O trabalho trata da utilização de formulações não-convencionais de elementos finitos na obtenção de fatores de intensidade de tensão associados a múltiplas fissuras distribuídas num domínio bidimensional. A formulação do problema de múltiplas fissuras baseia-se numa abordagem de sobreposição proposta pelo Método da Partição (\"Splitting Method\"). Segundo essa abordagem a solução do problema pode ser encontrada a partir da sobreposição de três subproblemas combinados de tal forma que o fluxo de tensão resultante nas faces das fissuras seja nulo. O uso do Método dos Elementos Finitos (MEF) em sua forma convencional pode requerer um refinamento excessivo da rede nesse tipo de problema, aumentando o custo computacional da análise. Objetivando reduzir este custo, empregam-se duas formulações não-convencionais, de forma independente, num dos subproblemas, dito local: a formulação híbrido-Trefftz de tensão e o Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG). Na formulação híbrido-Trefftz é adotado o recurso do enriquecimento seletivo mediante o refrno- p na aproximação dos campos de deslocamento no contorno do elemento. Já com relação ao MEFG, empregam-se funções polinomiais e a solução analítica da mecânica da fratura como funções enriquecedoras. Exemplos de simulação numérica são apresentados no sentido de comprovar que a utilização dessas formulações não-convencionais juntamente com o Método da Partição viabiliza a obtenção de resultados com boa aproximação com recurso a redes pouco refinadas, reduzindo significativamente o custo computacional de toda a análise. / This paper treats with the use of non-conventional finite element formulations to obtain the stress intensity factor of multiple cracks located in a two-dimensional domain. The formulation of the multiple cracks problem is based on an overlapping approach suggested by the Splitting Method. Accordingly, the solution of the problem can be achieved by dividing the problem in three steps, combined so that the resulting stress flux is zero on the cracks face. The use of the Finite Element Method (FEM) in its conventional formulation requires a mesh refinement in this kind of problem, then increasing the computational cost. Aiming to reduce this cost, two non-conventional formulations are used independently to solve the local problem: the Hybrid-Trefftz stress formulation and the Generalized Finite Elements Method (GFEM). The Hybrid-Trefftz formulation is applied with selective enrichment using p-refinement in the displacements field on the element boundaries. The GFEM employs polynomial functions and analytical solutions of the fracture mechanics as enrichment functions. Examples of numerical simulations are presented in order to show that non- conventional formulations and the Splitting Method can provide accurate results with coarse mesh, thus reducing the computational cost.

A concepção de aeronaves não convencionais a fim de alcançar um determinado desempenho ou melhoria operacional é sem dúvida um dos objetivos mais importantes da engenheira aeronáutica. Tais melhorias envolvem: redução de arrasto, redução da seção transversal, redução de ruído, redução da distância de decolagem e pouso, aumento da eficiência aerodinâmica, aumento da carga útil, entre outros. Por tanto, métodos de otimização multidisciplinar se tornaram em ferramentas muito úteis para aprimorar o projeto conceitual destas aeronaves. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento do projeto conceitual de uma aeronave não convencional de combate e a análise de desempenho aerodinâmico do seu sistema de admissão de ar (Intake), tendo como principal característica, estar localizado na parte superior da fuselagem da aeronave (Dorsal Intake). O delineamento conceitual foi desenvolvido através da implementação de metodologias de otimização multidisciplinar de projeto (MDO) na fase de projeto paramétrico, integrando conceitos como: entropia estatística, desdobramento da função qualidade (QFD) e análise de restrições. Além disso, foram usados métodos analíticos e teóricos, ferramentas de desenho assistido por computador (CAD) e simulações da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD) para otimizar e obter a configuração final da aeronave. Posteriormente, 5 configurações de asa delta foram selecionadas para avaliar as mudanças de desempenho do dorsal intake sob a influência aerodinâmica das superfícies principais da aeronave (Asa e Fuselagem), em regimes de voo subsônico (Mach = 0.4), transônico (Mach = 0.9) e supersônico (Mach = 1.7; 2) a diversos ângulos de ataque (De α = 10º a α = 30º ). Os resultados encontrados neste trabalho foram avaliados em separado, subsequentemente foram integrados, a fim de obter a nova concepção de aeronave não convencional de combate; a aplicação de MDO permitiu estimar as variáveis de projeto ideais para o desenvolvimento do projeto da aeronave, em relação a sua missão. Em contrapartida, os resultados da integração intake-estrutura mostram que apropriadas características de desempenho e compatibilidade foram mantidas durante as fases de voo subsônicas, para as 5 configurações de asa. No entanto, para velocidades transônicas, a configuração canard apresentou um acréscimo nos níveis de recuperação de pressão total, devido ao fluxo de alta energia na parte superior da fuselagem, o qual é produzido pelo vórtice do canard a moderados ângulos de ataque. Finalmente, para velocidades supersônicas, a asa com dispositivos LEX (Leading Edge Extensions) obteve os melhores níveis de recuperação de pressão total, pois a implementação destes dispositivos apresentou uma montagem mais vantajosa com sua fuselagem para gerar o cone de Mach, aumentando os níveis de recuperação de pressão total e reduzindo a distorção na face do motor. No entanto, para velocidades maiores a Mach = 2, sem importar a configuração de asa, a expansão do escoamento sobre a fuselagem e as asas da aeronave produziu um aumento no número Mach local na entrada do intake, o que reduziu os níveis de desempenho e compatibilidade do mesmo. Em consequência, a posição do intake na parte superior da fuselagem representa uma opção de configuração viável para aeronaves que requerem apenas capacidades de ângulo de ataque razoáveis, tais como aeronaves de caça ar-terra, sendo a asa com dispositivos LEX a geometria que representa melhores qualidades de desempenho na maioria dos 3 regimes de voo avaliados. / The conception of non-conventional aircraft with the aim of achieving a certain performance or operational improvement is undoubtedly, one of the most important objectives of the aeronautical engineering. These improvements involve: drag reduction, cross section reduction, noise reduction, shortening of take-off and landing distance, increase of aerodynamic efficiency, payload increase, among others. Therefore, optimization multidisciplinary methods became in very important tools to upgrade the conceptual design phase of these aircraft. In this context, this work had as aim the development of the conceptual design of a nonconventional fighter aircraft and the aerodynamic performance analysis of its air intake, having as main characteristic to be located at the top of the fuselage (Dorsal Intake). The conceptual design was developed through the implementation of multidisciplinary design optimization (MDO) methods in the parametric design phase, integrating concepts of: statistical entropy, quality function deployment (QFD) and constraint analysis. Besides that, it was used analytical and theoretical methods, computer-aided design (CAD) tools and computational fluid dynamics (CFD) simulations to optimize and obtain the final aircraft configuration. Subsequently, 5 delta wing configurations were selected to evaluate the dorsal intake performance changes under the aerodynamic influence of the main aircraft surfaces (Wings and Fuselage) in subsonic (Mach = 0.4), transonic (Mach = 0.9) and supersonic (Mach = 1.7; 2) flight regimes, at various angles of attack (From α = 10º to α = 30º ). The results found in this work were evaluated separately, later these were integrated, in order to get the new conception of non-conventional fighter aircraft; the MDO application allowed to estimate the ideal design variables for developing the aircraft design, regarding to its mission. On the other hand, the results of the intake-structure integration shown that appropriate performance and compatibility characteristics were maintained during the subsonic flight stages for the 5 wing configurations. However, for transonic velocities, the canard configuration presented an increase in the total pressure recovery levels, due to the high energy flux on the fuselage, which is produced by the canard vortex at moderate angles of attack. Finally, for supersonic velocities, the wing with LEX (Leading Edge Extensions) devices got the best levels of total pressure recovery, because the implementation of these devices presented a more advantageous assembly with its fuselage to generate the Mach cone, increasing the total pressure recovery levels and reducing the distortion at the engine face. However, for velocities higher than Mach = 2, regardless the wing configuration, the flow expansion on the fuselage and the wings produced an increase in the local Mach number in the intake entrance, which reduced the performance and compatibility levels of it. As a consequence, the top mounted intake position represents an option of viable configuration to aircraft that require only reasonable angles of attack capabilities, such as air-to-ground fighter aircraft, being the wing with LEX devices the geometry that represents better performance qualities in the majority of the 3 evaluated flight regimes.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-08T22:47:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoHidroenergetico.pdf: 2412575 bytes, checksum: 8a6b978af953514358bacf8ba5cd7df9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-13T15:01:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoHidroenergetico.pdf: 2412575 bytes, checksum: 8a6b978af953514358bacf8ba5cd7df9 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-13T15:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoHidroenergetico.pdf: 2412575 bytes, checksum: 8a6b978af953514358bacf8ba5cd7df9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Análise do desempenho hidroenergético de Sistemas de Abastecimento de Água do Município de Marabá/PA, gerenciados pela Unidade de Negócios Tocantins (UNITO), da Companhia de Saneamento do Pará – COSANPA. O estudo foi realizado em 3 fases, tendo informações do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) e da COSANPA. Na fase 1 foi analisada a rotina operacional de abastecimento de água do sistema Nova Marabá - Cidade Nova (16.738 ligações) e do sistema Marabá Pioneira (2.093 ligações) no ano 2010, com ênfase nos volumes produzidos de água e no consumo e custo de energia elétrica; na Fase 2 foram determinados indicadores de desempenho hidroenergético; finalizando, na fase 3 é proposto procedimentos para a melhoria da gestão hidroenergética. Na pesquisa foi verificado que o volume total produzido de água de 15,8 milhões m³/ano requereu 8.817 MWh/ano, resultando em despesa de R$ 2 milhões/ano de energia elétrica, que foi o segundo maior item das despesas de exploração (32,2%) da COSANPA no município de Marabá. A despesa de energia elétrica por ligação foi de R$ 9,32/lig. ano e R$ 7,66/lig. ano nos sistemas da Nova Marabá – Cidade Nova e da Marabá Pioneira, respectivamente, com preço médio global do kWh consumido e despesa média de energia elétrica por metro cúbico de água produzido na Nova Marabá - Cidade Nova (0,23 R$/kWh e 0,14 R$ /m³) e da Marabá Pioneira (0,21 R$/kWh e 0,07 R$/m³), ocorrendo variação dos índices de intensidade energética (kWh/m³) nos SAA. Com o trabalho é proposto procedimentos para aumentar a eficiência do controle hidroenergético na operação dos sistemas, como setorização, macromedição, micromedição, automação, o que trará reflexos positivos na redução dos custos para o abastecimento de água no município de Marabá/PA. / Analysis of the performance of hydroelectric Water Supply Systems in the city of Maraba / PA, managed by the Business Unit Tocantins (UNITA), the Sanitation Company of the Para. The study was conducted in three phases, with information from the National Information System on Sanitation (NHIS) and COSANPA. In phase one was operating the routine analysis of water supply system Nova Maraba - Nova Maraba (16,738 links) and system Maraba Pioneira (2093 links) in the year 2010, with emphasis on production volumes and consumption of water and energy cost electric, in Phase 2 were determined performance indicators hydropower; ending in Phase 3 was proposed procedures for improving the management hydropower. In the survey it was found that the total volume of water produced 15.8 million m³/year required 8,817 MWh / year, resulting in spending of $ 2 million / year of electricity, which was the second largest item of operating expenses (32.2%) of COSANPA in the city of Maraba. The cost of electricity by binding to R$ 9.32 / R$ 7.66 and link / connection systems in the Nova Maraba – Cidade Nova an d Maraba Pioneira, respectively, with overall average price per kWh consumed and average expenditure of energy per cubic meter of water produced in Nova Maraba – Cidade Nova (R$ 0.23 / kWh and R$ 0.14 /m³) and Maraba Pioneira (R$ 0.21 / kWh and R$ 0.07 / m³), occurring variation in rates of energy intensity (kWh/m³) in the SAA. With the work procedures are proposed to increase the control efficiency in the operation of hydroelectric systems, such as sectorization, macro-measurement, micro-measurement, automation, which will bring positive impact in reducing costs for water supply in the city of Maraba/PA.

Esta pesquisa foi baseada em um projeto de Stone Matrix Asphalt - SMA na faixa 0/8S com asfalto CAP 20, feito para a execução de revestimento delgado em trecho experimental na Rodovia Presidente Dutra, ligando São Paulo ao Rio de Janeiro. A ocorrência de alguns defeitos neste trecho experimental motivou o estudo de misturas SMA 0/8S alternativas empregando dois asfaltos convencionais: CAP 20 e CAP 50/60, e dois modificados por polímeros: um com 3,0% de SBS e outro com 6,5% de SBS. Foram realizados ensaios laboratoriais para a verificação da dosagem das misturas asfálticas e determinação de propriedades mecânicas em laboratório por meio de ensaios de deformação permanente em trilha de roda, de resistência à tração por compressão diametral e de módulo de resiliência. Observou-se que o uso de asfalto modificado por polímero e do asfalto convencional CAP 50/60 acarreta uma redução significativa de afundamentos em trilha de roda. O módulo de resiliência a 25°C também apresenta redução de valor nas amostras com asfalto modificado por polímero e com CAP 50/60, em comparação com o convencional CAP 20. A resistência à tração sofre pouca variação quando se comparam os asfaltos empregados, considerando-se ensaios realizados na mesma temperatura. Foram feitos ensaios em campo para a avaliação funcional e de aderência no trecho experimental da Rodovia Presidente Dutra, tendo sido realizados monitoramentos logo após a execução do trecho e decorridos 2 anos e 7 meses de operação. Os resultados demonstraram que o revestimento do trecho experimental apresenta atualmente poucos defeitos de superfície, com fechamento da macrotextura nas trilhas de roda e pequena diminuição do conforto ao rolamento. / This research was based on a Stone Matrix Asphalt SMA in the band 0/8S design made with asphalt binder AC 20, used as a thin wearing course of a test section on the Presidente Dutra Highway, that connects São Paulo to Rio de Janeiro. The occurrence of some distresses in the test section motivated the study of alternative SMA 0/8S mixtures using two conventional asphalt binders: AC 20 and AC 50/60, and two modified by polymer: one with 3.0% of SBS and other with 6.5% of SBS. Laboratory tests were conducted to verify the mix design and to determine their mechanical behavior such as the resistance against rutting, the indirect tensile strength and the resilient modulus. It was observed that the use of SBS polymer modified binders and asphalt binder AC 50/60 causes a significant reduction of rutting. The resilient modulus at 25°C also presents a reduction in the samples with SBS polymer modified binders and AC 50/60 in comparison with AC 20. The indirect tensile strength suffers little variation across the different types of asphalt binders, tested at the same temperature. Field tests related to functional evaluation and skid-resistance of the test section were carried out. The test section was monitored immediately following the construction and after 2 years and 7 months of continuous use. The results showed that the wearing coarse presented a few distresses in the surface, in particular a reduction of the macrotexture at the wheel tracks and a slight worsening of the riding quality.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-30T13:20:44Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ AFONSO GONÇALVES DE MACÊDO - DISSERTAÇÃO PPGECA 1989..pdf: 62874473 bytes, checksum: fb1fdb8f43a121e308d6bbcf739a30b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-30T13:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ AFONSO GONÇALVES DE MACÊDO - DISSERTAÇÃO PPGECA 1989..pdf: 62874473 bytes, checksum: fb1fdb8f43a121e308d6bbcf739a30b1 (MD5) Previous issue date: 1989-08-31 / Este trabalho faz parte de um estudo mais amplo que visa a utilização de agregados graúdos não convencionais para a obtenção de misturas betuminosas e concreto de cimento Portland. Sendo concebido a partir de estudos já iniciados por outros pesquisadores, que estudaram comparativamente agregados graúdos calcários e lateríticos com um agregado graúdo granítico, visando suas utilizações em concreto betuminoso usinado ã quente. Nesta pesquisa os agregados são avaliados em laboratório,a partir de suas características físicas e mecânicas bem como fa zendo parte de um concreto betuminoso fabricado com teores de ligante determinados a partir dos estudos iniciados por Brasileiro, (1983). Também são verificadas as variações ocorridas com a absorção e massa específica dos agregados graúdos, antes e após a confecção dos corpos de prova pelo ensaio Marshall. Os resultados obtidos permiter.; concluir que, embora tenham sido obtidos em laboratório, existem boas perspectivas de utilização dos agregados lateríticos e calcários para fabricação de concreto betuminoso usinado ã quente, restando ainda, entre outras coisas, melhor adaptação da metodologia de ensaio para avaliação destes materiais e, a execução de trechos experimentais para verificar seus comportamentos em serviços. / This research, which is part of a more comprehensive study on non conventional materials, aims to utilize coarse aggregates for bituminous mixtures and concrete of Portland cement. Previous studies carried out by several investigators, have shown thorough comparative studies the feasibility of calcareous, laterite and granite coarse aggregates for hot-mix bituminous concrete. The aggregates utilized in this research are avaluated in the laboratory by its physical and mechanical characteristics.As well as in samples of bituminous concrete with binder contents, as determined by Brasileiro (1983). Also, it has been verified variations on the absorption and specific gravity of coarse aggregates, before and after the compaction of samples for Marshall test. The laboratory test results concluds that, there are good perspectives to utilize lateritic and calcareous aggregates for hot-mix bituminous concrete. Further research is needed to find the best testing methodology in order to evaluate these materials, and to construct trial pavements to verify its field behaviour.

O trabalho trata da utilização de formulações não-convencionais de elementos finitos na obtenção de fatores de intensidade de tensão associados a múltiplas fissuras distribuídas num domínio bidimensional. A formulação do problema de múltiplas fissuras baseia-se numa abordagem de sobreposição proposta pelo Método da Partição (\"Splitting Method\"). Segundo essa abordagem a solução do problema pode ser encontrada a partir da sobreposição de três subproblemas combinados de tal forma que o fluxo de tensão resultante nas faces das fissuras seja nulo. O uso do Método dos Elementos Finitos (MEF) em sua forma convencional pode requerer um refinamento excessivo da rede nesse tipo de problema, aumentando o custo computacional da análise. Objetivando reduzir este custo, empregam-se duas formulações não-convencionais, de forma independente, num dos subproblemas, dito local: a formulação híbrido-Trefftz de tensão e o Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG). Na formulação híbrido-Trefftz é adotado o recurso do enriquecimento seletivo mediante o refrno- p na aproximação dos campos de deslocamento no contorno do elemento. Já com relação ao MEFG, empregam-se funções polinomiais e a solução analítica da mecânica da fratura como funções enriquecedoras. Exemplos de simulação numérica são apresentados no sentido de comprovar que a utilização dessas formulações não-convencionais juntamente com o Método da Partição viabiliza a obtenção de resultados com boa aproximação com recurso a redes pouco refinadas, reduzindo significativamente o custo computacional de toda a análise. / This paper treats with the use of non-conventional finite element formulations to obtain the stress intensity factor of multiple cracks located in a two-dimensional domain. The formulation of the multiple cracks problem is based on an overlapping approach suggested by the Splitting Method. Accordingly, the solution of the problem can be achieved by dividing the problem in three steps, combined so that the resulting stress flux is zero on the cracks face. The use of the Finite Element Method (FEM) in its conventional formulation requires a mesh refinement in this kind of problem, then increasing the computational cost. Aiming to reduce this cost, two non-conventional formulations are used independently to solve the local problem: the Hybrid-Trefftz stress formulation and the Generalized Finite Elements Method (GFEM). The Hybrid-Trefftz formulation is applied with selective enrichment using p-refinement in the displacements field on the element boundaries. The GFEM employs polynomial functions and analytical solutions of the fracture mechanics as enrichment functions. Examples of numerical simulations are presented in order to show that non- conventional formulations and the Splitting Method can provide accurate results with coarse mesh, thus reducing the computational cost.

Esta pesquisa foi baseada em um projeto de Stone Matrix Asphalt - SMA na faixa 0/8S com asfalto CAP 20, feito para a execução de revestimento delgado em trecho experimental na Rodovia Presidente Dutra, ligando São Paulo ao Rio de Janeiro. A ocorrência de alguns defeitos neste trecho experimental motivou o estudo de misturas SMA 0/8S alternativas empregando dois asfaltos convencionais: CAP 20 e CAP 50/60, e dois modificados por polímeros: um com 3,0% de SBS e outro com 6,5% de SBS. Foram realizados ensaios laboratoriais para a verificação da dosagem das misturas asfálticas e determinação de propriedades mecânicas em laboratório por meio de ensaios de deformação permanente em trilha de roda, de resistência à tração por compressão diametral e de módulo de resiliência. Observou-se que o uso de asfalto modificado por polímero e do asfalto convencional CAP 50/60 acarreta uma redução significativa de afundamentos em trilha de roda. O módulo de resiliência a 25°C também apresenta redução de valor nas amostras com asfalto modificado por polímero e com CAP 50/60, em comparação com o convencional CAP 20. A resistência à tração sofre pouca variação quando se comparam os asfaltos empregados, considerando-se ensaios realizados na mesma temperatura. Foram feitos ensaios em campo para a avaliação funcional e de aderência no trecho experimental da Rodovia Presidente Dutra, tendo sido realizados monitoramentos logo após a execução do trecho e decorridos 2 anos e 7 meses de operação. Os resultados demonstraram que o revestimento do trecho experimental apresenta atualmente poucos defeitos de superfície, com fechamento da macrotextura nas trilhas de roda e pequena diminuição do conforto ao rolamento. / This research was based on a Stone Matrix Asphalt SMA in the band 0/8S design made with asphalt binder AC 20, used as a thin wearing course of a test section on the Presidente Dutra Highway, that connects São Paulo to Rio de Janeiro. The occurrence of some distresses in the test section motivated the study of alternative SMA 0/8S mixtures using two conventional asphalt binders: AC 20 and AC 50/60, and two modified by polymer: one with 3.0% of SBS and other with 6.5% of SBS. Laboratory tests were conducted to verify the mix design and to determine their mechanical behavior such as the resistance against rutting, the indirect tensile strength and the resilient modulus. It was observed that the use of SBS polymer modified binders and asphalt binder AC 50/60 causes a significant reduction of rutting. The resilient modulus at 25°C also presents a reduction in the samples with SBS polymer modified binders and AC 50/60 in comparison with AC 20. The indirect tensile strength suffers little variation across the different types of asphalt binders, tested at the same temperature. Field tests related to functional evaluation and skid-resistance of the test section were carried out. The test section was monitored immediately following the construction and after 2 years and 7 months of continuous use. The results showed that the wearing coarse presented a few distresses in the surface, in particular a reduction of the macrotexture at the wheel tracks and a slight worsening of the riding quality.

O objetivo desta pesquisa foi contribuir para o entendimento sobre a suscetibilidade ao dano por umidade de misturas asfálticas densas à luz dos ensaios da ASTM D 4867 e AASHTO T 283. Para isso, foi desenvolvido um programa experimental completo que considerou a variação, em dois níveis, dos seguintes fatores: tipo de asfalto (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), presença de aditivo (sem e com cal) e modo de preparo (envelhecimentos em curto e em longo prazos). O programa experimental resultou em 8 tipos de misturas asfálticas (condições experimentais) que foram caracterizadas em suas propriedades originais e após um condicionamento térmico composto de uma fase de congelamento (-18º C por 16 horas) e uma fase de descongelamento (60º C por 24 horas). A partir das análises dos resultados foi possível constatar que (i) nenhuma mistura testada foi considerada suscetível ao dano por umidade, mas a relação de resistência à tração das misturas com CAP 50/70 de ambos os métodos se encontraram no limiar dos valores limites; (ii) as misturas com asfalto modificado, em geral, apresentaram maiores valores de módulo de resiliência e resistência à tração e foram mais resistentes à ação da água; (iii) a adição de cal não promoveu mudanças notáveis nas propriedades originais, no entanto contribuiu para a manutenção ou para o aumento da resistência ao dano por umidade; (iv) os envelhecimentos em curto e longo prazos dos métodos da ASTM e da AASHTO não provocaram mudanças importantes nas propriedades originais e após o condicionamento as misturas testadas exibiram tendências de comportamentos similares. / This research presents a contribution to understanding hot mix asphalt (HMA) moisture damage susceptibility according to ASTM D 4867 and AASHTO T 283 tests. A full factorial experiment design was carried out considering the factor variations, on two levels: asphalt type (CAP 50/70 and CAP 50/70+SBS), additive presence (with or without hydrated lime) and mixture procedure (short and long term aging). The experimental program resulted in 8 types of asphalt mixes (experimental conditions) which were characterized by the original properties and after a thermal conditioning wich consisted of a freezing phase (-18 °C for 16 hours) and a thawing phase (60 °C for 24 hours). Findings indicate that (i) no one mix was considered susceptible to moisture damage, however the ITR (indirect tensile ratio) of the CAP 50/70 mixes resulted ITR near to protocol admissible values; (ii) in general, CAP 50/70+SBS mixes presented higher resilient modulus, indirect tensile strength and indirect tensile ratio values, (iii) the addition of hydrated lime did not show remarkable changes in original properties, nevertheless it contributed for maintaining or increasing the moisture damage resistance; (iv) short and long term aging procedures (ASTM and AASHTO) did not cause important changes in original properties and after conditioning the mixes showed similar behavior tendencies.

A concepção de aeronaves não convencionais a fim de alcançar um determinado desempenho ou melhoria operacional é sem dúvida um dos objetivos mais importantes da engenheira aeronáutica. Tais melhorias envolvem: redução de arrasto, redução da seção transversal, redução de ruído, redução da distância de decolagem e pouso, aumento da eficiência aerodinâmica, aumento da carga útil, entre outros. Por tanto, métodos de otimização multidisciplinar se tornaram em ferramentas muito úteis para aprimorar o projeto conceitual destas aeronaves. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento do projeto conceitual de uma aeronave não convencional de combate e a análise de desempenho aerodinâmico do seu sistema de admissão de ar (Intake), tendo como principal característica, estar localizado na parte superior da fuselagem da aeronave (Dorsal Intake). O delineamento conceitual foi desenvolvido através da implementação de metodologias de otimização multidisciplinar de projeto (MDO) na fase de projeto paramétrico, integrando conceitos como: entropia estatística, desdobramento da função qualidade (QFD) e análise de restrições. Além disso, foram usados métodos analíticos e teóricos, ferramentas de desenho assistido por computador (CAD) e simulações da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD) para otimizar e obter a configuração final da aeronave. Posteriormente, 5 configurações de asa delta foram selecionadas para avaliar as mudanças de desempenho do dorsal intake sob a influência aerodinâmica das superfícies principais da aeronave (Asa e Fuselagem), em regimes de voo subsônico (Mach = 0.4), transônico (Mach = 0.9) e supersônico (Mach = 1.7; 2) a diversos ângulos de ataque (De α = 10º a α = 30º ). Os resultados encontrados neste trabalho foram avaliados em separado, subsequentemente foram integrados, a fim de obter a nova concepção de aeronave não convencional de combate; a aplicação de MDO permitiu estimar as variáveis de projeto ideais para o desenvolvimento do projeto da aeronave, em relação a sua missão. Em contrapartida, os resultados da integração intake-estrutura mostram que apropriadas características de desempenho e compatibilidade foram mantidas durante as fases de voo subsônicas, para as 5 configurações de asa. No entanto, para velocidades transônicas, a configuração canard apresentou um acréscimo nos níveis de recuperação de pressão total, devido ao fluxo de alta energia na parte superior da fuselagem, o qual é produzido pelo vórtice do canard a moderados ângulos de ataque. Finalmente, para velocidades supersônicas, a asa com dispositivos LEX (Leading Edge Extensions) obteve os melhores níveis de recuperação de pressão total, pois a implementação destes dispositivos apresentou uma montagem mais vantajosa com sua fuselagem para gerar o cone de Mach, aumentando os níveis de recuperação de pressão total e reduzindo a distorção na face do motor. No entanto, para velocidades maiores a Mach = 2, sem importar a configuração de asa, a expansão do escoamento sobre a fuselagem e as asas da aeronave produziu um aumento no número Mach local na entrada do intake, o que reduziu os níveis de desempenho e compatibilidade do mesmo. Em consequência, a posição do intake na parte superior da fuselagem representa uma opção de configuração viável para aeronaves que requerem apenas capacidades de ângulo de ataque razoáveis, tais como aeronaves de caça ar-terra, sendo a asa com dispositivos LEX a geometria que representa melhores qualidades de desempenho na maioria dos 3 regimes de voo avaliados. / The conception of non-conventional aircraft with the aim of achieving a certain performance or operational improvement is undoubtedly, one of the most important objectives of the aeronautical engineering. These improvements involve: drag reduction, cross section reduction, noise reduction, shortening of take-off and landing distance, increase of aerodynamic efficiency, payload increase, among others. Therefore, optimization multidisciplinary methods became in very important tools to upgrade the conceptual design phase of these aircraft. In this context, this work had as aim the development of the conceptual design of a nonconventional fighter aircraft and the aerodynamic performance analysis of its air intake, having as main characteristic to be located at the top of the fuselage (Dorsal Intake). The conceptual design was developed through the implementation of multidisciplinary design optimization (MDO) methods in the parametric design phase, integrating concepts of: statistical entropy, quality function deployment (QFD) and constraint analysis. Besides that, it was used analytical and theoretical methods, computer-aided design (CAD) tools and computational fluid dynamics (CFD) simulations to optimize and obtain the final aircraft configuration. Subsequently, 5 delta wing configurations were selected to evaluate the dorsal intake performance changes under the aerodynamic influence of the main aircraft surfaces (Wings and Fuselage) in subsonic (Mach = 0.4), transonic (Mach = 0.9) and supersonic (Mach = 1.7; 2) flight regimes, at various angles of attack (From α = 10º to α = 30º ). The results found in this work were evaluated separately, later these were integrated, in order to get the new conception of non-conventional fighter aircraft; the MDO application allowed to estimate the ideal design variables for developing the aircraft design, regarding to its mission. On the other hand, the results of the intake-structure integration shown that appropriate performance and compatibility characteristics were maintained during the subsonic flight stages for the 5 wing configurations. However, for transonic velocities, the canard configuration presented an increase in the total pressure recovery levels, due to the high energy flux on the fuselage, which is produced by the canard vortex at moderate angles of attack. Finally, for supersonic velocities, the wing with LEX (Leading Edge Extensions) devices got the best levels of total pressure recovery, because the implementation of these devices presented a more advantageous assembly with its fuselage to generate the Mach cone, increasing the total pressure recovery levels and reducing the distortion at the engine face. However, for velocities higher than Mach = 2, regardless the wing configuration, the flow expansion on the fuselage and the wings produced an increase in the local Mach number in the intake entrance, which reduced the performance and compatibility levels of it. As a consequence, the top mounted intake position represents an option of viable configuration to aircraft that require only reasonable angles of attack capabilities, such as air-to-ground fighter aircraft, being the wing with LEX devices the geometry that represents better performance qualities in the majority of the 3 evaluated flight regimes.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:22:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FELIPE GUTIERREZ REYES.pdf: 2973646 bytes, checksum: 0e8c702449c97c861e9f0314e3b69e2f (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Objectives: This study evaluated the effect of addition of copper nanoparticles at different concentrations into a simplified etch-and-rinse (ER) adhesive system (Ambar [AM]) on antimicrobial activity (AMA), degree of conversion of adhesives discs (DC-d) and dentin-resin interface (DC-i), the ultimate tensile strength (UTS), 28-day cumulative water sorption (WS), solubility (So) and copper release (CR) as well as immediate (IM) and 1-year (1Y) resin–dentine bond strength (μTBS) and nanoleakage (NL). Methods: Seven experimental adhesive systems were formulated according to the addition of copper nanoparticles (0 [control], 0.0075, 0.015, 0.06, 0.1, 0.5 and 1%) in AM adhesive system. We tested the antimicrobial activity of synthesized adhesives against Streptococcus mutans using agar diffusion assays. For DC-d, specimens were constructed and tested after 24 h for FTIR and micro-Raman spectroscopy. For UTS, specimens were tested after 24 h and 28 days. For WS and So, after specimens build-up, they were stored in water and the properties measured for 28 days. For CR, specimens were stored in 2% nitric acid solution and the properties were measured for 28 days. The occlusal enamel of thirty-five molars was removed and adhesives were applied to dentine surface after 37% phosphoric acid etching. After composite resin build-ups, specimens were longitudinally sectioned to obtain resin–dentine bonded sticks (0.8 mm2). Specimens were tested in tension at 0.5 mm/min in IM or 1Y (μTBS). For NL, 2 bonded sticks from each tooth were prepared and analyzed under SEM in IM or 1Y. For DC-i, 2 bonded sticks were prepared and analyzed under micro-Raman spectroscopy. The μTBS and NL data of each adhesive were subjected to two-way repeated measures ANOVA. For UTS, WS, So, copper release, DC-d and DC-i data of each adhesive were subjected to a one-way ANOVA. Tukey’s post hoc test was used for pair-wise comparisons (α = 0.05). Results: The addition of copper nanoparticles provided antimicrobial properties to the adhesives at all concentrations (p < 0,05), and did not influence UTS, WS and SO (p > 0.05). Higher CR was observed in adhesives with higher concentration of copper nanoparticles (p < 0.05). The addition of 1% of copper nanoparticles decreased the DC-d and DC-i significantly. After 1Y, significant reductions of μTBS and increases of NL were observed in the control group (p < 0.05). Reductions of μTBS and increase of NL over time were not observed for copper-containing adhesives.Conclusions: The addition of copper nanoparticles in concentrations up to 0.5% in the simplified ER Ambar adhesive system may be an alternative to provide antimicrobial properties, increase the long-term stability of resin–dentine interfaces, 12 without reducing adhesives’ mechanical properties evaluated. / Objetivos: Este estudo avaliou o efeito da adição de nanopartículas de cobre, em diferentes concentrações, em um sistema adesivo convencional (CON) simplificado Ambar [FGM] sobre a atividade antimicrobiana (AAM), grau de conversão de corpos de prova de adesivos (GC-c) e na interface de união a dentina (GC-i), resistência máxima à tração (RT), sorção cumulativa de água (SO), solubilidade (SB) e liberação de cobre (LC) durante 28 dias, bem como a resistência de união (RU) e nanoinfiltração (NI) na interface de união à dentina nos tempos imediatos (IM) e após 1 ano (1A). Material e métodos: Sete sistemas adesivos experimentais foram formulados de acordo com a adição de nanopartículas de cobre (0 [controle], 0,0075, 0,015, 0,06, 0,1, 0,5 e 1%) no sistema adesivo Ambar. Foi testada a atividade antimicrobiana dos adesivos formulados contra Streptococcus mutans por meio de ensaios de difusão em ágar. Para GC-c, as amostras foram construídas e testadas após 24 h por meio de espectrofotometria no infravermelho com Transformação de Fourier (FTIR) e espectroscopia de micro-Raman. Para RT, as amostras foram testadas depois de 24 horas e 28 dias. Para SO e SB, depois de confeccionados os espécimes, eles foram armazenados em água e as propriedades medidas por 28 dias. Para LC, as amostras foram armazenadas em solução de ácido nítrico a 2% e as propriedades medidas durante 28 dias. O esmalte oclusal de trinta e cinco molares foi removido e os adesivos foram aplicados na superfície da dentina depois de condicionamento com ácido fosfórico a 37%. Depois de restaurações de resina composta, os espécimes foram seccionados longitudinalmente para se obter espécimes (palitos) de resina-dentina (0,8 mm2). Os espécimes foram testados em tensão a 0,5 mm/min no IM ou 1A (RU). Para NI, 2 espécimes de cada dente foram preparadas e analisadas em MEV e testados no IM ou 1A. Para GC-i, 2 espécimes foram preparados e analisados sob espectroscopia de micro-Raman. Os dados do RT foram analisados por uma análise de variância de 2 fatores. Para AAM, SO, SB, e liberação de cobre, os dados foram analisados por análise de variância de fator único, e para RU e NI os dados foram submetidos a análise de variância de 2 fatores para medidas repetidas. Também foi feito o teste post hoc de Tukey para múltiplas comparações. A significância estatística foi predefinida em α = 0,05.Resultados: A adição de nanopartículas de cobre adicionou propriedades antimicrobianas aos adesivos em todas as concentrações (p < 0,05), e não influenciou a RT, SO e SB (p > 0,05). LC elevadas foram observadas em adesivos com maior concentração de nanopartículas de cobre (p < 0,05). A adição de 1% de 10 nanopartículas de cobre diminuiu significativamente o GC-c e GC-i. Após 1 ano, decréscimos significativos de RU e aumentos de NI foram observados no grupo controle (p < 0,05). Decréscimos significativos de RU e aumentos de NI não foram observados nos adesivos contendo cobre (p > 0,05). Conclusões: A adição de nanopartículas de cobre em concentrações de até 0,5% no sistema adesivo convencional simplificado Ambar pode ser uma alternativa para adicionar atividade antimicrobiana e aumentar a estabilidade a longo prazo das interfaces resina-dentina, sem comprometer as propriedades mecânicas dos adesivos.