O interesse na utilização de compósitos de matriz termoplástica tem crescido continuamente na indústria aeroespacial, demandando a necessidade de ampla investigação do comportamento mecânico desses materiais para verificação da viabilidade de sua aplicação no produto. A proposta deste trabalho é avaliar as influências da fadiga (4,0 × 104 e 8,0 × 104 ciclos) e das condições ambientais (-55C, 23C, e 82C/Umid) na resistência final à compressão do compósito termoplástico poli(sulfeto de fenileno) reforçado com fibra de carbono, por meio de ensaios de compressão com furo induzido (Open-Hole Compression - OHC). Análises do efeito da fadiga evidenciam que às temperaturas de -55 e 23C, as resistências OHC finais foram 6-13% e 5-10% maiores para os corpos-de-prova fadigados que para os não-fadigados; na análise pós-falha, observa-se uma maior quantidade de delaminações ao redor do furo para os corpos-de-prova que sofreram fadiga em comparação aos que não sofreram fadiga, possivelmente devido a separações das fibras e delaminações durante o ensaio de fadiga, causando a redução da concentração de tensão no furo e assim o aumento de sua resistência final. Na condição 82C/Umid, não há alteração na resistência OHC com a ciclagem: a temperatura próxima à temperatura de transição vítrea (Tg) associada à umidade pode ter resultado em amolecimento da matriz, sugerindo uma redução na separação das fibras durante a ciclagem, observando-se características de falha similares, apresentando mínima delaminação na região do furo. Análises do efeito da temperatura mostram que resistências OHC finais diminuem com o aumento da temperatura e nota-se uma maior quantidade de danos com a diminuição da temperatura de ensaio. Da condição 23C para 82C/Umid, a resistência à compressão do compósito diminui em 6-7%, 13-20% e 18-20% após 0 ciclos (estático), 4,0 × 104 e 8,0 × 104 ciclos, respectivamente, uma vez que a temperatura próxima à Tg da matriz, associada com umidade, resulta no seu amolecimento, reduzindo o suporte lateral às fibras 0, direcionando para uma falha devido à instabilidade da fibra. Por outro lado, uma baixa temperatura (-55C) melhora a resistência à compressão em 8-10%, 13-14% e 4-7% após 0 ciclos (estático), 4,0 × 104 e 8,0 × 104 ciclos, respectivamente, quando comparado com a condição 23C, podendo ser atribuído a interfaces fibra-matriz mais compactas aumentando a contribuição da fibra para resistência à compressão. Observam-se características de falhas por compressão, como bandas de torção e microflambagem das fibras fora-do-plano, nos corpo-de-prova pós-falha para todas as condições ambientais.

Os oligossilsesquioxanos (OS) são estruturas oligoméricas de silsesquioxanos (fórmula unitária RSiO3/2) Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas e ambientes agressivos tornaram-se uma necessidade científica e tecnológica nos dias de hoje. Estudos têm sido realizados, independentemente de objetivos comerciais, para o aprimoramento na obtenção de novas ligas e, em particular, para a reavaliação de ligas comerciais já existentes, por meio da aquisição de dados em condições de maior severidade. Superligas à base de níquel são conhecidas desde a década de 1930, e utilizadas principalmente em aplicações aeroespaciais. Estas aplicações requerem um material com elevada resistência mecânica, boa resistência à fadiga e à fluência, boa resistência à corrosão e capacidade de operar continuamente em elevadas temperaturas. Neste trabalho de mestrado estudou-se o comportamento em fluência da superliga Inconel 718 antes e após o duplo envelhecimento. Inicialmente foi realizado tratamento de solução sólida a 1095C por 1 hora, seguido de tratamento de duplo envelhecimento a 955C/1 h - 720C/6,5 h+720C/1,5 h + 620C/8 h. A liga foi submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 650, 675 e 700C. A faixa de tensão utilizada foi determinada por ensaio de tração a quente. O tratamento térmico de duplo envelhecimento promoveu aumento do tamanho de grão (de 8,20 para 7,23 ASTM) e aumento da dureza em aproximadamente 98%. Os resultados dos ensaios de fluência indicaram que há aumento da resistência a fluência após o tratamento de duplo envelhecimento. Os mecanismos de fratura para a condição CR são do tipo dúctil por coalescência de microcavidades, e fratura do tipo mista. Já na condição DE as fraturas apresentaram aspecto do tipo frágil intergranular.

O grande progresso tecnológico tem contribuído para o desenvolvimento de novos materiais nos últimos anos, tais como os geopolímeros. A possibilidade de novas aplicações e transformações tem sido o estado da arte na concepção de materiais obtidos por reações de geopolimerização, que não mais necessitam de técnicas de síntese a altas temperaturas. Neste trabalho amostras geopoliméricas foram sintetizadas a partir de duas rotas de síntese. A primeira rota foi realizada por meio da reação de um aluminosilicato, o metacaulim, e uma solução alcalina de NaOH (4-12 mol/L) e na segunda rota de síntese o geopolímero foi produzido a partir de metacaulim e uma solução alcalina de KOH 12 mol/L utilizando o polietilenoglicol (PEG), um polímero orgânico solúvel em água. Os geopolímeros em ambas as rotas foram curados a 60 C por 96 horas. As seguintes técnicas foram utilizadas para analisar e caracterizar as amostras geopoliméricas: resistência à compressão, Espectroscopia de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Difração de raios-X (DRX) e estudo gravimétrico de perda de água. Pode-se concluir que para as amostras obtidas pela primeira rota de síntese, quanto maior a concentração do ativador alcalino, maior a resistência mecânica e mais eficiente a reação de geopolimerização do material estudado. Ambos os resultados foram comprovados pelo ensaio de resistência à compressão e FT-IR. A reação de polimerização foi mais eficiente quando da substituição de NaOH por KOH como ativador alcalino, uma vez que a banda em 961cm-1, atribuída à ligação Si-O-T (T=Si ou Al) apresentou um deslocamento em relação às amostras obtidas com NaOH. O PEG não influenciou a propriedade mecânica do material, porém contribuiu para a homogeneidade da mistura durante a síntese e consequentemente uma melhor reprodutibilidade do geopolímero sintetizado. Na análise de difração de raio-X (DRX), pode-se verificar que todas as amostras são semi-cristalinas.

O estudo das características geológicas e geotécnicas de solos é muito importante e a escassez de publicações a respeito do comportamento de solos constituintes da região do Vale do Paraíba aumenta a necessidade de estudos para esta região. O trabalho apresenta uma revisão dos estudos mais recentes reslizados na região e suas novas denominações geológicas, investiga as características físicas, os principais materiais constituintes e o comportamento mecânico de uma amostra de solo argilo-arenoso submetida a ensaios de laboratório. As propriedades dos solos são avaliadas através de resultados de ensaios tanto de laboratório quanto de campo, onde valores típicos são obtidos. Os resultados obtidos em laboratório são comparados com as estimativas de comportamento, ou correlações, da Bacia Sedimentar Terciária de São Paulo.O solo estudado provém de amostra indeformada extraída da bacia do Rio Paraíba do Sul da porção denominada membro Presidente Dutram Formação Pindamonhangaba, constituinte da Bacia do Taubaté. Ao longo desta dissertação são descritos os ensaios efetuados para a identificação do material atrsavés de ensaios de granulometria e limites de Atterberg, ensaios de difração de raios-x, e análise por microscopia eletrônica, além da determinação dos parâmetros de comportamento mecânico através de ensaios de adensamento unidirecional, cisalhamento direto e compressão triaxial.

Nestes últimos anos, as inovações técnicas na indústria de Construção Civil tem progredido consideravelmente e a pesquisa e o desenvolvimento de materiais de construção de alta performance, além de multifuncionais, tem sido buscado continuamente para responder à estas inovações. Em função disto, o interesse por concretos e cimento modificados por polímeros se tornou muito intenso. Compósitos de cimento e polímeros são materiais produzidos a partir da substituição parcial ou integral da matriz cimentícia, conhecida como binder cimentício, por polímeros. Isto engloba, também, os cimentos e argamassas. Os compósitos de cimento e polímero são, geralmente, classificados em três categorias as quais levam em conta a tecnologia de obtenção dos mesmos: 1. Argamassa (cimento) ou concreto modificado por polímeros; 2. Argamassa ou concreto polímero; v.3 Argamassa ou concreto impregnado por polímeros. Neste estudo consideramos apenas a modificação designada pelo ítem 1, argamassa ou cimento modificado por polímeros. O cimento Portland foi modificado pela adição de um látex de polímero acrílico. As alterações nas propriedades dos cimentos e argamassas que foram obtidas pela adição deste látex acrílico no cimento Portland se manifestaram em termos das propriedades mecânicas e cinética de hidratação. De um modo geral, houve um aumento das propriedades mecânicas e redução na velocidade de hidratação. A modificação por adição do látex acrílico, nas idades de hidratação consideradas, retardou a formação da microesturtura conhecida como C-S-H que caracteriza os hidratos formados a partir da reação do cimento Portland com a água. Estas alterações foram observadas através de técnicas tais como ensaios mecânicos (resistência a compressão e tração), propriedades de transporte, principalmente, absorção de água e permiabilidade além das análises térmicas, mais espacificamente, TG / DTG - termogravimetria / termogavimetria derivada, DSC - calorimetria exploratória diferencial e calorimetria semi-adiabática.

Nesse trabalho desenvolve-se um procedimento analítico aplicado à análise de integridade estrutural. As condições estudadas e avaliadas são aquelas em que predomina um processo de instabilidade dúctil. O trabalho é desenvolvido a partir do modelo ETM (Engineering Treatment Model), e as formulações desenvolvidas descrevem o comportamento das curvas de força motriz em termos da Integral-J. Modificações são introduzidas considerando-se que as propriedades do material são bem representadas pela expressão constitutiva de Swift: s = A (e0 + e)n. Sendo assim, o encruamento inicial (e0) torna-se um parâmetro adicional de análise de integridade de estruturas trincadas. Além disso, a tensão efetiva é dada em função da anisotropia normal R do material, possibilitando assim, incorporar esse efeito na análise. Um procedimento alternativo simplificado via Diagrama de Análise de Falhas (FAD) também é apresentado. A avaliação do desempenho do modelo apresentado é feita através da comparação entre os valores previstos com aqueles obtidos experimentalmente para a liga de alumínio 5083F, utilizando CDP's do tipo compacto (CT) e comprimentos relativos de trincas: a/W = 0,51 e a/W = 0,55. Avalia-se as condições de instabilidade através das metodologias EPRI e ETM, comparando-as com a proposta no presente trabalho. A partir das simulações e dos resultados obtidos comprova-se a validade da metodologia proposta.

No processamento de compósitos poliméricos de alto desempenho a fibra de carbono (FC) é um reforço muito utilizado por oferecer vantagens como altos valores de resistência mecânica e de módulo de elasticidade e baixa massa específica, além de propriedades como inércia química, resistência térmica e condutividade elétrica. Entretanto sabe-se que, a FC possui baixa molhabilidade por determinadas matrizes poliméricas dificultando a adesão fibra-matriz, que é fator determinante para o sucesso da aplicação dos compósitos. Para minimizar essa limitação utiliza-se tratamentos de superfície nas fibras visando melhorar a adesão fibra-matriz e, conseqüentemente, as propriedades finais desses materiais. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo a avaliação do efeito do tratamento da superfície da FC com ácidos clorídrico e nítrico e, também, com plasmas frios de argônio e de oxigênio. As fibras de carbono tratadas foram avaliadas por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia fotoeletrônica de raios-X e ensaios de resistência à tração, sendo esses últimos analisados pela estatística de Weibull. Compósitos foram preparados pelo uso das fibras tratadas e de matrizes termoplásticas de poli (éter-éter-cetona), poli (éter-imida) e poli (sulfeto de fenileno), e avaliados por ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS). Correlacionando-se os resultados obtidos, conclui-se que os tratamentos de superfície utilizados mudaram tanto a rugosidade como a natureza química da superfície das fibras. O tratamento com o ácido nítrico foi o que provocou as mais significativas mudanças químicas na fibra de carbono e os melhores resultados nos ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar.

O presente trabalho tem por objetivo estudar e desenvolver uma argamassa polimérica de características elastoméricas utilizada na fabricação dos chamados "lábios poliméricos" para juntas de dilatação elásticas. Esta argamassa é formada por um pré-polímero de uretano, cargas minerais, pigmento, solvente e agente de cura amínico. Com intuito de estudar esta argamassa, foram realizados ensaios mecânicos como: resistência à tração, alongamento, compressão e dureza, de modo a se compararem os resultados obtidos aos de uma argamassa elastomérica similar. Também são estudadas as propriedades dinâmico-mecânicas do elastômero e da argamassa pela Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA). Estes ensaios têm por objetivo comprovar que a amina aromática líquida, ETHACURE 300, utilizada como agente de cura neste trabalho pode substituir, a amina aromática MOCA, que é a mais utilizada mundialmente na obtenção de elastômeros de alto desempenho, mas que, no entanto, é sólida à temperatura ambiente, o que a torna inadequada para trabalhos em campo, além de ser agente cancerígeno. Devido aos diversos problemas com adesão apresentados pelo concreto, um outro objetivo deste trabalho é comprovar o aumento da adesão ao concreto através de aditivos com base em compostos organo-silânicos. Para compreender melhor a atuação destes aditivos os mecanismos de adesão da argamassa elastomérica ao concreto, também foram estudados. A argamassa elastomérica, alvo deste estudo, demonstra apresentar flexibilidade, alongamento, baixa perda por abrasão e cura no mínimo duas vezes mais rápida em relação à argamassa epoxídica, utilizadas para o mesmo fim. Este trabalho também demonstra que o ETHACURE 300 pode substituir o MOCA, pois apresenta propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas (DMTA) similares. Por outro lado, verifica-se o aumento da adesão da argamassa ao concreto, em até 94 %, com o uso de aditivos promotores de adesão com base em compostos organo-silânicos.

A presença de vazios em laminados prejudica o desempenho estrutural dos compósitos. Em geral, os vazios afetam a resistência estática e a vida em fadiga dos laminados, principalmente, naqueles carregamentos em que a resistência é dominada pela matriz: cisalhamento interlaminar, compressão e flexão. Além disso, o tipo de sistema de resina utilizado nos laminados tem influência na forma e no tamanho dos vazios dos laminados e no estabelecimento dos parâmetros de fratura.Este trabalho visa estabelecer experimentalmente níveis máximos de aceitação de vazios que não sejam prejudiciais ao desempenho das funções dos compósitos e investigar a adequabilidade do critério de falha de Mar-Lin modificado na correlação de dados experimentais de resistência com o conteúdo de vazios. Uma metodologia de manufatura de laminados com alta porosidade foi desenvolvida. Sistemas de carbono/epóxi e carbono/bismaleimida com conteúdo de vazios na faixa de 0 a 12% foram produzidos e os valores de atenuação no ultra-som, resistências ao cisalhamento interlaminar e à compressão foram medidos para cada tipo de material. Além disso, todos os compósitos poliméricos obtidos foram submetidos aos efeitos higrotérmicos em câmara de climatização e suas propriedades mecânicas também foram avaliadas. O critério de falha foi usado para correlacionar a resistência à fratura com a atenuação no ultra-som determinando parâmetros de fratura para todos os materiais e tipos de carregamento estudados. A análise microestrutural também foi utilizada para caracterizar a distribuição, a forma e localização dos vazios nos laminados de carbono/epóxi e carbono/bismaleimida.Os resultados mostram que o critério de falha utilizado apresenta boa concordância entre os dados experimentais para todos os materiais e carregamentos considerados. Assim, foi possível estabelecer um nível crítico de conteúdo de vazios para cada caso estudado.

Este trabalho apresenta uma detalhada análise a respeito da estimação de fluxo e velocidade de rotor em motores de indução, operando sob controle vetorial direto. É realizado um estudo comparativo de desempenho entre várias técnicas de estimação baseado em condições realistas de operação, exibindo variações paramétricas, ruídos de medida e operação em baixas velocidades. São analisadas estratégias de estimação determinísticas e estocásticas, utilizando observadores de estado e estimadores baseados na teoria de filtro de Kalman. São propostos melhoramentos para um observador de estados baseado no conceito modo deslizante e um novo método de estimação simultânea de fluxo, velocidade e resistência de rotor utilizando filtro de Kalman estendido. As características do observador tipo modo deslizantes são aprimoradas, propondo-se um novo procedimento de integração do fluxo de rotor, permitindo uma adequada estimação dentro de uma ampla faixa de velocidades de operação. O estimador via FKE encontra-se na forma delayed state filter e também é feita uma análise sobre a viabilidade da estimação conjunta de velocidade e resistência de rotor, pois é sabido que, neste caso, há dificuldade em se obter estimativas adequadas para ambas as variáveis simultâneamente. Os resultados de simulação mostram a efetividade dos estimadores propostos, no que se refere às seguintes características de desempenho: comportamento transitório, acurabilidade estática e robustez a ruídos e variações nos parâmetros do modelo.