A utilização de materiais compósitos tem-se tornado cada vez mais frequente em função das excelentes propriedades físicas e estruturais, aliadas à baixa densidade que apresentam. O aumento dos campos de aplicação dos materiais compósitos somente foi possível devido à evolução dos reforços utilizados. A utilização de tecidos tri direcionais como reforços de materiais compósitos melhoram o desempenho e possibilitam sua utilização em campos cada vez mais exigentes, principalmente por reduzir a incidência de falhas por delaminação. Este estudo apresenta o desenvolvimento de um tecido multicamadas tri direcional em fibra de carbono, composto por 6 camadas entrelaçadas entre si, que possa ser utilizado como reforço de materiais compósitos. Utilizando-se o tecido desenvolvido neste trabalho, foram produzidos placas de compósitos pelo processo de saco de vácuo. As propriedades dos compósitos obtidos foram avaliadas por ensaios destrutivos e não destrutivos. Para avaliação das propriedades dinâmico-mecânicas, foi utilizado ensaio não destrutivo de vibração livre amortecida. Os resultados obtidos foram comparados com resultados reportados em literatura para compósitos similares. Para as propriedades de cisalhamento, foi utilizado ensaio de resistência ao cisalhamento, modo Iosipescu, que é um ensaio destrutivo. Os resultados obtidos também foram comparados com os reportados em literatura para compósitos similares. Apesar da baixa uniformidade apresentada pelo tecido, uma vez que o mesmo foi desenvolvido utilizando-se um tear artesanal, os resultados obtidos para os compósitos produzidos com o tecido desenvolvido neste trabalho se mostraram semelhantes aos obtidos em literatura. O que permite afirmar que o tecido multicamadas tri direcionais pode ser utilizado para a fabricação de peças estruturais.

As cerâmicas a base de carbeto de silício, SiC, tem muitas aplicações na engenharia devido às suas excelentes propriedade mecânicas, térmicas e químicas. Para a produção de cerâmicas de SiC com propriedades específicas, seu processamento deve ser escolhido de maneira a se produzirem microestruturas adequadas para cada aplicação. Para isso, na maioria das vezes, essas cerâmicas são sinterizadas via fase líquida, usando como aditivos formadores dessa fase misturas de óxidos de alumínio e algumas terras raras. Esta dissertação tem dois objetivos principais: implantar o método SEVNB no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMAR), na Escola de Engenharia de Lorena (EEL), para medida de KIC, propriedades mecânicas que, muitas vezes, limita aplicações das cerâmicas, e introduzir mais dois óxidos de terras raras para formação da fase líquida na sinterização do SiC, os óxidos de disprósio e itérbio. Após a mistura e secagem das matérias primas, os pós foram prensados com dupla ação de pistões e isostaticamente, e em seguida foram sinterizados em atmosfera de argônio utilizando seis ciclos diferentes para cada sistema de aditivos. Após sinterização as amostras foram caracterizadas e entalhadas com lâmina de barbear utilizando pastas diamantadas de 6 e 0,25 ?m e flexionadas em 4 pontos. Os resultados mostraram uma maior densificação para o sistema de aditivos Al2O3/ Yb2O3, de aproximadamente 97% da densidade teórica, prensados a 400 MPa e sinterizados na temperatura de 1950ºC por 1 hora, com formação de ?-SiC, DyAG e YbAG em todas as temperaturas estudadas. A máquina fabricada para entalhamento das amostras se mostrou eficiente, produzindo raios de entalhes atendendo a norma ISSO 23146:2008. Quanto as propriedades mecânicas, o sistema com itérbia possui os maiores valores de módulo de elasticidade e dureza, porém menor tenacidade à fratura em relação a cada ciclo de sinterização, resultado que sugere a influência do raio catiônico das terras raras formadoras da fase secundária nas cerâmicas a base de SiC. / The silicon carbide, SiC, has many applications in engineering due to its excellent mechanical, thermal and chemical properties. For the production of SiC ceramics with specific properties, the processing should be chosen to produce microstructures suitable for each application. For this reason, in most cases, these ceramics are liquid phase sintered using additives such as formers of this phase mixed oxides of aluminum and certain rare-earths. This dissertation has two main objectives: to implement the method SEVNB at Department of Materials Engineering (DEMAR), Engineering School of Lorena (EEL), to measure KIC, mechanical propertie, which often limits the ceramic\'s applications, and introduce two more rare-earth oxides for the formation of liquid phase sintering SiC, dysprosium and ytterbium oxide . After mixing and drying, the powders were pressed with a double acting piston and isostatically, and then sintered in an argon atmosphere using six different cycles for each additive system. After sintered, samples were characterized and V-notched using a razor blade and diamond pastes of 6 and 0.25 ?m and four-point flexured. The results showed a higher densification for the system Al2O3 / Yb2O3, approximately 97% , pressed at 400 MPa and sintered at a temperature of 1950 ° C for 1 hour, with formation of ?-SiC, DyAG and YbAG at all temperatures studied. The machine used to notched the samples proved to be effective, producing notch root according to the standard ISO 23146:2008. As for the mechanical properties, the system with ytterbium oxide has higher values of elastic modulus and hardness, but lower fracture toughness for each sintering cycle studied, result that suggests the influence of the rare-earth\'s cationic radius that forming the secondary phase in the SiC.

Neste trabalho foi avaliada a tenacidade do aço rápido AISI M2 tratado termicamente por rotas convencionais e rotas criogênicas. A tenacidade foi verificada através de ensaios de impacto em corpos de prova sem entalhe e ensaios de flexão 3 pontos em corpos de prova cilíndricos. Os tratamentos térmicos foram realizados em forno a vácuo com resfriamento por nitrogênio sob 6 bar de pressão. As rotas convencionais foram constituídas por austenitização, têmpera e triplo revenimento a 560°C. As rotas criogênicas foram constituídas por austenitização e têmpera similares às rotas convencionais, além de processamento criogênico em nitrogênio líquido por períodos de 2 horas, 24 horas e 48 horas. As amostras submetidas a 2 horas de criogenia após a têmpera sofreram somente um revenimento e as amostras submetidas a 24 e 48 horas de criogenia sofreram triplo revenimento, todos a 560°C. Buscando-se avaliar o efeito da quantidade de austenita retida nos resultados dos processos criogênicos, utilizaram-se três temperaturas de austenitização: 1180°C, 1200°C e 1220°C. A caracterização metalográfica das amostras foi feita através de recursos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, EDS e difração de raios-X. Os resultados do ensaio de impacto e flexão 3 pontos mostram que as rotas criogênicas produziram microestruturas finais com tenacidade igual ou superior às rotas convencionais, com destaque especial às rotas criogênicas com somente um revenimento que apresentaram resultados superiores às rotas convencionais consagradas, com múltiplos revenimentos. A análise fractográfica revela quantidade superior de áreas de fratura dúctil nas amostras tratadas por rotas criogênicas quando comparadas às amostras tratadas por rotas convencionais. Através da análise metalográfica via microscopia eletrônica de varredura verificaramse poucas diferenças microestruturais entre as amostras tratadas com e sem criogenia. O teor de austenita retida nas amostras tratadas pelas rotas criogênicas (dentro da mesma temperatura de austenitização) é bastante semelhante porém é sensivelmente inferior às amostras tratadas por rotas convencionais. Verificou-se que existem divergências na literatura no que diz respeito aos carbonetos precipitados devido ao processo criogênico, principalmente em relação a suas dimensões e características. O condicionamento da martensita e a precipitação de carbonetos pôde ser demonstrado indiretamente através do deslocamento do pico de dureza secundária na curva de revenimento de amostras submetidas à criogenia após a têmpera. Os melhores resultados foram verificados nas amostras criogênicas austenitizadas a 1180°C, que apresentaram menor quantidade de austen ita retida após a têmpera, mostrando assim que os processos criogênicos atuam na martensita obtida na têmpera e que a temperatura de austenitização desempenha papel fundamental nos resultados dos processos criogênicos. / In this work the toughness of the AISI M2 high speed steel heat treated by conventional and cryogenic routes has been evaluated. The toughness was evaluated through un-notched impact samples and 3 points bending cylindrical samples. The heat treatments were carried out in a vacuum furnace using nitrogen quenching with 6 bar of pressure. The conventional routes were constituted by austenitizing, quenching and triple tempering at 560°C. The cryogenic routes were constituted by the same austenitizing and quenching parameters used for the conventional routes, and also by cryogenic processing in liquid nitrogen for 2 hours, 24 hours and 48 hours. The samples submitted to 2 hours of cryogenic processing after quenching received only one tempering and the samples submitted to 24 and 48 hours of cryogenic processing were triple tempered, all at 560°C. In order to check the effect of the amount of retained austenite on the cryogenic processes, three different austenitizing temperatures were used: 1180°C, 1200°C and 1220°C. The metallographic characterization was performed using optical microscopy, scanning electronic microscopy, EDS analysis and X-ray diffraction. The impact and 3 points bending tests results show that the cryogenic routes have produced final microstructures with toughness values equal or superior to the conventional routes with a special highlight to the cryogenic routes with only one tempering after the freezing process, that have shown superior results compared to the classic multi-tempering cycles. The fractographic analysis has revealed for the cryogenic routes samples a greater amount of ductile fracture areas compared to the conventional routes of hardening. The scanning electronic microscopy analysis has revealed few microstructure differences between the conventional and cryogenic hardening routes. The amount of retained austenite amongst the cryogenic samples (with the same austenitizing temperature) is similar, but is sensibly less than the amount found in the samples submitted to the conventional routes. Several divergences has been detected in the literature related to the cryogenic treatment of tool steels, especially concerning the dimensions and characteristics of the precipitated carbides. The martensite conditioning and the fine carbide precipitation could be indirectly demonstrated by the shift of the secondary hardness peak on the tempering curve of samples submitted to cryogenic treatment after the quenching. Optimum results were observed in the cryogenic samples hardened at 1180°C. Those samples retained the lowest amounts of austenite after quenching showing that the cryogenic processes has an effect in the quenching formed martensite and that the austenitizing temperature is a key factor on the final results of the cryogenic processes.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2220_1.pdf: 5350178 bytes, checksum: d4a4325cd53be7393326f220a55b3d33 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Universidade Federal de Pernambuco / A influência de rotas termomecânicas na microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L X70 foi estudada neste trabalho. Foram propostas 5 rotas onde todas iniciaram com aquecimento até 950°C, sendo mantidas por 15 minutos para completa austenitização, em cujas trajetórias envolviam: resfriamento em substrato metálico, resfriamento em água, deformação e banhos de chumbo. O material utilizado neste trabalho foi retirado de um tubo de aço API 5L X70 com espessura de 10,8 mm e diâmetro nominal de 20 para confecção dos corpos de prova a serem utilizados nos experimentos. Um conjunto de corpos de prova, depois de austenitizados, foram resfriados num substrato metálico a temperatura ambiente, outro resfriados em água a temperatura ambiente, outro laminados, sofrendo um redução de 15% na espessura, e em seguida resfriados em água a temperatura ambiente. Outro conjunto de corpos de prova foram laminados, reduzindo 15% na espessura, colocados em banhos de chumbo nas temperaturas de 450 e 550°C durante 15 segundos para decomposição isotérmica e, depois de tratados, sendo em seguida resfriados em água a temperatura ambiente. Amostras foram retiradas dos corpos de prova para metalografia e análise da microestrutura via microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Corpos de prova de tração e impacto Charpy foram confeccionados para realização dos ensaios mecânicos. O ensaio Charpy foi realizado em corpos de prova a 0°C e a temperatura ambiente (20°C). As fraturas geradas nos ensaios de tração e impacto Charpy foram analisadas por MEV. Na análise por MO das microestruturas produzidas, conseguiu-se visualizar apenas a presença de grãos ferríticos, todavia na análise por MEV detectou-se a formação de ferrita poligonal, ferrita acicular, ferrita granular, possíveis pontos de constituinte M/A e a presença de austenita retida. Os resultados de tração revelaram melhorias no limite de escoamento e ductilidade em relação ao material como recebido. Convém destacar as propriedades de tração alcançadas pelos corpos de prova austenitizados, laminados e resfriados em água, cuja microestrutura é composta principalmente de ferrita granular e ferrita acicular. Esta microestrutura proporcionou os melhores resultados de limite de escoamento e limite de resistência, onde foram verificados aumentos de 36,05 e 4,85% respectivamente, em relação ao material como recebido e assim, alcançando um valor de limite de resistência próximo àquele exigido ao aço API 5L X90. Além disso, esta rota produziu melhorias na energia absorvida no ensaio Charpy e, desta forma, propriedades otimizadas de resistência mecânica e tenacidade a fratura. Todas as rotas proporcionaram melhores valores de energia absorvida em relação ao material como recebido, exceto nos corpos de prova laminados e submetidos a banho de chumbo a 550°C. A análise de todas as fraturas revelou um mecanismo do tipo dúctil, com extensiva formação de alvéolos

Submitted by MARCELO MAJEWSKI null (marcelomajewski@bol.com.br) on 2017-03-20T20:40:04Z No. of bitstreams: 1 Marcelo [v13-03-2017vFINAL].pdf: 3845690 bytes, checksum: c51d5240a6bf0ae87ee09592959712cc (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 6 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 6 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. Se optar por disponibilizar o texto completo de seu trabalho imediatamente selecione no campo “Data para a disponibilização do texto completo” a opção “Não se aplica (texto completo)”. Isso fará com que seu trabalho seja disponibilizado na íntegra no Repositório Institucional UNESP. Por favor, corrija esta informação realizando uma nova submissão. Agradecemos a compreensão. on 2017-03-22T13:50:06Z (GMT) / Submitted by MARCELO MAJEWSKI null (marcelomajewski@bol.com.br) on 2017-03-23T01:46:44Z No. of bitstreams: 1 Marcelo [v13-03-2017vFINAL].pdf: 3845690 bytes, checksum: c51d5240a6bf0ae87ee09592959712cc (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-23T16:39:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 majewski_m_me_guara.pdf: 3845690 bytes, checksum: c51d5240a6bf0ae87ee09592959712cc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T16:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 majewski_m_me_guara.pdf: 3845690 bytes, checksum: c51d5240a6bf0ae87ee09592959712cc (MD5) Previous issue date: 2017-02-06 / O aumento do uso de compósitos estruturais tem levado a uma preocupação constante com a confiabilidade destes materiais. Em particular, o processo de cura das resinas na fabricação é citado como um dos problemas mais significativos no processamento de compósitos estruturais. Assim, para que essa classe de materiais possa ser economicamente viável e atender às exigências dos padrões de qualidade do setor aeronáutico, tecnologias de processamento automatizado e novas formas de matéria-prima estão sendo desenvolvidas e implantadas na fabricação. Desta forma, o objetivo da presente pesquisa foi estudar a influência das propriedades térmicas dos materiais de moldes, utilizados no processamento de compósitos via RTM, nas propriedades finais dos laminados. Foram processadas três placas de compósitos com reforço não dobrável (NCF-non-crimp fabric) biaxial [+45°/-45°] via RTM: em molde de aço 1020, laminado 1; e em liga de alumínio 5052-F, laminados 2 e 3. Para verificar a influência dos materiais dos moldes nas propriedades finais, foram analisadas a tenacidade à fratura interlaminar em modo I e investigação das superfícies de fratura pelo Microscópio Eletronico de Varredura (MEV). O comportamento térmico estudado via análise térmica dinâmico-mecânica (DMA), que avaliou as diferenças no grau de cura dos laminados 1, 2 e 3 com a análise da Tg. Nos processamentos, evidenciou-se que o molde de alumínio apresentou maior controle e estabilidade térmica, enquanto que o molde de aço apresentou maior estabilidade dimensional. Pelo modo I, observou-se maior energia de iniciação de trinca (GIc) para o laminado 1 em relação aos laminados 2 e 3. Nas imagens de fratura no MEV constatou-se a influência da fração volumétrica de fibras e a quantidade de fiber bridging. No laminado 1, observou-se mechas de fibra sobre a costura e fibras rompidas originadas do fiber bridging, que foram responsáveis pela energia adicional exigida na propagação da trinca (GI). No laminado 2 observou-se acúmulo de resina e menor quantidade de fiber bridging, consequentemente, valores intermediários de GI, já no laminado 3 notou-se a ausência de fiber bridging, o que proporcionou a propagação da trinca no domínio da matriz, apresentando o menor valor GI entre os laminados. Nos dois últimos laminados a diminuição de GIc foi atribuida ao grau de cura da resina. Na qual observou-se as transições vítreas (Tg) próximas entre os laminados 1 e 3, e para o laminado 2 a Tg foi inferior, o que demonstrou efetiva correlação entre as características térmicas dos moldes com as propriedades físicas e mecânicas finais dos laminados compósitos obtidos via RTM. / The increase use of structural composites has led to a constant concern on the reliability of these materials. In particular, curing process of resins during manufacturing are cited as one of the most significant problems in the structural composites. Therefore, in order to this class of materials can be economically viable and meet the requirements of quality in the aeronautic industry standards, automated processing technologies and new materials have been developed and implemented in manufacturing sector. Thus, this research aimed to investigate the influence of thermal properties of the mold, which was used in the processing of composites via RTM, on the final properties of the laminates. Three composite plates comprised with NCF (non-crimp fabric) reinforcement, which has biaxial [+45°/-45°] configuration, and epoxy matrix. Two molds were employed for this investigation: steel 1020, for laminate 1, and aluminum alloy 5052-F, for laminates 2 and 3, all laminates with the same fiber stacking sequence. The influence of the materials of the molds in the final properties were verified with interlaminar fracture toughness in mode I (GIc), and their images of the fractured surfaces investigated by Scanning Electron Microscope (SEM). The thermal analysis conducted with Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMA), which evaluated the differences in the degree of cure of laminate 1, 2 and 3 by vitreous temperature transitions (Tg). It was evidenced that the aluminium mold showed better thermal conductivity and temperature stability, while the steel mold showed higher dimensional stability. Mode I showed higher energy crack initiation (GIc) for laminate 1 than for laminates 2 and 3. In the SEM images, it was verified a change in fiber volume fraction and the amount of fiber bridging. Laminate 1 showed fiber tows on the stitch regions and ruptured fibers originated from the fiber bridging, which were responsible for the additional energy of propagation (GI). Laminate 2 showed resin accumulation and less loose fibers, and consequently, intermediate values of GI, Laminate 3 no fiber bridging occured, which showed the propagation of the crack in the matrix domain, presenting the lowest GI value between the laminates. In laminates 2 and 3, the decrease in GIc can be attributed to the degree of cure, in which correlated to the glass transitions (Tg) results. Overall, the tests demonstrated a good correlation between the thermal characteristics of the molds with the final physical and mechanical properties of the laminates obtained via RTM.

O novo paradigma de se preservar o meio ambiente e de se utilizar produtos naturais vem contribuindo para um maior interesse na utilização de materiais derivados da biomassa. Neste sentido, os compósitos poliméricos com fibras vegetais surgem como uma boa alternativa no campo dos materiais para aplicações de engenharia. Os principais objetivos deste trabalho foram o processamento e a caracterização do compósito formado por uma resina poliuretano derivada do óleo de mamona e fibras de sisal e coco. O processamento foi realizado utilizando-se a técnica de moldagem por compressão. As fibras foram utilizadas em diferentes formas como fibras curtas, fibras longas, tecido e fios contínuos. A caracterização foi realizada através dos seguintes ensaios: tração, flexão, impacto, tenacidade à fratura, absorção d’água e DMTA. Foi também avaliado o efeito do tratamento com hidróxido de sódio (10%), nas fibras de sisal e coco, nas análises realizadas. O resultados mostraram que o desempenho dos compósitos com fibras de coco foi inferior aos compósitos com fibras de sisal, e mesmo ao poliuretano. Nos ensaios de tração e flexão, as fibras longas de sisal apresentaram o melhor efeito de reforçamento, seguido dos fios contínuos, fibras curtas e tecido. Nos ensaios de impacto e tenacidade à fratura, o melhor desempenho foi dos compósitos com tecido de sisal. O efeito do tratamento alcalino variou em função do tipo de ensaio e da geometria do reforço. Nos ensaios de tração e flexão, o seu efeito foi positivo para os compósitos com fibras longas e curtas, e negativo para os compósitos com tecido e fios, devido à deterioração da estrutura dos fios. Nos ensaios de tenacidade e impacto foi prejudicial, pois ao melhorar a aderência na interface, reduziu os principais mecanismos de absorção de energia, que são, a extração de fibras e o descolamento na interface. Com relação às medidas de absorção d’água, foi observado aumento no nível de absorção dos compósitos com o aumento da fração volumétrica de fibras. O máximo percentual de absorção foi de 17%, para os compósitos com fibras curtas de coco não tratadas. Este percentual diminuiu com o tratamento alcalino das fibras. Na análise térmica dinâmico mecânica, de uma forma geral, os compósitos mostraram acréscimo do módulo de armazenamento e decréscimo do amortecimento e da temperatura de transição vítrea, Tg, em relação ao poliuretano. Este comportamento foi proporcional ao aumento da fração volumétrica de fibras. / The new paradigm in preserving the environment and the use of natural products has contributed to increase the interest in the development and use of derived biomass materials. In this sense, the polymeric composites with natural fibers appear to be a good alternative for engineering applications. The main targets of this work were the processing and characterization of composites obtained by a polyurethane resin derived from castor oil and sisal and coir fibers. The compression moulding technique was used to process the composite. The fibers were employed in different forms such as: short fibers, long fibers, biaxial weave and continuos yarns. Tension, bend, impact, fracture toughness, water absorption and DMTA tests were used to characterize the composites. The sodium hidroxide (10%) treatment effect on the sisal and coir fibers was also evaluated. The results showed, in general, that the coir fibers composites performance were inferior to the sisal fibers composites, and even to the polyurethane matrix. Under tension and bending conditions, the long sisal fibers presented the best reinforcement effect, followed by the continuous yarns, short fibers, and the biaxial weave. Under impact and fracture toughness tests, the best performance was enhanced by sisal weave composites. The alkaline treatment effect varied in accordance with test type and reinforcement geometry. In tension and bending tests, its effect was positive for composites with short and long fibers and negative for composites with weave and yarns. This late was due to deterioration of the yarn structure. In the impact and toughness tests, the alkaline treatment effect was harmful, because when adherence is improved at the interface, the main energy absorption mechanisms are reduced, that mean, the fibers are pulled out and interface is debonded. Water absorption measurements showed an increase in the absorption level for the composites with higher volumetric fraction of fibers. The maximum water absorption was 17% for composites with non-treated coir short fibers. This percentage decreased for composites with treated fibers. In the dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) the composites showed an increased storage modulus and a decreased glass transition temperature, Tg, when compared to polyurethane matrix. This behaviour was proportional to the increase of the fibers volumetric fraction.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T13:00:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-20T15:38:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T15:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / As fibras de aço nos tubos de concreto têm proporcionado melhores níveis de comportamento mecânico. Na região norte, singularmente em Belém do Pará, não há estudos sobre a viabilidade técnica desse recurso tecnológico, embora haja uma considerável deficiência de infra-estrutura urbana. Deste modo tornam-se relevantes realizar estudos sobre a alternativa tecnológica. Esse estudo busca analisar o comportamento mecânico dos tubos de concreto com fibras de aço, visando à viabilidade técnica de substituição dos tubos de concreto com armadura convencional. Na metodologia da pesquisa utilizaram-se fibras de aço no estado soltas e coladas em pente do tipo DRAMIX® 3D 65/35 e do tipo DRAMIX® 3D 80/60. Para cada tipo de fibra foram adotados teores de 20 kg/m³ (0,25%), 30 kg/m³ (0,38%) e 40 kg/m³ (0,50%), em massa e fração volumétrica, respectivamente. A dimensão de todos os tubos de concreto foi de diâmetro de 600 mm, espessura de parede de 60 mm e comprimento útil de 1000 mm, e os corpos-de-prova cilíndricos de 100x200mm e prismáticos de 150x150x500mm e 150x150x550mm, que foram submetidos aos ensaios para avaliação de comportamento mecânico e durabilidade. Na produção do concreto com fibras houve a avaliação no estado fresco com abatimento de tronco de cone entre 0 e 10 mm. A dosagem do concreto com fibras foi a rotineiramente empregada pela empresa para o concreto sem fibras, e a dosagem das fibras ocorreu de acordo com a regra da mistura. Como resultados obtiveram que os tubos de concreto com fibras do tipo 80/60 soltas em todos os teores e coladas em pente nos teores de 0,38% e 0,50%, atingiram a mínima carga de ruptura e pós-fissuração estabelecidas pela NBR 8900 (ABNT, 2007), deste modo seriam tecnicamente viáveis quanto à substituição de tubos de concreto armado convencionalmente, dentro das condições e especificações desse estudo. / The steel fibers in the concrete pipes have provided better mechanical performance levels. In the northern region, uniquely in Belem, no studies on the technical feasibility of this technological resource, although there is considerable deficiency of urban infrastructure. Thus become relevant conduct studies on alternative technology. This study seeks to analyze the mechanical behavior of concrete pipes with steel fibers, aiming at the technical feasibility of replacing the concrete pipe with conventional armor. The research methodology we used steel fibers in loose state and glued comb DRAMIX® 3D type 65/35 and 80/60 DRAMIX® 3D type. For each fiber type were adopted contents of 20 kg / m³ (0.25%), 30 kg / m³ (0.38%) and 40 kg / m³ (0.50%) by weight and volume fraction, respectively. The size of all concrete pipes was 600 mm diameter, wall thickness of 60 mm and effective length 1000 mm, and the cylindrical bodies of the test piece of 100x200mm and prismatic of 150x150x500mm and 150x150x550mm, which were subjected to the tests for mechanical behavior evaluation and durability. In the production of concrete with the fibers was reviewed in the fresh state with frustoconical rebate between 0 and 10 mm. The dosage of concrete with fibers was routinely employed by the company for concrete without fibers, and the strength of the fibers takes place under the rule of the mixture. The results obtained that the concrete pipe with fiber type 80/60 loose at all levels and pasted comb the levels of 0.38% and 0.50%, reached the minimum breaking load and post-cracking set by the NBR 8900 (ABNT, 2007), thus would be technically feasible as the replacement of reinforced concrete pipes conventionally, under the conditions and specifications of this study.

[pt] O estudo da mecânica da fratura aplicada às rochas vem se desenvolvendo desde os anos 60. Seu principal parâmetro, a tenacidade à fratura, quantifica a capacidade que a rocha possui para absorver energia até atingir a ruptura. Seu conhecimento é muito importante em diversas áreas da engenharia de rochas, como análise de estabilidade de taludes rochosos, processos de desmonte de rochas, escavações na mineração, fraturamento hidráulico, mecânica de terremotos, dentre outros. O presente estudo apresenta e analisa a influência do grau de alteração na tenacidade à fratura, no modo I de propagação, através de ensaio CCNDB (corpo de prova em forma de disco brasileiro com entalhe em chevron), de rochas gnáissicas da cidade do Rio de Janeiro. Amostras de diferentes graus de alteração foram caracterizadas quanto às suas propriedades mineralógicas, físicas (porosidade e peso específico) e mecânicas (resistência à compressão puntiforme, resistência à compressão uniaxial e resistência à tração). Nos resultados obtidos, são discutidas e realizadas correlações da tenacidade com as propriedades analisadas. Foi possível verificar que o grau de alteração é diretamente proporcional à porosidade e inversamente proporcional às resistências (compressão uniaxial e tração). Sendo assim, a rocha alterada apresenta maior porosidade e menor resistência, quando comparada com rochas menos alteradas (sãs e medianamente alteradas). A tenacidade à fratura para rochas medianamente alteradas é 45,9 por cento menor do que para rochas sãs, e 86,7 por cento menor para rochas alteradas. Assim sendo, o grau de alteração das rochas influencia, de maneira significativa, todas as propriedades analisadas. / [en] The study of fracture mechanics applied to rocks has been developed since 1960. The main parameter, fracture toughness, quantifies the rock ability to absorb energy until it ruptures. This knowledge is very important in several areas of rock engineering, such as stability analysis of rocky slopes, rock clearing processes, mining excavations, hydraulic fracturing, earthquake mechanic, among others. The study presents and analyzes the influence of the weathering class in the mode I fracture toughness of gneiss rocks in the city of Rio de Janeiro, using Cracked Chevron Noched Brazilian Disc (CCNDB). Samples of different classes were characterized for their mineralogical, physical (porosity and dry specific weight) and mechanical properties (point load strength, uniaxial compressive strength and tensile strength). The obtained results allowed correlations to be made between toughness and the other analyzed properties. By doing this, it was possible to verify that the weathering class of a rock is directly proportional to the porosity and inversely proportional to the strengths (uniaxial compressive and tensile). Thus, the highly weathered rock presents higher porosity and lower strength when compared to less weathered rocks (sound and moderated). The fracture toughness for moderately weathered rocks is 45,9 percent lower than sound rocks, and 86,7 percent smaller for highly weathered rocks. Therefore, the class of weathering rocks influences all the analyzed properties in a significant way.

In the concrete might occur cracks, due to the combination of residual stresses, cure or hydration, fluency effects, retraction and temperature effect. The objetive of incorporating steel fibers to concrete is to control the micro-cracking during aplication of loads and also improve the mechanical and residual resistance to fracturing properties . The toughness of steel fiber reinforced concrete is a fundamental property to control cracking and is determinated by flexural bending test of prismatic beams. The advantages to use SFRC in the civil construction are: better cavitation resistance, improves the strength impact plus the shock thermal and increase the ductility by delaying the crack propagation in the concrete structural elements that is subjected to the tension or tension by flexural. This study, examines experimentally the mechanicals behavior of prismatic specimens of SFRC s toughness, according to the international recommendations of ASTM C1609 (2010), EN 14651 (2007) e JSCE-SF4 (1984). On next phase, the research sought to evaluate the influence of compressive strength and the fiber rate s behavior. The experimental program consisted in two matrices of 30 MPa and 40 MPa with two dosages of fibers corresponding to 60 kg/m³ and 30 kg/m³ (0,77 % and 0,38 % in volume) formed four composite of fibers. 64 prismatic specimens were cast to evaluate the tenacity and 132 cylindrical specimens to characterize the SFRC through the compression tests, modulus of elasticity and tensile by diametric compression (Brazilian test). In relation to the method of tests, the result shows that the increasing toughness of SFRC was higher when the fiber content increased the composite compared to the change in compressive strength. The EN 14651 that uses notched specimens, it is interesting method to determine the toughness of steel fiber reinforced concrete, because the method obtained lower coefficient of variation for toughness values and the crack it always propagates in the plane of the notch. / No concreto, a fissuração poder ocorrer devido à combinação das tensões residuais em razão da cura ou hidratação, efeitos de fluência, retração e efeito da temperatura. O objetivo de incorporar as fibras de aço ao concreto é controlar a microfissuração durante o carregamento e também melhorar as propriedades mecânicas e de resistências residuais ao fraturamento. A tenacidade do concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é uma propriedade fundamental para controle de fissuração e é determinada com o ensaio de tenacidade à flexão de vigas prismáticas. As vantagens de se utilizar o CRFA na construção civil são: maior resistência à cavitação, melhoria da resistência ao impacto e ao choque térmico e aumento da ductilidade por atrasar a propagação da fissura nos elementos estruturais do concreto submetido à tração ou à tração na flexão. Este estudo analisa os resultados da tenacidade do CRFA, obtidos experimentalmente em corpos de prova prismáticos conforme as recomendações internacionais da ASTM C1609 (2010), EN 14651 (2007) e JSCE-SF4 (1984). Em segundo momento buscou-se avaliar a influência da resistência à compressão e o teor de fibra neste comportamento. O programa experimental consistiu em duas matrizes com fck de 30 MPa e 40 MPa e duas dosagens de fibras correspondente a 60 kg/m³ e 30 kg/m³ (0,77% e 0,38% em volume), formando quatro compósitos. Foram moldados 64 corpos de prova prismáticos para avaliar a medida de tenacidade e 132 corpos de prova cilíndricos para caracterizar o CRFA através dos ensaios de compressão, módulo de elasticidade e tração por compressão diametral. Em relação aos métodos de ensaio, os resultados indicam que o aumento de tenacidade do CRFA foi maior quando se aumentou o teor de fibra no compósito, se comparado à alteração na resistência à compressão. O método EN 14651, que utiliza corpos de prova com entalhe, é um método interessante para determinação da tenacidade de concreto reforçado com fibras de aço, pois o método obteve menor coeficiente de variação dos valores de tenacidade e a fissura sempre se propaga no plano do entalhe. / Mestre em Engenharia Civil

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-26T23:06:54Z No. of bitstreams: 1 FelipeFernandesCavalcante_DISSERT.pdf: 15830059 bytes, checksum: 1df43f246bc497f6fb2c86ad9f43fb04 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-30T22:45:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FelipeFernandesCavalcante_DISSERT.pdf: 15830059 bytes, checksum: 1df43f246bc497f6fb2c86ad9f43fb04 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-30T22:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeFernandesCavalcante_DISSERT.pdf: 15830059 bytes, checksum: 1df43f246bc497f6fb2c86ad9f43fb04 (MD5) Previous issue date: 2016-05-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Sabe-se que a grande parte das ligas de alum?nio pode sofrer varia??es significativas em suas propriedades mec?nicas dependendo do tratamento de envelhecimento realizado. Por?m, poucos trabalhos apontam as caracter?sticas dessas ligas em condi??es subenvelhecidas e superenvelhecidas, principalmente em rela??o ? tenacidade ? fratura. Al?m disso, estudos recentes apontam que algumas ligas de alum?nio subenvelhecidas podem sofrer uma esp?cie de auto cura, ou seja, esses materiais podem, quando solicitados devido a algum esfor?o externo, tender a um fechamento de algum defeito como uma trinca devido ? precipita??o din?mica, o que aumentaria sua capacidade de resistir ?s solicita??es. Neste contexto, neste trabalho ? avaliada a rela??o entre a tenacidade ? fratura e a resist?ncia ? tra??o e as condi??es de tratamentos t?rmicos de duas ligas de alum?nio (2024-T351 e 7075-T651), tanto na condi??o de entrega quanto submetidas a tratamentos t?rmicos de solubiliza??o (a 480 0C por 2,5 h) e envelhecimento artificial (145 0C por 8, 10, 16 e 24 h para a 7075, e 190 0C por 1, 3, 5, 8 e 12 h para a 2024), portanto, em condi??es de subenvelhecimento (abaixo do m?ximo de dureza), envelhecida (no ponto de m?xima dureza) e superenvelhecimento (al?m do ponto de m?xima dureza). Os materiais, nestas diferentes condi??es de processamento foram caracterizados do ponto de vista mec?nico - atrav?s dos ensaios de tenacidade ? fratura, utilizando a metodologia de entalhe chevron - KICVM (ASTM 1304), de tra??o uniaxial (ASTM E8M) e dureza HRB (ASTM E18) - e do ponto de vista estrutural, atrav?s da microscopia ?ptica, MEV e EDS. As microestruturas obtidas nas diferentes condi??es s?o avaliadas por MEV e DR-X. Os micromecanismos de fratura das amostras de tra??o e tenacidade ? fratura s?o avaliados por MEV. Em rela??o ? dureza verificou-se, para ambas as ligas, que ouve apenas um pequena tend?ncia de redu??o dos valores obtidos para a amostras envelhecidas em rela??o ao estado de entrega. Os resultados dos ensaios de tra??o indicam tamb?m uma pequena redu??o da resist?ncia das amostras envelhecidas, em rela??o ao estado de entrega. Estes resultados de dureza e tra??o indicam que a m?xima resist?ncia pode ser obtida para tratamentos de envelhecimento por 5 h (2024) e entre 10 e 12 h (7075). Os resultados de tenacidade ? fratura mostram que n?o houve influ?ncia significativa dos tempos de envelhecimento de 8h, 10h, 16h e 24h sobre os valores de KICV para a liga 7075, apesar dos tratamentos de envelhecimento terem aumentado a tenacidade ? fratura em rela??o ao estado de entrega. Em rela??o ? liga 2024, nem todos os resultados de tenacidade ? fratura puderam ser validados em fun??o da trajet?ria de crescimento de trinca fora do regime de abertura (modo I), mesmo para corpos de prova de maiores dimens?es. Este resultado indica que os diferentes tratamentos de envelhecimento da liga 2024 atuaram no sentido de aumentar a tenacidade do material, elevando a amplitude dos eventos inel?sticos ? frente da trinca. / Heat treatable aluminum alloys may experience significant changes in mechanical properties depending on heat treatment developed. Futhermore, a few works discuss about this properties in underaged and overaged conditions, mainly about fracture toughness. Recently, some researches showed that some aluminum alloys in underaged conditions may indicate the self healing phenomenon, in other words, when streched mechanically, the material could present a closure, or a reduction in crack growth ratio due local compressive stress associated to dynamic precipitation. In this context, its valued the relationship between fracture toughness, mechanical properties and heat treatment in two aluminum alloys (2024-T351 e 7075-T651) when submitted to solubilization (480 ?C for 2,5h) and artificial aging (145 ?C for 8h, 10h, 12h, 16h and 24h for 2024-S1 named first set and 7075; and 190 ?C for 1h, 3h, 5h, 8h and 12h for 2024-S2, second set), obtaining underaged, peak hardness and overaged conditions. The samples were featured using fracture toughness tests with a chevron notch, K??? (ASTM E1304); tensile tests (ASTM E8/E8M) and Vickers hardness (ASTM E 384). In structural aspects, this alloys were featured using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), in microstructural aspects, using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The micromechanisms of fracture surface on chevron samples are showed using SEM. After results, hardness and ultimate tensile stress showed maximum values between 3h and 5h (2024-S2) and approximately 10h and 12h (7075). About 2024-S2 alloy, it is showed the phenomenon of dynamic precipitation in delivery state, underaged and peak aged samples, due little peaks on stress-strain curves. However, in 2024 first and second sets, all results cannot be valid because the samples showed a significant change in fracture mode presenting a mix of mode I + mode II, futhermore, thickness B is not sufficient for attend ASTM E 1304. The 7075 aluminum alloy presented a distinguished behavior, showing independence in properties like fracture toughness and hadness mainly in overaged conditions, because as the hardness value increase in this condition, fracture toughness increased also. Besides that, K??? values showed no much variation besides the different times of aging, despite this values are much high than delivery state condition. About micromechanisms of fracture, all conditions presented dimples, and cleavage fracture associated to coarse precipitates.