Os compósitos termoestruturais, como por exemplo, as gargantas de tubeira de foguetes, e proteções térmicas re-irradiativas são manufaturadas mediante a utilização de preformas, portanto são materiais com solicitações termo-mecânicas extremas. O esqueleto dessas preformas é por sua vez montado pela utilização de varetas. Estas varetas são moldadas com fibra de reforço (usualmente fibras de carbono), pelo processo de pultrusão. A utilização dessa tecnologia permite a concepção e manufatura de preformas complexas e de dimensões as mais diversas possíveis, permitindo assim uma flexibilidade no projeto do componente a ser obtido. Este trabalho visa, mediante a utilização de técnicas de cálculo que combinam as propriedades individuais dos constituintes do compósito (fibras de reforço e matriz) e as características geométricas da preforma, obter as propriedades elásticas médias de um determinado grupo de compósitos termo-estruturais com configurações de reforço 3D e 4D. As propriedades foram calculas tendo-se por base as propriedades dos componentes individuais à temperatura ambiente. As propriedades elásticas obtidas serão então comparadas às dos grafites sintéticos utilizados atualmente na concepção de gargantas de tubeiras de veículos lançadores.

O presente trabalho aborda a determinação das constantes elásticas de materiais compósitos estruturais de uso aeronáutico por meio de ensaios de vibração. O primeiro corresponde ao ensaio de vibração livre amortecida de vigas (ASTM E-756) que forneceu as freqüências naturais e os fatores de amortecimento por meio de seus gráficos da função de resposta no tempo. Foram calculados os módulos dinâmicos para um compósito de fibras de carbono/resina epóxi, em corpos-de-prova obtidos por meio de diferentes ângulos de corte no mesmo, e para compósitos de fibras de carbono/resina epóxi, obtidos com tecido tipo plano, com frações em volume de fibras de carbono de 53% e 57%. Compósitos híbridos metal/reforço/resina, do tipo ARALL, CARALL, e GLARE também foram analisados pelo método de vibração livre de vigas. No segundo método, as constantes elásticas foram obtidas pelo ensaio de vibração livre para placas. Nesse caso, uma placa de compósito alumínio/ fibra de carbono/ resina epóxi (CARALL) foi avaliada pelo método de vibração livre, onde as freqüências naturais para os seis primeiros modos de vibração foram obtidas. As freqüências numéricas para esta placa com dimensões de área (2-D) e sem restrições de movimento foram modeladas pelo método dos elementos finitos, utilizando o aplicativo computacional ANSYS 7.0. De posse das freqüências experimentais e numéricas foi implementado um processo de otimização em linguagem própria contida em sub-rotina do ANSYS. A otimização resultou em quatro constantes elásticas (E1, E2, G12 e n12). O mesmo procedimento foi utilizado para uma placa de compósito de fibras de carbono/epóxi, com reforço tipo plano. Os resultados obtidos de testes de vibração foram também comparados com valores obtidos por meio de micromecânica de compósitos.

Quando materiais compósitos são fabricados a altas temperaturas e posteriormente resfriados à temperatura ambiente, aparecem nos materiais tensões residuais térmicas. Este estado de tensões sempre persiste no material e pode influenciar significativamente nas propriedades elásticas e de resistência da estrutura. O presente trabalho tem como objetivo avaliar de forma experimental o efeito das tensões residuais térmicas nas propriedades elásticas de laminados simétricos reforçados. A pesquisa é focada na análise de placas quadradas de carbono/epóxi nas quais foram colados de forma simétrica reforçadores com diferentes geometrias (em forma de quadro, longitudinal e diagonal). Estes reforços foram colados seguindo duas metodologias diferentes. A primeira metodologia consistiu em colar os reforçadores nas placas à temperatura ambiente. A segunda metodologia consistiu em co-curar os reforçadores à temperatura de 177oC (cura). O trabalho experimental baseou-se na realização de ensaios de flexibilidade, vibração livre e flambagem. Para os ensaios de flexibilidade foi aplicada a técnica de topogrametria, a qual permite determinar com exatidão o valor dos deslocamentos fora do plano quando uma força estática transversal é aplicada. Nos ensaios de vibração livre, foram determinadas as freqüências naturais de vibração mediante o uso de um analisador de sinais dinâmicos. Já os testes de flambagem e pós-flambagem foram realizados aplicando uma força de compressão utilizando uma máquina universal de ensaios INSTRON. Os deslocamentos transversais produzidos pela aplicação do carregamento foram obtidos com auxílio da topogrametria. Todos os resultados experimentais foram comparados com resultados numéricos obtidos com auxílio do software comercial ABAQUS. Os resultados comprovam a influência das tensões térmicas residuais nas propriedades elásticas estudadas, assim como a influência da geometria do reforço utilizado na fabricação das placas.

Através do Método dos Elementos Finotos em sua modalidade de descolamentos, o objetivo deste trabalho é aplicar a Técnica do Refinamento Hierárquico p-Adaptativo na solução de problemas da Teoria da Elasticidade Tridimensional. Inicialmente é apresentada a formulação clássica do Método dos Elementos Finitos, sua formulação como especialização do Método de Ritz-Bubnov-Galerkin, seus critérios de convergência e as principais idéias de Refinamento Hierárquico Adaptativo. Em seguida é verificada a correção do programa de cálculo desenvolvido através da comparação com soluções exatas da Teoria da Elasticidade. Finalmente estuda-se a influência de diferentes valores de indicadores de erro, na solução dos campos de tensões em um bloco parcialmente carregado.

Apresentam-se, neste trabalho, as técnicas de refinamento hierárquico adaptativo, em sua modalidade p, quando aplicadas à teoria da elasticidade bidimensional. O trabalho discute as técnicas usuais para obtenção dos indicadores e estimadores de erros, apresentando para os primeiros uma nova sistemática de construção e para os segundos, uma formulação original.

Esta tese apresenta a analise, teorica e experimental, da tecnica de interferometria optica aplicada na caracterizacao de microvibracoes em superficies de solidos. Na parte teorica, analisa-se configuracoes interferometricas homodinas e heterodinas dos tipos Zehnder e Michelson. As aplicabilidades destas configuracoes para caracterizacao de microvibracoes superficiais de naturezas transversal e longitudinal sao discutidas mediante uma formulacao matematica, desenvolvida nesta tese, que constitui uma sintese de trabalhos independentes apresentados por diversos autores. Na formulacao proposta, as microvibracoes sao geradas por ondas elasticas volumetricas incidentes na superficie de um solido nao transparente a radicacao optica. Nesta abordagem, eis os parametros relevantes da vibracao: amplitude, velocidade de propagacao, frequencia e orientacao de deslocamento das particulas. A sensibilidade do interferometro heterodino com relacao a amplitude de vibracao tambem e determinada. Na parte experimental, a configuracao interferometrica investigada e do tipo Mach-Zehnder, onde o feixe optico do braco sensor incide na superficie de um solido que suporta uma onda elastica volumetricagerada por transdutor piezoeletrico. Neste arranjo, utilizou-se um circuito PLL para demodulacao do sinal optico de saida do interferometro. Os resultados experimentais incluem ensaios com microvibracoes continuas e pulsadas. Atraves deles, foi possivel estimar parametroselasticos do material em boa concordancia com aqueles obtidos por tecnicas convencionais.

Este trabalho avaliou o efeito do refinamento de grão e precipitação de partículas de segunda fase na resistência mecânica e propriedades de EMF de ligas inoxidáveis a base de Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co-(Ti), processadas via extrusão em canal angular (1 e 2 passes, = 120, Rota Bc). Verificou-se que a adição de titânio reduz a estabilidade da austenita, promovendo a formação de precipitados primários com estrutura cristalina CCC e parâmetro de rede 0,875 nm, identificados como fase . Nas duas ligas, os tratamentos térmicos realizados após o processamento por ECAE resultaram no refinamento de grão e precipitação da fase , ocasionando considerável aumento da resistência mecânica. Os resultados deste trabalho mostraram que a redução no tamanho de grão é um parâmetro efetivo para a formação de placas de martensita monovariantes, com maior reversibilidade, mas promove um aumento da energia necessária para a transformação martensítica. Observou-se também que a recuperação de forma é dependente da resistência mecânica da matriz. Enquanto esta é baixa prevalece à recuperação de forma devido ao efeito de memória de forma e à medida que se aumenta a resistência mecânica, começa a prevalecer a recuperação superelástica. A recuperação de forma total que é a soma destes dois componentes, eventualmente pode apresentar um máximo na situação de resistência mecânica máxima, mas não sendo isto, um pré-requisito.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-11-10Bitstream added on 2014-06-13T20:56:28Z : No. of bitstreams: 1 tonelli_mc_me_bauru.pdf: 656379 bytes, checksum: 088ba2edc1bcc1ff564c0ee2c5f19b27 (MD5) / Secretaria de Educação do Estado de São Paulo / Neste trabalho foram realizados cálculos mecânico-quânticos periódicos, efetuados em nível ab initio e utilizando-se a teoria do funcional da densidade, combinada com dois diferentes funcionais híbridos: B3LYP e B3PW para dois tipos de peroviskitas de grande interesse tecnológico: BaZrO.3 e BaTiO.3. A simulação de modelos periódicos foi empregada para fazer um estudo sistemático das propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas com a finalidade de validar a metodologia aplicada, assim como o modelo proposto que inclui o nível de teoria aplicado e o conjunto de funções de base que descrevem matematicamente através de funções os orbitais atômicos. Com o objetivo de confrontar os resultados obtidos a partir da implementação do modelo com outros estudos teóricos e experimentais, foram analisadas as densidades de estados, estrutura de bandas e diagrama de energia. Esse estudo teórico possibilitou a identificação dos átomos que mais contribuem para as bandas de energia e também as energias na região entre os limites superiores da banda de valência e inferiores da banda de condução. / We used quantum-mechanical calculations at the Density Functional Theory level, applying periodical models with the B3LYP and B3PW methods to study two systems of technological interest: BaZrO.3 e BaTiO.3. The simulation of periodical models was used to perform a systematical study of the structural, electronic and mechanical properties of those materials with the aim to validate the applied methodology, the proposed model, the level of theory and the base functions that described the atomic orbital mathematically. The objective was to compare the results obtained using the methodology of the present work with the others methodologies utilized in another experimental as theoretical studies. We analyzed the density of states and the band structures and compared with results of others methodologies of study. From the results obtained in the present work could identify whose atoms can make the major contribution to the energy bands near the Fermi level and close to conduction band.

Orientadores: Sandro Guedes de Oliveira, Lúcia Duarte Dillon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_ElitaSelmarade_M.pdf: 3986219 bytes, checksum: 3254aa4fe691af01904819c1fb348ada (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O principal propósito dessa dissertação é estudar modelos de meio efetivo de física de rochas que conecte as propriedades petrofísicas e as propriedades elásticas, assim como a sua aplicação na investigação dessas propriedades em rochas carbonáticas. Inicialmente será feita uma introdução a alguns modelos de física de rochas para meio efetivo, conhecidos como modelo de Voigt-Reuss-Hill, modelo de Kuster & Toksöz, modelo Diferencial de Meio Efetivo e relação de Gassmann, com objetivo de estabelecer os parâmetros que serão medidos e utilizados no desenvolver do trabalho. Após essa parte introdutória, baseado no modelo de Xu-Payne, foram realizadas uma série de análises de atributos geométricos, como a distribuição de tipos de poros, obtidas através de lâminas petrográficas com intuito de descrever a correlação entre as propriedades petrofísicas e elásticas e assim poder calibrar o modelo teórico utilizado na predição dessas propriedades. Dessa forma, o modelo calibrado passa a desempenhar um papel mais condizente com o sistema poroso da rocha permitindo uma melhor correlação entre os parâmetros elásticos e petrofísicos. Os resultados obtidos mostram que a utilização da informação de lâminas petrográficas, na parametrização do modelo, torna o método mais robusto na predição e conexão das propriedades elásticas e petrofísicas de rochas carbonáticas, tornando confiável a mudança de escala rocha-perfil, bem como possibilitando a predição qualitativa de propriedade permo-porosas a partir da velocidade da rocha / Abstract: The main purpose of this dissertation is to study rock physics effective models that connect the petrophysics and elastic properties as well as its application on the investigation of these properties on carbonate rocks. Firstly, we make an introduction to some rock physics of effective models as: Voig-Reuss-Hill, Kuster&Toksöz, Differential Effective Medium, Gassmann¿s Relation, aiming at establishing the parameters that will be measured and used latter. After this introductory part and based on the Xu-Payne model, several geometric factors analysis was done like pore types distribution, obtained by thin sections, with the intention of describing the correlation between the petrophysics and elastic properties. In this way, the model becomes more compatible with the rock porous medium, allowing a better correlation between the petrophysics and elastic parameters. Our results show that using the thin section information on the model parametrization, the predictability and connectivity of petrophysics and elastic properties applied to carbonate rocks become more robust, making trustable the upscale rock-well log and also enabling the permo-porosity properties prediction, in a qualitative way, through the velocity measurements / Mestrado / Física / Mestra em Física

A primeira etapa deste trabalho consiste de uma descrição geral das propriedades mecânicas, temperaturas de transformação e características microestruturais de uma liga Ni-50,2Ti(%at.) com Efeito de Memória de Forma (EMF) previamente produzida via fusão por feixe de elétrons (EBM). O comportamento mecânico foi estudado por ensaios de tração em condições controladas de temperatura e deformação. As curvas de tensão-deformação à temperatura ambiente (amostra no estado martensítico) apresentaram um platô de tensão compreendido entre 150 a 190MPa após a deformação elástica da martensita. Uma recuperação média total (RE + REMF) de 80% foi observada experimentalmente para uma amplitude de deformação variando de 2 a 8%. A influência da temperatura na resistência mecânica também foi verificada com a amostra no estado austenítico ensaiada a 100C e a 120C. Por microscopia óptica (MO) foi verificado que o material apresenta bandas de martensita deformada antes da solubilização, e uma estrutura bastante homogênea com contornos de grão após a solubilização. Além disso, foram verificados o desaparecimento e o reaparecimento do relevo de superfície devido à transformação martensítica reversa e direta, respectivamente, durante o aquecimento e resfriamento da amostra polida eletroliticamente. Por microscopia eletrônica de varredura (MEV) verificou-se que, mesmo no estado não solubilizado, a amostra apresenta fratura dúctil com presença de "dimples". Após solubilização e/ou envelhecimento, a amostra apresenta uma deformação plástica razoável com alongamento total acima de 20%. A segunda etapa deste trabalho mostra a importância de alguns parâmetros do processo na produção da liga Ni-Ti com EMF via EBM, tais como: intensidade de corrente e tempo de exposição do feixe de elétrons, velocidade longitudinal, rotação e configuração da barra de alimentação. Os lingotes foram produzidos a partir de um forno de 30kW, e posteriormente, caracterizados nos estados: bruto de fusão, solubilizado e envelhecido. Os dados de dureza revelam a influência destes tratamentos na formação de precipitados dentro da matriz Ni-Ti. Todos os lingotes apresentaram uma superfície lisa e brilhante e quase sem oxidação. As macro e microestruturas das amostras foram analisadas por MO e MEV. Dependendo da intensidade da corrente, os lingotes apresentaram uma estrutura grosseira formada principalmente por grãos colunares, ou uma estrutura refinada formada por grãos colunares e equiaxiais. Conseqüentemente, foi verificada uma dureza maior, sem vazios internos e uma maior fração volumétrica de precipitados no segundo lingote. As análises por espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e por calorimetria exploratória diferencial (DSC) sugerem uma perda maior de níquel que titânio. No processo de Alimentação Contínua e Lingotamento Estático, a perda de peso variou de 0,5 a 1,2%, dependendo da corrente do feixe de elétrons. No processo de Fusão Estática, as temperaturas de pico da transformação martensítica (Mp) foram comparadas com a curva de referência, e indica que a composição química varia de 50,3 a 50,8%at. de níquel ao longo do comprimento da amostra. Isto também mostra que a produção da liga Ni-Ti com EMF é perfeitamente possível desde que tomados alguns cuidados.