No presente trabalho, foram preparados painéis rígidos compostos de polpa celulósica e nanofibras de celulose (NFC), utilizando como materiais aglomerantes o poli (metacrilato de metila) (PMMA) e uma resina acrílica comercial, empregados em suspensões aquosas do material celulósico e emulsões dos polímeros aglomerantes. Foi desenvolvido um novo método para a preparação dos materiais compósitos baseados em um processo de co-precipitação, onde o reforço de fibras de celulose e o polímero em emulsão são coagulados e isolados da fase aquosa. Foram investigadas misturas de resina/fibra contendo 25%, 50% e 75% de fibras em massa. O grande desafio encontrado foi a obtenção de dispersões homogêneas das fibras nas matrizes acrílicas, uma vez que a natureza hidrofílica da celulose em relação a natureza hidrofóbica das matrizes geralmente leva a separação entre os componentes e a formação de materiais heterogêneos. O processo estudado neste trabalho, conduziu à formação de placas espessas e homogêneas que foram moldadas por prensagem à quente. Os materiais foram caracterizados por meio de ensaios de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), ensaio dinâmico mecânico (DMA), ensaio de tração, absorção de água e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As micrografias obtidas por MEV mostraram uma boa dispersão e adesão interfacial das NFC com os materiais acrílicos. Os ensaios de DMA e ensaios de tração evidenciaram o efeito de reforço superior NFC em relação a polpa celulósica. O comportamento dos compósitos obtidos com as NFC foi muito superior do que comportamento dos painéis obtidos com a polpa de celulose. O método desenvolvido para a produção de placas de polímeros acrílicos com altos teores de fibras de celulose se mostrou eficaz, sendo demonstrado o potencial das NFC como material de reforço. / In this work, there were prepared rigid panels of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and a commercial acrylic resin reinforced with wood pulp and cellulose nanofibers (NFC). Wood pulp and cellulose nanofibers were used from its aqueous suspensions and the thermoplastic polymers used as emulsions. A new method for the preparation of composite materials based on a co-precipitation in which the reinforcement fibers of cellulose and polymer emulsion were coagulated and isolated from the aqueous phase has been developed. Thus, mixtures of resin/fiber containing 25%, 50% and 75% by weight fibers have been investigated. The challenge found to obtain homogenous dispersion of fibers in an acrylic resin matrix, since the hydrophilic nature of the cellulose compared to hydrophobic nature of matrices usually leads to separation of the components and the formation of heterogeneous materials. The process studied in this work led to the formation of thick and homogeneous composites in which were molded by hot pressing. The materials was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) thermogravimetric analysis (TGA), dynamical mechanical analysis (DMA), tensile testing, water absorption and scanning electron microscopy (SEM). The SEM micrographs showed good dispersion and interfacial adhesion of NFC with acrylic materials. DMA tests and tensile tests showed higher reinforcing effect NFC in relation to pulp. The method developed for the production of acrylic polymers panels with high cellulose fibers content is effective, being demonstrated the potential of NFC as reinforcing material. The behavior of the panels obtained with NFC was very behavior of the composites obtained from the wood pulp cellulose.

Os painéis OSB estão disponíveis desde o início da década de 1980, constituindo a segunda geração das chapas waferboard. Trata-se de painel estrutural com a camada interna de partículas de madeira dispostas perpendicular ou aleatoriamente em relação às camadas de partículas externas. No presente trabalho, caracterizou-se a estrutura anatômica do lenho de árvores de Pinus taeda e as propriedades físico-mecânicas dos painéis OSB de partículas da madeira de rolo-resto e de toras integrais. Os resultados das análises laboratoriais permitiram concluir que a estrutura anatômica do lenho e dos anéis de crescimento é característica da espécie, com os anéis de crescimento possibilitando determinar a idade, a taxa de crescimento e a reação das árvores aos desbastes. A variação radial das dimensões das traqueides e da densidade aparente do lenho por densitometria de raios X relaciona-se com a formação da madeira juvenil, de transição e adulta e com as propriedades das partículas de madeira. Essas características da madeira e das partículas de rolo-resto e de tora integral influenciaram nas propriedades dos painéis OSB em relação à densidade média, perfil de densidade aparente por densitometria de raios X, resistência das partículas à tração paralela das traqueídes, propriedades físico-mecânicas, dentre outras. A utilização do rolo-resto, resíduo da laminação de toras de pinus, como partículas de madeira para a confecção de painéis OSB é discutida no presente trabalho. / OSB panels are available since the early 1980\'s and constitutes the second generation of \"waferboard\" plates. It is structural panel with the inner layer of wood particles arranged randomly or perpendicular in relation to the external layers of particles. The present study characterized the wood anatomical structure of Pinus taeda trees and physical-mechanical properties of OSB panels of wood particles of roll-rest (residue of the log lamination) and integral logs. The results of laboratorial analysis concluded that the wood and tree-ring anatomical structure is characteristic of the species, the tree-rings is applied to determine the trees age, growth rate and trees response to the thinning. The radial variation of the tracheid dimensions and wood density - by X-ray densitometry - is related to the formation of juvenile, transition and adult wood and the properties of wood particles. These characteristics of wood and wood particles of roll-rest and integral logs influenced the properties of OSB panels with respect to the mean density, density profile by X-ray densitometry, resistance to the shear strength of the particles of tracheids, physical and mechanical properties, etc. The use of residues of lamination process pine logs to wood particles for the manufacture of OSB panels is discussed.

Os painéis OSB estão disponíveis desde o início da década de 1980, constituindo a segunda geração das chapas waferboard. Trata-se de painel estrutural com a camada interna de partículas de madeira dispostas perpendicular ou aleatoriamente em relação às camadas de partículas externas. No presente trabalho, caracterizou-se a estrutura anatômica do lenho de árvores de Pinus taeda e as propriedades físico-mecânicas dos painéis OSB de partículas da madeira de rolo-resto e de toras integrais. Os resultados das análises laboratoriais permitiram concluir que a estrutura anatômica do lenho e dos anéis de crescimento é característica da espécie, com os anéis de crescimento possibilitando determinar a idade, a taxa de crescimento e a reação das árvores aos desbastes. A variação radial das dimensões das traqueides e da densidade aparente do lenho por densitometria de raios X relaciona-se com a formação da madeira juvenil, de transição e adulta e com as propriedades das partículas de madeira. Essas características da madeira e das partículas de rolo-resto e de tora integral influenciaram nas propriedades dos painéis OSB em relação à densidade média, perfil de densidade aparente por densitometria de raios X, resistência das partículas à tração paralela das traqueídes, propriedades físico-mecânicas, dentre outras. A utilização do rolo-resto, resíduo da laminação de toras de pinus, como partículas de madeira para a confecção de painéis OSB é discutida no presente trabalho. / OSB panels are available since the early 1980\'s and constitutes the second generation of \"waferboard\" plates. It is structural panel with the inner layer of wood particles arranged randomly or perpendicular in relation to the external layers of particles. The present study characterized the wood anatomical structure of Pinus taeda trees and physical-mechanical properties of OSB panels of wood particles of roll-rest (residue of the log lamination) and integral logs. The results of laboratorial analysis concluded that the wood and tree-ring anatomical structure is characteristic of the species, the tree-rings is applied to determine the trees age, growth rate and trees response to the thinning. The radial variation of the tracheid dimensions and wood density - by X-ray densitometry - is related to the formation of juvenile, transition and adult wood and the properties of wood particles. These characteristics of wood and wood particles of roll-rest and integral logs influenced the properties of OSB panels with respect to the mean density, density profile by X-ray densitometry, resistance to the shear strength of the particles of tracheids, physical and mechanical properties, etc. The use of residues of lamination process pine logs to wood particles for the manufacture of OSB panels is discussed.

A utilização de nanomateriais na produção de painéis de madeira se apresenta como uma inovação, pois uma revolução vem acontecendo na ciência e tecnologia desde o entendimento que os materiais em escala nanométrica podem apresentar novos comportamentos e/ou propriedades diferentes daquelas que geralmente apresentam em escala macroscópica. O presente projeto teve como objetivo a produção de painéis particulados de madeira de Eucalyptus grandis com adição em diferentes porcentagens de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) e dióxido de titânio em pó e avaliação das suas propriedades físicas e mecânicas, tais como inchamento em espessura, teor de umidade e densidade das chapas, determinação do módulo de ruptura (MOR) e módulo de elasticidade (MOE) na flexão estática, adesão interna (tração perpendicular), arrancamento de parafuso de topo e superfície, conduzidos conforme a norma NBR 14810 (ABNT, 2013), além da obtenção do perfil de densidade pelo método não destrutivo de raio x. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, sendo constituído por 8 tratamentos com 4 repetições cada. Através deste experimento foram analisadas 3 proporções de nano-TiO2 (1, 3 e 5%); 2 proporções de TiO2 em pó (3 e 5%) e 2 tratamentos sem TiO2 (com e sem adição de parafina). Mediante análise dos resultados dos ensaios concluiu-se que: para o ensaio de inchamento em espessura após 24h de imersão e taxa de não-retorno em espessura, tanto as nano-TiO2 quanto o TiO2 tiveram efeito negativo nos painéis, não atendendo às especificações da norma. Porém, para os ensaios mecânicos de ligação interna e arrancamento de parafuso - topo, a adição de TiO2 em pó, sem adição de parafina, provocou um aumento significativo dessas propriedades, pois há relatos de melhoras em performances mecânicas, de força e adesivas deste composto. Para as demais propriedades físicas e mecânicas, todos os painéis obtiveram valores dentro dos limites estabelecidos pela NBR 14810 (ABNT, 2013). / The use of nanomaterials in the production of wood panels is presented as an innovation because a revolution is going on in science and technology with the understanding that the materials at nanoscale may exhibit new behaviors and/or different properties from those generally present in macroscopic scale. The purpose of this research was the production of particulate panels of Eucalyptus grandis wood by adding different percentages of titanium dioxide nanoparticles (TiO2), and titanium dioxide powder, and evaluation of its physical and mechanical properties such as thickness swelling, content moisture and density of the panels, static bending - modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE), internal bond, direct screw withdrawal conducted by NBR 14810 (ABNT 2013). The evaluation of the density profile of the panels was also performed by X-ray attenuation methodology. Eight treatments with 4 replicates were analyzed with 3 proportions of nano-TiO2 (1, 3 and 5%); 2 proportions of TiO2 powder (3 and 5%) and 2 treatments without TiO2 (with and without addition of paraffin). It was observed that for the thickness swelling test, both nano-TiO2 as TiO2 had a negative effect on the panels. However, for the internal bond and screw pullout - top, the addition of TiO2 powder without paraffin, caused a significant increase of these properties, as there are improvements reports of mechanical performance, strength and adhesive of this compound. For all other physical and mechanical properties, all panels obtained values within the limits established by NBR 14810 (ABNT, 2013).

Neste estudo são apresentados modelos em elementos finitos (EF), para a predição do comportamento de painéis sanduíche, simplesmente apoiados e fixados por pinos em duas bordas opostas ou nas suas quatro bordas. Os painéis são submetidos a cargas distribuidas transversais e estão sujeitos a grandes deformações. Duas técnicas de modelagem foram abordadas, utilizando-se o pacote comercial de EF Nastran: a) utilizando elementos sólidos equivalentes para o núcleo e elementos de placa para as faces e b) utilizando elementos de placa com três camadas de laminados equivalentes. São também apresentados os procedimentos experimentais utilizados para a obtenção das propriedades mecânicas necessárias para a modelagem das faces e nucleo e para a obtenção da rigidez nos pontos de fixação laterais. Os resultados obtidos com os modelos numéricos foram comparados com resultados experimentais com o objetivo de validar a técnica de modelagem desenvolvida e permitir o uso subsequente do modelo simplificado bi dimensional na previsão das tensões globais e das cargas de cisalhamento nos pontos de fixação dos painéis. Os resultados obtidos demonstraram que a metodologia utilizada apresenta uma ótima relação entre precisão nos resultados e eficiência computacional associada à versatilidade da análise por elementos finitos, essenciais para aplicações do dia a dia da indústria.

A utilização do modelo potencial linearizado para a análise de escoamentos compressíveis é bastante disseminada e fornece bons resultados para escoamentos subsônicos e supersônicos. No entanto, o cálculo de perfis e asas sujeitos a escoamentos transônicos necessita de um modelo não-linear, como a equação do potencial transônico com pequenas perturbações. A solução do problema por meio de singularidades requer distribuições ao longo do domínio, assim como painéis na fronteira, caracterizando o método das singularidades estendido ao campo. O presente trabalho mostra resultados de cálculos da equação do potencial transônico com pequenas perturbações utilizando o método da reciprocidade dual, que permite o cálculo de integrais apenas na fronteira do problema, sem a necessidade de distribuições no campo. Essa abordagem requer menos tempo computacional. O problema é resolvido iterativamente a partir da solução da teoria potencial linear. Os resultados obtidos mostram boa concordância com os de outras abordagens existentes na literatura.

O presente trabalho surgiu da necessidade da Embraer de que o aplicativo WSDS (Wing Structure Design System) aumentasse seu nível de aderência ao processo de dimensionamento estrutural de asas realizado na empresa, através de uma análise estrutural mais acurada das espessuras dos painéis de revestimento da asa. Para solucionar esse problema utilizou-se recursos disponíveis no domínio dos Sistemas Especialistas, em uma abordagem de Engenharia Baseada no Conhecimento. Assim, para se armazenar parte do conhecimento da Embraer a respeito de dimensionamento estrutural de uma asa, esse trabalho desenvolveu e implementou o Sistema Baseado no Conhecimento chamado SASP (Structural Analysis of Skin Panels). Esse sistema refina o cálculo da espessura dos painéis de revestimento de uma asa realizado pelo PDO (Preliminary Design Optimization). Foram realizados estudos de caso com asas de duas aeronaves da Embraer. A análise dos resultados obtidos mostrou que há limitações na forma como o módulo PDO do WSDS realiza a busca por uma configuração mais leve para a estrutura da asa. O principal problema encontrado foi a forma como o PDO realiza as distribuições de esforços na seção transversal da baia, que utiliza um retângulo como aproximação da seção transversal das baias da asa. Os estudos de sensibilidade realizados com o SASP indicaram que são necessárias várias iterações para que o sistema alcance resultados mais acurados e que a escolha do correto método de análise do painel de revestimento tem grande influência no resultado final. O presente trabalho contribuiu também para desenvolvimento de um modelo generativo de asa, aproximando o resultado encontrado pelo PDO do resultado real, melhorando a precisão de análises preliminares realizadas pela Embraer.

O presente trabalho trata de uma análise comparativa das diferentes soluções de projeto para painéis de revestimento de asa, tendo como objetivo o projeto preliminar dos painéis de revestimento da asa de um avião militar de treinamento proposto pela Embraer e desenvolvido por um grupo de alunos do Programa de Especialização em Engenharia (PEE). Estudaram-se as três principais soluções de projeto, praticadas atualmente pela indústria aeronáutica: painéis de revestimento de chapa com reforçadores cravados, revestimento usinado com perfis reforçadores integrados e painéis de revestimento de material composto. Todo o desenvolvimento do projeto leva em conta aspectos referentes às características da aeronave, requisitos estruturais (tensões, estabilidade e fadiga), processos de fabricação (peças primárias e montagens), peso, manutenção e etc. As análises estruturais necessárias para a obtenção das dimensões preliminares e concepção inicial dos painéis de revestimento foram baseadas no método de elementos finitos, com o auxilio de diversas ferramentas computacionais específicas.

Este trabalho aborda estudos da dinâmica do movimento de abertura dos painéis solares do satélite Sino-Brasileiro CBERS. Este problema dinâmico pode ser resumido na necessidade de se garantir que haverá energia suficiente para que os painéis abram totalmente e na determinação da velocidade angular dos painéis ao final do movimento de abertura em órbita. A solução do problema consiste na execução de testes de abertura e na elaboração de modelos dinâmicos de simulação. Os resultados dos testes são utilizados para ajustar os parâmetros de um modelo dinâmico de simulação em laboratório. Admite-se que se o modelo ajustado é capaz de prever precisamente o movimento em laboratório, também será capaz de fazê-lo em órbita após a remoção da influência do laboratório e atualização daqueles parâmetros sensíveis ao ambiente espacial. Tem-se assim dois diferentes modelos dinâmicos de simulação: um para o laboratório, de razoável complexidade, e outro para órbita. Inicialmente é apresentada uma descrição detalhada do problema e a determinação dos parâmetros de simulação. Uma discussão entre a formulação Lagrangeana e a utilização de um programa de análise computacional de mecanismos, o ADAMS (marca registrada), é realizada. A solução do problema usando-se este programa é justificada. A formulação Lagrangeana e a utilizada pelo ADAMS (marca registrada), os modelos dinâmicos de simulação, os resultados de teste e das simulações em laboratório e órbita, assim como o ajuste de parâmetros do modelo de simulação em laboratório com os resultados de teste são descritos. Excelente aproximação entre os resultados de simulação do modelo de laboratório ajustado e os de teste foi obtida. A importância da inclusão nos modelos de simulação dinâmica do mecanismo de sincronismo, da interação aerodinâmica dos painéis solares com o ar existente dentro do laboratório de testes e das deformações apresentadas pelos painéis solares são discutidas.

Neste trabalho, o comportamento em pós flambagem de placas laminadas anisotrópicas de grafita/epóxi é estudado experimental e numericamente. Os corpos de prova ensaiados são de dois tipos: 1) placas laminadas simetricamente com vários alongamentos (razão entre o comprimento e a largura da placa); 2) placas laminadas simetricamente com vários alongamentos e reforçadas lateralmente com laminados assimétricos. Os ensaios foram realizados em um dispositivo que simula uma condição de contorno do tipo simplesmente apoiado. Foi elaborado um modelo para a análise de placas laminadas e a solução obtida pelo método dos elementos finitos. O modelo foi validado comparando-se os seus resultados numéricos com resultados experimentais e numéricos disponíveis na literatura. Essa comparação mostra uma razoável concordância entre os resultados experimentais e numéricos. O modelo numérico foi então utilizado para auxiliar a interpretação dos ensaios realizados. A análise demonstra concordância na região linear, mas diverge na região não linear. Essa divergência evidencia a dificuldade de se modelar placas planas em pós flambagem, em conseqüência dos efeitos de imperfeições na geometria, folgas na montagem do dispositivo de ensaio e outros aspectos práticos. Concluímos que a condição de contorno experimental encontrada é uma condição intermediária entre bordas engastadas e bordas simplesmente apoiadas. Placas com alongamento pequeno e/ou com reforço lateral tendem a comportar-se como placas engastadas.