ductile behavior and low strength as a result of degradation of fibers in the cementitious matrix. This was confirmed through accelerated aging tests with wetting and drying cycles.

O presente estudo tem como objetivo principal desenvolver um compósito cimentício reforçado com fibras de arumã. O intuito é agregar valor a uma planta típica da região Amazônica, denominada arumã, pertencente à espécie do gênero Ischnosiphon arouma (aubl) Korn e originária da família Maranthaceae, de tal modo que possa ser obtido um Novo Material. Na primeira etapa do estudo foi realizada a caracterização da fibra vegetal de arumã e de todos os componentes da matriz cimentícia, a qual compreendeu ensaios químicos, físicos e mecânicos para a investigação e avaliação de suas propriedades. Na etapa seguinte, adotou-se o procedimento de trabalhar as características físicas e mecânicas das fibras junto à matriz cimentícia, compreendendo um estudo da modificação superficial da fibra por meio de tratamentos químicos à base de soluções de hidróxido de sódio ou utilizando processos com água quente e hornificação. Na terceira etapa, foram produzidas placas reforçadas com fibras sem e com tratamento, as quais, parte delas foram submetidas à cura por 28 dias e as restantes ao ensaio de envelhecimento acelerado. Os resultados obtidos na caracterização das fibras de arumã indicam o seu potencial uso como elemento de reforço para compósitos cimentícios. Por outro lado, os compósitos produzidos com telas de fibra de arumã sem e com tratamento (hornificação e alcalino), apresentaram comportamento pouco dúctil e com baixa resistência, como consequência da degradação das fibras na matriz cimentícia. Isso foi confirmado por meio de ensaios de envelhecimento acelerado com ciclos de molhagem e secagem. / This present study aims to develop a cementation composite reinforced with arumã fiber. The aim is to aggregate value to a typical plant of the Amazon region, called arumã, belonging to species of the genus Ischnosiphon arouma (Aubl) Korn and originally from Maranthaceae family, so that, it can be obtained a New Material. In the first stage of the study was performed the characterization the vegetable fiber arumã and all components of the cementicious matrix, which comprised chemical, physical and mechanical tests for research and evaluation of their properties. In the next stage, it was adopted the procedure of working the physical and mechanical characteristics of the fibers with the cementitious matrix comprising a study of the surface of the fiber modification by chemical treatments using sodium hydroxide solution or employing procedures with hot water and hornification. In the third step, the reinforced plates were produced without and with treatment, which, part of were subjected to cure for 28 days and the remaining subjected to the accelerated aging test. The results obtained in the characterization of arumã fibers indicate its potential use as a reinforcement element for cementicious composites. On the other hand, the composites produced with arumã fiber fabrics without and with a treatment (hornification and alkaline) showed slightly ductile behavior and low strength as a result of degradation of fibers in the cementitious matrix. This was confirmed through accelerated aging tests with wetting and drying cycles.

O advento dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) representa uma quebra de paradigma no ramo aeronáutico. São revisados os conceitos de projeto envolvidos no desenvolvimento de VANTs e levantadas as suas potenciais aplicações. São também analisadas as características de sua operação e discutidas as questões regulatórias envolvidas na certificação e integração dos VANTs ao tráfego aéreo civil. Dentre as várias características singulares dos VANTs, enfatiza-se a sua necessidade de realizar vôos a grande altitude e com longa autonomia. Isso leva ao emprego de materiais mais leves e configurações com asas de grande alongamento, que provocam menor arrasto induzido. É feita uma revisão sobre materiais compósitos, que são materiais de uso crescente no ramo aeronáutico por sua leveza e resistência, e que por sua característica de anisotropia, são suscetíveis à otimização estrutural. Métodos e ferramentas de otimização estrutural de compósitos laminados ainda são pouco empregados, por suas características discretas e pelo grande número de parâmetros envolvidos. Um método eficiente e adequado à otimização de um problema desse tipo é o método dos algoritmos genéticos (AG). Assim foi desenvolvida uma sub-rotina de otimização baseada em algoritmos genéticos, usando a linguagem de programação Fortran. A sub-rotina desenvolvida trabalha em conjunto com um programa comercial de análise estrutural baseado no método dos elementos finitos, o Ansys. Foi também proposta uma configuração de asa de um VANT típico, de grande alongamento e fabricada com materiais compósitos reforçados com fibras (CRF). A asa proposta teve o número e a orientação das camadas do laminado otimizadas com o uso da sub-rotina desenvolvida, e resultados satisfatórios foram encontrados. Foram também analisados os efeitos da variação dos parâmetros dos operadores do AG, como probabilidades de mutação, cruzamento, tipo de escalonamento, entre outros, no desempenho do mesmo. Também foram feitas otimizações no mesmo modelo de asa proposto, empregando outros métodos disponíveis no próprio programa de análise estrutural. Os resultados das otimizações através desses métodos foram comparados com os resultados obtidos com a sub-rotina desenvolvida / The advent of the unmanned air vehicles (UAVs) represents a paradigm break in the aeronautical field. The project concepts involved in the development of UAVs are revised and its potential applications are rose. Also the issues related to UAVs operation are assessed and the regulatory questions involved in their certification and integration to the civil air space are argued. Amongst many singular characteristics of the UAV, its necessity of performing flights at high altitudes and with long endurance is emphasized. This leads to the employment of lighter materials and to configurations with high aspect ratio wings that cause minor induced drag. A revision on composite materials, which are of increasing use in the aeronautical field for their lightness and strength, and that are appropriate for being optimized due to their anisotropy characteristics, is made. Methods and tools of structural optimization of laminated composites are still seldom employed, due to their discrete nature and to the large number of parameters involved. An efficient and suitable method for the optimization of this kind of problem is the genetic algorithm (GA). Thus, an optimization sub-routine based on genetic algorithms was developed, using FORTRAN programming language. The developed sub-routine works in combination with Ansys, a structural analysis commercial program based on the finite elements method. A configuration of a typical UAV wing, made from composite reinforced plastics (CRP) was also proposed. The proposed wing had the number of plies and the orientations of its layers optimized using the developed sub-routine, and satisfactory results had been found. Also the effect of the variation of AG’s operator parameters in its performance, as mutation probabilities, crossover probabilities, fitness scaling, among others, have been assessed. The same wing model considered was also optimized using other build-in methods of the structural analysis program. The results of these optimizations have been compared with the results obtained with the developed sub-routine

Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:40Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:299 / The purpose of this research was to study the mechanical behavior of a laminated structural eco-composite applied as divisional panels of ambients, constructed by commercial resin polyurethane based on castor oil, another commercial resin of unsaturated polyester and jute fabric, from sacks. The weight content of 44,32% of natural fiber (jute) and of natural based resin (castor oil) enable this material to be called eco-composite. It were realized tensile, compressive, flexural, Charpy impact and falling dart impact tests on components of composite to verify their contribution to the properties of composite. The tensile tests were realized on polyurethane matrix, on jute fabrics, on hybrid matrix (polyurethane resin and polyester resin) and on composite. The compressive tests were realized on polyurethane matrix, on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The flexural tests were realized on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The impact tests were realized on polyurethane matrix, on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The results showed the composite has good impact and tensile behaviors. / Esta pesquisa teve como objetivo o estudo do comportamento mecânico de um eco-compósito em estrutura laminada para aplicação como painéis divisórios de ambientes utilizando uma resina comercial poliuretana a base natural de óleo de mamona, uma resina comercial de poliéster insaturada e um tecido de juta como reforço, obtido de sacarias. A fração em massa de produto natural (juta) ou de base natural (poliuretana a base de óleo de mamona) totalizou 44,32%, habilitando sua denominação como eco-compósito. Foram realizados os ensaios de tração, de compressão, de flexão, de impacto Charpy e de impacto por queda de dardo nos materiais constituintes do compósito para verificação da contribuição de cada material para as propriedades do compósito. Os ensaios de tração foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, no tecido de juta, na matriz híbrida (resina de poliuretana e resina de poliéster) e no compósito. Os ensaios de compressão foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os ensaio de flexão foram realizados na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os ensaios de impacto foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os resultados obtidos mostram que o compósito apresenta bom comportamento quando submetido a impacto e a esforços de tração.

O advento dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) representa uma quebra de paradigma no ramo aeronáutico. São revisados os conceitos de projeto envolvidos no desenvolvimento de VANTs e levantadas as suas potenciais aplicações. São também analisadas as características de sua operação e discutidas as questões regulatórias envolvidas na certificação e integração dos VANTs ao tráfego aéreo civil. Dentre as várias características singulares dos VANTs, enfatiza-se a sua necessidade de realizar vôos a grande altitude e com longa autonomia. Isso leva ao emprego de materiais mais leves e configurações com asas de grande alongamento, que provocam menor arrasto induzido. É feita uma revisão sobre materiais compósitos, que são materiais de uso crescente no ramo aeronáutico por sua leveza e resistência, e que por sua característica de anisotropia, são suscetíveis à otimização estrutural. Métodos e ferramentas de otimização estrutural de compósitos laminados ainda são pouco empregados, por suas características discretas e pelo grande número de parâmetros envolvidos. Um método eficiente e adequado à otimização de um problema desse tipo é o método dos algoritmos genéticos (AG). Assim foi desenvolvida uma sub-rotina de otimização baseada em algoritmos genéticos, usando a linguagem de programação Fortran. A sub-rotina desenvolvida trabalha em conjunto com um programa comercial de análise estrutural baseado no método dos elementos finitos, o Ansys. Foi também proposta uma configuração de asa de um VANT típico, de grande alongamento e fabricada com materiais compósitos reforçados com fibras (CRF). A asa proposta teve o número e a orientação das camadas do laminado otimizadas com o uso da sub-rotina desenvolvida, e resultados satisfatórios foram encontrados. Foram também analisados os efeitos da variação dos parâmetros dos operadores do AG, como probabilidades de mutação, cruzamento, tipo de escalonamento, entre outros, no desempenho do mesmo. Também foram feitas otimizações no mesmo modelo de asa proposto, empregando outros métodos disponíveis no próprio programa de análise estrutural. Os resultados das otimizações através desses métodos foram comparados com os resultados obtidos com a sub-rotina desenvolvida / The advent of the unmanned air vehicles (UAVs) represents a paradigm break in the aeronautical field. The project concepts involved in the development of UAVs are revised and its potential applications are rose. Also the issues related to UAVs operation are assessed and the regulatory questions involved in their certification and integration to the civil air space are argued. Amongst many singular characteristics of the UAV, its necessity of performing flights at high altitudes and with long endurance is emphasized. This leads to the employment of lighter materials and to configurations with high aspect ratio wings that cause minor induced drag. A revision on composite materials, which are of increasing use in the aeronautical field for their lightness and strength, and that are appropriate for being optimized due to their anisotropy characteristics, is made. Methods and tools of structural optimization of laminated composites are still seldom employed, due to their discrete nature and to the large number of parameters involved. An efficient and suitable method for the optimization of this kind of problem is the genetic algorithm (GA). Thus, an optimization sub-routine based on genetic algorithms was developed, using FORTRAN programming language. The developed sub-routine works in combination with Ansys, a structural analysis commercial program based on the finite elements method. A configuration of a typical UAV wing, made from composite reinforced plastics (CRP) was also proposed. The proposed wing had the number of plies and the orientations of its layers optimized using the developed sub-routine, and satisfactory results had been found. Also the effect of the variation of AG’s operator parameters in its performance, as mutation probabilities, crossover probabilities, fitness scaling, among others, have been assessed. The same wing model considered was also optimized using other build-in methods of the structural analysis program. The results of these optimizations have been compared with the results obtained with the developed sub-routine

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T13:00:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FabricacaoCaracterizacaoMaterial.pdf: 8428576 bytes, checksum: 0bc32946d9995cfa61971b1ff9fc900d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T01:32:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FabricacaoCaracterizacaoMaterial.pdf: 8428576 bytes, checksum: 0bc32946d9995cfa61971b1ff9fc900d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T01:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FabricacaoCaracterizacaoMaterial.pdf: 8428576 bytes, checksum: 0bc32946d9995cfa61971b1ff9fc900d (MD5) Previous issue date: 2011 / Neste trabalho é apresentada a fabricação e caracterização de um material compósito de matriz polimérica reforçada por fibras naturais. A matriz é um poliéster teraftélica insaturada préacelerada obtida comercialmente como Denverpoly 754 e o agente de cura utilizado foi o peróxido de Mek (Butanox M- 50), na proporção de 0,33 % , em volume. A fibra natural usada foi o tururi, obtida da região do Marajó, município de Muaná. O tecido de fibra de tururi foi submetido a dois tipos de abertura no sentido transversal, de [50 e 100]%, em relação a uma largura original. A fabricação do material compósito foi através do método da laminação manual (hand lay up), seguido de uma pressão controlada através de pesos previamente quantificados. Características físicas, mecânicas e microscópicas foram obtidas para a fibra e o material compósito, obtendo-se resistência a tração, massa específica, gramatura do tecido, fração mássica e imagens microscópicas antes e depois do ensaio de tração para o tecido da fibra e ensaio de tração depois do ensaio de tração para o material compósito. O tecido de tururi apresentou resistência a tração de 29,95 MPa (sem abertura), 12,27 MPa (abertura de 50 %) e 9,38 MPa (abertura de 100 %). A abertura provoca a diminuição da resistência à tração do tecido de tururi. A gramatura do tecido diminuiu com a abertura do tecido. A fração mássica do tecido do compósito foi de 14,39 % (sem abertura), 9,35 % (abertura de 50 %) e 7,19 % (abertura de 100 %). A resistência a tração do compósito foi de 35,76 MPa (sem abertura), 19,01 MPa (50 % de abertura) e 16,8 MPa (100 % de abertura). A resistência mecânica apresentou valores aproximados aos encontrados na literatura para materiais compósitos reforçados por fibras naturais. As imagens obtidas em microscopia eletrônica de varredura corroboraram com as propriedades mecânicas obtidas para cada situação do material e fibras. / The proposition of this work is to present and characterize a composite material produced with a polymeric matrix reinforced with natural fibers. The matrix is an insaturated teraftalic polyester pre -accelerated with the commercial name of Denverpoly 754 and the peroxide of MEK (Butanox M-50 ) as a catalyst in a proportion of 0,33% in volume. The natural fiber used was the “tururi”, obtained in the Marajó region, in the municipalite of Muaná. This fiber was submitted to two types of aperture in the transversal axis, in a proportion of 50% and 100% of the original width. The fabrication method of the composite was made through a manual lamination process (hand lay up) using a controlled pression by weights previously quantified. Phisycal, mechanical and microscopic characteristics were obtained for the fiber and the composite material , and in this way , the traction resistence, specific mass , weight of the fabric , mass fraction and microscopic image before and after the traction tests for the fiber fabric were made, and tests of traction for the composite material. The fabric of tururi, has shown a traction resistence of 29,95 MPa (without aperture), 12,27 MPa (aperture of 50%) and 9,38 MPa (aperture of 100% ). The aperture produces a reduction of the traction the resistence of the tururi fabric, and consequently reducing the traction resistence of the material. The weight of the fabric was reduced with the aperture. The mass fraction of the fabric of the composite was 14,39%(without aperture), 9,35 % (aperture of 50%) and 7,19% (aperture f 100%). The traction resistance was of 35,76 MPA (withot perture), 19,01 (50% aperture) and 16,8 MPa (100% aperture). The mechanical resistence has shown values much like those encountered in the literature for composites reinforced with natural fibers. The images obtained with swapping electronic microscopie, validated the mechanical properties obtained for each situation of the material and fibers.