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Interação dinâmica pessoa-estrutura de passarelas em material compósitoCosta, Natasha de Paula Amador da 06 May 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In traditional dynamic analysis of footbridges the pedestrians are considered as moving time varying loads in vertical and horizontal directions. This approach is appropriate for most footbridges systems but for lightweight structures such as composite footbridges a high degree of human structure interaction may be expected.
The analysis of the pedestrian structure dynamic interaction is performed in this work with the aid of one degree of freedom biodynamic models extracted from the literature applicable to standing person or to walking person on a rigid surface. After expressing the interaction forces the motion equations of the coupled system person structure were developed by considering one flexural bending mode of the structure as generalized coordinate. The Runge-Kutta method is employed to integrate the motion equations. Application of the model to a coupled system with standing persons subjected to free and forced vibrations yielded to the reduction of the response frequency and the growth of the apparent damping ratio as compared to the isolated structure. The Aberfeldy FRP composite footbridge was used as an example of structure which displays dynamic interaction with pedestrians. Theoretical results in terms of acceleration response were compared to the corresponding experimental measurements during the passage of a single test subject which adjusted his pacing rate to the natural frequency of the system. These comparisons showed that the interaction model provided consistent results and that good correlation depend on the biodynamic model employed. / A resposta dinâmica teórica de passarelas induzidas por atividades humanas tais como caminhar e correr é tradicionalmente determinada considerando-se estas ações como cargas periódicas móveis. Entretanto no caso de passarelas muito leves, como exemplo aquelas executadas em material compósito, pode ocorrer interação dinâmica entre a estrutura e as pessoas.O estudo da interação estrutura-pessoa é feito neste trabalho com o uso de modelos biodinâmicos com um grau de liberdade extraídos da literatura para situações de pessoa em pé e parada ou caminhando sobre uma superfície rígida. Escrevendo-se as expressões matemáticas das forças de interação pessoa - estrutura desenvolveram-se os sistemas de equações de movimento que acoplam as características dinâmicas da estrutura e da pessoa. A integração numérica das equações do sistema discretizado da estrutura mais pessoa fornece as respostas no domínio do tempo. Com a aplicação do modelo a um sistema com pessoas em pé e paradas observaram-se a redução de frequência natural do sistema e a redução das amplitudes de resposta em vibração livre e forçada em relação à estrutura isolada. Para a aplicação do modelo à situação de pessoa caminhando foi utilizada a passarela em material compósito Aberfeldy, na Escócia, e os resultados comparados às respostas experimentais da literatura. Estes exemplos mostraram que a resposta teórica com interação dinâmica pessoa estrutura fornece resultados consistentes com a resposta experimental, dependendo, entretanto, do modelo biodinâmico empregado.
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Comportamento mecânico de material compósito de matriz poliéster reforçado por sistema híbrido fibras naturais e resíduos da indústria madeireiraRODRIGUES, Jean da Silva 29 February 2008 (has links)
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Previous issue date: 2008 / Neste trabalho, materiais compósitos de matriz poliéster reforçados por fibras
curtas de sisal, por resíduo de madeira e por sistema híbrido sisal/resíduo de
madeira, dispostos aleatoriamente foram produzidos, utilizando-se o menor nível
possível de processamento tecnológico nas etapas produtivas, com vistas a se
produzir um compósito tecnicamente viável a pequenos produtores. A matriz de
poliéster utilizada foi a tereftálica pré-acelerada com naftenato de cobalto e curada a
temperatura ambiente com peróxido de metil-etil-cetona (MEK) em diferentes
proporções em relação à resina, 0,33%, 1,66%, 3,33% e 5,00% em volume, de
forma a se avaliar a influência deste nas propriedades mecânicas. As fibras de sisal
foram cortadas manualmente nos comprimentos de 5, 10 e 15mm e utilizadas da
maneira como adquiridas, sem tratamento superficial. O resíduo de madeira utilizado
foi o pó de lixadeira da madeira maçaranduba. Os compósitos foram fabricados por
moldagem manual, sem pressão e a temperatura ambiente. Foram fabricados
corpos de prova de matriz pura, compósitos reforçados por sisal, variando-se o
comprimento das fibras, compósitos reforçados por pó de maçaranduba e
compósitos de reforço híbrido, sisal/pó de madeira, em diferentes proporções entre
os constituintes. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração
e impacto charpy e as superfícies de fratura geradas foram avaliadas por
microscopia eletrônica de varredura de modo a se correlacionar os aspectos de
fratura com as propriedades mecânicas. Foi determinada a massa específica de
cada série de corpos de prova fabricada, bem como a fração volumétrica dos
reforços nos compósitos. Os resultados demonstraram que com o aumento do
comprimento da fibra de sisal a resistência à tração e ao impacto dos compósitos foi
incrementada, alcançando, o compósito com fibras de sisal de 15 mm, o melhor
desempenho mecânico dentre as séries testadas. Por outro lado, a heterogeneidade
granulométrica do pó de maçaranduba teve efeito negativo sobre as propriedades
mecânicas dos compósitos. Os compósitos híbridos sisal/pó de madeira com maior
teor de fibras, alcançaram 80% do desempenho obtido para os compósitos de fibras
de sisal. / In this work, composite materials of polyester matrix reinforced by short sisal
fiber, by residue of wood and by hybrid system for sisal / residue of wood, arranged
randomly, were produced using the minimum stages of technology processing in the
productive step, with views to produce a composite material easy technically to
produce. The polyester matrix used was a pre-accelerated tereftálica with cobalt
naftenato and cured at room temperature with methyl ethyl ketone peroxide (MEK) in
different proportions in relation to the resin, 0.33%, 1.66%, 3.33% and 5.00% by
volume in order to evaluate the influence on mechanical properties. The sisal fibers
were manually cut in lengths of 5, 10 and 15 mm and used in the way purchased and
surface untreated. The residue of wood powder was used of maçaranduba wood.
The composites were produced by manual moulding, without pressure and room
temperature. Specimen were manufactured for evaluated matrix, composites
reinforced by sisal, ranging of the length of the fibres, composites reinforced by
maçaranduba residue and strengthening of hybrid composites, sisal / wood residue,
in different proportions of the constituents. Mechanical properties were evaluated by
tests of traction and Charpy impact and the areas of fracture generated were
evaluated by scanning electron microscopy in order to correlate aspects of fracture
with the mechanical properties. It was determined the specific mass of each series of
specimen of each manufactured, and the volume fraction of the composite material.
The results showed that the increase in the length of the sisal fiber, tensile strength
and impact of composites has been increased, reaching the composite of sisal fibre,
15 mm, the best performance with the specimen series tested. The heterogeneity of
size maçaranduba residue was negative effect on the mechanical properties of
composites. The hybrid composites materials sisal / wood residue with higher content
of fibers elevated in 80% of the mechanical properties obtained for the composite
material reinforced only by sisal fiber.
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Compósito de argamassa de cimento reforçada por fibra de sisal com entalhe definidos: caracterização mecânica e mecanismo de falhaPERES, Maria das Neves Pontes Barata January 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010 / Neste trabalho, foi desenvolvido um novo material compósito utilizando-se como
matriz a argamassa de cimento reforçado com fibra de sisal a 1% em peso, que
foram cortadas manualmente nos comprimentos de 15 mm e 25 mm utilizadas sem
tratamento superficial utilizando-se o menor nível possível de processamento
tecnológico nas etapas de fabricação. A pesquisa foi direcionada para estudar os mecanismos de falha desse novo material. Os compósitos foram produzidos com moldagem manual utilizando-se vibrador de imersão para melhor adensamento. Foram confeccionados corpos de prova da matriz pura e do compósito com fibra de
sisal, com entalhes pré definidos, de 1,7 mm, 3,0 mm e 5,0 mm. As propriedades
mecânicas foram avaliadas por ensaio de flexão em três pontos e correlacionadas
com o aspecto fractográfico realizados no Microscópio Eletrônico de Varredura. Os
resultados mostraram que a presença das fibras de sisal, inseridas na pasta de
cimento, provocou restrição à retração plástica da mistura fresca, possivelmente pela
elevada capacidade de absorção de água do reforço fibroso, um incremento na
resistência mecânica e aumento da tenacidade do compósito em relação a matriz
entre as séries de entalhes, diminuindo a tendência de fratura brusca. / In this work, we developed a new composite material using as a matrix of cement
mortar reinforced with sisal fibers to 1% by weight, which were manually cut into
lengths of 15 mm and 25 mm used without surface treatment using the
lowest possible level of technological processes in manufacturing steps. The
research was conducted to study the mechanisms of failure of this new material. The
composites were produced with manual molding using immersion vibrator for better
densification. Specimens were fabricated of the pure base and with the composites
with sisal fiber, with pre-defined slots of 1.7 mm, 3,0 mm and 5,0 mm. The
mechanical properties were evaluated by a bending test at three points and
correlated with the fractographic appearance made in the Scanning Electron
Microscope. The results showed that the presence of sisal fibers, embedded in
cement paste,plastic shrinkage caused restriction of fresh mixture, possibly due to
high water absorption capacity of fibrous reinforcement, an increase in mechanical
strength and increased toughness of the composite over the base between the series
of notches, decreasing the tendency to sudden fracture.
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Material compósito de matriz frágil reforçado com fibras naturais de sisal e malva: caracterização e correlações das propriedades e mecânicasMARTINS NETO, Sandoval Ferreira 22 December 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010 / Este estudo propõe avaliar o comportamento mecânico dos compósitos de matriz cimentícia reforçados com fibras de sisal e malva. Correlacionar o comportamento dos materiais com variação do tipo e do comprimento das fibras. O material base utilizado na fabricação do compósito foi cimento, areia, água e fibra de sisal e malva. Usou-se u traço 1 : 2 : 0,5 (cimento, areia e água), com adição de 1% de fibras em
relação ao peso da mistura. As fibras foram previamente cortadas no comprimento
de 15 mm e 25 mm e adicionadas manualmente à mistura. As correlações dos
compósitos foram obtidos através do ensaio de flexão em três pontos, seguindo
norma RILEM 49. As características micro-estruturais foram avaliadas através do
uso do microscópio eletrônico de varredura.Os resultados obtidos indicam que a
inserção de fibras na matriz cimentícia diminui a força máxima aplicada no corpo de
prova, porém houve um ganho na tenacidade e na pseudo ductilidade do material
após o aparecimento da 1ª trinca. As fibras mais longas mostraram melhor
desempenho com um pequeno destaque às fibras de MALVA. / The purpose of this thesis is evaluate the mechanical behavior of cementitious matrix
composites reinforced with sisal fibers and mauve, and correlate the material’s
behavior with variations in the fibers types and lengths. The base material used in the
manufacture of the composite was cement, sand, water and sisal fibers and mauve.
It was used the trace 1: 2: 0,5 (cement, sand and water, respectively), with the
addition of 1% in mass of fibers. The fibers had been previously cut in the length of
15mm e 25mm and manually added to the mix. The correlations of the composites
were obtained by bending tests in three points, following the RILEM 49 norm. The
micro-structural characteristics were evaluated with electron microscopy. The results
show that the insertion of fibers in the cementitious matrix reduces the maximum
force applied to the specimen, even tough there was an increase in the material
toughness and pseudo-ductility after the appearance of the first fissure. The longest
fibers demonstrated better performance with a small highlight on the mauve fibers.
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Estudo das propriedades físicas e mecânicas e da durabilidade de compósitos cimentícios reforçados com fibra amazônica / Study of physical and mechanical properties and durability of the cementation composites reinforced with amazon fiberMarques, Maria Gorett dos Santos 14 December 2015 (has links)
O presente estudo tem como objetivo principal desenvolver um compósito cimentício reforçado com fibras de arumã. O intuito é agregar valor a uma planta típica da região Amazônica, denominada arumã, pertencente à espécie do gênero Ischnosiphon arouma (aubl) Korn e originária da família Maranthaceae, de tal modo que possa ser obtido um Novo Material. Na primeira etapa do estudo foi realizada a caracterização da fibra vegetal de arumã e de todos os componentes da matriz cimentícia, a qual compreendeu ensaios químicos, físicos e mecânicos para a investigação e avaliação de suas propriedades. Na etapa seguinte, adotou-se o procedimento de trabalhar as características físicas e mecânicas das fibras junto à matriz cimentícia, compreendendo um estudo da modificação superficial da fibra por meio de tratamentos químicos à base de soluções de hidróxido de sódio ou utilizando processos com água quente e hornificação. Na terceira etapa, foram produzidas placas reforçadas com fibras sem e com tratamento, as quais, parte delas foram submetidas à cura por 28 dias e as restantes ao ensaio de envelhecimento acelerado. Os resultados obtidos na caracterização das fibras de arumã indicam o seu potencial uso como elemento de reforço para compósitos cimentícios. Por outro lado, os compósitos produzidos com telas de fibra de arumã sem e com tratamento (hornificação e alcalino), apresentaram comportamento pouco dúctil e com baixa resistência, como consequência da degradação das fibras na matriz cimentícia. Isso foi confirmado por meio de ensaios de envelhecimento acelerado com ciclos de molhagem e secagem. / This present study aims to develop a cementation composite reinforced with arumã fiber. The aim is to aggregate value to a typical plant of the Amazon region, called arumã, belonging to species of the genus Ischnosiphon arouma (Aubl) Korn and originally from Maranthaceae family, so that, it can be obtained a New Material. In the first stage of the study was performed the characterization the vegetable fiber arumã and all components of the cementicious matrix, which comprised chemical, physical and mechanical tests for research and evaluation of their properties. In the next stage, it was adopted the procedure of working the physical and mechanical characteristics of the fibers with the cementitious matrix comprising a study of the surface of the fiber modification by chemical treatments using sodium hydroxide solution or employing procedures with hot water and hornification. In the third step, the reinforced plates were produced without and with treatment, which, part of were subjected to cure for 28 days and the remaining subjected to the accelerated aging test. The results obtained in the characterization of arumã fibers indicate its potential use as a reinforcement element for cementicious composites. On the other hand, the composites produced with arumã fiber fabrics without and with a treatment (hornification and alkaline) showed slightly ductile behavior and low strength as a result of degradation of fibers in the cementitious matrix. This was confirmed through accelerated aging tests with wetting and drying cycles.
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Estudo das propriedades físicas e mecânicas e da durabilidade de compósitos cimentícios reforçados com fibra amazônica / Study of physical and mechanical properties and durability of the cementation composites reinforced with amazon fiberMaria Gorett dos Santos Marques 14 December 2015 (has links)
O presente estudo tem como objetivo principal desenvolver um compósito cimentício reforçado com fibras de arumã. O intuito é agregar valor a uma planta típica da região Amazônica, denominada arumã, pertencente à espécie do gênero Ischnosiphon arouma (aubl) Korn e originária da família Maranthaceae, de tal modo que possa ser obtido um Novo Material. Na primeira etapa do estudo foi realizada a caracterização da fibra vegetal de arumã e de todos os componentes da matriz cimentícia, a qual compreendeu ensaios químicos, físicos e mecânicos para a investigação e avaliação de suas propriedades. Na etapa seguinte, adotou-se o procedimento de trabalhar as características físicas e mecânicas das fibras junto à matriz cimentícia, compreendendo um estudo da modificação superficial da fibra por meio de tratamentos químicos à base de soluções de hidróxido de sódio ou utilizando processos com água quente e hornificação. Na terceira etapa, foram produzidas placas reforçadas com fibras sem e com tratamento, as quais, parte delas foram submetidas à cura por 28 dias e as restantes ao ensaio de envelhecimento acelerado. Os resultados obtidos na caracterização das fibras de arumã indicam o seu potencial uso como elemento de reforço para compósitos cimentícios. Por outro lado, os compósitos produzidos com telas de fibra de arumã sem e com tratamento (hornificação e alcalino), apresentaram comportamento pouco dúctil e com baixa resistência, como consequência da degradação das fibras na matriz cimentícia. Isso foi confirmado por meio de ensaios de envelhecimento acelerado com ciclos de molhagem e secagem. / This present study aims to develop a cementation composite reinforced with arumã fiber. The aim is to aggregate value to a typical plant of the Amazon region, called arumã, belonging to species of the genus Ischnosiphon arouma (Aubl) Korn and originally from Maranthaceae family, so that, it can be obtained a New Material. In the first stage of the study was performed the characterization the vegetable fiber arumã and all components of the cementicious matrix, which comprised chemical, physical and mechanical tests for research and evaluation of their properties. In the next stage, it was adopted the procedure of working the physical and mechanical characteristics of the fibers with the cementitious matrix comprising a study of the surface of the fiber modification by chemical treatments using sodium hydroxide solution or employing procedures with hot water and hornification. In the third step, the reinforced plates were produced without and with treatment, which, part of were subjected to cure for 28 days and the remaining subjected to the accelerated aging test. The results obtained in the characterization of arumã fibers indicate its potential use as a reinforcement element for cementicious composites. On the other hand, the composites produced with arumã fiber fabrics without and with a treatment (hornification and alkaline) showed slightly ductile behavior and low strength as a result of degradation of fibers in the cementitious matrix. This was confirmed through accelerated aging tests with wetting and drying cycles.
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Algoritmo genético aplicado à otimização de asas de material compósito de veículos aéreos não tripulados / Genetic algorithm applied to optimization of composite material wings of unmanned air vehiclesWidmaier, Klaus 19 December 2005 (has links)
O advento dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) representa uma quebra de paradigma no ramo aeronáutico. São revisados os conceitos de projeto envolvidos no desenvolvimento de VANTs e levantadas as suas potenciais aplicações. São também analisadas as características de sua operação e discutidas as questões regulatórias envolvidas na certificação e integração dos VANTs ao tráfego aéreo civil. Dentre as várias características singulares dos VANTs, enfatiza-se a sua necessidade de realizar vôos a grande altitude e com longa autonomia. Isso leva ao emprego de materiais mais leves e configurações com asas de grande alongamento, que provocam menor arrasto induzido. É feita uma revisão sobre materiais compósitos, que são materiais de uso crescente no ramo aeronáutico por sua leveza e resistência, e que por sua característica de anisotropia, são suscetíveis à otimização estrutural. Métodos e ferramentas de otimização estrutural de compósitos laminados ainda são pouco empregados, por suas características discretas e pelo grande número de parâmetros envolvidos. Um método eficiente e adequado à otimização de um problema desse tipo é o método dos algoritmos genéticos (AG). Assim foi desenvolvida uma sub-rotina de otimização baseada em algoritmos genéticos, usando a linguagem de programação Fortran. A sub-rotina desenvolvida trabalha em conjunto com um programa comercial de análise estrutural baseado no método dos elementos finitos, o Ansys. Foi também proposta uma configuração de asa de um VANT típico, de grande alongamento e fabricada com materiais compósitos reforçados com fibras (CRF). A asa proposta teve o número e a orientação das camadas do laminado otimizadas com o uso da sub-rotina desenvolvida, e resultados satisfatórios foram encontrados. Foram também analisados os efeitos da variação dos parâmetros dos operadores do AG, como probabilidades de mutação, cruzamento, tipo de escalonamento, entre outros, no desempenho do mesmo. Também foram feitas otimizações no mesmo modelo de asa proposto, empregando outros métodos disponíveis no próprio programa de análise estrutural. Os resultados das otimizações através desses métodos foram comparados com os resultados obtidos com a sub-rotina desenvolvida / The advent of the unmanned air vehicles (UAVs) represents a paradigm break in the aeronautical field. The project concepts involved in the development of UAVs are revised and its potential applications are rose. Also the issues related to UAVs operation are assessed and the regulatory questions involved in their certification and integration to the civil air space are argued. Amongst many singular characteristics of the UAV, its necessity of performing flights at high altitudes and with long endurance is emphasized. This leads to the employment of lighter materials and to configurations with high aspect ratio wings that cause minor induced drag. A revision on composite materials, which are of increasing use in the aeronautical field for their lightness and strength, and that are appropriate for being optimized due to their anisotropy characteristics, is made. Methods and tools of structural optimization of laminated composites are still seldom employed, due to their discrete nature and to the large number of parameters involved. An efficient and suitable method for the optimization of this kind of problem is the genetic algorithm (GA). Thus, an optimization sub-routine based on genetic algorithms was developed, using FORTRAN programming language. The developed sub-routine works in combination with Ansys, a structural analysis commercial program based on the finite elements method. A configuration of a typical UAV wing, made from composite reinforced plastics (CRP) was also proposed. The proposed wing had the number of plies and the orientations of its layers optimized using the developed sub-routine, and satisfactory results had been found. Also the effect of the variation of AGs operator parameters in its performance, as mutation probabilities, crossover probabilities, fitness scaling, among others, have been assessed. The same wing model considered was also optimized using other build-in methods of the structural analysis program. The results of these optimizations have been compared with the results obtained with the developed sub-routine
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Estudo do comportamento mecânico de um eco-compósito para aplicação como painéis divisórios de ambientes / Study of the mechanical behavior of an echo-compósito for application as dividing environment panelsMIRANDA, Rossana Martins January 2007 (has links)
Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:40Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:299 / The purpose of this research was to study the mechanical behavior of a laminated structural eco-composite applied as divisional panels of ambients, constructed by commercial resin polyurethane based on castor oil, another commercial resin of
unsaturated polyester and jute fabric, from sacks. The weight content of 44,32% of natural fiber (jute) and of natural based resin (castor oil) enable this material to be called eco-composite. It were realized tensile, compressive, flexural, Charpy impact and falling dart impact tests on components of composite to verify their contribution to the properties of composite. The tensile tests were realized on polyurethane matrix, on jute fabrics, on hybrid matrix (polyurethane resin and polyester resin) and on composite. The compressive tests were realized on polyurethane matrix, on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The flexural tests were realized on polyester matrix, on hybrid matrix and on
composite. The impact tests were realized on polyurethane matrix, on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The results showed the composite has
good impact and tensile behaviors. / Esta pesquisa teve como objetivo o estudo do comportamento mecânico de um eco-compósito em estrutura laminada para aplicação como painéis divisórios de
ambientes utilizando uma resina comercial poliuretana a base natural de óleo de mamona, uma resina comercial de poliéster insaturada e um tecido de juta como reforço, obtido de sacarias. A fração em massa de produto natural (juta) ou de
base natural (poliuretana a base de óleo de mamona) totalizou 44,32%, habilitando sua denominação como eco-compósito. Foram realizados os ensaios de tração, de compressão, de flexão, de impacto Charpy e de impacto por queda de dardo nos materiais constituintes do compósito para verificação da contribuição de cada material para as propriedades do compósito. Os ensaios de tração foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, no tecido de juta, na matriz híbrida (resina de poliuretana e resina de poliéster) e no compósito. Os ensaios de compressão foram realizados na matriz de poliuretana,
na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os ensaio de flexão foram realizados na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os ensaios de impacto foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de
poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os resultados obtidos mostram que o compósito apresenta bom comportamento quando submetido a impacto e a
esforços de tração.
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Algoritmo genético aplicado à otimização de asas de material compósito de veículos aéreos não tripulados / Genetic algorithm applied to optimization of composite material wings of unmanned air vehiclesKlaus Widmaier 19 December 2005 (has links)
O advento dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) representa uma quebra de paradigma no ramo aeronáutico. São revisados os conceitos de projeto envolvidos no desenvolvimento de VANTs e levantadas as suas potenciais aplicações. São também analisadas as características de sua operação e discutidas as questões regulatórias envolvidas na certificação e integração dos VANTs ao tráfego aéreo civil. Dentre as várias características singulares dos VANTs, enfatiza-se a sua necessidade de realizar vôos a grande altitude e com longa autonomia. Isso leva ao emprego de materiais mais leves e configurações com asas de grande alongamento, que provocam menor arrasto induzido. É feita uma revisão sobre materiais compósitos, que são materiais de uso crescente no ramo aeronáutico por sua leveza e resistência, e que por sua característica de anisotropia, são suscetíveis à otimização estrutural. Métodos e ferramentas de otimização estrutural de compósitos laminados ainda são pouco empregados, por suas características discretas e pelo grande número de parâmetros envolvidos. Um método eficiente e adequado à otimização de um problema desse tipo é o método dos algoritmos genéticos (AG). Assim foi desenvolvida uma sub-rotina de otimização baseada em algoritmos genéticos, usando a linguagem de programação Fortran. A sub-rotina desenvolvida trabalha em conjunto com um programa comercial de análise estrutural baseado no método dos elementos finitos, o Ansys. Foi também proposta uma configuração de asa de um VANT típico, de grande alongamento e fabricada com materiais compósitos reforçados com fibras (CRF). A asa proposta teve o número e a orientação das camadas do laminado otimizadas com o uso da sub-rotina desenvolvida, e resultados satisfatórios foram encontrados. Foram também analisados os efeitos da variação dos parâmetros dos operadores do AG, como probabilidades de mutação, cruzamento, tipo de escalonamento, entre outros, no desempenho do mesmo. Também foram feitas otimizações no mesmo modelo de asa proposto, empregando outros métodos disponíveis no próprio programa de análise estrutural. Os resultados das otimizações através desses métodos foram comparados com os resultados obtidos com a sub-rotina desenvolvida / The advent of the unmanned air vehicles (UAVs) represents a paradigm break in the aeronautical field. The project concepts involved in the development of UAVs are revised and its potential applications are rose. Also the issues related to UAVs operation are assessed and the regulatory questions involved in their certification and integration to the civil air space are argued. Amongst many singular characteristics of the UAV, its necessity of performing flights at high altitudes and with long endurance is emphasized. This leads to the employment of lighter materials and to configurations with high aspect ratio wings that cause minor induced drag. A revision on composite materials, which are of increasing use in the aeronautical field for their lightness and strength, and that are appropriate for being optimized due to their anisotropy characteristics, is made. Methods and tools of structural optimization of laminated composites are still seldom employed, due to their discrete nature and to the large number of parameters involved. An efficient and suitable method for the optimization of this kind of problem is the genetic algorithm (GA). Thus, an optimization sub-routine based on genetic algorithms was developed, using FORTRAN programming language. The developed sub-routine works in combination with Ansys, a structural analysis commercial program based on the finite elements method. A configuration of a typical UAV wing, made from composite reinforced plastics (CRP) was also proposed. The proposed wing had the number of plies and the orientations of its layers optimized using the developed sub-routine, and satisfactory results had been found. Also the effect of the variation of AGs operator parameters in its performance, as mutation probabilities, crossover probabilities, fitness scaling, among others, have been assessed. The same wing model considered was also optimized using other build-in methods of the structural analysis program. The results of these optimizations have been compared with the results obtained with the developed sub-routine
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Fabricação e caracterização de material compósito de resina poliéster reforçada por tecido de fibra de tururi extraído da palmeira de ubuçu (Manicaria saccifera)DUARTE, Cláudio 20 April 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011 / Neste trabalho é apresentada a fabricação e caracterização de um material compósito de matriz
polimérica reforçada por fibras naturais. A matriz é um poliéster teraftélica insaturada préacelerada
obtida comercialmente como Denverpoly 754 e o agente de cura utilizado foi o
peróxido de Mek (Butanox M- 50), na proporção de 0,33 % , em volume. A fibra natural
usada foi o tururi, obtida da região do Marajó, município de Muaná. O tecido de fibra de tururi
foi submetido a dois tipos de abertura no sentido transversal, de [50 e 100]%, em relação a
uma largura original. A fabricação do material compósito foi através do método da laminação
manual (hand lay up), seguido de uma pressão controlada através de pesos previamente
quantificados. Características físicas, mecânicas e microscópicas foram obtidas para a fibra e o
material compósito, obtendo-se resistência a tração, massa específica, gramatura do tecido,
fração mássica e imagens microscópicas antes e depois do ensaio de tração para o tecido da
fibra e ensaio de tração depois do ensaio de tração para o material compósito. O tecido de
tururi apresentou resistência a tração de 29,95 MPa (sem abertura), 12,27 MPa (abertura de 50
%) e 9,38 MPa (abertura de 100 %). A abertura provoca a diminuição da resistência à tração
do tecido de tururi. A gramatura do tecido diminuiu com a abertura do tecido. A fração
mássica do tecido do compósito foi de 14,39 % (sem abertura), 9,35 % (abertura de 50 %) e
7,19 % (abertura de 100 %). A resistência a tração do compósito foi de 35,76 MPa (sem
abertura), 19,01 MPa (50 % de abertura) e 16,8 MPa (100 % de abertura). A resistência
mecânica apresentou valores aproximados aos encontrados na literatura para materiais
compósitos reforçados por fibras naturais. As imagens obtidas em microscopia eletrônica de
varredura corroboraram com as propriedades mecânicas obtidas para cada situação do material
e fibras. / The proposition of this work is to present and characterize a composite material produced with
a polymeric matrix reinforced with natural fibers. The matrix is an insaturated teraftalic
polyester pre -accelerated with the commercial name of Denverpoly 754 and the peroxide of
MEK (Butanox M-50 ) as a catalyst in a proportion of 0,33% in volume. The natural fiber
used was the “tururi”, obtained in the Marajó region, in the municipalite of Muaná. This fiber
was submitted to two types of aperture in the transversal axis, in a proportion of 50% and
100% of the original width. The fabrication method of the composite was made through a
manual lamination process (hand lay up) using a controlled pression by weights previously
quantified. Phisycal, mechanical and microscopic characteristics were obtained for the fiber
and the composite material , and in this way , the traction resistence, specific mass , weight of
the fabric , mass fraction and microscopic image before and after the traction tests for the
fiber fabric were made, and tests of traction for the composite material. The fabric of tururi,
has shown a traction resistence of 29,95 MPa (without aperture), 12,27 MPa (aperture of 50%)
and 9,38 MPa (aperture of 100% ). The aperture produces a reduction of the traction the
resistence of the tururi fabric, and consequently reducing the traction resistence of the
material. The weight of the fabric was reduced with the aperture. The mass fraction of the
fabric of the composite was 14,39%(without aperture), 9,35 % (aperture of 50%) and 7,19%
(aperture f 100%). The traction resistance was of 35,76 MPA (withot perture), 19,01 (50%
aperture) and 16,8 MPa (100% aperture). The mechanical resistence has shown values much
like those encountered in the literature for composites reinforced with natural fibers. The
images obtained with swapping electronic microscopie, validated the mechanical properties
obtained for each situation of the material and fibers.
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