Este trabalho tem como finalidade o desenvolvimento de compósitos a base de resina de poliéster insaturado reforçados com fibras naturais visando aplicações na indústria automotiva. Foram obtidas amostras em escala semi-industrial de compósitos reforçados com fibra de curauá, sisal e vidro, com teores variando de 15 a 40% em massa, com e sem a adição de carga mineral na matriz polimérica, através do processo de prensagem a frio. Os efeitos de cada um dos fatores foram analisados sobre a resistência à tração, módulo de elasticidade, alongamento na ruptura, resistência à flexão e ao impacto. Além disso, foi determinado o comportamento dos materiais com diferentes composições com relação à absorção de umidade. A variação da resistência à flexão como função do tempo de imersão e do teor de umidade absorvido pelos diferentes materiais foi determinada. Foram analisadas as propriedades superficiais como brilho, neblina (haze), ondulância (long-waviness) para as amostras produzidas e submetidas a ensaios de envelhecimento térmico, câmara de condensação e envelhecimento artificial. Todos os resultados obtidos foram baseados em normas da indústria automobilística para verificar conformidade com as exigências do setor. / The purpose of this work is to develop unsaturated polyester based composites reinforced with natural fibers of automotive applications. Samples have been obtained in a semi-industrial scale of composites reinforced with curauá, sisal and glass fiber, with contents varying from 15 to 40% in weight, with and without mineral filler incorporation to the polyester matrix. The molding technique employed was compression molding. The effects of these variables have been investigated over the tensile strenght, young\'s modulus, strain at rupture, flexural and impact strenght of the materials. The behavior of each sample has been investigated concerning water absorption. The variation of flexural strenght as a function of water absorption and immersion time has been determined for each formulation studied. Surface properties such as gloss, haze, long and short-waviness have been determined for all samples obtained just after painting and after artificial weathering, thermal aging and water absorption tests. All results have been performed based on automotive standards in order to evaluate the conformance of the materials to the requirements of the industry.

Este trabalho tem como finalidade o desenvolvimento de compósitos a base de resina de poliéster insaturado reforçados com fibras naturais visando aplicações na indústria automotiva. Foram obtidas amostras em escala semi-industrial de compósitos reforçados com fibra de curauá, sisal e vidro, com teores variando de 15 a 40% em massa, com e sem a adição de carga mineral na matriz polimérica, através do processo de prensagem a frio. Os efeitos de cada um dos fatores foram analisados sobre a resistência à tração, módulo de elasticidade, alongamento na ruptura, resistência à flexão e ao impacto. Além disso, foi determinado o comportamento dos materiais com diferentes composições com relação à absorção de umidade. A variação da resistência à flexão como função do tempo de imersão e do teor de umidade absorvido pelos diferentes materiais foi determinada. Foram analisadas as propriedades superficiais como brilho, neblina (haze), ondulância (long-waviness) para as amostras produzidas e submetidas a ensaios de envelhecimento térmico, câmara de condensação e envelhecimento artificial. Todos os resultados obtidos foram baseados em normas da indústria automobilística para verificar conformidade com as exigências do setor. / The purpose of this work is to develop unsaturated polyester based composites reinforced with natural fibers of automotive applications. Samples have been obtained in a semi-industrial scale of composites reinforced with curauá, sisal and glass fiber, with contents varying from 15 to 40% in weight, with and without mineral filler incorporation to the polyester matrix. The molding technique employed was compression molding. The effects of these variables have been investigated over the tensile strenght, young\'s modulus, strain at rupture, flexural and impact strenght of the materials. The behavior of each sample has been investigated concerning water absorption. The variation of flexural strenght as a function of water absorption and immersion time has been determined for each formulation studied. Surface properties such as gloss, haze, long and short-waviness have been determined for all samples obtained just after painting and after artificial weathering, thermal aging and water absorption tests. All results have been performed based on automotive standards in order to evaluate the conformance of the materials to the requirements of the industry.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T20:39:12Z No. of bitstreams: 1 DissFOR.pdf: 14738961 bytes, checksum: ed649bb17c0350ac6073a09d18228c3b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:41:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFOR.pdf: 14738961 bytes, checksum: ed649bb17c0350ac6073a09d18228c3b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:41:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFOR.pdf: 14738961 bytes, checksum: ed649bb17c0350ac6073a09d18228c3b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:41:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFOR.pdf: 14738961 bytes, checksum: ed649bb17c0350ac6073a09d18228c3b (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / An experimental procedure for the calibration of Drucker-Prager/Cap model, using the digital image correlation technique, is presented. The elastic properties were characterized by fitting stress vs. strain curves recorded during loading and unloading cycles in a uniaxial compression test. The plastic material parameters, for yield surface, have been obtained by uniaxial and diametral compression tests. The calibration procedure was performed for three green density values. The digital image correlation technique proved to be of great value in the analysis of this results, considerably increasing the amount and quality of data obtained from mechanical tests, allowing a more complete and accurate analysis, as well as a greater understanding of the yielding mechanisms. The calibrated material model was implemented into AbaqusTM v6.14 for a finite element analysis of cold uniaxial compaction. An experimental procedure was used to validate the overall method by comparing the finite elements results to the experimental observations. The numerical results are in good agreement with the experimental observations. / A metalurgia do pó consiste basicamente em três etapas: preparação do pó (mistura), prensagem e sinterização. Durante a etapa de prensagem, o atrito entre as partículas do pó e as paredes da cavidade da matriz pode induzir a formação de heterogeneidades no compactado verde que afetam negativamente a etapa de sinterização. A simulação computacional pelo método dos elementos finitos é uma ferramenta eficaz no estudo do processo de prensagem, sendo o modelo de material um ponto chave na aplicação do método. O modelo de Drucker- Prager/Cap implementado no software comercial de elementos finitos AbaqusTM v6.14 é adequado para simular o adensamento mecânicos de pós metálicos. Os principais parâmetros deste modelo foram calibrados experimentalmente para o pó ferroso BSM 1018. Para isso foram realizados ensaios mecânicos contando com o auxílio da técnica de correlação de imagens digitais – a metodologia de calibração proposta consiste em identificar os parâmetros do modelo utilizando apenas ensaios mecânicos simples combinados com dados obtidos na literatura. Por fim, validou-se a calibração do modelo via comparação entre os resultados obtidos em um ensaio cíclico de prensagem uniaxial em matriz rígida real e os resultados obtidos em uma simulação computacional deste ensaio.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-12-19T10:10:32Z No. of bitstreams: 1 DissFSM.pdf: 13052828 bytes, checksum: d7bc48b1bd94b3c0b5c9de86b2b4f85d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2017-01-16T17:50:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFSM.pdf: 13052828 bytes, checksum: d7bc48b1bd94b3c0b5c9de86b2b4f85d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2017-01-16T17:50:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFSM.pdf: 13052828 bytes, checksum: d7bc48b1bd94b3c0b5c9de86b2b4f85d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-16T17:50:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFSM.pdf: 13052828 bytes, checksum: d7bc48b1bd94b3c0b5c9de86b2b4f85d (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / One of the methods for the processing of refractory material is cold pressing of the powder material, followed by sintering. Heterogeneous distribution of density can occur in the green compact during pressing because of the friction between the particles of the material and the pressing tools, that may hinder the sintering step. In this context, the simulation of the pressing process constitutes an important tool for the study and improvement of this step, to obtain green compacts with good microstructural homogeneity and also analyze the pressing tools to optimize its design in industrial applications. The identification of a constitutive model to represent the powder material is required to perform the simulation and it is the most complex step. The Drucker-Prager/Cap model implemented in the commercial software of finite elements, AbaqusTM, is suitable primarily for soil compaction study and is able to simulate the mechanical compaction of particulate materials. The parameters of this model have been obtained for a silico-aluminous refractory by a combination of simple, diametrical and hydrostatic compression tests. In studies available in the literature, the material models are partially identified, and in many cases, inadequate simplifications are applied. This study aimed to identify the parameters of the material model more precisely using the digital images correlation technique in the mechanical tests, which enabled a greater understanding of the yielding mechanisms and the achievement of data not obtained by conventional techniques. This methodology allowed the identification of a constitutive model and it was valitaded by the good agrrement between experimental results and those obtained in computer simulations, applied to a uniaxial case followed by isostatic pressing. / Um dos métodos para o processamento de materiais refratários é a prensagem a frio do material particulado, seguida da etapa de sinterização. Durante a prensagem pode ocorrer uma distribuição heterogênea de densidades no compacto verde, causada pelo atrito entre as partículas do material e as paredes da cavidade do ferramental de prensagem, que pode prejudicar a etapa de sinterização. Neste contexto, a simulação computacional do processo de prensagem constitui-se em uma ferramenta importante para o estudo e aperfeiçoamento desta etapa, visando obter compactos verdes com boa homogeneidade microestrutural e também analisar as solicitações no ferramental a fim de otimizar seu projeto em aplicações industriais. A identificação de um modelo constitutivo que represente o material é necessária para realização das simulações e trata-se da etapa de maior complexidade. O modelo de Drucker-Prager/Cap implementado no software comercial de elementos finitos AbaqusTM é adequado principalmente para o estudo de compactação de solos e é capaz de simular o adensamento mecânico de materiais particulados. Os parâmetros deste modelo para um material refratário sílico-aluminoso foram identificados pela combinação de ensaios de compressão simples, diametral e hidrostática. Em trabalhos disponíveis na literatura, os modelos de material são parcialmente identificados e, em muitos casos, são aplicadas simplificações inadequadas. O presente estudo visou uma identificação mais precisa dos parâmetros do modelo de material, uma vez que os ensaios mecânicos foram auxiliados pela técnica de correlação de imagens digitais, que possibilitou a avaliação mais profunda dos mecanismos de escoamento e a obtenção de dados não alcançados por técnicas convencionais. Essa metodologia permitiu a identificação do modelo constitutivo e a validação consistiu na comparação entre resultados experimentais e os obtidos em simulações computacionais, aplicados a um caso de prensagem uniaxial seguida de prensagem isostática, apresentando boa concordância.