Os materiais compostos de fibras longas vêm se destacando entre o conjunto de novos materiais em desenvolvimento, com larga aplicação na indústria e também na construção civil. Elabora. se aqui um texto introdutório no campo das placas laminadas constituídas de lâminas em compostos de fibras longas. A partir das propriedades dos materiais constituintes, fibra e matriz, são apresentadas as teorias para a determinação das propriedades equivalentes das lâminas. A teoria da anisotropia elástica é formulada e a teoria dos laminados em flexão é desenvolvida. Conclusões com respeito ao acoplamento de esforços em tais estruturas são mostradas. Os modos básicos de ruptura da fibra, matriz e da interface entre ambas são apresentados, bem como os modos básicos de delaminação. Alguns critérios de ruptura são mostrados, assim como um critério de escoamento. Ao fim alguns exemplos ilustram a análise pelo método dos elementos finitos de tais estruturas feita por programa disponível em literatura, com a implementação de subrotina para análise da temperatura. / Long fiber composite materials have been standing out among the group of new materials in development with wide industrial application and also in civil construccion. Here is elaborated an introductory text in laminated plates field constituted of long fiber composite laminae. Starting from constituent materials properties, fiber and matrix, the theories for determination of laminae equivalent properties are presented. Elastic anisotropy theory is formulated and the bending laminated theory is developed. Conclusions about the coupling efforts in such structures are showed. Fiber, matrix and the interface between both failure basic modes are presented, as well as delamination basic modes. Some failure criteria are showed, as well as a yielding criteria. At the end some examples illustrate the finite element method analysis of such structures made by available literature programme with temperature analysis subroutine implementation.

Os materiais compostos de fibras longas vêm se destacando entre o conjunto de novos materiais em desenvolvimento, com larga aplicação na indústria e também na construção civil. Elabora. se aqui um texto introdutório no campo das placas laminadas constituídas de lâminas em compostos de fibras longas. A partir das propriedades dos materiais constituintes, fibra e matriz, são apresentadas as teorias para a determinação das propriedades equivalentes das lâminas. A teoria da anisotropia elástica é formulada e a teoria dos laminados em flexão é desenvolvida. Conclusões com respeito ao acoplamento de esforços em tais estruturas são mostradas. Os modos básicos de ruptura da fibra, matriz e da interface entre ambas são apresentados, bem como os modos básicos de delaminação. Alguns critérios de ruptura são mostrados, assim como um critério de escoamento. Ao fim alguns exemplos ilustram a análise pelo método dos elementos finitos de tais estruturas feita por programa disponível em literatura, com a implementação de subrotina para análise da temperatura. / Long fiber composite materials have been standing out among the group of new materials in development with wide industrial application and also in civil construccion. Here is elaborated an introductory text in laminated plates field constituted of long fiber composite laminae. Starting from constituent materials properties, fiber and matrix, the theories for determination of laminae equivalent properties are presented. Elastic anisotropy theory is formulated and the bending laminated theory is developed. Conclusions about the coupling efforts in such structures are showed. Fiber, matrix and the interface between both failure basic modes are presented, as well as delamination basic modes. Some failure criteria are showed, as well as a yielding criteria. At the end some examples illustrate the finite element method analysis of such structures made by available literature programme with temperature analysis subroutine implementation.

Este trabalho apresenta uma modelagem de placas laminadas com sensores/atuadores piezoelétricos integrados e conectados a circuitos tipo shunt resistivo-indutivo (RL). O modelo faz uso de duas teorias de placa, FSDT (First-order Shear Deformatíon Theory) e TSDT (Third-order Shear Deformatíon Theory), e considera a possibilidade de inserção de pastilhas piezoelétricas trabalhando nos modos de extensão e cisalhamento. Um modelo de elementos finitos para placas laminadas piezoelétricas, em camada equivalente (Equivalent Single Layer), foi desenvolvido usando como graus de liberdade os deslocamentos mecânicos generalizados e a carga elétrica gerada nos circuitos acoplados. Após, uma implementação computacional foi realizada e validada através de comparações com resultados encontrados na literatura. Então, foram realizados estudos para configurações de placa laminada com diferentes quantidades de pastilhas piezoelétricas através de uma análise paramétrica para obtenção das posições de maior acoplamento entre pastilhas e estrutura para os primeiros modos de vibração da placa. Estes resultados possibilitaram a otimização da eficiência do acoplamento eletromecânico através da distribuição das pastilhas piezoelétricas para uma placa com maior quantidade de pastilhas bem como a comparação dos resultados obtidos entre as duas teorias utilizadas. / This work presents the modeling of laminate plates with embedded piezoelectric sensors and actuators connected to resistive-inductive (RL) shunt circuits. The model considers two plate theories, FSDT (First-order Shear Deformation Theory) and TSDT (Third-order Shear Deformation Theory) and allows embedded piezoelectric patches in extension and thickness-shear modes. A finite element model for piezoelectric laminate plates, using equivalent single layer (ESL), was developed considering the generalized mechanical displacements and the electric charges induced in the coupled electric circuits as degrees of freedom. Then, the model was implemented and validated by means of comparisons with results found in the literature. Thereafter, some laminate plate configurations with different numbers of piezoelectric patches were studied through a parametric analysis to obtain the positions that maximize the electromechanical coupling between patches and structure for the first vibration modes. These results allowed the optimization of the electromechanical coupling efficiency through piezoelectric patches distribution for a plate with a larger number of patches and the comparison between the results obtained with the two plate theories considered.

É inegável a importância do desenvolvimento de tecnologias de uso racional da madeira e de solução de problemas de transportes em nossas cidades, principalmente por causa do processo crescente de urbanização do mundo. Existe também, a necessidade estética de se unir à alta tecnologia, o belo. As passarelas estaiadas com tabuleiro de madeira laminada protendida, em módulos curvos, atendem a todas estas exigências. A construção de um protótipo permitiu que a realização de ensaios estáticos e dinâmicos, cujos resultados evidenciaram a viabilidade técnica e econômica de passarelas estaiadas usando madeira de reflorestamento, de tabuleiros compostos apenas por placas de madeira laminada protendida e da construção de placas curvas de madeira laminada protendida. Também foi possível comprovar que as vibrações induzidas por pedestres são a condição mais crítica de projeto. A investigação da perda de curvatura do tabuleiro demonstrou o sucesso do projeto, embora mais estudos ao longo do tempo sejam necessários. Baseando-se nos resultados experimentais, realizou-se a calibração do modelo numérico, que permitiu realizar simulações para determinar quais variáveis definem a resposta da passarela construída. Sugestões de procedimentos de elaboração e construção de passarelas, assim como de criação de norma brasileira específica para pontes e passarelas de madeira, são apresentadas. / The ongoing, worldwide, large scale urbanization is stressing more and more the importance of developing new technologies concerned with the rational use of timber and with the solution of transportation problems in cities. There is also an aesthetical need of showing the melting of up-to-date high technology with beauty. The cable-stayed stress laminated timber footbridge, with curved modules meets all these needs. The buildings of a prototype, enable static and dynamic tests to be carried out. The experimental results revealed the technical and economical feasibility of the following items: a) cable stayed footbridges with timber from reforestation, b) decks only made of stress laminated timber, c) curved plates of stress laminated timber. It also revealed that the human induced vibrations leads to the most critical design condition. The loss of deck curvature study indicated the need of further research considering the time effect, to confirm the initial sucess achieved. Based on the results of these testings, the calibration of the numerical model was done. In order to investigate which variables are responsible for the footbridge response, several simulations were performed with the calibrated model. Guidelines for design and building of timber footbridges are presented. The creation of a brazilian code for timber bridges and footbridges is also suggested.

É inegável a importância do desenvolvimento de tecnologias de uso racional da madeira e de solução de problemas de transportes em nossas cidades, principalmente por causa do processo crescente de urbanização do mundo. Existe também, a necessidade estética de se unir à alta tecnologia, o belo. As passarelas estaiadas com tabuleiro de madeira laminada protendida, em módulos curvos, atendem a todas estas exigências. A construção de um protótipo permitiu que a realização de ensaios estáticos e dinâmicos, cujos resultados evidenciaram a viabilidade técnica e econômica de passarelas estaiadas usando madeira de reflorestamento, de tabuleiros compostos apenas por placas de madeira laminada protendida e da construção de placas curvas de madeira laminada protendida. Também foi possível comprovar que as vibrações induzidas por pedestres são a condição mais crítica de projeto. A investigação da perda de curvatura do tabuleiro demonstrou o sucesso do projeto, embora mais estudos ao longo do tempo sejam necessários. Baseando-se nos resultados experimentais, realizou-se a calibração do modelo numérico, que permitiu realizar simulações para determinar quais variáveis definem a resposta da passarela construída. Sugestões de procedimentos de elaboração e construção de passarelas, assim como de criação de norma brasileira específica para pontes e passarelas de madeira, são apresentadas. / The ongoing, worldwide, large scale urbanization is stressing more and more the importance of developing new technologies concerned with the rational use of timber and with the solution of transportation problems in cities. There is also an aesthetical need of showing the melting of up-to-date high technology with beauty. The cable-stayed stress laminated timber footbridge, with curved modules meets all these needs. The buildings of a prototype, enable static and dynamic tests to be carried out. The experimental results revealed the technical and economical feasibility of the following items: a) cable stayed footbridges with timber from reforestation, b) decks only made of stress laminated timber, c) curved plates of stress laminated timber. It also revealed that the human induced vibrations leads to the most critical design condition. The loss of deck curvature study indicated the need of further research considering the time effect, to confirm the initial sucess achieved. Based on the results of these testings, the calibration of the numerical model was done. In order to investigate which variables are responsible for the footbridge response, several simulations were performed with the calibrated model. Guidelines for design and building of timber footbridges are presented. The creation of a brazilian code for timber bridges and footbridges is also suggested.

Este trabalho apresenta uma modelagem de placas laminadas com sensores/atuadores piezoelétricos integrados e conectados a circuitos tipo shunt resistivo-indutivo (RL). O modelo faz uso de duas teorias de placa, FSDT (First-order Shear Deformatíon Theory) e TSDT (Third-order Shear Deformatíon Theory), e considera a possibilidade de inserção de pastilhas piezoelétricas trabalhando nos modos de extensão e cisalhamento. Um modelo de elementos finitos para placas laminadas piezoelétricas, em camada equivalente (Equivalent Single Layer), foi desenvolvido usando como graus de liberdade os deslocamentos mecânicos generalizados e a carga elétrica gerada nos circuitos acoplados. Após, uma implementação computacional foi realizada e validada através de comparações com resultados encontrados na literatura. Então, foram realizados estudos para configurações de placa laminada com diferentes quantidades de pastilhas piezoelétricas através de uma análise paramétrica para obtenção das posições de maior acoplamento entre pastilhas e estrutura para os primeiros modos de vibração da placa. Estes resultados possibilitaram a otimização da eficiência do acoplamento eletromecânico através da distribuição das pastilhas piezoelétricas para uma placa com maior quantidade de pastilhas bem como a comparação dos resultados obtidos entre as duas teorias utilizadas. / This work presents the modeling of laminate plates with embedded piezoelectric sensors and actuators connected to resistive-inductive (RL) shunt circuits. The model considers two plate theories, FSDT (First-order Shear Deformation Theory) and TSDT (Third-order Shear Deformation Theory) and allows embedded piezoelectric patches in extension and thickness-shear modes. A finite element model for piezoelectric laminate plates, using equivalent single layer (ESL), was developed considering the generalized mechanical displacements and the electric charges induced in the coupled electric circuits as degrees of freedom. Then, the model was implemented and validated by means of comparisons with results found in the literature. Thereafter, some laminate plate configurations with different numbers of piezoelectric patches were studied through a parametric analysis to obtain the positions that maximize the electromechanical coupling between patches and structure for the first vibration modes. These results allowed the optimization of the electromechanical coupling efficiency through piezoelectric patches distribution for a plate with a larger number of patches and the comparison between the results obtained with the two plate theories considered.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-17T14:43:01Z No. of bitstreams: 1 VILMA MARIA SUDÉRIO - TESE PPGEP 2005..pdf: 12935286 bytes, checksum: ccd0fd819e95bc329ddd0512bda79a48 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-17T14:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VILMA MARIA SUDÉRIO - TESE PPGEP 2005..pdf: 12935286 bytes, checksum: ccd0fd819e95bc329ddd0512bda79a48 (MD5) Previous issue date: 2005-04-29 / CNPq / A limitação de informações sobre os parâmetros de processamento na laminação de massas cerâmicas e seus efeitos nas propriedades de placas laminadas com espessura reduzida motivou o desenvolvimento deste trabalho que tem como objetivo estudar a influência dos parâmetros de processamento sobre as propriedades físicas e mecânicas de placas cerâmicas obtidas através do processo de compactação por rolos (laminação), como também comparar estas propriedades com as apresentadas por placas cerâmicas obtidas através dos métodos convencionais de prensagem e extrusão. Para este propósito foi utilizada uma massa cerâmica adequada para a fabricação de placas cerâmicas para revestimento, produzida industrialmente por via úmida. A umidade da massa foi corrigida para que a mesma apresentasse consistência adequada para os processos de laminação e extrusão. Foi realizada a caracterização física e mineralógica da massa. As propriedades físicas e mecânicas após secagem e queima das placas cerâmicas foram determinadas em função dos seguintes parâmetros de processamento estudados: teor de umidade, tempo de mistura, velocidade de mistura, velocidade de laminação, diâmetro dos rolos e abertura entre os rolos laminadores. Também foi estudado o efeito da adição de aditivo orgânico sobre as propriedades físico-mecânicas das placas cerâmicas laminadas e a influência de uma pré-extrusão seguida de laminação sobre as propriedades físico-mecânicas das placas cerâmicas laminadas. O estudo realizado mostrou que o processo de conformação por rolos é uma técnica promissora na fabricação de placas cerâmicas com espessura reduzida e que a determinação e o controle dos parâmetros de processamento são decisivos para a obtenção de uma placa cerâmica laminada de qualidade. / The lack of information about the processing parameters in the roll pressing process with ceramic paste and its effect on the properties of the laminated ceramic plates is the motivation of this research. The aim of this work is to study the influence of the processing parameters in the mechanical and physical properties of the ceramic plates made by roll pressing (laminating) ceramic processing. Also it was studied the comparison between the properties of the ceramic plate made by laminating with ones from conventional processing, such as, pressing and extrusion. It was used an industrial ceramic paste fit to produce ceramic tile by wet process. The humidity of the paste was adjusted to present appropriate consistence to the laminating and extrusion processes. It was done the physical and mineralogical characterization of the ceramic paste. Also, it was done the physical and mechanical! properties of the ceramic plates after dry and firing as a function of the following parameters: humidity content, mixture time, mixture velocity, laminating velocity, rolls diameter and opening between the rolls. In addition, it was studied the effect of the organic additive in the physical and mechanical properties of the laminating ceramic plates and the influence of the pre-extrusion followed by laminating in the properties of the ceramic plates. The results showed that the roll pressing (laminating) is a promise technique to produce ceramic plates with thin thickness and the control of the processing parameters is necessary to obtain a ceramic plate with good quality.