Aços ferríticos ligados ao cromo e molibdênio, como o ASTM A335 P22, são largamente utilizados nos geradores de vapor em plantas termoelétricas ao redor do mundo e podem apresentar trincas por fadiga durante sua operação. A montagem dos componentes dos geradores de vapor em campo é realizada através de técnicas manuais de soldagem e tem sido apontada como um fator crítico para a qualidade destes equipamentos quando algum parâmetro de soldagem é negligenciado durante o processo. A região soldada de um aço ligado sofre grande influência do ciclo térmico durante a soldagem, cujos elementos de liga mesmo em pequenas quantidades presentes no aço e metal da solda aumentam a temperabilidade, e que dessa forma favorece a formação de microestruturas bainíticas ou martensíticas na região soldada. Neste estudo, uma solda realizada de acordo com o procedimento qualificado, com pré-aquecimento e alivio de tensões pós-soldagem, foi comparada com uma solda realizada sem os tratamentos de pré-aquecimento e alivio de tensões, e foi comparada ainda com uma solda realizada sem os tratamentos térmicos de pré-aquecimento e alivio de tensões e com aporte de calor acima do determinado pelo procedimento. Para isto, o desempenho de cada solda foi analisado quanto ao desempenho nos ensaios de tração, dobramento lateral (requisitos de qualificação de procedimento pelo código ASME IX), e nos ensaios complementares de resistência ao impacto charpy e tenacidade à fratura de cada região principal da solda (Material base, ZTA e Metal de adição). A tenacidade à fratura de cada uma das regiões foi determinada através da técnica da mecânica da fratura elasto-plástica do Deslocamento da Abertura da ponta da trinca, \"Crack Tip Open Displacement\" (CTOD), aplicada a materiais dúcteis. O resultado deste estudo comparativo mostra que mesmo negligenciando os limites dos parâmetros do procedimento de soldagem especificado para o aço ASTM A335 P22, com espessura de 21mm e 304,8mm de diâmetro, o procedimento teria sido aprovado nos ensaios de qualificação estabelecidos pela norma (tração e dobramento lateral). Contudo, os resultados dos ensaios de Impacto charpy e CTOD realizados nas regiões da solda, mostraram que o metal de adição apresentou tenacidade bem a baixo do que foi observado para a ZTA e para o material base. Desta forma a realização do pré-aquecimento e tratamento de alívio pós-soldagem produziu microestruturas de menor dureza, mas que não refletiu em um aumento da tenacidade do metal de adição. / Ferritic alloy steels with chromium and molybdenum, as ASTM A335 P22, are widely used in steam generators in power plants around the world and may have broken fatigue during operation. The assembly of the components of the steam generators in the field is performed by manual welding techniques and has been identified as a critical factor for the quality of these devices when some parameter is ignored during the welding process. The welded region of an alloy is influenced thermal cycle during welding, alloying elements present in the steel and weld metal increases hardenability, and thus favors the formation of bainíticas or martensitic microstructures in the welded region. In this study, a weld made according to the procedure qualified, pre-heating and post-weld relief of stress was compared with a weld treatments performed without preheating and relieving stress, and was further compared with a solder heat treatments performed without preheating and stress relief heat input and determined by the above procedure. For this, the performance of each weld was analyzed for performance in tensile tests, lateral bending (qualification requirements of ASME IX by procedure code), and testing of Charpy impact resistance and toughness of each major region of the fracture weld (base material, HAZ and weld metal). The fracture toughness of each region was determined by fracture mechanics technique of elastic-plastic fracture Crack Tip Open Displacement (CTOD) applied to ductile materials. The result of this comparative study shows that even neglecting the parameters limits of the welding procedure specified for ASTM A335 P22 with thickness of 21mm and diameter of 304.8 mm, the procedure would have passed in qualification tests established by ASME IX (tensile and lateral bending). However, the results of Charpy impact and the CTOD tests performed in weld regions showed that the weld metal had a very low tenacity than was observed in the HAZ and the base material. Thus the realization of pre-heating and post-weld treatment relief produced microstructures with lower hardness but that was not reflected in an increase in the toughness of weld metal.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

Este estudo apresenta uma análise, por meio do método não linear dos elementos finitos, de uma prótese parcial fixa de quatro elementos, tendo como pilares um dente natural, localizado na região do primeiro pré-molar inferior, e um implante osseointegrado, localizado na região do segundo molar inferior do mesmo hemiarco. Os modelos deste trabalho, foram criados a partir de radiografias periapicais da região posterior da mandíbula, foram digitalizadas e, posteriormente modificadas, dando origem aos modelos computacionais. Com auxílio do programa Ansys® simulou-se uma carga vertical de 175 N, distribuída ao longo dos retentores e pônticos desta prótese. Foram avaliadas três situações: Modelo 1: prótese fixa com conectores rígidos; Modelo 2: prótese fixa com um conector semi-rígido entre o primeiro pré-molar e o segundo pré-molar; Modelo 3: prótese fixa com um conector semi-rígido entre primeiro molar e segundo molar. Para simular os conectores semirígidos foram usados elementos de contato. A partir dos resultados obtidos, percebeu-se, em todos os modelos, que a região óssea que apresentou maior concentração de tensões foi a próximo da crista óssea mesial do implante, sendo os maiores níveis de tensões encontrados no Modelo 2 e os menores no modelo 3. Observou-se também, com relação ao implante, nos Modelos 1 e 3, altos níveis de tensões na região cervical-mesial, próximo da união retentor-pilar intermediário, já no Modelo 2 percebemos um grande aumento das tensões em toda região cervical. Constatou-se também, com relação aos conectores no Modelo 1, altos níveis de tensões entre os pônticos e entre o pôntico e o retentor sobre implante; no Modelo 2, os maiores níveis de tensões foram encontrados entre os molares e, no Modelo 3 os maiores níveis de tensões foram encontrados no conector semi-rígido. / The aim of this study was to analyze, through a non linear method of finite elements, a fixed partial denture of four elements, having natural teeth as an abutment located in the mandibular first pre-molar region and an osseointegrated implant located in the mandibular second molar region in the same hemi-arc, when a vertical load of 175N was applied and distributed over the retainer and pontic. Three situations were evaluated: Model 1: fixed denture with rigid connectors; Model 2: fixed denture with a semi-rigid connector between the first and second pre-molar; Model 3: fixed denture with a semi-rigid connector between first molar and second molar. From the results obtained from all models, the bone region that presented the highest stress concentration was close to the mesial region in the cortical bone of the implant. The highest stress levels were found in model 2 and the lowest in model 3. As regards the implant, in models 1 and 3, higher stress levels were also observed in the cervicalmesial region, close to the intermediate retainer abutment union. In model 2, a great increase of stress was observed in the entire cervical region. Moreover, with regard to the connectors, in model 1, there were high stress levels between the pontics and between the pontic and implant retainer; in model 2 the highest stress levels were found between the molars; and in model 3, the highest stress levels were found at the semi-rigid connector.

Em casos de edentulismo parcial, especialmente na ausência de três ou mais dentes posteriores contíguos, não há consenso sobre o número ideal de implantes a serem utilizados nem sobre a conveniência biomecânica de unir ou não as coroas protéticas. O presente estudo teve como finalidade analisar a influência da esplintagem de restaurações protéticas fixas e do número de implantes na distribuição das tensões de von Mises em modelos matemáticos bidimensionais obtidos pelo método de elementos finitos. A partir da imagem digitalizada de uma peça anatômica real, correspondente ao corte sagital da porção posterior esquerda de uma mandíbula, três modelos foram desenvolvidos com as seguintes configurações: (1) coroas protéticas isoladas sobre três implantes; (2) coroas protéticas esplintadas sobre três implantes; e (3) prótese parcial fixa sobre dois implantes, com um pôntico intermediário. Uma carga estática de 300N foi dividida, com igual magnitude, por 15 áreas de aplicação nas superfícies oclusais e angulada em 15º em relação ao longo eixo das restaurações. Os resultados mostraram que o modelo com coroas esplintadas sobre três implantes apresentou os menores valores de tensão, enquanto os maiores valores de tensão foram encontrados no modelo com coroas isoladas. O limite de proporcionalidade dos materiais e estruturas analisadas não foi alcançado nos três modelos, fato que não contra-indicou nenhuma das configurações estudadas. Entretanto, os resultados sugeriram que o planejamento do tratamento deve ser adequado a condições anatômicas, oclusais e biomecânicas específicas. / In cases of partial edentulism, specially in the absence of three or more contiguous posterior teeth, there is not a consensus about the ideal number of implants nor the biomechanical convenience of splinting or not prosthetic crowns. The aim of the present study was to analyze the influence of the splinting of fixed prosthetic restorations and the number of implants on von Mises stress distribution within mathematical two-dimensional models obtained from finite element method. From the digitalized image of a real anatomical piece, corresponding to the sagital slice of the left posterior portion of a mandible, three models were constructed in the following configurations: (1) non-splinted prosthetic crowns on three implants; (2) splinted prosthetic crowns on three implants; and (3) fixed partial denture on two implants, with an intermediate pontic. A 300N static load was divided, in equal magnitude, by 15 application areas on occlusal surfaces and angled in 15º in relation to the long axis of the restorations. The results showed that the model with splinted crowns on three implants presented the lowest stress values, whereas the highest stress values were found in the model with non-splinted crowns. The proportional limit of the analyzed materials and structures was not reached in the three models, fact that did not contraindicate any studied configuration. However, the results suggested that treatment planning may be adequate to anatomical, occlusal and biomechanical specific conditions.

O pavimento de concreto continuamente armado (PCCA) é caracterizado pela presença de uma alta taxa de armadura longitudinal localizada acima do meio da placa; essa armadura possibilita ao pavimento uma placa de concreto sem juntas. Diferentemente do pavimento de concreto simples, no PCCA não há uma indução da fissuração; as fissuras ocorrem de maneira aleatória, porém são mantidas fortemente apertadas pela armadura longitudinal proporcionando uma estrutura de alta durabilidade exigindo o mínimo de manutenção. Perante tais benefícios, decidiu-se construir quatro seções experimentais deste pavimento no campus da Universidade de São Paulo. A maior diferença entre o PCCA experimental e aqueles encontrados na literatura técnica é a extensão; com o intuito de simular uma parada de ônibus, cada seção possui 50 metros de comprimento, curtas em comparação com os até 400 metros de comprimento encontrados em PCCA tradicionais. Para analisar o comportamento do pavimento foram esquematizados três estudos de desempenho: levantamentos de fissuras; testes de deformação com provas de carga dinâmicas (PCD) com um caminhão carregado; e testes de deflexões com o Falling Weight Deflectometer (FWD). A análise da fissuração mostra um comportamento bastante distinto daquele encontrado em PCCA tradicionais; a curta extensão, aliada à falta de ancoragem da placa, resultou em uma fissuração bastante tardia e em um elevado espaçamento entre fissuras. A seção 1, não apresenta, até esta data (dezembro de 2013), nenhuma fissura. A pouca fissuração sugeriu a hipótese de que as fissuras estariam invisíveis a olho nu em função do forte efeito de amarração das barras longitudinais. Entretanto, apesar de tais diferenças, o estudo das tensões através das deformações obtidas pelos strain gauges nas PCD apontam um desempenho estrutural adequado do pavimento; as tensões de tração na flexão resultaram em valores bastante inferiores à resistência do concreto, assegurando a qualidade da placa. Além destas afirmações, as PCD possibilitaram uma série de análises de tensões com configurações de carregamento diferentes. O estudo de deflexões mostrou que nas proximidades da borda longitudinal do pavimento, as deflexões são maiores devido à falta de ancoragem do sistema; no centro as deflexões foram típicas de pavimentos de concreto. A retroanálise das bacias de deflexão resultou em valores de módulo de elasticidade e módulo de reação do subleito baixos próximos à borda, reforçando o impacto da falta de ancoragem. A análise da eficiência de transferência de carga entre fissuras mostrou um desempenho altamente satisfatório de todas as fissuras, inclusive aquelas mais próximas das bordas, o que, novamente, certifica a integridade estrutural da placa. / The continuously reinforced concrete pavement (CRCP) is characterized by the presence of a high longitudinal reinforcement percentage located above the slabs middle; this steel allows a concrete slab without joints. Unlike jointed plain concrete pavements, the CRCP has no cracking induction; the cracks occur randomly, but are held strongly tight by the longitudinal steel, thus, providing a highly durable structure that requires minimal maintenance. Given these benefits, it was decided to build four experimental sections of this pavement on the University of São Paulo\'s campus. The biggest difference between the experimental CRCP and those found in the technical literature is the length; in order to simulate a bus stop, each section is 50 meters long, short compared to traditional PCCA up to 400 meters long. To analyze the behavior of the pavement, three performance studies were carried out: cracks surveys; strain tests with dynamic load tests (DLT) with a loaded truck; and Falling Weight Deflectometer (FWD) deflection testing. The analysis shows that the cracking pattern is quite distinct from that found in traditional PCCA, the short extension, coupled with the slabs lack of anchorage, resulted in a late cracking development and in large crack spacing. Section 1, has yet to develop any cracks. The low cracking suggested the hypothesis that the cracks were invisible to the naked eye due to the longitudinal bars strong binding effect. However, despite these differences, the stress study through strains obtained by strain gauges in DLT indicate an appropriate structural performance of the pavement, the flexural tensile stresses resulted in values well below the concretes strength, ensuring the slabs quality. Also, the DLT enable a series of stresses analysis with different load configurations. The deflection study showed that in the longitudinal edges vicinity, deflections are higher due to lack of any anchorage system; the center deflections are typical concrete pavement ones. The deflection basins backcalculation resulted in values of elasticity modulus of concrete and modulus of subgrade reaction lower near the edge, reinforcing the impact of the lack of anchorage. The analysis of the load transfer efficiency across cracks showed highly satisfactory performance of all cracks, including those nearest to the edge, which certifies the structural integrity of the slab.

O desenho do implante é um fator de grande relevância na distribuição das tensões geradas nos tecidos perimplantares. A proposição deste estudo foi avaliar a distribuição das tensões de cinco diferentes desenhos de implantes, quando submetidos a carregamentos axiais uniformemente distribuídos. Foram confeccionadas cinco mandíbulas fotoelásticas, nas quais estavam inseridas os implantes utilizados nesta pesquisa Tappered Effect (TE 4.1X12mm- Straumann Dental Implant System), Bone Level (BL 4.1X12mm- Straumann Dental Implant System), Regular Neck Standard Plus (RNSP 4.1X12mm- Straumann Dental Implant System), Ankylos (AK 4.5X11mm- Dentsply Ind e Com Ltda) , Branemark MKIII (MKIII 3.75mmX11.5mm- Nobel Biocare AB). Estas mandíbulas foram posicionadas no crânio fotoelástico, e cargas axiais, uniformemente distribuídas de 2,3 e 4 bars foram aplicadas. Dos cinco implantes utilizados, o BL e o AK apresentam plataforma reduzida e formato cilíndrico, o TE apresenta o formato cônico , RNSP e MKIII formato cilíndrico, sendo que estes apresentam plataforma regulares. Os resultados obtidos mostram que ambos os implantes, apresentaram tensões na região onde se localizam as roscas dos implantes. Os implantes BL e AK, ficaram livres de tensões na região cervical. O implante MKIII foi o que apresentou maiores tensões na região apical, e ao longo do implante não foram observadas tensões dissipadas. O implante RNSP apresentou maiores tensões na região do pescoço do implante. O TE apresentou tensões bem distribuídas ao longo do implante, mas não houve isenção de tensões na região do pescoço. Concluímos que implantes que apresentam plataformas reduzidas (AK e BL) geram tensões distantes da região cervical. Apesar dos implantes TE e RNSP apresentarem plataformas de mesma dimensão, o RNSP apresentou maiores tensões na região da plataforma, podendo concluir que implantes de formatos cônicos distribuem de maneira favorável as tensões. O MKIII apresentou maiores tensões na região apical. / The design of the implant is a highly relevant factor in the distribution of stresses generated in the peri-implant tissues. The proposition of this study was to evaluate the stress distribution of five different designs of implants, when subjected to axial loads uniformly distributed. Were prepared five photoelastic jaws, in which the implants used in this research were inserted: Tappered Effect (TE-4.1X12mm Straumann Dental Implant System), Bone Level (BL-4.1X12mm Straumann Dental Implant System), Regular Neck Standard Plus (RNSP 4.1X12mm- Straumann Dental Implant System) Ankylos (AK-4.5X11mm Dentsply Ind e Com Ltda), Branemark MKIII (3.75mmX11.5mm MKIII, Nobel Biocare AB). The mandibles were positioned on the photoelastic skull, and axial loads, uniformly distributed in 2.3 and 4 bars were applied. Among the five implants used, the BL and AK have reduced platform and cylindrical, the TE has conical shape, and MKIII RNSP cylindrical shape, and these have regular platform. The results show that both implants showed tensions in the region where we find the threads of the implants. Implants BL and AK, were free of cervical tension. The MKIII implant showed the highest stresses in the apical region and along the implant there were no tensions dissipated. The implant RNSP showed greater tension in the neck of the implant. The TE showed tensions well distributed over the implant, but there was no relief of tension in the neck. We conclude that implants that have reduced platform (AK and BL) create tension distant from the cervical region. Despite RNSP TE implants have the same dimension platforms, the RNSP showed higher stress in the region of the platform, and may conclude that implants conical distribute favorably tensions. The MKIII showed higher stress in the apical region.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CinthiaMsc2012.pdf: 994277 bytes, checksum: 013909f014a68637b4dd646de35291cc (MD5) Previous issue date: 2012-11-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions or source-terms. The topological derivative has been successfully applied in the treatment of a wide range of problems such as topology optimization, inverse analysis and image processing. In this work the topological derivative is applied in the context of topology optimization of structures under plane stress assumptions and subject to multiple load cases. In particular, the structural compliance is minimized under volume constraint imposed through the Augmented Lagrangian Method. Since we are dealing with multiple load cases, a multi-objective optimization problem is proposed and the topological sensitivity is obtained as a sum of the topological derivatives associated with each load case. The obtained result is used to devise a topology optimization algorithm based on the topological derivative together with a level-set domain representation method. Finally, several finite element-based examples of structural optimization are presented. / A derivada topológica é um campo escalar que mede a sensibilidade de um dado funcional de forma quando o domínio de definição do problema sofre uma perturbação singular infinitesimal, como a inserção de furos, inclusões ou termos fontes. Este conceito tem sido reconhecido como uma poderosa ferramenta na obtenção da topologia ótima em diversos problemas da física e da engenharia; e vem sendo objeto de estudo em áreas de pesquisa como otimização topológica, processamento de imagens e problemas inversos. No presente trabalho, a derivada topológica é aplicada no contexto de otimização topológica de estruturas em estado plano de tensões, sujeitas a múltiplos casos de carregamento. Em particular,a complacência da estrutura é minimizada com restrição de volume imposta através do método do lagrangeano aumentado. Desde que lida-se com múltiplos casos de carregamento, é proposto um problema de otimização multiobjetivo e a sensibilidade é dada pela soma das derivadas topológicas para cada caso de carregamento. O resultado obtido é então utilizado como direção de descida da função custo em um algoritmo de otimização estrutural baseado na derivada topológica e na representação do domínio por função level-set. Finalmente, são apresentados alguns exemplos numéricos que permitem validar a metodologia proposta.

Os painéis de material compósito são curados (ou consolidados) a temperaturas que podem variar entre 120oC e 400oC, nas quais os laminados estão totalmente livres de tensões. Quando se inicia o resfriamento dos painéis, à medida que o material começa a enrijecer, a diferença das propriedades físicas do material fibroso na direção das fibras e na direção transversal a estas, principalmente o coeficiente de dilatação térmica, provoca o surgimento das chamadas tensões residuais térmicas. No caso de um painel uniforme (sem reforçadores), laminado simetricamente e desprovido de restrições externas, o efeito dos esforços resultantes devido às tensões residuais é nulo. Entretanto, se o painel não for laminado simetricamente ou se a placa for reforçada, os esforços resultantes não são nulos e podem ter uma influência significativa no comportamento mecânico da placa. Os trabalhos sobre tensões residuais térmicas realizados até hoje estudam a carga crítica de flambagem linearizada (problema de autovalor) para estruturas/placas de material compósito. Este trabalho estuda a influência destas tensões residuais na situação de pós-flambagem de placas de grafita-epóxi em compressão, com reforçadores de diferentes tipos e larguras. Além da alteração do modo de flambagem das placas, a presença das tensões residuais térmicas pode proporcionar um alto ganho de rigidez, dependendo do tipo e da largura dos reforçadores empregados. Por exemplo, as placas com reforçadores mais largos, antes com maior rigidez do que aquelas com reforçadores mais estreitos, na presença das tensões residuais são menos rígidas do que as últimas. Para outro tipo de reforçador, a situação pode se inverter - a placa de reforçadores mais estreitos, mais rígida na ausência das tensões residuais, é menos rígida na presença de tais tensões. Ainda, para todos os casos estudados, observa-se que o ganho de rigidez é maior para cargas menos elevadas.

A síntese de placas laminadas termicamente enrijecidas sob restrições de flambagem elástica é estudada. O enrijecimento térmico surge em um laminado com rigidez variável ao longo da placa, como por exemplo no caso de sua subdivisão em regiões que diferem entre si quanto à orientação de fibras e espessura de camadas. A síntese estrutural aqui apresentada visa construir este tipo de enrijecimento térmico para aumentar a carga crítica de flambagem dos laminados. Para isto regiões propriamente definidas são controladas por variáveis de projeto associadas às alturas das camadas, de modo que ajustes sucessivos produzidos pela otimização numérica produzam um campo benéfico de tensões residuais térmicas quando o laminado for resfriado da temperatura de cura do material para a sua faixa de temperatura de trabalho. Algoritmos numéricos com base em conceitos de aproximação na otimização estrutural são implementados e testados quanto à eficácia e eficiência em atingir a configuração ótima associada à máxima carga crítica ou mínima massa. As placas são modeladas com o elemento triangular quadrático de seis nós baseado na teoria de placas de primeira ordem, AST6, cuja formulação é revista bem como apresentada a pertinente análise de sensibilidade. É também implementada uma formulação não consistente para a matriz de rigidez geométrica cujo propósito é a análise do problema de carga crítica de flambagem dos laminados usando o elemento AST6.