Mangotes de transferência têm sido utilizados em grande quantidade em operações de descarga de óleo, principalmente em águas profundas, onde existem cargas estáticas e cíclicas variáveis devido ao ambiente de trabalho. Apesar da grande demanda dessas estruturas, seu comportamento é pouco conhecido e discutido na literatura devido a sua complexidade. Além disso, os materiais utilizados nesse equipamento podem ocasionar um elevado número de falhas, sendo muitas vezes superestimados, deixando o mangote com peso excessivo. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma metodologia de análise de materiais poliméricos avançados, especificamente fibras de poliaramida e materiais compósitos à base de fibra de carbono, em substituição a materiais tradicionais, utilizando modelos numéricos capazes de prever o comportamento da pressão de ruptura das carcaças e resistência a compressão radial do mangote, além da avaliação em fadiga dos cordonéis à base de poliaramida dessas novas estruturas. Modelos em meso-escala foram desenvolvidos utilizando conceitos de hiperelasticidade e de critérios de falha de materiais compósitos para previsão das tensões e deformações locais em regiões críticas do mangote. Análises numéricas foram realizadas via elementos finitos com o software comercial para auxiliar a elaboração dos modelos e a realização dos cálculos numéricos. Foram realizados ensaios experimentais para validação desses modelos numéricos, bem como para a previsão do comportamento estático e em fadiga dos materiais envolvidos. Foram desenvolvidos dois modelos. Em um modelo foi aplicado pressão interna no mangote para previsão de ruptura das carcaças no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho dos novos reforços de poliaramida. No outro modelo foi aplicada uma carga radial na seção central do mangote para prever a resistência ao esmagamento, no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho do componente de sustentação em material compósito de fibra de carbono. Os resultados dos modelos numéricos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais em grande parte das análises. Também se observou que os novos materiais apresentam um grande potencial de substituição dos materiais tradicionais, bem como um excelente comportamento frente a carregamentos estáticos e dinâmicos envolvidos na aplicação, sendo verificada diminuição significativa de peso e aumento do desempenho. / Offloading hoses have been extensively used at offloading oil operations, especially in deep water, where there are variable static and cyclic loads due to the working environment. Despite the great demand for these structures, their behavior is little known and discussed in the literature due to the complexity. In addition, the materials used in this equipment may lead to a high number of failures, being often overestimated, leading to excessive weight. This work aims to develop a methodology for analysis of advanced polymeric materials, specifically polyaramide fibers and carbon fiber composite materials, in the substitution of traditional materials, using numerical models able to predict the static behavior of the burst pressure of the carcasses and radial compression strength of the hose. In addition, fatigue tests were performed to evaluate the polyaramide cords of these new structures. Meso-scale models were developed using advanced hyperplastic and composite failure criteria concepts to predict local stresses and strains in critical regions of the hose. Numerical analyses were performed using finite elements with commercial software to aid the development of models and to carry out numerical calculations. Several experimental tests were performed to validate numerical models, as well as to forecast the static and fatigue behavior of the materials used. Two models were developed. A model is used to predict the burst pressure of the hose in order to evaluate the performance of the new polyaramide reinforcements cords. In the other model, a radial load was applied in the central section of the hose to predict the crushing strength, in which it has the aim of evaluating the performance of the load-bearing component made with carbon fiber composite material. The results of the computer models showed good agreement with the experimental results in most analyses. It was also found that the studied materials offered considerable potential for the substitution of traditional materials, as well as an excellent behavior under static and dynamic loads related to this application, with a significant weight reduction and increased performance of the new configurations over traditional hoses.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

Neste trabalho avaliou-se a influência da forma da seção transversal e da excentricidade do carregamento sobre o efeito de confinamento em pilares de concreto encamisados com polímeros reforçados com fibras (PRF). Para estas avaliações foi utilizada a análise experimental, por meio de ensaios de pilares sob flexo-compressão, e a análise numérica com o método dos elementos finitos. Observou-se que ocorreram reduções significativas dos efeitos de confinamento em pilares de seção quadrada e retangular quando a relação entre o raio de arredondamento dos cantos e o maior lado da seção transversal diminuiu. A influência da relação entre o lado maior e menor, no caso de pilares de seção retangular, não foi tão significativa se comparada ao efeito redutor do raio de arredondamento mencionado anteriormente. Ocorreram ganhos de resistência em todos os pilares ensaiados, indicando que o encamisamento com PRF pode ser utilizado mesmo em situações em que a força de compressão seja aplicada com pequenas excentricidades. O efeito da excentricidade sobre o confinamento dependeu da forma da seção transversal considerada. Em pilares de seção circular a excentricidade reduziu levemente os efeitos de confinamento. Nos pilares de seção quadrada a excentricidade não reduziu significativamente os efeitos de confinamento, sendo que para os menores raios de arredondamento o efeito de confinamento foi até maior na presença da excentricidade. Nos pilares de seção retangular observou-se que aplicando a excentricidade na direção da menor inércia o comportamento foi semelhante ao dos pilares de seção quadrada. Porém, aplicando a excentricidade na direção da maior inércia observou-se um grande efeito de confinamento, maior inclusive que no pilar centrado. / In this work the influence of the cross section shape and eccentricity of the compressive load on the confinement of concrete columns wrapped by fiber reinforced polymer (FRP) was evaluated. Experimental analysis, through flexural compression tests of columns, and numerical analysis developed through the finite element method were used to study these effects. Significant reductions of confinement effects were noticed in square and rectangular cross sections when the ratio of the round off radius to the major side of the column was reduced.The ratio between the major and minor side in rectangular columns was not so important to define the effectiveness of confinement as was the fore mentioned factor. Increases of strength were noticed in all columns tested, showing that FRP wrapping can be successfully used even with small eccentricities of loading. The effect of the eccentricity on the confinement showed to be dependent on the cross section shape. In circular columns the eccentricity of loading reduced the confinement effects. For the square cross section columns tested the confinement was not significantly affected by the eccentricity. In fact, for square columns with low round off radius, the eccentricity increased the confinement effects. Rectangular columns subjected to eccentric loading in the direction of the minor inertia showed a behavior similar to square columns. On the other hand, with the eccentricity applied in the direction of the major inertia, an important confinement effect was observed, more important than in the case of concentric loading.

[pt] Este trabalho de natureza experimental tem como objetivo estudar o comportamento de vigas de concreto submetidas à torção e reforçadas externamente com compósitos de fibras de carbono (CFC). Treze vigas de concreto com 2,0 m de comprimento e seção transversal de 30 cm х 60 cm foram testadas no Laboratório de Estruturas e Materiais do Departamento de Engenharia Civil (LEM/DEC) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). As vigas foram divididas em quatro séries, sendo uma de referência, composta por quatro vigas sem reforço externo, e outras três séries constituídas por três vigas que foram reforçadas externamente com taxas crescentes de estribos de CFC. Com o propósito de estudar a contribuição do concreto e do reforço de CFC na resistência à torção de vigas, a armadura interna só foi colocada na região de aplicação de cargas e nos apoios para evitar a ruptura local e possibilitar o estudo da região central sem a parcela resistente devida à armadura interna de aço. Os resultados dos ensaios mostraram que as vigas reforçadas apresentaram aumento de carga de fissuração entre 16 por cento e 56 por cento e um acréscimo de resistência à ruptura entre 19 por cento e 47 por cento quando comparadas às vigas de referência. A rigidez das vigas na ruptura aumentou proporcionalmente ao crescimento da taxa de reforço como observado em outros ensaios encontrados na literatura. / [en] This research is an experimental study of torsion strengthening of concrete beams with carbon fibers composites. Thirteen concrete beams with 2.0 long and 30 x 60 cm cross section were tested in the Structures and Materials Laboratory of the Civil Engineering Department (LEM/DEC) of Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio). The beams were divided in four series, the first one was called the reference series and consisted of four beams without external strengthening and each of the other three series was composed of three beams strengthened with increasing rates of external carbon fibers composites stirrups. In oder to allow the study of the central region without the contribution of the steel reinforcement, the internal steel reinforcement was placed only at points of loads application and supports to prevent the local rupture. The tests results showed that the strengthened beams had an increase of the cracking load between 16 per cent and 56 per cent, and an increase of the rupture load between 19 per cent and 47 per cent when compared to the reference beams. The ultimate resistance of the beams increased proportionally to the rate of external carbon fibers composites strengthening, as was observed by other researchers.

Los materiales multifuncionales, también denominados materiales activos o materiales inteligentes, poseen atributos más allá de la primordial resistencia y rigidez, que típicamente conduce la ciencia y la ingeniería en los materiales para sistemas estructurales. Así, los materiales estructurales pueden ser rediseñados para tener integración eléctrica, magnética, óptica, térmica y posiblemente otras funcionalidades, que trabajan en sinergia para proporcionar ventajas más allá de la suma de las capacidades individuales, y con las cuales es posible desarrollar un sinfín de aplicaciones, que van desde las militares hasta las más convencionales en la vida diaria. Este tipo de materiales son capaces de responder de modo reversible y controlable ante diferentes estímulos físicos o químicos externos, modificando alguna de sus propiedades. En las últimas décadas se han presentado a la comunidad científica un número significativo de estudios sobre distintas matrices con adición de fibras de carbono, polvo de grafito o fibras de acero, como elemento conductor. Por otra parte, más recientemente la nanotecnología ha experimentado tremendos avances en muy distintos ámbitos científicos. Dentro de este campo destacan especialmente los nanotubos de carbono (NTC) y las fibras y nanofibras de carbono (NFC) por sus apreciables cualidades mecánicas, térmicas y eléctricas. Sin embargo, a pesar de la gran cantidad de avances en muy diversos materiales compuestos y aplicaciones prácticas –componentes electrónicos, sensores, matrices poliméricas, metálicas o cerámicas, etc. —se ha prestado escasa atención al potencial uso de aquellos en matrices cementicias. Es más, la mayoría de estos trabajos se han centrado más en la utilización de NTC que en la de NFC. Muchos métodos y técnicas que han sido investigadas para la eliminación del hielo en carreteras causan enormes pérdidas en vidas humanas, infraestructuras y materiales. Los métodos mecánicos de eliminación de la nieve son los más usados, pero, a su vez, son costosos, caros y lentos. Además, no se elimina la totalidad de la nieve en la vía, dejando una delgada capa que afecta muy negativamente a la fricción entre neumático y pavimento. Otra de las formas de eliminación de hielo en carreteras o aeropuertos es empleando agentes químicos, siendo muchos de ellos perjudiciales tanto para el hormigón armado como para las estructuras metálicas –viaductos, obras de paso, pistas de aeropuertos—, así como nocivos para el medio ambiente. El objetivo fundamental de este trabajo puede ser resumido como el estudio de la función de calefacción en distintos materiales en base cemento mediante la adición de materiales carbonosos. Para ello, se realizarán diversos estudios experimentales encaminados a valorar el comportamiento de los citados materiales modificados, así como sus posibles aplicaciones en la explotación de determinadas infraestructuras de transporte. La presente tesis doctoral se estructura en tres partes bien diferenciadas, junto con las pertinentes conclusiones generales y futuras contribuciones previstas, así como de las referencias empleadas para su elaboración. También consta de un anexo en el que se incluyen los datos experimentales obtenidos en los ensayos con pastas conductoras de cemento y que, por su extensión, no se ha considerado oportuno incluir en el cuerpo del documento. La primera parte se centra en analizar el estado del arte en materia de compuestos cementicios multifuncionales, comprendiendo los materiales carbonosos que los integran, las técnicas empleadas para su dispersión en la matriz cementicia, las propiedades termoeléctricas de los materiales y las aplicaciones térmicas de los materiales cementicios conductores de la electricidad. En la segunda parte se aborda el estudio experimental de la función de calefacción en pastas de cemento conductoras, realizando diversos ensayos específicos para determinar su viabilidad, así como el ajuste a modelos físico-matemáticos de los resultados obtenidos. Por último, se lleva a cabo un estudio experimental de deshielo mediante calefacción. En la tercera y última parte se aborda la caracterización de hormigones conductores multifuncionales y su estudio como elementos de calefacción empleados en la prevención de la formación de hielo y el deshielo de pavimentos. También se aplica el modelo físico-matemático previamente empleado en pastas con el fin de validar su utilidad en hormigones y se plantea un análisis de viabilidad preliminar sobre la posibilidad de aplicar esta técnica en pavimentos de puentes y pistas aeroportuarias, así como su coste energético estimado.

Este trabalho trata do estudo da introdução de fibras poliméricas como agente porogênico na manufatura de membranas cerâmicas de alta resistência mecânica. Membranas cerâmicas são utilizadas para a separação de substâncias onde a estabilidade química e a resistência à alta temperatura são requeridas; na engenharia mecânica é também aplicada como mancais aerostáticos. A escolha do processo de manufatura destas membranas e o projeto da porosidade da estrutura cerâmica é de grande importância. Quando se utiliza da adição de elementos porogênicos, que são substâncias que se decompõem durante a queima deixando poros (abertos e fechados), altera não somente a porosidade como também a seletividade e permeabilidade da membrana, bem como diminui suas propriedades mecânicas. Este trabalho objetiva membranas com poros micrométricos e submicrométricos para aplicações em microfiltração ou em mancais aerostáticos, porém que tenham a maximização da sua resistência mecânica. Para isso foi idealizada a obtenção de membranas permeáveis com a menor porosidade possível. Então, propôs-se a adição de fibras poliméricas (fibras de polipropileno, fibras de carbono e fibras de álcool polivinílico) como agentes porogênicos em uma massa cerâmica de alumina que após granulada foi prensada na forma de pastilhas e sinterizadas. As membranas foram caracterizadas por ensaios de permeabilidade ao ar, resistência mecânica por flexão a 3 pontos, volume de poros pelo Princípio de Arquimedes e morfologicamente por MEV. A caracterização morfológica das membranas e os resultados de porosidade indicaram que a percolação foi melhorada pela adição de fibras em relação a trabalhos equivalentes que se utilizaram de particulados. As melhores condições de permeação, integridade da matriz e resistência mecânica foram encontradas para as membranas com 1 vol. % de fibras de álcool polivinílico, seguida das membranas com 2 vol. % de fibras de carbono. Com base nos resultados obtidos, foi comprovado que a morfologia alongada das fibras aumenta a probabilidade de contato entre os poros, pois com apenas 2 vol. % de fibras de PVAl, obteve-se uma porosidade total de 33,3%, porosidade aparente de 17,4% e permeabilidade específica de 6,32x10-12 m², apresentando resistência à flexão de 134,3 MPa, valor este o dobro de quando utilizado 50 vol. % de sacarose como agente precursor com equivalente permeabilidade. As propriedades físicas do agente porogênico como: expansão térmica, dimensões, relação comprimento versus diâmetro afetam enormemente a porosidade, percolação dos poros e integridade da matriz. / This work deals with the study of the introduction of polymeric fibers as porogenic agent in the manufacture of ceramic membranes with high mechanical strength. Ceramic membranes are used for separation of substances where chemical stability and high temperature resistance are required, in mechanical engineering is also applied as an aerostatic bearings. The choice of these membranes manufacturing process and design the porosity of the ceramic structure is of great importance. When using addition of porogenic components, which are substances that decompose during the burning leaving pores (open and closed), not only alters the porosity and also the permeability and the selectivity of the membrane, as well as decreases their mechanical properties. This work aims membranes with micrometric pores and submicrometrics for microfiltration applications or aerostatic bearings, however they having the maximization their mechanic strength. To this was designed to obtain porous membranes with the lowest porosity possible. Then proposed the addition of polymeric fibers (polypropylene fiber, carbon fiber and polyvinyl alcohol fiber) as porogenic agents on a ceramic alumina mass that was granular and pressed the form of discs and sintered. The membranes were characterized by testing the air permeability, mechanical strength by three points flexural, pore volume by Archimedes principle and morphologically by SEM. Morphological characterization of membrane and the results of porosity indicated that the percolation has been improved by adding fibers in relation to the corresponding work where particulates were used. The best conditions of permeation, matrix integrity and mechanical strength were found for the membranes with 2 vol. % of polyvinyl alcohol fibers and membranes with 2 vol. % carbon fibers. Based on these results, it was proven that the elongated morphology of the fibers increases the probability of contact between the pores, because with only 2 vol. % of PVAl fibers, we obtained a total porosity of 33.3%, apparent porosity of 17.4% and the specific permeability of 6.32x10-12 m², flexural strength of 134.3 MPa, this value is twice than when it is used 50 vol. % sucrose as a precursor agent with equivalent permeability. The physical properties of porogenic agent such as thermal expansion, dimensions and relation length versus diameter affect greatly the porosity, pore percolation and integrity of the matrix.

A utilização de compósitos poliméricos em componentes de aeronaves e embarcações deve-se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelentes propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliada aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão, atendendo aos severos requisitos de desempenho dessas estruturas em serviço. Isto torna os compósitos poliméricos particularmente atraentes como substituintes das ligas metálicas em aplicações aeronáuticas e navais. Entretanto, quando colocados em serviço, os compósitos poliméricos estão expostos a uma variedade de condições ambientais e diversos tipos de esforços mecânicos que podem causar danos irreversíveis, quando submetidos a ciclos prolongados. Com isto, o presente trabalho objetiva contribuir no domínio dos efeitos das condições ambientais em compósitos poliméricos termorrígidos, utilizando para isto laminados de fita unidirecional de fibra de carbono de módulo intermediário, aglutinadas em resina epóxi modificada, tipo 8552. Assim, os compósitos poliméricos termorrígidos foram submetidos a efeitos higrotérmicos, com temperatura (80C) e umidade (90%) controladas, em câmara de climatização e de névoa salina (35C), sendo suas propriedades mecânicas avaliadas por meio de ensaios de compressão, de cisalhamento interlaminar e de tração longitudinal e transversal, em temperaturas ambiente (22oC) e elevada (82oC). Os resultados obtidos nos ensaios são correlacionados com análises por microscopia eletrônica de varredura. A análise destes resultados mostra que o efeito combinado do condicionamento higrotérmico com temperatura elevada de ensaio, reduz as resistências mecânicas do compósito devido à degradação da matriz polimérica

Neste trabalho são analisadas as figuras de mérito de antenas helicoidais, de microfita e redes de dipolos, operando na faixa de freqüências de comunicação e navegação via satélite na banda L, na presença de aeronaves. É utilizada primordialmente a técnica híbrida UTD/MoM do simulador SuperNEC, onde as antenas são modeladas pelo MoM e a aeronave é modelada pela técnica UTD. Além disso, é analisado o comportamento das antenas helicoidal e monopolo na presença da aeronave feita de material composto de fibra de carbono, cujos modelos são simplificados para viabilizar a análise do ponto de vista computacional. Inicialmente é feita uma breve descrição dos simuladores eletromagnéticos, ressaltando a idéia básica da técnica híbrida UTD/MoM. Em seguida são apresentados os projetos das antenas supracitadas realizados com auxílio dos simuladores, onde também são analisadas situações envolvendo os efeitos de reflexão, difração e obstrução em estruturas UTD mais simples. É feito uma análise comparativa de antenas na presença de placas feitas de composto de fibra de carbono e alumínio, onde os resultados teóricos e experimentais mostraram-se semelhantes para ambos os materiais. Finalmente, é realizada a análise dos efeitos causados nas figuras de mérito das antenas devido às várias partes que compõem a estrutura da aeronave. Utilizando este procedimento é possível identificar mais claramente cada efeito produzido pela estrutura da aeronave, possibilitando que sejam realizadas ações preventivas para obter uma melhor abordagem em testes de desenvolvimento, bem como um melhor desempenho operacional dos sistemas. Os procedimentos e resultados apresentados neste trabalho são considerados satisfatórios do ponto de vista de posicionamento preliminar de antenas sobre aeronaves, ressaltando-se a vantagem computacional da técnica híbrida. Contudo, a busca em modelar toda a estrutura da aeronave usando técnicas de onda completa ainda deve ser perseguida a fim de aumentar a acurácia dos resultados.

Este trabalho trata do problema da determinacao das tensoes que surgem nas bordas livres de compositos laminados simetricos de fita unidirecional de carbono/epoxi sujeitos a uma extensao uniformelongitudinal e a um carregamento termico ocasionado pela temperaturade cura. Utilizou-se uma formulacao baseada no metodo dos elementos finitos que leva em conta um estado de tensoes tridimensional. A formulacao foi implementada em um software que calcula o campo de deslocamentos e a distribuicao de tensoes tridimensional no laminado. O software foi validado pela comparacao de resultados numericos com valores existentes na literatura para configuracao ';entre colchetes + ou - 45 graus';. Os resultados numericos obtidos para as distribuicoes de tensoes foram correlacionados com resultados experimentais de resistencia a tracao de laminados tipo cross-ply. Tres configuracoes sao consideradas: ';entre colchetes 0 graus/90 graus/90 graus';, ';entre colchetes 90 graus/0 grau/90 graus'; e ';entre colchetes 90 graus/90 graus/0 grau';. Alem disso, dois tipos de acabamento de borda livre sao considerados para cada uma dessas familias: borda retificada e borda moldada. a analise de tensoes mostrou que a tensao normal longitudinal ';(Sigma IND. XX)'; edominante em termos de definir a resistencia do laminado para os casos estudados. As tensoes interlaminares tem valores baixos quandocomparadas aos valores admissiveis para este tipo de esforco. Dessa forma, esses resultados indicam um efeito da sequencia de empilhamento pouco acentuado, o que e coerente com os resultados experimentais previamente obtidos. Na comparacao entre os dois tiposde acabamento de borda livre, percebeu-se uma sensivel perda de resistencia a tracao quando o laminado e fabricado com bordas moldadas. Isto ocorre porque o cunteudo de fibras em volume nas proximidades da borda livre e mais baixo do que no interior do laminado. Portanto, as propriedades mecanicas do material na regiao da borda livre sao mais baixas. Alem disso podem aparecer pequenas bolsas de resina pura que possuem resistencia mecanica bastante baixa. O efeito do carregamento termico pode elevar significativamente o valor de alguns componentes de tensao, particularmente o valor das tensoes interlaminares. Entretanto, para os laminados analisados a influencia do carregamento termico na resistencia e muito pequena.

Ambientes úmidos, temperaturas elevadas e outros fatores agressivos (UV, meios químicos e agentes de intemperismo) podem causar uma variedade de mudanças imediatas ou a longo prazo nas propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos poliméricos. O processo de difusão da umidade ocorre com o tempo por ação da capilaridade até o laminado atingir o nível de equilíbrio, afetando principalmente as propriedades dominadas pela matriz ou pela interface fibra/resina. A seqüência de empilhamento das camadas e o tipo de acabamento da borda livre podem afetar a resistência do laminado, causando a delaminação de borda como, também, influenciar no processo de absorção de umidade. Os laminados fabricados com bordas moldadas eliminam o acabamento da borda por processo de usinagem convencional com grande ganho de produtividade, mas os seus comportamentos mecânicos, quando esses estão saturados de umidade, ainda não foram apresentados na literatura. Nesta tese são apresentados resultados de resistência à tração de laminados cruzados e multidirecionais de carbono/epóxi com bordas moldadas e usinadas, ensaiados nas condições seco à temperatura ambiente e úmido em câmara de climatização. Os laminados são fabricados com pré-impregnados de fita unidirecional contínua e curados por processo a vácuo em autoclave. A comparação dos resultados mostra que há um aumento na resistência de alguns laminados. Nestes casos particulares ficou evidente que a saturação de umidade influenciou as propriedades da resina, indicando que ocorreu a plasticização com a conseqüente tenacificação da estrutura polimérica. Nos outros laminados a umidade provocou o envelhecimento do polímero, degradando a interface fibra/resina e, conseqüentemente, reduzindo a resistência. A análise microscópica da região de interface fibra/resina no plano de fratura do laminado, pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, mostra que as condições ambientais que combinam temperatura e umidade favoreceram o rompimento da interface, devido ao longo período de exposição até completar a saturação do compósito.