Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11258.pdf: 15838745 bytes, checksum: 72b615533f5974e7ef5317e6caf1b388 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-10T17:59:26Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-10T17:59:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente trabalho foram desenvolvidos compósitos à base de alumina, com adição de carbetos de metais de transição, NbC, TaC e TiC, como reforço. Os carbetos, na forma de partículas, foram adicionados em 1,5% em volume à matriz de alumina durante a moagem em attritor. O processamento foi realizado por moagem em attritor, secagem em rotoevaporadora e desaglomeração em peneira. A dinâmica de oxidação dos carbetos e das composições dos compósitos foi estudada para a definição de parâmetros de sinterização e processamento dos compósitos. A cinética de sinterização foi estudada por dilatometria, com taxa de 10°C/min. até 1600°C em atmosfera de ar sintético, e até 1800°C, em atmosfera de argônio, com esta etapa foi possível verificar que o NbC e o TiC dificultaram a sinterização da alumina e que o TaC auxiliou nos processos de retração. Nas amostras que foram sinterizadas em dilatômetro ao ar foram detectadas fases resultantes de fusão congruente nos compósitos Al2O3/NbC e Al2O3/TaC, foram também observadas evidências de formação de líquido no compósito com adição de TaC. Com base nesses resultados foram estudadas duas técnicas de produção das ferramentas de corte: prensagem uniaxial seguida de sinterização sem pressão e sinterização por prensagem a quente. Todas as amostras foram caracterizadas microestruturalmente e quanto às propriedades mecânicas, tendo-se determinado que as amostras produzidas por prensagem a quente possuem microestrutura mais controlada e propriedades mecânicas superiores às produzidas por sinterização sem pressão. Pelos processos estudados foi observado que os carbetos influenciam diferentemente a sinterização da alumina. De maneira geral a presença destas fases nos contornos de grãos promove alterações na microestrutura modificando o tamanho de grãos da alumina. Foi proposta a hipótese de que esse comportamento é afetado pela formação de uma camada superficial resultante da oxidação dos reforços, com isto, de acordo com os diagramas de fase é possível a formação de soluções sólidas entre alumina e Ta2O5 e Nb2O5 além da formação de fase líquida, estes mecanismos alterariam a mobilidade dos contornos de grão da alumina. Para o processamento das ferramentas de corte foi utilizada prensagem a quente, escolhido pelo critério da microestrutura e propriedades mecânicas. Os testes de usinagem foram realizados com ferramentas de corte de geometria quadrada, em peças de ferro fundido cinzento e vermicular. O tempo de vida útil da ferramenta produzida com o compósito Al2O3/ NbC foi 13% superior quando comparado à uma ferramenta cerâmica comercial no teste de usinagem de ferro fundido cinzento. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07007.pdf: 10191940 bytes, checksum: 90f949a8767cea7a6c8e8cc3d2aee4ee (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A reconstrução tridimensional de superfícies de fratura de materiais compósitos do tipo CFRP é apresentada neste trabalho como um método possível para análise fractográfica desse material, cuja superfície de fratura pode apresentar uma rugosidade acentuada, com grande variação em altura. Dois métodos são apresentados para esse propósito: a reconstrução por foco variável, realizada com imagens de microscopia óptica e a reconstrução por paralaxe, realizada com par de imagens estéreo, obtidas por microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação é realizada para cada um dos dois métodos, discutindo seus limites e a eficiência de cada um deles, perante as dificuldades de análise de materiais compósitos unidirecionais e multidirecionais. O método de foco variável apresentou um excelente resultado de reconstrução, mas tem a necessidade de um número grande de imagens, tempo de dedicação do instrumento e limite de ampliação das imagens como fatores a serem considerados na escolha de melhor método. As inclinações da amostra, durante o método da paralaxe, revelam alterações nos histogramas das imagens adquiridas no sentido horário que limitam o uso do método para materiais com alta rugosidade. A obtenção de imagens em um único sentido e a construção de uma região de interesse, posicionada no centro da imagem são sugestões para tornar o método mais abrangente. A linearidade das projeções de características na imagem inclinada também sugere a possibilidade de realizar a reconstrução utilizando, em vez de apenas duas, múltiplas imagens obtidas no sentido anti-horário. As alterações propostas para modificar a rotina, são sugeridas para que o programa possa ser aplicado de forma mais abrangente, independente da qualidade da superfície de fratura observada. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06176.pdf: 9306804 bytes, checksum: c8d5e9d8cf888b1ed0725717af3c2309 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11258.pdf: 15838745 bytes, checksum: 72b615533f5974e7ef5317e6caf1b388 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-10T17:59:26Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-10T17:59:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O interesse na utilização de fibras naturais com matrizes poliméricas para a preparação de compósitos espalhou-se rapidamente ao longo dos últimos anos. No entanto, a adesão interfacial entre a fibra e a matriz tem ainda de ser aperfeiçoada. Para melhorar a adesão entre os constituintes e, consequentemente as propriedades mecânicas e térmicas dos materiais, duas abordagens foram investigadas: a irradiação por feixe de elétrons e a mercerização. Este trabalho descreve a fabricação e caracterização de biocompósitos de polietileno de alta densidade e fibra do ouriço da castanha do Brasil que foram preparadas por duas metodologias diferentes: a primeira foi irradiar o compósito com 150 kGy e a segunda foi irradiar a matriz com 15 kGy e então produzir o compósito. Para ambas as metodologias foram utilizadas fibras naturais mercerizadas e não mercerizadas. O efeito dos tratamentos estudados para melhorar a adesão entre a fibra e a matriz polimérica foi avaliado através de caracterizações mecânica, química, térmica e morfológica. Com base neste estudo, observou-se que a fibra do ouriço da castanha do Brasil é um material tecnicamente viável para uso como reforço em compósitos poliméricos. Observou-se que o processo de irradiação da matriz seguida da produção dos compósitos é um método eficaz para melhorar as propriedades térmicas e mecânicas dos compósitos biopoliméricos e que, quando comparado com o processo de mercerização, esse método pode ser considerado mais ambientalmente correto (sem produtos químicos e sem geração de resíduo), mais barato e mais simples. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

É cada vez maior a utilização de polímeros reforçados com fibra de vidro no mercado nacional. Entre eles utiliza-se a poliamida 6 que apresenta ótima resistência à tração, ao impacto e à absorção de umidade comparada à poliamida 6 sem reforço de fibra de vidro, sendo atualmente utilizada na indústria automobilística em peças sob o capô, em especial em carcaças de radiadores. Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar o efeito da radiação ionizante nas propriedades mecânicas (resistência à tração, à flexão e ao impacto Izod) e térmicas (resistência ao fio incandescente e temperatura de fusão) da poliamida 6 com reforço de fibra de vidro, submetida à diferentes doses de radiação (100 a 600 kGy). As amostras foram preparadas e irradiadas em um acelerador JOB 188 com feixe de elétrons de energia de 1,5 MeV em diferentes doses e uma taxa de dose de 22,61 kGy/h. Após a irradiação, as propriedades das amostras da poliamida 6 com reforço de fibra de vidro irradiada foram determinadas e comparadas com as amostras não irradiadas e constatou-se que as propriedades mecânicas de resistência à flexão e à tração aumentaram e a de resistência ao impacto diminuiu. Em relação à propriedade térmica de temperatura de fusão diminuiu de 224,4ºC para 212,5ºC mas a perda de massa diante do aumento constante da temperatura também diminuiu. Em relação à propriedade de resistência ao fio incandescente a poliamida 6 com reforço de fibra de vidro irradiada teve um bom desempenho. As imagens captadas por Microscopia Eletrônica de Varredura mostram que a irradiação provocou uma boa integração entre a fibra de vidro e o polímero o que foi responsável pelo bom desempenho na propriedade de resistência ao fio incandescente. / It is each time more common the use of polymers reinforced with fibreglass in the domestic market. Between them it is used polyamide 6 that it presents good tension resistance, to the impact and the humidity absorption compared with non-reinforced, being also at the present time used in the automobile industry in parts underneath the hood, especially in the radiator frames. The aim of this work is to study the effect of ionizing radiation on properties of polyamide 6 with fibreglass reinforcement, undergone to different radiation doses. Samples were prepared and irradiated on JOB 188 accelerator with an electron beam energy of 1.5 MeV in air with different doses (100 to 600 kGy) and a dose rate of 22.61 kGy/h. Afterward the irradiation, the properties of the samples of irradiated polyamide 6 with fibreglass reinforcement were evaluated and compared with the samples non-irradiated. It evidenced that the mechanical properties flexural resistance and tension resistance increased and the resistance to the impact decreased. Regarding the thermal properties of the temperature of fusing decreased of 224,4ºC for 212,5ºC but the loss of mass ahead of the constant increase of the temperature also decreased. In the property of resistance to the glow wire the polyamide 6 with fibreglass reinforcement had a good performance. The images caught for Scanning Electronic Microscopy show that the irradiation provoked a good integration enters the fibreglass and polymer what was responsible for the good performance in the property of resistance to the glow wire.

Constitutive modelling of fibre reinforced solids is the focus of this work. To account for the resulting anisotropy of material, the corresponding strain energy function contains additional terms. Thus, tensile stiffness in the fibre direction is characterised by additional strain invariant and respective material constant. In this way deformation in the fibre direction is penalised. Following this logic, the model investigated in this work includes the term that penalises change in curvature in the fibre direction. The model is based on the large strain anisotropic formulation involving couple stresses, also referred to as “polar elasticity for fibre reinforced solids”. The need of such formulation arises when the size effect becomes significant. Mechanical tests are carried out to confirm the limits of applicability of the classical elasticity for constitutive description of composites with thick fibres. Classical unimaterial models fail to take into account the size affect of fibres and their bending stiffness contribution. The specific simplified model is chosen, which involves new kinematic quantities related to fibre curvature and the corresponding material stiffness parameters. In particular, additional constant k3 (associated with the fibre bending stiffness) is considered. Within the small strains framework, k3 is analytically linked to the geometric and material properties of the composite and can serve as a parameter augmenting the integral stiffness of the whole plate. The numerical tests using the updated finite element code for couple stress theory confirm the relevance of this approach. An analytical study is also carried out, extending the existing solution by Farhat and Soldatos for the fibre-reinforced plate, by including additional extra moduli into constitutive description. Solution for a pure bending problem is extended analytically for couple stress theory. Size effect of fibres is observed analytically. Verification of the new constitutive model and the updated code is carried out using new exact solution for the anisotropic couple stress continuum with the incompressibility constraint. Perfect agreement is achieved for small strain case. Large strain problem is considered by finite element method only qualitatively. Three cases of kinematic constraints on transversely isotropic material are considered in the last section: incompressibility, inextensibility and the double constraint case. They are compared with a general material formulation in which the independent elastic constants are manipulated in order to converge the solution to the “constraint” formulation solution. The problem of a thick plate under sinusoidal load is used as a test problem. The inclusion of couple stresses and additional bending stiffness constant is considered as well. The scheme of determination of the additional constant d31 is suggested by using mechanical tests combined with the analytical procedure.