Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T01:45:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vaz_BrunoFilipe_M.pdf: 3622447 bytes, checksum: 4729491ba809efa80fade4767a7247b1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Bielas falham quando submetidas a esforços que ultrapassam seu limite de escoamento. Esses elementos são projetados para suportar tanto esforços em tração quanto em compressão, embora os últimos sejam mais intensos. Para a criação de novas bielas, engenheiros fazem uso de análises de elementos finitos para validar seus desenhos, mas mesmo assim os desenhos atuais dessas peças seguem os modelos desenvolvidos décadas atrás. A validação das análises computacionais dos modelos é feita através de ensaios destrutivos ou medições e análises do produto em uso regular. Engenheiros de desenvolvimento e de testes seriam muito beneficiados por uma ferramenta de ensaios não destrutivos que possibilitassem validar resultados obtidos numericamente rapidamente e a um custo menor que os ensaios tradicionais. A obtenção de campos de tensão pode ser feita através de diversos métodos, dentre os quais se destaca como o mais amplamente utilizado o uso de strain-gauges. Este trabalho avalia o uso do método de medição de tensões em bielas por interferência de padrões de spekle, também conhecido como Eletronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI). As tensões medidas na região plana da alma da biela são comparadas com resultados de elementos finitos. Essa região corresponde à porção interior da alma, excluindo-se as regiões de borda que possuem uma espessura maior. Baseando-se nos conceitos de delineamento de experimentos - DoE (Design of Experiments), foi feito um planejamento dos experimentos com a finalidade de encontrar uma configuração de medições que elimine, ou ao menos minimize a influência de fatores incontroláveis (ruídos). Os ensaios foram realizados em uma biela forjada submetida a esforços compressivos. Concluindo o trabalho foi mostrado que os campos de tensão obtidos pela técnica ESPI estavam em acordo com os resultados obtidos pelo método de elementos finitos, ressaltando assim a utilidade e os benefícios da aplicação da técnica no desenvolvimento de novos produtos que visam um aumento da segurança em componentes de motores / Abstract: Conrods fail when submitted to stresses higher than its yield limit. They are designed to support both compressive and tractive forces, although the first is usually more intense. Engineers use Finite Element simulations to create new shapes, but the main design still follows the one developed several decades ago. The validation of the results is usually performed through destructive tests or field evaluation. Test Engineers and Designers would benefit of a non-destructive tool that would expedite the validation and cost much less than conventional tests. Several possible methods to obtain the stress field of a part might be used, among which the best known and widespread is the use of strain gauges. In this work we evaluate the application of Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI) to measure stresses in conrods in substitution to the classical techniques. The measurements are performed in the flat surface of the conrod and the results compared with those from Finite Elements simulations. This region corresponds to the inner portion of the rod body, excluding only the edges of it that are slightly thicker. An experimental design was developed, based mainly on the concepts of Design of Experiments - DOE, to eliminate or at least reduce the influence of the uncontrollable factors (noise) over the results. The tests were performed with a conventional forged connecting rod submitted to compressive efforts. In conclusion, we showed that the measurements of the stress and strain fields obtained by the ESPI technique are in accordance with the simulations and that this technique is a very useful tool for design engineers, improving the safety and reducing the development cycle in engine applications / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PereiraJunior_Paulo_D.pdf: 3933527 bytes, checksum: ce6440b45089eda939114fc7869bdc4d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As técnicas não destrutivas que utilizam ondas ultrassônicas para avaliação de tensões mecânicas se destacam pela sua simplicidade e baixo custo. A medição de tensão por ultrassom utiliza o princípio da acustoelasticidade que relaciona a variação da velocidade de ondas elásticas com a variação da tensão no material. Entretanto, não apenas a tensão influencia a velocidade de onda, mas também a microestrutura do material inspecionado. A influência da microestrutura pode levar a erros de medição de tensão. O objetivo deste trabalho é verificar a viabilidade da utilização de imagens ultrassônicas para avaliar o efeito de variações microestruturais na velocidade da onda ultrassônica longitudinal criticamente refratada (Lcr) utilizada na medição de tensões. As imagens são geradas a partir de sinais obtidos por uma sonda de transdutores estratificados (array) ultrassônicos e aplicando a técnica Total Focusing Method (TFM). Os sinais obtidos com o array contêm reflexões causadas pela microestrutura granular do material que resultam em um ruído no sinal conhecido como ruído de grão. Por esta razão, os sinais e consequentemente a imagem formada contêm informação acerca da microestrutura do material. Neste trabalho foram verificadas as relações entre tamanho e forma de grão, velocidade de onda e intensidade de ruído em imagens de TFM para amostras de aço ASTM A36. A influência da tensão e temperatura nas imagens ultrassônicas também foi analisada. Os resultados mostraram que assim como a velocidade de onda, a intensidade do ruído de grão nas imagens de TFM também sofre influência do tamanho e forma do grão do material. Entretanto, não foram verificadas variações significativas no ruído de grão em função da tensão aplicada e temperatura. Sendo a intensidade do ruído de grão nas imagens sensível somente às variações microestruturais do material, a técnica pode ser empregada para corrigir valores de velocidade de onda para medições de tensão. No trabalho também é proposto um modelo matemático para obtenção de imagens de TFM para uma dada distribuição de grãos. Os resultados obtidos com o modelo mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais para a frequência de 2,5 MHz / Abstract: Non-destructive techniques using ultrasonic waves to evaluate stresses excel for exhibiting simplicity and low cost. Stress evaluation by ultrasound applies the acoustoelastic theory that relates the variation in velocity of elastic waves with the variation in stress in the material. However, not only stress has influence in wave velocity, but also the microstructure of the specimen being evaluated. The microstructure influence can lead to errors in the stress measurement. The aim of this work is to verify the feasibility of using ultrasonic images to evaluate the effect of microstructural variations in the velocity of longitudinal critically refracted waves (Lcr) used in stress measurements. The images are generated from signals obtained with a probe of ultrasonic array applying the Total Focusing Method (TFM). The signals recorded using the array contain reflections caused by the granular structure of the material that creates a noise in the signal known as grain noise. For this reason, the signals and consequently the images formed carry information about the material¿s microstructure. In this work, it was verified the relations between size and shape of grains, wave velocity and noise intensity in TFM images for samples of ASTM A36 steel. The influence of stress and temperature in the ultrasonic images was also verified. The results showed that as for the wave velocity, the grain noise intensity in TFM images are also influenced by size and shape of grains that constitute the material under inspection. Nevertheless, no significant variations were seen in the noise intensity due to the applied stress or temperature changes. Being the noise intensity of the images sensitive only to microstructural variations, the technique presented can be used to correct values of ultrasonic wave speed in the stress evaluations. In this work, it is also proposed a mathematical model to obtain TFM images for a given distribution of grains. The results showed qualitative good agreement between simulated and experimental data for the frequency of 2,5 MHz / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a utilização do método de ensaio não destrutivo de ultrassom para inspecionar e caracterizar materiais compósitos. Os objetivos principais da pesquisa foram medir a espessura, encontrar e dimensionar delaminações em reparo de material compósito laminado para tubulações e medir a velocidade do som no concreto para o cálculo do módulo de elasticidade. Inicialmente foram estudados os parâmetros físicos relevantes inerentes a cada material para o método de ultrassom, para então estabelecer uma metodologia de inspeção. A técnica de pulso-eco foi capaz de encontrar as descontinuidades no compósito laminado. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, a técnica de transmissão foi utilizada obtendo-se resultados satisfatórios. / This work was developed with the intention of using the non-destructive testing method of ultrasound to inspect and characterize composite materials. The main objectives of the research were to find and size delaminations in laminated composite material for pipeline repair and to measure sound speed in concrete in order to determine its elastic modulus. Initially, the relevant physical parameters inherent to each material were studied regarding ultrasound so to establish a testing methodology. The pulse-eco technique was used to find discontinuities in laminated composite. To determine the elastic modulus of concrete, the through transmission technique was used with satisfactory results.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-02Bitstream added on 2014-06-13T19:41:56Z : No. of bitstreams: 1 santos_pib_dr_botfca.pdf: 1550423 bytes, checksum: bb57085eaf0754ffaf290736b53b5ece (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A eficiência tratória dos tratores equipados com pneus infláveis varia desde próximo de 90%, quando operando em concreto, até menos de 50% para trabalhos em solos soltos ou arenosos. As características trativas de um pneu dependem do tipo e condições do solo, tipo e geometria do pneu, formato das suas garras, carga no eixo e pressão de inflação do pneu. Este trabalho teve como objetivo quantificar e avaliar o contato pneu/solo com ênfase nos métodos para a obtenção da área de contato. A abordagem, visando uma solução analítica para o caso, seria de difícil execução e imprecisa, não fosse o uso da técnica de Elementos Finitos que tem demonstrado versatilidade, flexibilidade e excelentes resultados em casos semelhantes. A área de contato do pneu com o solo é a responsável, em grande parte, pelo desempenho do trator, afetando também características como, a patinagem de pneus e a tração. A abordagem do problema, em primeira instância, considerou um delineamento experimental com parcelas sub-divididas constituído de 48 tratamentos, assim distribuídos: a) Três tipos de pneu: Diagonal, Radial e BPAF (baixa pressão de inflação e alta flutuação). b) Dois níveis de pressões de inflação do pneu: Alta: 165,50 kPa (17 psi, pneus montados no eixo traseiro do trator), Baixa/correta para pneus montados no eixo traseiro do trator: 68,95 kPa (7 psi) ou para cada tipo de pneu respectivamente. c) Quatro magnitudes de carga vertical aplicada no pneu: 0,5 kN, 1,0 kN, 1,5 kN e 2,0 kN. d) Dois tipos de solo: amostra de solo agrícola arenoso ( s= 1,4g/cm3) e amostra de solo agrícola argiloso ( s= 1,2g/cm3). Para realização do experimento com os dois tipos e condições de solo, foi utilizado um equipamento para o ensaio estático de pneus individuais, denominado tanque de solo com dispositivo hidráulico de aplicação de carga... . / The tractive efficiency of tractors equipped with inflated tires varies from nearly 90%, whem working on concrete, to less than 50% when working on loose soil or sand. The tractive characteristics of a tire depend on soil conditions, tire geometry and lugs, axle load and tire pressure. This wok aimed to estimate the contact tire/soil with emphasis on methods of determination of contact area. The approach using an analytical solution for this case wold of hard execution and inaccurate, but the use of the finite element solutions has been shown versatile, flexible and with exelents results in similar cases. The contact area of tire with the soil is the major responsible by the performance, affected also characteristics like sliding and traction. The problem was considered like an experimental design with 48 treatments being: a) Tree kinds of the tires, bias, radial and B.P.A.F. (low inflation pression and high flutuation). b) Two levels of inflation pressure of the tire, high: 165,50 kPa for each kind of tire, respectively. c) Two types of soil: sample of agricultural sandy soil ( s= 1,4g/cm3) and sample of agricultural clay soil ( s= 1,2g/cm3). To realize the experiment with two soil types and conditions were used an equipment for static test of individual tires named soil bin with hydraulic device to apply the loads. For each test the tire/soil contact area was determinate using a method of digital picture area integration. The data were used to elaborate mathematical models that expressed the relation ships among loads and strains using the Finite Element Method. The tests proved that relationship to determine the contact areas for bias tires gained the worst results once the B.P.A.F. tires showed the bests one. The Radial tires showed always intermediates results compared with the other two types. The pressure cells installed into the soil bin always showed... (Complete abstract click electronic access below).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-05-25Bitstream added on 2014-06-13T20:02:27Z : No. of bitstreams: 1 nogueira_m_dr_botfca.pdf: 1692230 bytes, checksum: 9f3d4ea1e577719bc503399ced136ac4 (MD5) / A classificação e padronização da madeira serrada é uma atividade de rotina, desenvolvida por países que se apresentam como grandes consumidores deste material. O Brasil não pratica a classificação dos materiais à base de madeira, em geral. Essa afirmação é particularmente verdadeira para o caso da madeira serrada. Em outros segmentos de mercado, em que o país ocupa posição de destaque como fornecedor internacional, tem-se visto forçado a estabelecer padrões mínimos de qualidade e a atingir marcas de conformidade, para continuidade dos fornecimentos. O Centro Virtual de Pesquisas em Madeiras - CEVEMAD, através do Laboratório de Ensaios de Materiais - FCA/UNESP tem desenvolvido pesquisas com o intuito principal de avaliar a sensibilidade dos ensaios não-destrutivos na avaliação de alguns defeitos potenciais presentes correntemente nas madeiras de rápido crescimento (notadamente pinus e eucalipto). No enfoque dado pelo CEVEMAD - Centro Virtual de Pesquisas em Madeiras, os ensaios não-destrutivos são encarados como ferramenta alternativa e/ou complementar no processo de classificação das madeiras (classificações quanto às classes de resistência e categorias de qualidade). Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a sensibilidade dos principais métodos não-destrutivos como ferramentas alternativas e/ou complementares no processo classificatório de vigas (6cm x 12cm x 280 cm) de Eucalyptus sp. As madeiras empregadas no programa experimental foram obtidas a partir de material genético disponibilizado por empresas de reflorestamento da região do cerrado do Estado de Minas Gerais - MG. Foram amostradas 296 vigas de dimensões estruturais (6cm x 12cm x 280cm) de 10 clones distintos de Eucalyptus, que foram ensaiadas não-destrutivamente... / The classification and standardization of the sawn wood is an usual activity, developed by countries that come as great consumers of this material. Brazil does not practice the classification of wood base materials, in general. This is particularly true for the case of the sawn wood. In other segments, in which Brazil occupies prominente position as international supplier, it has been forced to establish minimum patterns of quality and to reach conformity marks. The Virtual Center of Researches on Wood - CEVEMAD, through the Laboratory of Testing Materials - FCA/UNESP - Sao Paulo State University - Brazil has carried out researches with the main objective of evaluating the sensibility of non-destructive tests in the evaluation of potential defects in wood from fast grown plantation (especially Pinus and Eucalyptus). In its peculiar focus, non-destructive tests are considered as alternative and/or complementary tool in the sawn wood classification process (either mechanical and visual classification). This work had the main objective of evaluating the sensibility of most common non-destructive tests in the classification of dimension lumber of from fast grown Eucalyptus plantation. Wood was obtained from genetic material supplied cultivated at Curvelo region, Minas Gerais State, Brazil. 296 beams of structural dimensions (6 cm x 12 cm x 280 cm) from 10 different clones of Eucalyptus were sampled. Beams were non-destructively (stress wave, ultrasound and resonance methods) and destructively (static bending and compression parallel to grain) tested. The results of tests were correlated, being considered the present defects in each one of the studied pieces and the non-destructive tests showed sensibility in the classification of pieces of structural dimensions of the sawn wood of Eucalyptus when framed in strips of velocity, both in the green condition and in the equilibrium moisture... (Complete abstract click electronic access below)

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a utilização do método de ensaio não destrutivo de ultrassom para inspecionar e caracterizar materiais compósitos. Os objetivos principais da pesquisa foram medir a espessura, encontrar e dimensionar delaminações em reparo de material compósito laminado para tubulações e medir a velocidade do som no concreto para o cálculo do módulo de elasticidade. Inicialmente foram estudados os parâmetros físicos relevantes inerentes a cada material para o método de ultrassom, para então estabelecer uma metodologia de inspeção. A técnica de pulso-eco foi capaz de encontrar as descontinuidades no compósito laminado. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, a técnica de transmissão foi utilizada obtendo-se resultados satisfatórios. / This work was developed with the intention of using the non-destructive testing method of ultrasound to inspect and characterize composite materials. The main objectives of the research were to find and size delaminations in laminated composite material for pipeline repair and to measure sound speed in concrete in order to determine its elastic modulus. Initially, the relevant physical parameters inherent to each material were studied regarding ultrasound so to establish a testing methodology. The pulse-eco technique was used to find discontinuities in laminated composite. To determine the elastic modulus of concrete, the through transmission technique was used with satisfactory results.

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Buenos_AlexandreAparecido_M.pdf: 7987843 bytes, checksum: e9789b79f50624aea527663a778fd255 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O processo de usinagem de materiais metálicos causa tensões residuais que podem alcançar valores significativos e influenciar na vida em serviço de componentes mecânicos. Definir o processo adequado para cada aplicação requer a previsão de quão elevada será a tensão gerada em função das variáveis do processo utilizado. Para a usinagem de chapas planas por fresamento de topo, as tensões e deformações criadas se encontram próximas à superfície, que é onde se iniciam as principais falhas de componentes mecânicos. A fim de conhecer os valores das tensões resultantes é necessário medi-las, mas os métodos destrutivos usuais são trabalhosos, requerem a reconstrução do campo de tensões a partir do alívio das tensões e nem sempre podem ser utilizados. Os métodos não destrutivos mais comuns requerem equipamentos especializados, condições controladas e quase sempre são capazes de determinar as tensões apenas na superfície. Este trabalho propõe um método alternativo para a avaliação da intensidade das tensões geradas pelo processo de usinagem, utilizando ondas longitudinais criticamente refratadas (Lcr) e a teoria acustoelástica. O trabalho consiste em avaliar o efeito da variação dos principais parâmetros de usinagem: a velocidade de corte, o avanço e a profundidade de usinagem. Foram ensaiadas amostras de aço carbono de média resistência ASTM A36, utilizado em componentes estruturais. Tais amostras foram usinadas em diversas combinações de parâmetros, o que permitiu a criação de um conjunto de relações entre os parâmetros e a tensão resultante, e que pode ser usada para a definição do melhor ajuste dos parâmetros para cada aplicação / Abstract: The process of machining of metallic materials generates residual stresses that can reach significant values and influence the service life of mechanical components. The definition of process for every application requires a forecast of how high the stress will be generated according to the process variables used. For the machining of flat sheet using face milling, the stresses and strains are created near the surface, which is where the main failures of the mechanical components start. In order to know the magnitude of stresses it is necessary to measure them, but the usual destructive methods are complex, require the reconstruction of the stress field from the relief stress and can not always be used. The nondestructive methods frequently require specialized equipment, controlled conditions and almost always are be able to determine the stresses on the surface only. This dissertation proposes an alternative method for assessing the intensity of the residual stresses generated by the machining process, using critically refracted longitudinal waves (Lcr) and the acustoelastic theory. The work is to evaluate the effect of variation of the main machining parameters: cutting speed, feed per tooth and depth of cut in machining. We tested samples of carbon steel ASTM A36 of medium strength, used in structural components. These samples were machined in various combinations of parameters, which allowed the creation of a set of relationships between the parameters and the resulting stress. These can be used to define the best fit of the parameters for each application / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Raquel Gonçalves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T00:21:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_SergioAugustoMelloda_D.pdf: 3060293 bytes, checksum: 3514c54e017be522e62c07231642a540 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: As tecnologias para produção das chapas denominadas ¿Medium Density Fiberboard¿ (MDF), confeccionadas com fibras de madeiras de reflorestamento de baixo custo e resinas fenólicas provenientes de uréia, representam para vários setores industriais uma possibilidade de agregar valores às espécies com pouco interesse comercial, possibilitando para os seguimentos industriais investimento promissores. Um aspecto importante a ser considerado sobre a utilização de resinas fenólicas na confecção de chapas MDF é que produzem emissões tóxicas poluidoras da natureza e nocivas ao ser humano. Dentro deste contexto, de acordo com o ¿Protocolo de Quioto¿ de 1997, os países industrializados precisam diminuir suas emissões combinadas de gases de efeito estufa em pelo menos 5 % até 2012. Considerando-se as exigências do ¿Protocolo de Quioto¿, este trabalho objetivou avaliar o desempenho de chapas MDF confeccionadas com poliuretana (PU) derivada do óleo de mamona, pois este produto apresenta baixos teores de toxidez sendo classificado como não poluente e não tóxico ao ser humano. A caracterização das chapas foi realizada considerando-se a utilização do equipamento de ultra-som da Marca Steinkamp modelo BP7 com transdutoes de 45 kHz e a realização de ensaios físicos e mecânicos propostos pela EuroMDFBoard - EMB. A avaliação desenvolveu-se em três fases distintas: 1. Na fase I foram realizados estudos exploratórios com o objetivo de verificar as características do PU sendo utilizado como adesivo para confecção de chapas de Pinus caribaea. Nesta fase foram confeccionadas chapas com 5 e 10 % de PU3070, que de acordo com a caracterização física e mecânica observou-se que as chapas apresentaram resistências compatíveis com as exigências da EMB, entretanto, a forte exalação de solvente inviabilizou seu manuseio do PU3070. 2. Na fase II foram confeccionadas chapas com fibras de Pinus caribaea e Eucalyptus grandis com uma nova síntese de adesivo, denominada neste trabalho de PU7030. A caracterização física e mecânica determinou valores de resistências compatíveis com as exigências da EMB. Entretanto, verificou-se a necessidade de se ajustar o teor de umidade a temperatura e a pressão de prensagem. 3. Na fase III novas chapas foram confeccionadas com fibras de Pinus caribea e Eucalyptus grandis modificando-se o teor de umidade, a temperatura e a pressão de prensagem. Com o resultado da caracterização física e mecânica, observou-se que as alterações nas umidades, temperatura e pressão de prensagem propiciaram resistências compatíveis com a EMB, com vantagens de utilização de menores teores de PU7030 e diminuição na temperatura de prensagem, representando economia no consumo de energia. Outro aspecto muito importante estudado neste trabalho foi a caracterização das chapas utilizando ensaios não-destrutivos. Neste caso foram realizadas medições, por meio de equipamento de ultra-som, utilizando-se transdutores de faces exponenciais e planas aplicados nas direções x, y e z das chapas. A partir das medições dos tempos de propagação das ondas ultra-sônicas determinaram-se as velocidades das ondas e as constantes dinâmicas das chapas. Estas variáveis foram comparadas com as propriedades de resistência das chapas obtidas nos ensaios estáticos. Em seguida desenvolveu-se análise estatística buscando-se avaliar as correlações entre os resultados de ensaios não-destrutivos e destrutivos tendo sido possível concluir que a utilização dos métodos de ensaios não-destrutivos é viável para inferir sobre as propriedades físicas e mecânicas das chapas. Com relação à utilização da PU7030, concluiu-se que essa poliuretana possibilita a substituição da resina fenólica na confecção das chapas MDF / Abstract: While employing low cost reforestation lumber, the technologies of the fabrication of fiber plates denominated ¿Medium Density Fiberboard¿ (MDF) offer to several industrial sectors the opportunity to aggregate worth to species with little or no commercial interest, opening to them the possibility of promising profitable investments. However, the phenolic resins used in the production of MDF plates are well-known pollutants to the environment and therefore harmful to the human beings in such a way that environmentally friendly alternatives have been eagerly sought. According to that, the present work has been aimed to evaluate the physical, chemical and mechanical properties of MDF manufactured with Polyurethane Adhesive (PU) derived from Castor Oil, due to the low toxicity and to the non-polluting characteristics of the resulting adhesive. The characterization of the plates has been accomplished with the help of Steinkamp BP7 ultrasonic equipment using 45 kHz transducers and the physical and mechanical tests recommended by Euro MDF Board - EMB. The work has been developed along three distinct phases. Initially a better understanding of the characteristics of the polyurethane adhesive derived from castor oil has been acquired. It has been learnt that the adhesive exhibits the main characteristic of a monocomponent synthesis, stabilized by air humidity. During that phase, plates with 5% and 10% of polyurethane adhesive have been manufactured, called Adhesive PU3070 in this work, corresponding to 30% of solids and 70% of solvents. The properties of the plates manufactured with this synthesis have been determined and it has been found that although they have met EMB demands, the strong exhalation of solvent has ruled out its usage for MDF manufacture. As for the second phase, fiber plates have been produced with a new synthesis, called Adhesive PU7030, that is, 70% of solids and 30% of solvents. Again mechanical properties have satisfied EMB regulations. However, during the tests, it has been noticed that in order to control the quality of the final product, a fine adjusting to the values of some important Variables in the manufacture process, such as humidity level, temperature and pressing pressure, would be necessary. Accordingly, in the last phase, using Pinus caribea as fiber material, three experimental conditions have been elaborated, one for each controlled Variable, and repeated again for Eucalyptus gandis. Resulting from the adjusting of the variables, it has been observed that during the manufacture process, plates using much less adhesive than the former standards still have satisfied EMB demands fully, with advantages of a significant decrease in the pressing temperature and the corresponding energy savings. The characterization of the plates using non-destructive tests has been an important feature of the present work. Measurements have been performed in the plates by means of ultrasound equipment, using exponential as well as plane face transducers. From the readings, the propagation times of the ultrasonic waves have been evaluated, allowing to the determination of the propagation velocity of the ultrasonic waves through the material and consequently its dynamic parameters, which have been correlated to the mechanical properties of the plates, by means of a suitable statistic model. It has been concluded from the results that non-destructive test methods could as well be employed for the characterization of the physical and mechanical properties of the plates / Doutorado / Construções Rurais / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Antonio Ludovico Beraldo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T18:32:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stancato_AugustoCesare_D.pdf: 5343743 bytes, checksum: 54c252993cd126fe1d9ad24393ea5896 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A crescente preocupação com as questões ambientais e sociais justifica a utilização de resíduos vegetais na produção de componentes construtivos. Neste trabalho foram caracterizados os compósitos à base de resíduos vegetais e argamassa cimentícia modificada pela adição de polímeros para confecção de blocos vazados. As misturas foram compostas pelos resíduos provenientes das espécies: Euca/yptus grandis, Pinus caribaea, Oriza sativa (casca de arroz) e Agave sisa/ana (sisal); cimentos Portland dos tipos 11, 111 e V; agregado miúdo mineral (areia lavada), pó de pedra; aditivo acelerador de pega cloreto de cálcio (CaCh); os polímeros estireno-butadieno (SBR) e acetato versatato (P A V22) e teor de água adequado às misturas. A avaliação da compatibilidade da mistura entre os resíduos vegetais e o cimento foi monitorada através da evolução do calor de hidratação. A caracterização do compósito foi baseada nos ensaios de argamassas de acordo com as normas da ANBT para determinar seu comportamento mecânico, trabalhabilidade e absorção de água por capilaridade. Ensaios não destrutivos (END) foram utilizados para monitorar o endurecimento dos compósitos no período de 28 dias. Para a caracterização final dos compósitos determinou­se a porosidade e a permeabilidade através da intrusão por expansão do gás nitrogênio, a condutividade térmica pelo método tluximétrico e a análise da microestrutura com a execução dos ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização dos blocos vazados foi feita com a determinação da resistência à compressão, a absorção de água, o teor de umidade e a área líquida. Os resultados de resistência e absorção indicaram que a utilização dos resíduos vegetais pode ser adequada ao atendimento às normas específicas para os blocos vazados de vedação. Com a aquisição das micrografias verificou-se a ação de impregnação do polímero nos resíduos vegetais e nos produtos de hidratação, evidenciando a formação de uma película polimérica, contribuindo para a impermeabilização do compósito / Abstract: A growing concem about environmental and social subject justified the use of the vegetable~ wastes in the manufacture constructive elements. This study investigated the vegetable wast<: composite with polymer-modified cement to manufacture hollow blocks. Severa! mixture~ were composed of Portland cement types 11, 111 and V, treated vegetable residue, from fow species: Euca/yptus grandis, Pinus caribaea, Oriza sativa (rice husk) and Agave sisa/ant (sisal); small aggregate (washed sand), stone powder, latex type polymer styrene-butadiem rubber (SBR), acetate-vinyl versatato (P A V22), CaCh additive and an adequate water ratio fOI the mixtures. The evaluation of compatibility between vegetable wastes and Portland cemenl was done by methodology of the evolution heat hydration. The composite was characterizec based on mortar tests carried out according to ABNT standards to determine its mechanica: behavior, workability and water absorption by capillarity. Non destructive tests (NDT) wen utilized to evaluate the hardening of the composites during the first 28 aging days. The fina! characterization utilized a methodology to determinate porosity and permeability by nitroger gas intrusion, thermal conductivity and scanning electron microscopy (SEM) to evaluate the: composites microstructures. The characterization of the hollow blocks consisted in the: determination of compressive strength, water absorption, humidity ratio and liquid area. The: results of compressive strength and water absorption showed that the vegetables wastes can be: adequate to manufacture hollow blocks, according to the normalization tests to blocks withou structural function. The rnicrographics from SEM presented the impregnation polymer oveJ the vegetable wastes and hydration products, with a polymeric film formed, contributing to the: impermeability of the composites / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Antonio Ludovico Beraldo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-08T10:50:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose_FlavioJanuario_M.pdf: 4963085 bytes, checksum: 7b25d4ec4eb8715ae3a3a7150fea863d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A pesquisa sobre o tema ¿Chapa de Partículas Homogêneas de Bambu aglomeradas com Resina Poliuretana à Base de Óleo de Mamona¿ teve como finalidade a confecção e a avaliação de chapas de partículas homogêneas aglomeradas, utilizando-se de dois materiais alternativos considerando a sustentabilidade do processo produtivo. Foram utilizadas partículas de Bambusa vulgaris devido à rapidez de crescimento dessa espécie de bambu, e da possibilidade de ser cultivado em praticamente todo o território brasileiro. Como adesivo foi utilizada a resina poliuretana à base de óleo de mamona, por ser de origem parcialmente renovável e, ao contrário dos adesivos convencionais, ser considerada não tóxica. Para a caracterização do material estudado, foram produzidas, em escala de laboratório, chapas cujas partículas de bambu utilizadas na sua composição, apresentaram espessura inferior a 2,4 mm, e aglomeradas com 5%, 10% e 15% de resina em relação à massa de partículas de bambu. Corpos-de-prova foram submetidos a ensaios físicos (controle de espessura, densidade, absorção de água e inchamento) e mecânicos (arrancamento de parafuso da superfície e do topo, dureza Janka, compressão longitudinal, flexão estática e tração perpendicular, segundo as recomendações da NBR 14810 - Chapas de madeira aglomerada). Corpos-de-prova destinados ao ensaio de compressão longitudinal também foram avaliados por meio de ensaio não destrutivo (END) por ultra-som. Os resultados obtidos foram comparados estatisticamente, sendo que o teor de resina em relação à massa de partículas de bambu afetou as propriedades físicas e mecânicas das chapas. O teor de 10% de resina não diferiu estatisticamente do teor 15%, sendo ambos superiores ao teor 5%. Embora o END tenha sido sensível para detectar o efeito dos teores de resina na velocidade do pulso ultra-sônico (VPU) através dos corpos-de-prova, não foi possível correlacionar a VPU com a resistência à compressão longitudinal. Para a maioria das propriedades avaliadas houve diferença estatística entre as chapas com 10% de resina e chapas de aglomerado cru disponíveis comercialmente, sendo que as chapas de aglomerado cru demonstraram resultados superiores, com exceção ao ensaio de inchamento em 24 h / Abstract: The aim of this research ¿Homogeneous Particleboard of Bamboo Bonded whith Poliurethane Resin Castor Oil Based¿ was to manufacture and to evaluate particleboards made with two alternative materials, looking for the productive process sustainability. Particles from Bambusa vulgaris were employed due to the its fast production cycle and its availability in Brazilian country. Poliurethane resin castor oil based was employed as a binder because it is parcially produced by a renewable source and its low toxicity. For the material caracterization it was manufactured at laboratory scale boards from bamboo particles smaller than 2.4 mm combined with 5%, 10% e 15% of resin in relation to the bamboo particles mass. Specimens were submited to physical (thickness control, density, water absorption and swelling after 2 hrs and 24 hrs of imersion in water) and mechanical (nail withdraw on surface and top, Janka hardness, longitudinal compression strength, static bending and internal bond) evaluations according to the Brazilian Standard NBR 14810 ¿ Boards of agglomerate wood. Specimens evaluated in longitudinal compression were previously tested through a Non Destructive Evaluation (NDE) by ultrasonic method. The results were statistically compared and showed that resin content related to bamboo particles afected the physical and mechanical board properties. 10% resin content was not statiscally different of 15% resin content, both superior to 5% resin content. Nevertheless NDE has been sensible to detect resin content effect on ultrasonic pulse velocity (UPV) across the specimens it was not possible to correlate with longitudinal compression strength. In most of the properties evaluated there was a statistical difference between bamboo particles boards with 10% resin content and the commercial agglomerated boards, being the commercial agglomerated boards demonstrated superior results, with exception to the swelling after 24 hrs / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestre em Engenharia Agrícola