Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-26Bitstream added on 2015-03-03T12:07:24Z : No. of bitstreams: 1 000807349.pdf: 2893031 bytes, checksum: 19ac3e09418e213fd7b1c6b48b8d8231 (MD5) / O consumo de eletricidade tem aumentado de forma significativa nas últimas décadas. Isso, aliado com a dificuldade em construir novas linhas de transmissão, principalmente devido aos requisitos ambientais estabelecidos pelo Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), trouxe um grande desafio no atendimento da crescente demanda por eletricidade. Os cabos condutores de alumínio com alma de compósito (ACCC) foram designados para ter alta resistência à tração, baixo coeficiente de expansão térmica e baixa flecha entre as torres. No entanto, o uso desses novos materiais pode criar uma série de problemas com relação à sua aplicabilidade que precisa ser avaliada. Os polímeros estão sujeitos à degradação por exposição a altas temperaturas, umidade e radiação ultravioleta, entre outros. Dentre os polímeros termorrígidos atualmente disponíveis, a resina fenol formaldeído é uma das mais comuns no mercado, com excelente desempenho em altas temperaturas, resistência à chama e isolação mecânica. Dessa forma, o uso de compósitos de resina fenol formaldeído reforçados com fibras de carbono podem ser excelentes substitutos para os aços tradicionais que vêm sendo atualmente utilizados como núcleos de cabos de transmissão, reduzindo a flecha entre as torres e melhorando a eficiência de transmissão de energia elétrica. Nesse contexto, este trabalho avaliou a aplicabilidade do sistema pultrudado de resina fenol formaldeído reforçada com fibras de carbono em núcleo de cabos condutores em linhas de transmissão. Os resultados mostraram que a temperatura de início de decomposição é de 363 °C e a temperatura de transição vítrea é de 165 °C. Esses limites de temperatura são suficientes para aplicação do compósito como núcleo de cabos de transmissão, dada a demanda ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Consumption of electricity has been increasing significantly in the last decades and the difficulty in building new transmission lines brought a great challenge to supply electricity, mainly due the environmental requirements established by the Brazilian Institute of Natural and renewable resources (IBAMA) and the raising in demand for electricity. The Aluminum Conductor Composite Core cables (ACCC) have been developed due to their high tensile strength, low thermal expansion coefficient and low sag between the transmission towers. Nevertheless, the use of new materials in transmission lines may bring a series of problems in relation to its employment, which needs to be assessed. The use transmission cables with composite core may promotes degradation of polymeric matrix due high temperatures expositions, humidity, ultraviolet radiation, and so forth. The phenol-formaldehyde resin presents excellent performance in high temperatures, flame resistance and mechanical isolation. Composites with carbon fiber and phenol-formaldehyde matrix might be excellent replacements to the traditional steel applied in conductor cables cores. This study evaluated the suitability of carbon fiber-reinforced polymer with phenol-formaldehyde matrix to transmission lines. The results showed that thermal decomposition of material initiates in 363 ºC and the glass transition temperature is 165 ºC, which is sufficient to be applied in transmission cables with nowadays demand. The mechanical results were favorable: all samples showed higher ultimate strength superior to the specified to ASCR transmission cables. The specific modulus of is 26.3 m2/s2 for steel and 102.3 m2/s2 for the pultruded system, which indicates a significant advantage in replacement of the traditional steel for the pultruded system, although it is necessary to apply a coating in the composite to avoid decomposition and galvanic corrosion

Este trabalho é uma contribuição para o conhecimento de metodologias de projeto de estruturas de material composto, aplicando métodos de otimização estrutural a cascas laminadas e apresentando uma estratégia em dois níveis. No primeiro nível é realizada a minimização da flexibilidade da estrutura, tendo como variável de projeto a orientação de cada lâmina da estrutura. Utiliza-se Programação Linear Seqüencial (SLP) e direção de tensão principal para otimização da orientação. No segundo nível minimiza-se o volume de cada lâmina, usando a flexibilidade total da estrutura como restrição e a densidade relativa como variável de projeto, também através de SLP. Para evitar aparecimento de áreas com densidades intermediárias, utiliza-se um Método de Continuação, dividindo o nível de otimização topológica em duas ou mais etapas. As formulações desenvolvidas permitem a solução de problemas com múltiplos casos de carregamento. Para a solução da equação de equilíbrio de casca laminada, utiliza-se um elemento finito de casca degenerado de oito nós com integração explícita na direção da espessura. A implementação desse elemento é feita de modo a facilitar a obtenção das derivadas da matriz de rigidez, necessárias na linearização das funções objetivo e restrições. Evita-se assim o uso de derivadas numéricas. Resultados para vários tipos de estrutura são apresentados, incluindo comparações entre diferentes carregamentos, condições de contorno, número de lâminas, espessuras, etc. As soluções obtidas, formas de análise e possíveis aplicações são discutidas.

Orientador: Maria Odila Hilário Cioffi / Coorientador: Marcos Yutaka Shiino / Banca: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Banca: Rita de Cássia Mendonça Sales Contini / Resumo: O aumento do uso de compósitos estruturais tem levado a uma preocupação constante com a confiabilidade destes materiais. Em particular, o processo de cura das resinas na fabricação é citado como um dos problemas mais significativos no processamento de compósitos estruturais. Assim, para que essa classe de materiais possa ser economicamente viável e atender às exigências dos padrões de qualidade do setor aeronáutico, tecnologias de processamento automatizado e novas formas de matéria-prima estão sendo desenvolvidas e implantadas na fabricação. Desta forma, o objetivo da presente pesquisa foi estudar a influência das propriedades térmicas dos materiais de moldes, utilizados no processamento de compósitos via RTM, nas propriedades finais dos laminados. Foram processadas três placas de compósitos com reforço não dobrável (NCF-non-crimp fabric) biaxial [+45°/-45°] via RTM: em molde de aço 1020, laminado 1; e em liga de alumínio 5052-F, laminados 2 e 3. Para verificar a influência dos materiais dos moldes nas propriedades finais, foram analisadas a tenacidade à fratura interlaminar em modo I e investigação das superfícies de fratura pelo Microscópio Eletronico de Varredura (MEV). O comportamento térmico estudado via análise térmica dinâmico-mecânica (DMA), que avaliou as diferenças no grau de cura dos laminados 1, 2 e 3 com a análise da Tg. Nos processamentos, evidenciou-se que o molde de alumínio apresentou maior controle e estabilidade térmica, enquanto que o molde de aço aprese... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increase use of structural composites has led to a constant concern on the reliability of these materials. In particular, curing process of resins during manufacturing are cited as one of the most significant problems in the structural composites. Therefore, in order to this class of materials can be economically viable and meet the requirements of quality in the aeronautic industry standards, automated processing technologies and new materials have been developed and implemented in manufacturing sector. Thus, this research aimed to investigate the influence of thermal properties of the mold, which was used in the processing of composites via RTM, on the final properties of the laminates. Three composite plates comprised with NCF (non-crimp fabric) reinforcement, which has biaxial [+45°/-45°] configuration, and epoxy matrix. Two molds were employed for this investigation: steel 1020, for laminate 1, and aluminum alloy 5052-F, for laminates 2 and 3, all laminates with the same fiber stacking sequence. The influence of the materials of the molds in the final properties were verified with interlaminar fracture toughness in mode I (GIc), and their images of the fractured surfaces investigated by Scanning Electron Microscope (SEM). The thermal analysis conducted with Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMA), which evaluated the differences in the degree of cure of laminate 1, 2 and 3 by vitreous temperature transitions (Tg). It was evidenced that the aluminium mold showed bet... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] A presente tese estuda as propriedades de curta e londa duração de argamassas de cimento reforçadas com fibras de coco e sisal. O trabalho experimental visou a determinação das propriedades físicas e mecânicas do reforço e o estudo da influência do tipo, fração volumétrica e tamanho de fibra, orientação e composição da matriz nas propriedades mecânicas do compósito. Estudos foram executados com o objetivo de se determinar a influência do reforço na retração plástica, com e sem restrições, das matrizes de argamassa. Fissurações resultantes da imposição das restrições e o fenômeno de cicatrização das fissuras foram também investigados. O modo de ruptura e as propriedades de aderência interfacial fibra-matriz foram determinados através de ensaios de arrancamento. As propriedades de longa duração dos compósitos foram determinadas através dos ensaios de fluência, retração e durabilidade. A influência da adição de várias frações volumétricas e tamanhos de fibras na fluência das matrizes de argamassa foi determinada usando-se corpos de prova, selados e não selados, submetidos a uma pressão de 14,4 MPa durante um período de 210-350 dias. Recuperações das deformações elásticas foram monitoradas por um período de 56-180 dias. A influência dos tipos de fibra, fração volumétrica, tamanho de fibra, tipo de cura, traço da argamassa e substituição parcial do cimento Portland por micro-sílica e escória de alto forno na estabilidade dimensional das matrizes de argamassa foi determinada com o uso de ensaios de retração por um período de 320 dias. A durabilidade das fibras de coco e sisal, imersas em soluções alcalinas de hidróxido de cálcio e de sódio e em água de torneira, foi determinada através da realização de ensaios de resistência à tração em idades variando de 30-420 dias. A durabilidade das argamassas reforçadas com fibras naturais após 320-360 dias imersas em água, expostas a ciclos de molhagem e secagem bem como ao ambiente natural foi determinada através de resultados de ensaios de flexão e de observações de imagens obtidas com o uso de microscopia eletrônica. Um mapeamento de elementos químicos foi realizado com o objetivo de se verificar possíveis migrações de produtos da matriz de cimento Portland para o lúmen e paredes das fibras. Tratamentos para garantir a durabilidade dos compósitos foram estudados, a saber: (a) modificações na matriz através da substituição parcial do cimento Portland por micro-sílica e escória de alto orno; (b) carbonatação da matriz de cimento Portland; (c) imersão das fibras em micro-sílica líquida antes de serem incorporadas à matriz de cimento Portand. / [en] This thesis studies both the short-term and long- term behaviour of sisal and coconut fibre reinforced mortar composites.The experimental work involved extensive laboratory testing to determine the physical and mechanical properties of the fibre reinforcement and to study the influence of fibre type, volume fraction, fibre length, fibre arrangement and matrix composition on the mechanical properties of the composite.Studies were also made to determine the influence of fibre reinforcement in controlling free and restrained shrinkage during the early age of mortar mixes. Cracking due to restraint and the phenomenon of crack self-healing were also investigated. The mode of failure and the properties of the resistance to fibre-matrix interfacial bonding were determined using the single fibre pull-out test.The long-term properties of the sisal and coconut fibre reinforced-mortar composites were assessed throughout creep, shrinkage and durability tests. The influence of the addition of sisal and coconut fibres, of various volume fraction and lengths, on the creep of a mortar matrix was determined using sealed and unsealed specimens subjected to a pressure of 14.4 MPa over a period of 210-350 days. Recovery strains were recorded for a period of 56-180 days.The influence of fibre types, volume fraction, fibre lengths, cure types, mix proportions and replacement of OPC by slag and silica fume on the dimensional stability of mortar matrices was determined using drying shrinkage tests for a period of 320 days. The durability of sisal and coconut fibres exposed to alkaline solutions of calcium and sodium hydroxide and stored in tap water was measured as strength loss over a period of 420 days. The durability of fibre-reinforced mortars after 320 to 360 days, stored under water, exposed to cycles of wetting and drying as well as to the natural weather,was assessed from results of flexural tests and from observations of the photomicrographs obtained using backscattered imaging and secondary electron imaging. Dotting maps of chemical elements were obtained in order to verify possible migration of cement products from the matrix to the lumen and voids within of the fibres. Treatments to enhance the durability performance of the composites were studied,including: (a) modifications to the matrix through the replacement of Portland cement by undensified silica fume and by blast-furnace slag; (b) carbonation of the cementitious matrix and (c) immersion of the fibres in slurry silica fume prior to being incorporated into the Portland cement matrix.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-24Bitstream added on 2014-06-13T19:52:29Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_cem_me_guara.pdf: 1067916 bytes, checksum: 304fc3131d37ab34b15724649897cab7 (MD5) / Os compósitos compreendem uma classe de material de grande importância industrial. Compósitos carbono/epóxi apresentam inúmeras vantagens em comparação aos materiais convencionais, possibilitando projetos complexos, mais leves e de elevada resistência à corrosão e à fadiga. Contudo, sua baixa resistência a carregamentos transversais requer avaliação do comportamento do material, como consequência de impacto de objetos. O foco deste trabalho foi estudar a resposta ao impacto, caracterizada como tolerância ao dano, em compósito carbono/epóxi processado via Moldagem por Transferência de Resina (RTM). Foram analisadas as propriedades do compósito carbono/epóxi obtido e a degradação de suas propriedades após impacto. Neste trabalho, foi realizada a seleção da resina epóxi e do tecido de fibra de carbono, bem como seu arranjo, a fração volumétrica e o controle dos parâmetros de injeção e de cura. A caracterização do compósito foi realizada por microscopia de inspeção acústica CScan. O estudo da tolerância ao dano foi realizado utilizando corpos de provas impactados em dois níveis de energia, conforme norma ASTM D 7136M e a sua resistência à compressão residual, conforme norma ASTM D 7137M, foi avaliada em comparação com a resistência à compressão do compósito isento de defeitos, conforme norma ASTM D6641M. Os resultados mostram redução na resistência à compressão de aproximadamente 50% e energias absorvidas a 20 J e 30 J respectivamente, de 0,51 J/cm2 e 0,58 J/cm2 para o laminado 1 e de 0,37 J/cm2 e 0,90 J/cm2 para o laminado 2 / Composites comprise a material class of high industrial importance. Carbon/epoxy composites offer a wide amount of advantages in comparison with traditional materials, enabling complex projects, lighter and with high corrosion and fatigue resistance. However, the low transverse load resistance characteristic requires an evaluation of material behavior, as a consequence of impact occurrence. The work focus was study the damage response, defined as damage tolerance, in a carbon/epoxy composite processed by Resin Transfer Moulding (RTM). It was analyzed carbon/epoxy composite properties obtained and properties degradation after impact test. In this work were done the selection of epoxy resin and reinforcement, further the lay-up of carbon fabric, volumetric fraction and injection and curing parameters control. The composite assessment was done by acoustic microscopy inspection C-Scan. The damage tolerance study was done using impacted coupons with two energy levels, in accordance to ASTM D 7136M standard, and the residual compression resistance, in accordance to ASTM D 7137M standard, was evaluated in comparison with compression resistance in a composite without damage in accordance to ASTM D 6641M standard. Results show compressive resistance reduction about 50% and absorbed energy to 20 J and 30 J respectively, of 0,51 J/cm2 and 0,58 J/cm2 for the laminate 1 and 0,37 J/cm2 and 0,90 J/cm2 for the laminate 2

A moldagem por transferência de resina (RTM) consiste em um técnica de moldagem largamente empregada na indústria automotiva para obtenção de compósitos com elevadas propriedades específicas. Este trabalho tem por objetivo a obtenção de compósitos de alto desempenho obtidos a partir de resina éster vinílica reforçados por 4, 5 e 6 mantas de tecido de aramida (Kevlar 29) e caracteriza-los por ensaios de resistência à flexão, impacto, tração e cisalhamento interlaminar, densidade, volume de fibras e vazios, análise térmica dinâmicomecânica (DMTA), ensaio de compressão dinâmico a altas taxas de deformação utilizando a Barra Hopkinson Bi-Partida e impacto balístico. O tecido de aramida foi caracterizado por teor de umidade, TGA, FTIR e FEG-SEM. Durante a etapa de moldagem observou-se que o aumento do teor de fibras conferiu maior resistência ao fluxo de resina sobre o reforço, dificultando a molhabilidade das fibras mais distantes ao ponto de infeção, confirmado pelo teor de vazios de até 7%, nas bordas dos compósitos avaliados. De modo geral aumento do teor de reforço promoveu aumento das propriedades mecânicas. O compósito com 6 mantas de aramida (AD6) apresentou resistência ao impacto de 327 kJ/m², resistência a tração de 503 MPa, e resistência a flexão de 197 MPa. O aumento do teor de reforço resultou em melhores propriedades dinâmicas mecânicas, confirmadas pelo aumento do módulo de perda e de armazenamento e redução da altura do pico de tan delta. No ensaio de impacto Hopkinson o compósito AD6 apresentou maior tenacidade e tensão máxima. Devido às melhores propriedades mecânicas o compósito AD6 foi submetido ao impacto balístico, apresentando V50 de 302 m/s enquadrando-se no nível I de proteção balística. Tais resultados demostram que o RTM pode ser uma técnica promissora para confecção de compósitos a serem incorporados em blindagens multicomponentes. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-02-07T12:40:37Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marlova Pagnoncelli.pdf: 324904 bytes, checksum: 4648d428c0ce820b99cd5421ea03e7c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T12:40:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marlova Pagnoncelli.pdf: 324904 bytes, checksum: 4648d428c0ce820b99cd5421ea03e7c0 (MD5) Previous issue date: 2017-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / The resin transfer molding (RTM) consists of a molding technique widely used in the automotive industry to obtain composites with high specific properties. This work aims to obtain high performance composites made with vinyl ester resin reinforced by 4, 5 and 6 aramid fabric (Kevlar 29) and characterize them by tests of flexural strength, impact resistance, tensile strength and interlaminar shear strength, density, fiber volume and voids, dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), dynamic compression at high shear rates using the Hopkinson Bi-Splice Bar and Ballistic Impact. Aramid tissue was characterized by moisture content, TGA, FTIR and FEG-SEM. During the molding step it was observed that the increase of fiber content increased the resistance to the resin flow through reinforcement, making it difficult to wet the fibers more distant to the injection point, confirmed by the voids content, that was up to 7%, in the edges of the evaluated composites. In general, the increase in the reinforcement content increased the mechanical properties of composite. The composite with 6 aramid fabrics (AD6) had impact strength of 327 kJ / m², tensile strength of 503 MPa, and flexural strength of 197 MPa. The increase in the reinforcement content resulted in better mechanical dynamics properties, confirmed by the increase of the modulus of loss and storage and reduction of the height of the delta peak. In the Hopkinson impact test the AD6 composite presented higher tenacity and maximum stress. Due to the best mechanical properties, the AD6 composite was subjected to ballistic impact, presenting a V50 of 302 m/s and a level I of ballistic protection. These results show that RTM can be a promising technique to produce composites to be incorporated into multicomponent shields.

Com desenvolvimento significativo da indústria aeronáutica, naval e automotiva a partir de 1960, houve a necessidade de diminuir peso, juntamente com a melhora de propriedades como resistência mecânica, controle de vibrações, aumento de resistência a agentes químicos, etc. É neste contexto que surgem os materiais compostos por laminados modernos, utilizados como uma primeira tentativa para projetar novos materiais a partir da combinação em escala macroscópica de duas ou mais matérias simples. Juntamente com o desenvolvimento de materiais de alto desempenho, obtidos por empilhamento de compostos laminados, tornou-se necessário o desenvolvimento de novas teorias capazes de modelar adequadamente as tensões cisalhantes responsáveis pelos acoplamentos interlaminares. Neste sentido as novas teorias aplicadas a modelos macro mecânicos, como, a FSDT (First shear deformation theory) e as teorias cinemáticas cúbicas TSDT (Third shear deformation theory), são as mais adequadas para prescrever o comportamento anisotrópico severo e falhas por delaminação do que a teoria clássica da laminação (TCL) inicialmente desenvolvida para abordar este tipo de problemas. A utilização destas teorias chamadas de alta ordem remonta dos anos oitenta e há inúmeros trabalhos publicados em problemas de placas retangulares e cascas sem restrições cinemáticas ao deslocamento. A partir do exposto este trabalho traz estudos de problemas estáticos de placas circulares e cascas de revolução ortotrópicas obtidas por material composto por laminados. Os modelos numéricos são obtidos utilizando o método de elementos finitos (MEF) com elementos lagrangeanos de alta ordem do tipo ( 0C ) juntamente com as teorias cinemáticas de primeira ordem FSDT (Reissner-Mindlin) e teorias de cinemática cúbica TSDT propostas por Reddy (1984) e Kant et al. (1982). Os estudos apresentados neste trabalho trazem o desempenho das teorias supracitadas na abordagem de problemas como: travamento de cisalhamento e membrana; fenômenos de camada limite e capacidade de aproximar soluções em deslocamento de modelos numéricos tridimensionais. Dentro deste contexto será utilizado para uma das análises um problema motivador que consiste de um reservatório cilíndrico submetido a pressões elevadas. Os resultados apresentados concordam com os exemplos benchmarking trazidos no desenvolvimento do trabalho, representando suas características. / Submitted by cmquadros@ucs.br (cmquadros@ucs.br) on 2018-02-16T14:16:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel Alves de Andrade.pdf: 3540400 bytes, checksum: fd548646ca4f58220c72ff64c34f117d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T14:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniel Alves de Andrade.pdf: 3540400 bytes, checksum: fd548646ca4f58220c72ff64c34f117d (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / With significant development of the aeronautical, naval and automotive industry from 1960, there was a need to reduce weight, along with the improvement of properties such as mechanical resistance, vibration control, increased resistance to chemical agents, etc. It is in this context that the materials composed of modern laminates appear, used as a first attempt to design new materials from the combination on a macroscopic scale of two or more simple materials. Along with the development of high performance materials obtained by stacking laminated compounds, it became necessary to develop new theories capable of adequately modeling the shear stresses responsible for interlaminar couplings. In this sense, the new theories applied to macro mechanical models, such as the First Shear Deformation Theory (FSDT) and the TSDT (Third Shear Deformation Theory) cubic kinetic theories, are the most appropriate to prescribe severe anisotropic behavior and delamination failures The classical lamination theory (TCL) initially developed to address this type of problem. The use of these so-called high-order theories dates back to the 1980s and there are numerous published works on problems of rectangular plates and shells without kinematic restrictions on displacement. From the above, this work presents studies of static problems of circular plates and orthotropic shells obtained by material composed of laminates. Numerical models are obtained using the Finite Element Method (MEF) with high-order lagrangean elements of type ( 0 C ) along with the first-order kinematic theories FSDT (Reissner-Mindlin) and TSDT cubic kinematics theories proposed by Reddy (1984) and Kant et al. (1982). The studies presented in this work bring the performance of the aforementioned theories in the approach of problems such as: shear locking and membrane; Boundary layer phenomena and the ability to approximate solutions in displacement of three-dimensional numerical models. Within this context, a motivating problem consisting of a cylindrical reservoir subjected to high pressures will be used for one of the analyzes. The presented results agree with the benchmarking examples brought in the development of the work, representing its characteristics

Submitted by DANY ARNOLDO HERNÁNDEZ BALTODANO (danyhdzb@hotmail.com) on 2017-04-18T19:13:44Z No. of bitstreams: 1 Thesis Dany Hernandez.pdf: 2171039 bytes, checksum: 8f2efded7710ccbd5aed9274952116a7 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-18T20:27:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 hernandezbaltodano_da_me_bauru.pdf: 2171039 bytes, checksum: 8f2efded7710ccbd5aed9274952116a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T20:27:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 hernandezbaltodano_da_me_bauru.pdf: 2171039 bytes, checksum: 8f2efded7710ccbd5aed9274952116a7 (MD5) Previous issue date: 2017-03-15 / Outra / Considerando as amplas aplicações de materiais compósitos para melhorar estruturas de obras em engenharia, é importante estudar a dependência do comportamento do material em função da velocidade de deformação aplicada aos materiais compósitos e aos epóxis adesivos. Propriedades mecânicas do material Sikacarbodur S512 e materiais adesivos mostram comportamentos diferentes quando analisados utilizando diferentes razões de deformação. Os resultados obtidos mostram que o Sikacarbodur S512 não é um material dúctil devido à ausência de capacidade de experimentar deformações inelásticas porque o domínio elástico domina seu comportamento mecânico. Os aditivos epóxis não têm domínio plástico considerável, e o intervalo visco elástico domina o seu comportamento mecânico sob forças de tração. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) das amostras de Sikacarbodur S512 mostram que o comportamento de fratura acontece na zona de interface (zona de contato entre as fibras e a resina) que é afetada pela concentração de tensões e propagações de trincas. As análises de MEV antes e depois dos testes de tração das amostras de Sikadur 30 e Sikadur 330 mostram que ambos os materiais possuem uma fase contínua e uma fase granular. Nas duas resinas as ligações covalentes são quebradas durante os testes embora o Sikadur 30 tem o comportamento mais crítico. O Sikadur 330 tem melhor comportamento mecânico do que o sikadur 30 e esse melhor comportamento é mais bem entendido quando compara-se suas deformações de ruptura em tensão e suas capacidades para absorver energia. / Considering the wide application range of composite materials for retrofitting civil engineering structures, it is found important to study the strain rate dependent behavior of both composite materials and some structural adhesive epoxies. Mechanical properties of Sikacarbodur S512 and adhesives bonding materials show different behavior when analyzed at different strain rates. Moreover, it was found that Sikacarbodur S512 is not a ductile material since it cannot sustain inelastic deformation because an elastic range governs its mechanical behavior. Epoxies adhesive do not have a significant plastic range; a viscoelastic range governs their main mechanical behavior under tensile loads. Sikacarbodur S512 analyses using scanning electron microscopy (SEM) shows that the fracture behavior is addressed by the interphase zone (contact zone between fiber and resin) which is affected by tensile stress concentration and cracks propagations. SEM analyses before and after tensile tests of both Sikadur 30 and Sikadur 330 shows that they have a continuous phase and a granular phase. In both resins, covalent bonds are broken, however sikadur 30 shows the most critical behavior. Sikadur 330 has better mechanical behavior under uniaxial tensile test than sikadur 30, and this better behavior is realized when their tensile strain to break and absorbed energy capacity are compared.

Resumo: Nesse trabalho foram desenvolvidas três composições à base de Si3N4 com quantidades e tipos de aditivos diferentes, com objetivos de desenvolver cerâmicas densas de altas resistências, para posteriores testes como ferramentas de corte na usinagem de torneamento do ferro fundido cinzento, ferro fundido vermicular e a liga Ti-6Al-4V. As composições utilizaram aditivos Y2O3/Al2O3 (10%) e AlN/Y2O3 (15 e 20%), e foram sinterizadas pelo processo de sinterização normal. Em seguida foram caracterizadas quanto as propriedades físicas e mecânicas, apresentando bons resultados. Posteriormente a composição de melhores propriedades (SNYA20), foi transformada em inserto para usinagem de corte de acordo com a norma ISO 1832. Os testes de torneamento foram realizados no ferro fundido cinzento com variações de parâmentros, onde para Vc=300m/min, f=0,32mm/rot e ap=1,00mm, alcançou um comprimento de corte de 6533m, superior aos encontrados em literatura, com diminuição dos desgastes, para maiores Vc e ap. O torneamento da liga Ti-6Al-4V em alta velocidade (Vc=180m/min, f=0,10mm/rot e ap=0,50mm), alcançou comprimento de corte de Lc=466m, para um desgaste VBmax=2,20mm. No torneamento do ferro fundido vermicular, com variações de parâmetros, alcançou resultados superiores aos encontrados na literatura com ferramentas cerâmicas comercial, utilizando Vc=200mm/min, f=0,20mm/rot e ap= 0,50mm, obteve-se comprimento de corte Lc=1658m. Os resultados de usinagem obtidos nesse trabalho estão relacionados com as propriedades e fases obtidas. Entretanto alem dos resultados obtidos essas ferramentas apresentam custo em torno de 50% das comerciais e redução de 17- 20% de custo no processo, devido ao uso de fluido refrigerante e proteção ao meio ambiente. / Abstract: In this work three compositions to base Si3N4 with amounts and types of different additives had been developed, with objective to develop dense ceramics of high strength to possible test as cutting tools in turning of gray cast iron, compacted graphite iron and titanium alloy (Ti-6Al-4V). The compositions had used additives Y2O3/Al2O3 (10%) and AlN/Y2O3 (15 and 20%), and were sinterized by process normal sintering. After sintering the physical and mechanical properties had been characterized, showing interesting results. Posterior the composition the best properties (SNYA20), was transformed into cutting tools to machining in the stand norm ISO 1832. The turning tests had been carried in gray cast iron with different parameters, where to Vc=300m/min, f=0,32mm/rev and ap=1,00mm, obtained a cut length of 6533m, achieving value superior at found in literature, with important reduction to larger cutting speed and cut depth. The turning of the Ti-6Al-4V alloy in high cutting speed (Vc=180m/min, f=0,10mm/rev and ap=0,50mm), obtained cutting length of Lc=466m, to VBmax=2,20mm. In turning compacted graphite iron, with different parameters, obtained value superior at found in literature, when utilize cutting tools ceramics of commercial materials, using for this Vc=200mm/min, f=0,20mm/rev and ap = 0,50mm. These condition obtained cut length of Lc=1658m. The results achieved in this work have been associated with the important physical and mechanical proprieties and phase of cutting tools. However the results obtained with these cutting tools present lower cost (50%) when compared with commercial cutting tools of similar material e reduction of cost in around 17-20%, because the do not use coolant, beside of protection at environment. / Orientador: Sérgio João Crnkovic / Coorientador: Olivério Moreira de Macedo Silva / Doutor

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientadora: Michelle Leali Costa / Banca: Luiz Cláudio Pardini / Banca: Rogério Lago Mazur / Resumo: O consumo de eletricidade tem aumentado de forma significativa nas últimas décadas. Isso, aliado com a dificuldade em construir novas linhas de transmissão, principalmente devido aos requisitos ambientais estabelecidos pelo Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), trouxe um grande desafio no atendimento da crescente demanda por eletricidade. Os cabos condutores de alumínio com alma de compósito (ACCC) foram designados para ter alta resistência à tração, baixo coeficiente de expansão térmica e baixa flecha entre as torres. No entanto, o uso desses novos materiais pode criar uma série de problemas com relação à sua aplicabilidade que precisa ser avaliada. Os polímeros estão sujeitos à degradação por exposição a altas temperaturas, umidade e radiação ultravioleta, entre outros. Dentre os polímeros termorrígidos atualmente disponíveis, a resina fenol formaldeído é uma das mais comuns no mercado, com excelente desempenho em altas temperaturas, resistência à chama e isolação mecânica. Dessa forma, o uso de compósitos de resina fenol formaldeído reforçados com fibras de carbono podem ser excelentes substitutos para os aços tradicionais que vêm sendo atualmente utilizados como núcleos de cabos de transmissão, reduzindo a flecha entre as torres e melhorando a eficiência de transmissão de energia elétrica. Nesse contexto, este trabalho avaliou a aplicabilidade do sistema pultrudado de resina fenol formaldeído reforçada com fibras de carbono em núcleo de cabos condutores em linhas de transmissão. Os resultados mostraram que a temperatura de início de decomposição é de 363 °C e a temperatura de transição vítrea é de 165 °C. Esses limites de temperatura são suficientes para aplicação do compósito como núcleo de cabos de transmissão, dada a demanda ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Consumption of electricity has been increasing significantly in the last decades and the difficulty in building new transmission lines brought a great challenge to supply electricity, mainly due the environmental requirements established by the Brazilian Institute of Natural and renewable resources (IBAMA) and the raising in demand for electricity. The Aluminum Conductor Composite Core cables (ACCC) have been developed due to their high tensile strength, low thermal expansion coefficient and low sag between the transmission towers. Nevertheless, the use of new materials in transmission lines may bring a series of problems in relation to its employment, which needs to be assessed. The use transmission cables with composite core may promotes degradation of polymeric matrix due high temperatures expositions, humidity, ultraviolet radiation, and so forth. The phenol-formaldehyde resin presents excellent performance in high temperatures, flame resistance and mechanical isolation. Composites with carbon fiber and phenol-formaldehyde matrix might be excellent replacements to the traditional steel applied in conductor cables cores. This study evaluated the suitability of carbon fiber-reinforced polymer with phenol-formaldehyde matrix to transmission lines. The results showed that thermal decomposition of material initiates in 363 ºC and the glass transition temperature is 165 ºC, which is sufficient to be applied in transmission cables with nowadays demand. The mechanical results were favorable: all samples showed higher ultimate strength superior to the specified to ASCR transmission cables. The specific modulus of is 26.3 m2/s2 for steel and 102.3 m2/s2 for the pultruded system, which indicates a significant advantage in replacement of the traditional steel for the pultruded system, although it is necessary to apply a coating in the composite to avoid decomposition and galvanic corrosion / Mestre