O presente trabalho tem como objetivo determinar equações básicas que possa predizer o início da estricção difusa. Esta é apresentada como limite inferior da deformação, no estado biaxial de tensões, considerando o atrito e a anisotropia normal do material. Utilizam-se a tração simples e o embutimento com punção esférico como processos de deformação, onde as deformações são medidas através de circulos impressos fotograficamente na chapa. Dados experimentais obtidos por outros pesquisadores são analisados e comparados com a presente teoria. Utilizando estes dados obtém-se curvas limites para o inicio da estricção difusa. Analisa-se experimentalmente a liga de alumínio 7475-0, comparando com os dados teóricos, onde os resultados verificados estão em boa concordância. Outros parâmetros relevantes no processo são também discutidos.

Esta tese fornece uma descrição do comportamento plástico das chapas metálicas anisotrópicas. Alguns dos parâmetros que influenciam a conformabilidade dos materiais das chapas metálicas, assim como duas das principais operações de conformação de chapas metálicas são discutidas, ou seja, estiramento e estampagem. Também são descritas e analisadas algumas teorias comumente usadas para predizer as deformações limites na conformação de chapas metálicas. Essas formulações levam em consideração o comportamento anisotrópico das chapas metálicas pelo emprego do critério de escoamento não quadrático de Hill (1979) e pode explicar o comportamento mecânico de uma variedade de chapas metálicas. O papel do expoente M do critério de escoamento de Hill 1979 é reinterpretado utilizando-se a teoria de Bressan e Williams, onde se argumenta que o expoente M seria independente do valor de R e poderia ter valores maiores que 2. Adicionalmente, propõe-se o desenvolvimento de um código numérico capaz de permitir o estudo dos fatores que influem na simulação numérica de processos de conformação, desde o estágio inicial até os níveis de deformação que caracterizariam a instabilidade plástica do material, estricção. Uma vez dominada a técnica numérica, assim como os erros acumulados durante a etapa de solução, é possível propor melhorias para os critérios de parada utilizados atualmente. Também é foco desta tese contribuir para o melhor entendimento das técnicas numéricas empregadas para tratamento da não linearidade do material, característica dos processos de conformação de chapas metálicas. Dessa forma, é desenvolvido um programa de elementos finitos tridimensional, no MatLab, utilizando a formulação Elástico-Plástica para materiais anisotrópicos pela incorporação da quadrática de Hill de 1948. O tratamento da não linearidade do material durante a conformação é analisado utilizando o algoritmo numérico de Newton Raphson e a técnica de incremento de tensão, que leva em consideração a lei do escoamento associado e assegura a normalidade do vetor de deformação, com relação à superfície de escoamento. Esses dois modelos matemáticos são numericamente analisados e comparados com dados experimentais disponíveis na literatura para alguns materiais de chapas metálicas utilizados nos processos de conformação de chapas, pela previsão e expansão da superfície de escoamento.

O presente trabalho apresenta um processo de conformação a frio para tubos cilíndricos de parede fina, onde a relação entre o raio toroidal e o diâmetro da seção reta ficam abaixo de 1,7, faixa não atingida pelas dobradeiras convencionais. A idéia central do processo consiste em dobrar tubos de cobre e latão em matriz fechada, usando um elastômero (poliuretano) como meio de constrição interna à flambagem durante a operação de dobramento. Vale salientar que em processos anteriores era aplicada carga apenas por um punção, enquanto que no presente trabalho, além do punção qua aplica a carga necessária à conformação, tem-se como contra-punção que permite o controle da pressurização interna do tubo por meio do elastômero. É também apresentado um modelo teórico aproximado para previsão das cargas de conformação, baseado na Teoria do Limite Superior (Upper-bound Theory), com a finalidade de comparar valores teóricos com os obtidos experimentalmente, os quais mostraram boa aproximação.Com relação a aplicações de caráter mais amplo, destaca-se que o modelo apresenta matrizes e dispositivos auxiliares que trabalham numa faixa não atingida pelas dobradeiras convencionais, onde parâmetros como atrito e lubrificação são largamente discutidos. Outros parâmetros inerentes ao processo são também analisados.

Dando prosseguimento nos trabalhos desenvolvidos com elastômeros, este trabalho apresentará um modelamento teórico através da teoria do imite superior, que permitirá determinar os esforços necessários à conformação de junções para os mais variados ângulos. Serão apresentados também procedimentos e dados obtidos experimentalmente para a conformação da junção não simétrica para tubos dos materiais cobre e latão dentro de certos parâmetros geométricos. Serão realizadas análises da modelagem teórica e posteriormente será realizado um confronto, em termos de carga necessária à conformação total da junção, dos resultados obtidos pelo modelo matemático e aqueles alcançados para a consecução da conformação na prática. Serão também apresentadas análises micrográficas e de microdurezas dos materiais antes e após a conformação nas regiões mais críticas do tubo após ser conformado, para uma comparação com regiões do tubo que não sofrem tanta deformação.

Neste trabalho, desenvolveu-se um conformador de feixe, composto de um par de espelhos, para otimizar a sobreposição espacial entre o feixe de bombeamento e o feixe a ser amplificado, em um amplificador para laser de corante, o qual é bombeado transversalmente por um laser de vapor de cobre. Esse dispositivo utiliza um par de espelhos próximos, levemente inclinados, para transformar e homogeneizar o feixe de bombeamento. Usando os princípios da Óptica Geométrica e de Fourier foi possível simular numericamente o traçado de raio dentro do par de espelhos e o campo da radiação sobre o plano imagem da abertura da fenda de saída do par de espelhos. Neste trabalho apresentam-se e discutem-se os resultados teóricos e experimentais obtidos, os quais possuem uma boa homogeneização do perfil de intensidade indicando que este dispositivo é adequado para a transformar e homogeneizar feixes de laser na fenda de saída do par de espelhos.

Cerâmicas porosas têm sido aplicadas como isolantes térmicos, filtros, membranas, queimadores de gás, materiais para implantes ósseos, entre outros. A conformação de materiais porosos com amido está fundamentada nas propriedades de formação de gel em água, tornando possível seu uso como agente conformador e formador de poros. Esta técnica permite um adequado controle da porosidade do produto final, pois esta é relacionada com as características morfológicas dos grãos de amido. O presente trabalho consistiu na preparação de materiais cerâmicos porosos à base de alumina, a partir de suspensões contendo diferentes concentrações de amido e variando-se a temperatura sinterização. O estudo reológico das suspensões de alumina e amido foi realizado com o objetivo de se determinar a faixa de temperatura de gelatinização deste material, cujo valor encontrado foi de 55 a 60C. A microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) permitiu o estudo do comportamento do amido em água sob aquecimento e a análise de imagens correlacionou o aumento da área total das partículas em função da temperatura, com os resultados de reologia. Estas micrografias mostraram que o aumento do tamanho das partículas de amido ocorreu devido à absorção de água do sistema, causando a diminuição da água livre para fluxo e, por estas razões, a viscosidade das suspensões aumentou. Além disso, esta técnica de microscopia possibilitou a análise qualitativa do mecanismo de consolidação da suspensão cerâmica pela técnica de conformação com amido. As peças cerâmicas sinterizadas obtidas foram caracterizadas quanto à sua massa específica e porosidade aparente, pelo princípio de Arquimedes, a microestrutura foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e diâmetro dos poros por porosimetria de mercúrio.

Este trabalho estuda as propriedades mecânicas de um painel com um reforçador longitudinal integrado, fabricado por VaRTM, sujeito a um carregamento de compressão no sentido do reforçador. Para isso, ensaios mecânicos, sustentados por normas internacionais, foram realizados em corpos de prova, extraídos de posições pré-determinadas ao longo do comprimento de infusão, para a obtenção das propriedades mecânicas do material, tais como resistência à compressão, resistência ao cisalhamento interlaminar e comportamento em impacto fora do plano, e ensaios de caracterização do material, como fração volumétrica de fibras e ultrassom, de forma que fosse possível validar o método de fabricação, comparando as propriedades mecânicas obtidas nos ensaios com os resultados encontrados na literatura. Ao final, é mostrado que o processo é válido para a fabricação de componentes em compósito. Porém, é dependente de variáveis de processo como, por exemplo, a temperatura de cura da resina, que influencia diretamente na resistência à compressão do material. O painel reforçado também apresentou um desempenho sob carregamento de compressão satisfatório, o que valida a sua produção pelo processo em questão.

Esta tese fornece uma descrição do comportamento plástico de tubos metálicos de parede fina isotrópicos e anisotrópicos na conformação não convencional de junções metálicas utilizando elastômeros.A força total de conformação associada ao deslocamento do domo das junções são previstas teoricamente e experimentalmente para três materiais de tubos recozidos distintos: Alumínio, Cobre e Latão 70/30. Alguns dos parâmetros plásticos dos materiais dos tubos, assim como o parâmetro do processo escolhido, o fator de atrito, são também analisados com base nessas mesmas forças.Um dispositivo foi também construído e empregado somente para simular o processo unilateral de conformação de junções de cobre, devido à dificuldade já estabelecida na predição do valor do fator de atrito, m. Este dispositivo é capaz de avaliar o fator de atrito usado em um novo modelo analítico para o calculo da força total de conformação, a qual é útil para a definição do ferramental e do equipamento necessário no processo. Esse modelo incorpora a anisotropia, através do emprego de três critérios de escoamentos anisotrópicos diferentes, ou seja, o critério de Hill de 1948, o critério de Hill de 1979 e uma variante desse último critério, estabelecida por Hosford.Finalmente, é estabelecido um melhor entendimento sobre o comportamento ao escoamento plástico de tubos de paredes finas em processamento, o qual traduz o conhecimento necessário para propor soluções visando melhorar a eficiência do processo de conformação de junções de tubos metálicos utilizando elastômeros, assim como permitirá a idealização de novos projetos.

Este trabalho tem como objetivo a modelagem por grafo de ligação (Bond Graph) de uma máquina de extrusão de borracha para pneumáticos e a identificação experimental dos parâmetros do modelo BG. Esta modelagem possibilita modelos contínuos no espaço de estados que podem ser convertidos para modelos contínuos em função de transferência. A metodologia de identificação de sistemas fornece modelos discretos de função de transferência que podem ser convertidos, apropriadamente, em modelos contínuos em função de transferência, sendo esses comparados com os modelos contínuos em função de transferência da modelagem BG com o objetivo de validar e melhorar a realidade do modelo teórico. O processo decorre a quente, faz-se necessário um controle da velocidade do parafuso de extrusão com referência ao tapete de resfriamento para obter o perfil de material dentro das especificações de tamanho e peso determinadas pelo departamento de qualidade do produto. Para o processo de identificação foi desenvolvido um sistema de aquisição de dados via microcomputador PC com condicionamento de sinais AD/DA e um programa de computador, em linguagem LabVIEW, o qual controla o sistema de aquisição de dados e armazena as leituras para a identificação off-line. Para o processo de identificação e validação dos modelos foram utilizadas as ferramentas de identificação de sistemas do programa de computador MATLAB.

Este trabalho trata do fenômeno da recuperação elástica de chapas metálicas dobradas. O problema da recuperação elástica é muito comum na indústria de conformação mecânica e de também extrema importância, pois, muitos componentes estruturais são fabricados pelo processo de dobramento de chapas, sendo posteriormente interligados por meio de elementos de união. Entretanto, a falta de precisão dimensional dessas chapas dobradas pode resultar num pré-tensionamento das juntas e elementos de união, devido à montagens forçadas. Como conseqüência haverá uma redução na vida esperada para o componente estrutural, associado ao aumento das tensões de trabalho. Por isso, processos não convencionais com uso de elastômero foram desenvolvidos e são utilizados na indústria aeronáutica, permitindo menor recuperação elástica dos componentes conformados, no entanto, para a maioria desses processos não há uma modelagem teórica. Assim, este trabalho tem como objetivo propor um modelo para avaliar a recuperação elástica de chapas metálicas dobradas pelo processo de dobramento não convencional, afim de se evitar o ajuste do processo pelo procedimento experimental (tentativa e erro) nas indústrias de conformação, que resulta em aumento de custos e refugo de material. Além disso, uma comparação entre os dois processos de dobramento é executada com objetivo de verificar experimentalmente a recuperação elástica das chapas dobradas por ambos os processos. Quanto aos resultados obtidos, observou-se que o modelo proposto fornece resultados satisfatórios. A comparação experimental de ambos os processos comprovou a menor recuperação elástica das chapas dobradas pelo processo não-convencional. Finalmente, foi proposta uma interpretação do fenômeno da recuperação elástica à nível microscópico.