Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Resumo: A celulose bacteriana obtida pela cultura de Acetobacter xylinum apresenta alta massa molecular e alta cristalinidade quando comparada à celulose vegetal. Devido à auto-organização, microcristalinidade e estrutura tridimensional tem gerado um grande número de produtos comerciais. Eles incluem membranas para autofalantes e fones de ouvido, Biofill® (usado como pele artificial), fibras dietéticas ("nata-de-coco"), membranas para celas de combustível, e outros . Nesse trabalho, novos compósitos celulose/fosfato de sódio e celulose bacteriana/sílica foram preparados a partir de celulose bacteriana. Para os compósitos celulose/polifosfato de sódio, a difratometria de raios X apresentou contribuição das fases Ia e Iß da celulose e de fosfato recobrindo as fibras da estrutura da celulose. Alterações nas propriedades mecânicas e térmicas foram evidenciadas através das análises térmicas e mecânicas. Compósitos de celulose bacteriana e sílica foram preparados pela hidrólise de tetraetoxisilano (TEOS) na presença da celulose. Observou-se o depósito de nanopartículas de sílica sobre as microfibrilas de celulose. A presença de fase inorgânica contribui para a melhora das estabilidades térmicas e mecânicas da celulose bacteriana. / Abstract: Bacterial cellulose obtained from cultures of Acetobacter xylinum presents higher molecular weight and higher crystallinity than plant cellulose. The selfassembled, microcrystalline and three dimensional network structures have lead to a number of commercial products. These include headphone membranes, paper, Biofill® (to be used as a temporary skin substitute), dietary fiber ("nata-de-coco"), fuel cells, and others 2. In this work, new composites based on bacterial cellulose/sodium phosphate and bacterial cellulose/silica were prepared. In the bacterial cellulose/polyphosphate composite DRX analyses presents Ia and Iß cellulose phases and adsorbed phosphate covering the cellulose microfibrils. Important changes in mechanical and thermal properties were evidenced for thermal and mechanics analyses. Composites on bacterial cellulose and silica were prepared from the hydrolysis/condensation of tetraethoxysilane (TEOS) on the cellulose microfibrils. The inorganic phase improves cellulose thermal stability and mechanical properties. / Mestre

Orientador: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Orivaldo Lopes da Silva / Banca: Neri Alves / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Banca: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Resumo: Neste trabalho, foi conduzido um estudo sistemático da síntese de compósitos poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno)/titanato de bário - P(VDF-TrFE)/BT - para uso em Regeneração Tecidual Guiada (GTR). Esta técnica osteopromotiva tem sido amplamente empregada em tratamentos do periodonto. A GTR emprega uma barreira física (membrana) para promover a formação de osso pela migração de células ósseas na região isolada. Desta forma, estas células são capazes de regenerar o defeito ósseo pela exclusão da competição com células não-osteogênicas na reabsorção do coágulo. Desta forma, membranas de compósitos polímero-cerâmica piezoelétrica podem promover osteogênese por meio de potenciais elétricos produzidos e prover proteção mecânica a região isolada. Membranas deste tipo podem ser consideradas como barreiras alternativas para GTR. Nesta direção, as propriedades estruturais e elétricas dos compósitos P(VDF-TrFE)/BT foram avaliadas, bem como, sua biocompatibilidade in vitro. Os compósitos foram preparados pela mistura de pós de titanato de bário e poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno) (VDF = 80mol%) em meio de dimetilformamida (DMF0). As membranas de compósitos foram obtidos utilizando os seguintes métodos: espalhamento de solução sobre substrato (SC), deposição em spincoating (SP) e precipitação em água seguido de prensagem a quente (WHP). Compósitos obtidos por precipitação em água apresentaram microestrutura heterogênea e superfícies adequadas. Compósitos com fração volumétrica de 0,55 apresentaram os melhores valores de polarização remanescente e constante dielétrica relativa (33,1mC/cm2 e 78, respectivamente). Compósitos com fração volumétrica de 0,10 e 0,50 apresentaram coeficiente piezoelétrico d33 igual a 15,5 e ~0 pC/N respectivamente. P(VDF-TrFE)/BT demonstraram melhor biocompatibilidade in vitro...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, a systematic study on synthesis of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)/barium titanate - P(VDF-TrFE)/BT - composites for used in Guided Tissue Regeneration (GTR) was carried out. This osteopromotive technique has been widely employed on periodontal treatment. GTR utilizes a physical barrier (membrane) to promote bone-forming cell to migrate into secluded space. Hereby, these cells are able to regenerate the osseous defect, by the exclusion of competing non-osteogenic soft tissue cells on reabsorption. The osteogenic process also can be enhanced by application of electrical energy (direct current or pulsed electromagnetic field). Thereby, membranes of polymer-ceramic piezoelectric composites can promote the osteogenesis by means of electrics potentials produced and to provide mechanical protection to the secluded space. This kind of membrane can be considered an alternative barrier to GTR. In this way, the structural and electrical properties of P(VDF-TrFE)/BT composites were evaluated, as well as, their in vitro biocompatibility. The composites were prepared by mixing Barium Titanate powders and P(VDF-TrFE) (VDF=80mol%) on dimethylformamide medium (DMF). Composites membranes were made by following methods: solvent casting (SC), spincoating (SP), and precipitation on water followed by hot pressing (WHP). Composites obtained by WHP showed heterogeneous microstructure and adequate surfaces. The composite of ceramic fraction of 0.55 presented the best values of remanent polarization and relative dielectric constant (33.1mC/cm2 and 78, respectively). The piezoelectric coefficient d33 was 15,5 and ~0 pC/N for composites with volumetric fraction of 0.10 and 0.50 respectively. P(VDF-TrFE)/BT presented better in vitro biocompatibility when compared to commercial e-PTFE GTR barrier. Therefore, P(VDF-TrFE)/BT membrane developed could be an alternative to be used in GTR. / Doutor

Banca: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Banca: Maysa Furlan / Banca: Sergio Frascino Muller de Almeida / Banca: Durval Rodrigues Junior / Banca: Paulo Roberto Mel / Resumo: Com o objetivo de ganhar competitividade no mercado internacional e contribuir para o desenvolvimento tecnológico no país, o presente trabalho apresenta a técnica de processamento de moldagem por transferência de resina (RTM), utilizada na fabricação de materiais compósitos estruturais e ainda pouco estudada no Brasil. Os compósitos processados por essa técnica apresentam maior fração volumétrica de fibras, melhor acabamento superficial e pouca ou nenhuma necessidade de acabamento do componente produzido. Este trabalho compreende a caracterização de compósitos produzidos com resina epóxi monocomponente RTM6 e o tecido não dobrável de fibra de carbono. Os compósitos produzidos pela Hexcel Composites foram analisados pela técnica de ultrassom C-Scan e os resultados mostraram que os laminados processados estão homogêneos quanto à impregnação. Ensaios mecânicos mostram que os laminados com tecido apresentam características comparáveis à dos compósitos produzidos em autoclave com maiores porcentagens de reforço. Em fadiga, os laminados apresentaram um alto e curto intervalo, com tensões próximas à de tração. Quanto ao comportamento térmico observou-se melhora nas propriedades com a adição do reforço de fibras de carbono, que promoveram o aumento da temperatura de transição vítrea (Tg). Quanto ao comportamento viscoelástico, foi observado a influencia da temperatura e freqüência no material. Considerando as propriedades mecânicas e térmicas, ambos os compósitos foram classificados como adequados à aplicação proposta. / Abstract: Aiming at gaining competitiveness on international market and contribute with technological development in the country, this work presents a processing technique of resin transfer molding (RTM), used to manufacture structural composites that Brazilian researches have yet few background. Composites processed by this method have a higher volume fraction of fibers, better surface finish, and requires little or none surface finish of the final component. This work includes the characterization of composites made with RTM6 monocomponent epoxy resin and carbon non-crimp fabric (NCF). Composites produced by Hexcel Composites were analyzed by C-scan ultrasound technique, which showed a homogeneous impregnation of the processed panels. Mechanical tests showed that RTM composites properties are comparable to those of autoclaving composites with higher fiber volume fraction. In fatigue, composites showed high and short interval, close to ultimate tensile strength (UTS), with an interval between 60-75% of UTS. Regarding the thermal behavior, it was observed an improvement in properties with the addition of carbon fiber reinforcement, which caused an increase in Tg. In regard to the viscoelastic behavior, it was observed the temperature and frequency influence on the material. Considering these mechanical and thermal properties, both composites are considered suitable for the application proposal.

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Luis Rogerio de Oliveira Hein / Banca: Mirabel Cerqueira Rezende / Banca: José Maria Fernandes Marlet / Resumo: O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas funções a união de materiais que combinem características como: elevada resistência mecânica e rigidez aliadas à baixa massa específica. Um dos problemas principais de utilização de compósitos poliméricos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Neste sentido, estudos recentes mostram que a técnica de soldagem por resistência elétrica é um dos processos mais promissores para união de compósitos, por ser um método rápido e por necessitar de pouca preparação de superfície. Este trabalho tem como objetivo avaliar os melhores parâmetros de soldagem por resistência elétrica para laminados de PPS (poli(sulfeto de fenileno)) reforçados com fibras contínuas (vidro e carbono) e híbrido com aplicações aeronáuticas. Para esta finalidade, são avaliados os parâmetros mais adequados quanto ao tempo, corrente elétrica e pressão a serem utilizados no processo de soldagem. A caracterização dos materiais soldados é realizada por meio de ensaios mecânicos (lap shear), análises térmicas (DMA e TMA) e análise morfológica (microscopias óptica e eletrônica de varredura). Com a utilização do planejamento de experimentos, foi encontrado o melhor valor da variável resposta para cada laminado estudado, e desse modo a melhor combinação dos parâmetros de soldagem, sendo para o PPS/fibras de carbono (37,0A, 3,0MPa, 50,0s), para o PPS/fibras de vidro (32,0A, 1,85MPa, 175,0s) e para o laminado híbrido (38,5ª, 3,0MPa, 50,0s). Com relação à temperatura de transição vítrea dos compósitos, esta não foi afetada significativamente pelo processo de soldagem, viabilizando o método de soldagem estudado para a integração de componentes aeronáuticos / Abstract: The technology improvement of advanced polymeric composites has as one of its functions the junction of materials that present unique properties such as high strength and stiffness allied with low density. One of the major problems of using polymer composites in structural application consists in the effective joint for integrating components. In this behalf, recent studies demonstrate that the technique of electrical resistance welding is one of the most promising for bonding composites, as a rapid method because it does not require much surface preparation. This work aims to evaluate the more appropriate parameters of electrical resistance welding for PPS (poly (phenylene sulfide)) laminates reinforced with fabric continuous fibers (glass and carbon) designed for aeronautical applications. For this purpose, the parameters will be evaluated leading into account time, electric current and pressure to be used in the welding process. The welded material characterization will be accomplished through mechanical testing (lap shear), thermal (DMA and TMA) and morphological analysis (using optical and scanning electron microscopes). Through the procedure of design of experiments, it was found the best value of the response variable for each laminate studied here, and thus the best combination of welding parameters, being for the PPS/carbon fibers (37.0 A, 3.0 MPa, 50.0s) for the PPS/glass fibers (32.0 A, 1.85 MPa, 175.0 s) and the hybrid laminate (38.5 A, 3.0 MPa, 50.0 s). In relation to the glass transition temperature of these composites, this was not significantly affected by the welding process, enabling the welding method for studying the integration of aeronautical components / Mestre

Made available in DSpace on 2014-08-20T02:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000459626-Texto+Parcial-0.pdf: 120396 bytes, checksum: a65ae75d299912b9f56c5f620ace594e (MD5) Previous issue date: 2014 / This research is related to the investigation of new approaches for noninvasive imaging that allow registering the internal architecture of sedimentary deposits generated in hydraulic simulation tanks. The simulations are conducted to better understand the behavior of turbiditic currents, one of the principal process responsible for the deposition of sediments in deep oceanic waters. For this reason it is purpose of this work the preparation of polymer nanocomposite with inorganic filler for non-destructive testing, with properties and characteristics similar to Coal 205, material currently used in these simulations. As polimeric matrix it was used an orthophthalic polyester resin prepared by mass polymerization, with dyes in different colors and inserting inorganic filler at different concentrations. Barium sulfate was used as the inorganic filler. Using the X-ray tomography tests, it was observed that barium sulfate provides the opacity needed for detection technique and shows potential to be used in non-invasive imaging at the simulations. Through scanning electron microscopy (SEM) it was possible to assess the prepared polymer matrix and classify it as semi-angular and semi-rounded shape. Also was observed at the SEM micrographs that the barium sulfate prepared it was in nanometer dimension. The prepared composites presented specific weight and settling velocity speed values similar to Coal 205 and it was observed that the incorporation of the filler and the different dyes did not affected significantly the desired characteristics. / Este trabalho de pesquisa está relacionado com a investigação de novas abordagens de imageamento não-invasivo que permitam registrar a arquitetura interna de depósitos sedimentares gerados em tanques de simulação hidráulica. Estas simulações são realizadas para melhor compreensão do comportamento das correntes de densidade, que constituem uma das principais responsáveis pela deposição de sedimentos em águas oceânicas profundas. Para isto foi proposta deste trabalho o preparo de nanocompósito polimérico com carga inorgânica para ensaios não destrutivos, com as propriedades e características semelhantes ao Carvão 205, material atualmente utilizado nas simulações. Como matriz polimérica foi utilizada a resina poliéster, preparada por polimerização em massa, com corantes de diferentes cores e inserção de carga inorgânica em diferentes concentrações. Como carga inorgânica foi utilizado o sulfato de bário. Por ensaios de tomografia de raios-X, observou-se que o sulfato de bário disperso na matriz de resina poliéster oferece a opacidade necessária para detecção pela técnica e se mostra potencial para uso nas simulações e imageamento não-invasivo. Por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível avaliar a forma da matriz polimérica preparada e classifica-la com forma semi-angular e semi-arredondada. Também foi possível observar nas micrografias obtidas por MEV que a carga de sulfato de bário preparada apresentou dimensões nanométricas. Os compósitos preparados apresentaram valores de peso específico e velocidade de queda comparáveis com os do Carvão 205 e observou-se que a incorporação de corante e carga não influencia significativamente as características desejadas. Desta forma, os compósitos preparados se mostram com potencial para uso nas simulações de correntes de densidade não conservativas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-19Bitstream added on 2014-06-13T19:39:42Z : No. of bitstreams: 1 muradorfilho_a_me_bauru.pdf: 1523059 bytes, checksum: b7492203fa42c21510e2cb2a14614f56 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O campo dos nanomateriais tem se expandido enormemente nas últimas décadas principalmente devido às suas propriedades especiais. As experiências descritas na literatura em grande gama de aplicações mostram propriedades elétricas, magnéticas, ópticas e outras, extremamente aperfeiçoadas com relação aos sisstemas macroscópios. A ciência e tecnologia trabalham atualmente com inúmeras técnicas químicas para a obtenção de óxidos e dentre elas destaca-se o Método Poliol por ser vantajoso e adequado na preparação de nanopartículas com variadas morfologias, dimensões e crisalinidade. Entretanto, poucos estudos foram realizados sobre a síntese e a caracterização de compósitos com o propósito de investigar as propriedades resultantes da possível sinergia obtida a partir da interação entre dois óxidos nanoestruturados. Este trabalho teve como objetivo a síntese e a caracterização de compósito nanoestruturado formado de dois óxidos multifuncionais: o óxido de zinco e o dióxido de titânio. Para a síntese foram utilizados o acetato de zinco dihidratado e o isopropóxido de titânio para a obtenção do ZnO e do TiO2, respectivamente. o compósito foi obtido pelo Método Poliol a partir da interrupção momentânea da síntese dos óxidos isolados seguido da mistura das soluções. O compósito, assim como os óxidos sintetizados isoladamente, foram caracterizados po9r difração de raios X (DRX), análise térmicas (TG/DTA), medidas de adsorção de gás nitrogênio (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de adsorção de luz na região do ultravioleta, visível e infravermelho, espectroscopia Raman. O compósito formado pelo Método Poliol apresentou o ZnO na forma aglomerado, porém nanoestruturado, e o TiO2 após tratamento térmico de 400º C. Foi verificada ainda a presença de resíduos orgânicos nos materiais como... (Resumo completo, clicar acesso / The field of nanomaterials has expanded greatly in recent decades mainly due to its special propoerties. The experiments described in the literature in a wide variety of applications show electrical properties, magnetic, optical and others, extremely improvement properties with respect to macroscopic systems. Science a technology are currently working with numerous chemical techniques to achieve oxides and them stands out the Polyol Method to be advantageous and appropriate in the preparation of nanoparticles with various morphologies, size and crystallinity. However, few studies have been done on the synthesis and characterization of composites in order to investigate the resultants properties from possible synergy obtained from the interaction between two nanoestructured oxides. This work aimed to the synthesis and characterization nanostructured composites formed by two multifunctional oxides, zinc oxide and titanium dioxide. For the synthesis were used zinc acetate dihydrate and titanium isopropoxide to obtain the ZnO and TiO2, respectively. The composite was obtained by Polyol from the interruption of the synthesis of single oxides followed by mixing the solutions. The composite, as weell as oxides separately synthesized, were characterized by X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG/DTA), meassurements of nitrogen gas adsorption (BET), scanning electron microscopy (SEM), YV-VIS and IR absorption spectroscopy and Raman spectroscopy. The composite obtained by the Polyol Method presented ZnO as agglomerate, however nanostructured, and TiO2 after heat treatment of 400ºC. It was also verified the presence of organic waste in the materials as synthesized and titanium glycolate as an intermediate in the reaction of titanium dioxide. A comparison of optical behavior, as synthesized composite formed by ZnO and titanium... (Complete abstract click electronic access below)

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.

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. / 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

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. / 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.

Orientador: Paulo Sollero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T00:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hoefel_SimonedosSantos_D.pdf: 926109 bytes, checksum: 6968cbf6729fc86ee69728a2e4739116 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho é desenvolvida uma formulação do método dos elementos de contorno para análise de estruturas formadas pela associação espacial de placas de laminados compósitos. Inicialmente, as formulações do método dos elementos de contorno, desenvolvida para pro­blemas de elasticidade plana e de flexão em placas finas para materiais anisotrópicos, são as­sociadas obtendo-se uma estrutura plana, denominada macro-elemento. Um macro-elemento contém simultaneamente os estados de flexão em placas finas e extensão (chapa) e possui quatro graus de liberdade por nó, sendo eles: deslocamento normal, tangencial e transver­sal e rotação normal. O modelo final assume uma associação desses macro-elementos no espaço. Cada macro-elemento é tratado como uma sub-região do MEC. As equações de cada sub-região, após as transformações de coordenadas, são acopladas através de equações de equilíbrio e compatibilidade. O tratamento numérico é feito através do método dos elemen­tos de contorno usando elementos constantes e quadráticos. Com o objetivo de validar a formulação desenvolvida, vários exemplos numéricos são analisados, os resultados obtidos são comparados com resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura / Abstract: In this work a boundary element formulation is developed for the analysis of structures formed by three-dimensional association of symmetric laminated composite plates. Initially, the boundary element formulations developed for plane elasticity anisotropic problems and bending of anisotropic thin plate problems are associated in one plane structure with four degrees of freedom per node given by normal, tangential and transverse displacements and normal rotations. Then, the formulation is extended in order to allow the plane assembling of these structures. In the two-dimensional formulation, each plane element is defined as macro­element containing out-of-plane (bending) and in plane (stretching) degrees of freedom. The final system is obtained by assuming each individual plane structural element as a sub-­domain. After the necessary transformation of these equations, they can be combined in order to take into account displacement compatibilities and traction equilibrium conditions. The numerical treatment is carried out by the direct boundary element method. Numerical examples are presented and their results are compared to results available in literature / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica