Los adhesivos sensibles a la presión (PSAs) se emplean para la fabricación de cintas adhesivas, etiquetas y vendajes médicos, entre otras aplicaciones. Si bien los PSAs actuales cumplen la mayoría de sus funciones de manera satisfactoria, en el campo de los vendajes médicos no se ha conseguido el desarrollo de PSAs que se adhieran con buena fuerza adhesiva y que se puedan separar sin causar dolor (lo que se conoce como low-trauma PSAs). El desarrollo de estos low-trauma PSAs requiere conseguir un buen balance entre adhesión y cohesión, un aspecto que aún no está completamente resuelto en la literatura científica. Por otra parte, la mayoría de los PSAs empleados en vendajes médicos producen irritación y alergia cuando se mantienen en contacto durante un tiempo prolongado con la piel, por lo que es necesario desarrollar nuevos adhesivos que no causen estos problemas. En esta tesis doctoral se han elegido los poliuretanos termoplásticos como materiales para preparar PSAs, porque son biocompatibles y no causan alergias y, por otra parte, sus propiedades pueden diseñarse a partir de su estructura (relación estructura-propiedades). Sin embargo, existen muy pocos estudios en la literatura sobre adhesivos sensibles a la presión de poliuretano (PU PSAs) debido fundamentalmente a que carecen de pegajosidad a temperatura ambiente. En esta tesis doctoral se propone una estrategia diferente para desarrollar low-trauma PSAs que consiste en diseñar sus propiedades en un rango estrecho de temperatura (20-37 ºC); de esta manera, se puede conseguir buena pegajosidad a 37 ºC pero nula pegajosidad a 20 ºC. Para ello, en esta tesis doctoral se han sintetizado y caracterizado nuevos adhesivos sensibles a la presión basados en poliuretanos termoplásticos (TPU PSAs) empelando diferentes estartegias basadas en usar mezclas de polioles o mezclas de poliuretanos termoplásticos con propiedades muy diferentes.

[EN] The injection process is a very important part of the manufacture of thermoplastics. They are used for the fabrication of a wide variety of products because they comply perfectly with the overall objectives of low cost, precise size and almost the complete elimination of defects in the finished product. Many publications and scientific studies have been completed about the determination and control of the set of variables that affect the above-mentionned technological process. There are more and more applications for thermoplastics in a variety of areas such as the automotive and sports sectors. This thesis researches if computer programs can predict the behavior of materials that are used in the injection process. The quality of the predictive data depends on the properties of the materials injected, the variables of the tests and the mathematic models that can be used to simulate the behavior. Thanks to the simulation process, results can be combined and ordered so they can be used for comparison in real trials and they can be analyzed in order to confirm the conclusions on the behavior. / [ES] Dentro de los procesos de conformado de los termoplásticos destaca por su importancia industrial el proceso de Inyección. Se emplea para la fabricación de una gran diversidad de productos debido a que cumple perfectamente con los objetivos globales de minimización de costes económicos, errores dimensionales finales y práctica desaparición de defectos en las piezas terminadas. Se han realizado muchas publicaciones y estudios científicos para la determinación y control del conjunto de variables que afectan a dicho proceso de transformación. Este estudio busca dar un paso más en la generación de conocimiento, ya que se han detectado posibilidades de empleo de materiales termoplásticos bimateriales en el sector deportivo y en el de accesorios de automoción, siendo necesario el estudio y determinación de las posibilidades reales de empleo de programas informáticos de simulación en este tipo de piezas coinyectadas para la predicción del comportamiento mecánico en este tipo de procesos específicos. La calidad predictiva de las informaciones técnicas obtenidas depende de las propiedades de los materiales a coinyectar, variables de los ensayos y de los modelos matemáticos susceptibles de empleo para la simulación del comportamiento. Permitirá aglutinar de forma ordenada los resultados obtenidos mediante el proceso simulado, para su comparación con los ensayos reales para su análisis y obtención de conclusiones. / [CA] Dins dels processos de conformat dels termoplàstics destaca per la seva importancia industrial el procés de Injecció. S'utilitza per a la fabricació d'una gran diversitat de productes donat que compleix perfectament amb els objectius globals de minimització de costos econòmics, errors dimensionals finals i pràctica desaparició de defectes en les peces acabades. S'han realitzat moltes publicacions i estudis científics per a la determinació i control del conjunt de variables que afecten aquest procés de transformació. Aquest estudi busca donar un pas més enllà a la generació de coneixement, ja que s'han detectat possibilitats d'ocupació de materials termoplàstics constituïts per dos materials al sector esportiu i al d'accessoris d'automoció. Es fá, per tant, necessari l'estudi i determinació de les possibilitats reals d'ocupació de programes informàtics de simulació en aquest tipus de peces coinyectadas per a la predicció del comportament mecànic en aquest tipus de processos específics. La qualitat predictiva de les informacions tècniques obtingudes depèn de les propietats dels materials a coinyectar, variables dels assajos i dels models matemàtics susceptibles d'ocupació per a la simulació del comportament. Ens permetrà aglutinar de forma ordenada els resultats obtinguts mitjançant el procés simulat, per la seva comparació amb els assajos reals per a la seva anàlisi i obtenció de conclusions. / Martínez Sanz, AV. (2016). Modelado y verificación experimental del comportamiento a traccion de probetas bimaterial termoplasticas. (PP-PE y ABS-HIPS) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61970

La policetona alifática (PK) es una clase relativamente nueva de polímero semicristalino, conocida por sus propiedades químicas, térmicas y mecánicas mejoradas, así como por su respeto al medio ambiente. Estos atributos lo convierten en un candidato prometedor para reemplazar varios otros polímeros. Sin embargo, la producción de este polímero plantea un desafío debido a su limitada estabilidad térmica. Esta tesis se centra en evaluar la viabilidad de producir piezas estables mediante fabricación aditiva basada en extrusión de tornillo para dos tipos de polecetonas alifáticas. Las policetonas utilizadas en este estudio son PK6246 (policetona base) y PK8655 (policetona reforzada con fibra de vidrio). Se empleó una metodología experimental y una caracterización detallada. Inicialmente, se realizaron pruebas preliminares para determinar y limitar parámetros como el rango de velocidad de la mesa, las dimensiones de la pieza de trabajo y las temperaturas de extrusión. Las dimensiones de la pieza de trabajo se definieron en función de las limitaciones de la mesa de impresión, mientras que el rango de velocidad de la mesa y las temperaturas de extrusión se determinaron según las recomendaciones del proveedor. Posteriormente se imprimieron 30 piezas de cada tipo de policetona. Los resultados revelaron que se pueden producir piezas estables de PK6246 mediante fabricación aditiva basada en extrusora, cuando se eligen los parámetros de impresión correctos. Por el contrario, las piezas fabricadas con PK8655 mostraron un rendimiento deficiente. Las muestras PK6246 demostraron que las resistencias a la tracción entre capas (ángulo de impresión de 90°) pueden alcanzar valores de hasta 42 MPa, un valor razonablemente confiable considerando un ángulo de impresión de 90° y cercano a los 60 MPa especificados por el proveedor. Sin embargo, las muestras de PK8655 apenas excedieron los 30 MPa, significativamente más bajo que el valor especificado por el proveedor de 130 MPa. Además, la microestructura de las muestras de PK8655 mostró una porosidad significativamente mayor en comparación con cualquier muestra de PK6246. Además, la temperatura entre capas jugó un papel crucial en la determinación de los parámetros de impresión óptimos. Esto afecta la resistencia a la tracción y está influenciado por la velocidad de enfriamiento entre las capas, que a su vez depende de la velocidad de la mesa y la geometría de la capa. Una temperatura entre capas alta puede hacer que la pieza se hunda debido a la acumulación de calor, mientras que una temperatura entre capas baja puede provocar deformaciones, especialmente en las capas iniciales de la impresión. / Aliphatic polyketone (PK) is a relatively new class of semicrystalline polymer, known for its enhanced chemical, thermal, and mechanical properties, as well as its environmental friendliness. These attributes make it a promising candidate to replace several other polymers. However, the production of this polymer is challenging by its limited thermal stability. This thesis focuses on assessing the feasibility of producing stable parts through screw extrusion-based additive manufacturing for two types of aliphatic polyketones. The polyketones used in this study are PK6246 (base polyketone) and PK8655 (glass fiberreinforced polyketone). An experimental methodology and detailed characterization were employed. Initially, preliminary tests were conducted to determine and constrain parameters such as table speed range, workpiece dimensions, and extrusion temperatures. The workpiece dimensions were defined based on printing table limitations, while the table speed range and extrusion temperatures were determined according to supplier recommendations. Subsequently, 30 pieces of each type of polyketone were printed. The results revealed that stable parts of PK6246 can be produced through extruder-based additive manufacturing, when the correct printing parameters are chosen. In contrast, parts made from PK8655 exhibited poor performance. PK6246 samples demonstrated inter-road tensile strengths (raster angle 90°) can reach values up to 42 MPa, a reasonably reliable value considering a raster angle of 90° and close to the 60 MPa specified by the supplier. However, PK8655 samples barely exceeded 30 MPa, significantly lower than the supplierspecified value of 130 MPa. Additionally, the microstructure of the PK8655 samples showed significantly higher porosity compared to any PK6246 sample. Furthermore, the interpass temperature played a crucial role in determining the optimal printing parameters. This affects tensile strength and is influenced by the cooling rate between strands, which in turn depends on the table speed and strand geometry. A high interpass temperature can cause the piece to sink due to heat accumulation, while a low interpass temperature can lead to warping, especially on the initial strands of printing. / Aliphatische Polyketone (PK) ist eine relativ neue Klasse teilkristalliner Polymere, die für ihre verbesserten chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften sowie ihre Umweltfreundlichkeit bekannt sind. Diese Eigenschaften machen sie zu einem vielversprechenden Kandidaten für den Ersatz mehrerer anderer Polymere. Die Herstellung dieses Polymers ist jedoch aufgrund seiner begrenzten thermischen Stabilität eine Herausforderung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Bewertung der Machbarkeit der Herstellung stabiler Teile durch additive Fertigung auf Basis der Schneckenextrusion für zwei Arten aliphatischer Polyketone. Die in dieser Studie verwendeten Polyketone sind PK6246 (Basispolyketon) und PK8655 (glasfaserverstärktes Polyketon). Es wurden eine experimentelle Methodik und eine detaillierte Charakterisierung verwendet. Zunächst wurden Vorversuche durchgeführt, um Parameter wie Plattformgeschwindigkeitsbereich, Werkstückabmessungen und Extrusionstemperaturen zu bestimmen und einzuschränken. Die Abmessungen der Werkstücke wurden auf der Grundlage der Einschränkungen der Druckplattform definiert, während der Geschwindigkeitsbereich der Plattform und die Extrusionstemperaturen auf der Grundlage der Empfehlungen des Lieferanten bestimmt wurden. Anschließend wurden 30 Stück jedes Polyketontyps gedruckt. Die Ergebnisse zeigten, dass sich durch Extruder basierte additive Fertigung stabile Teile aus PK6246 herstellen lassen, wenn die richtigen Druckparameter gewählt werden. Im Gegensatz dazu zeigten Teile aus PK8655 eine schlechte Leistung. PK6246-Proben wiesen eine Zugfestigkeit zwischen den Schichten (Rasterwinkel 90°) auf, die Werte von bis zu 42 MPa erreichen kann, ein einigermaßen zuverlässiger Wert in Anbetracht eines Rasterwinkels von 90° und nahe an den vom Lieferanten angegebenen 60 MPa. PK8655-Proben überstiegen jedoch kaum 30 MPa und lag damit deutlich unter dem vom Lieferanten angegebenen Wert von 130 MPa. Darüber hinaus zeigte die Mikrostruktur der PK8655- Proben eine deutlich höhere Porosität als jede PK6246-Probe. Darüber hinaus spielte die Zwischenlagentemperatur eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der optimalen Druckparameter. Diese wirkt sich auf die Zugfestigkeit aus und wird von der Abkühlrate zwischen den Strängen beeinflusst, die wiederum von der Plattformgeschwindigkeit und der Stranggeometrie abhängt. Eine hohe Zwischenlagentemperatur kann dazu führen, dass das Teil aufgrund von Hitzestau absinkt, während eine niedrige Zwischenlagentemperatur insbesondere bei den ersten Druckschichten zu Verformungen führen kann.

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Resumo: A utilização de materiais compósitos continua crescendo na indústria, porém, problemas relacionados a sua reciclabilidade, principalmente quando utilizadas fibras cerâmicas contínuas ainda não foram adequadamente solucionados. A utilização de fibras curtas associadas a fibras contínuas consiste em uma alternativa não só para a redução dos custos mas também para auxiliar na reciclagem de tais materiais. Desta forma, este trabalho apresenta como principal objetivo e inovação o processamento e caracterização de compósitos termoplásticos reforçados simultaneamente com fibras contínuas e curtas, visando dar aplicabilidade estrutural a fibras de carbono recicladas. Neste trabalho foram processadas placas de um compósito termoplástico utilizando PPS como matriz e fibras contínuas e descontínuas de carbono, mantendo uma relação matriz/reforço em 1/1 em volume e a relação entre fibras contínuas e descontínuas também em 1/1 em volume. Desta forma, como fibra contínua foi utilizado um tecido plain weave e como fibras curtas, cabos de 2 e 6 cm de comprimento. Estes compósitos foram processados a partir de moldagem por compressão a quente e caracterizados por ensaios de excitação por impulso, tração, cisalhamento (IOSIPESCU e ILSS), e compressão (CLC). Com o intuito de avaliar a influência da adição das fibras curtas nestes compósitos, após ensaiados, foi realizada uma análise fractográfica. Após a caracterização do material, foi utilizado o método dos elementos finitos. A partir dos resu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of composite materials continues to grow in the industry, however, problems related to their recyclability, especially when using continuous ceramic fibers have not been adequately solved. The use of chopped fibers alongside continuous fibers is an alternative not only to reducing costs but also to assist in the recycling of such materials. This way, this work presents as main objective and innovation the processing and characterization of thermoplastic laminates reinforced with short and continuous carbon fibers, in order to give structural application for recycling carbon fibers.In this work, plates of a thermoplastic composite were processed using PPS as a matrix and continuous and discontinuous carbon fibers, maintaining a matrix/reinforcement volume ratio of 1/1 and a volume ratio of continuous and discontinuous fibers also of 1/1. Thus, as continuous fiber it was used a plain weave fabric and short fibers of length of 2 to 6 cm. At this moment, an evaluation of the laminates processed by impulse excitation, tensile, shear (IOSIPESCU), compression (CLC) tests is being performed and an evaluation of the fractures will be made by fractographic analysis and the finite element method has been used. From the results found, it is possible to obtain a composite involving continuous and discontinuous fibers with quality, and intermediate mechanical performance those composed only of continuous or discontinuous fibers. Furthermore, from this work, it was observed that the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Fernando Alves Guimarães null (fer.a.guima@hotmail.com) on 2018-04-04T18:37:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Fernando A Guimaraes Versão Final.pdf: 9476483 bytes, checksum: 0ca194f69c70e7e03177f2ac38012ced (MD5) / Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo Verificar as referências com a Juciene > Solicitar a ficha catalográfica http://www2.feg.unesp.br/#!/biblioteca/trabalho-conclusao-de-curso/ depois acrescentar ao trabalho após a folha de rosto.  A ficha catalográfica vem após a folha de rosto  Colher com a banca assinaturas na folha de aprovação fornecida pela secretaria da pós-graduação e colocar no trabalho. Veja modelo no template  A capa e ficha catalográfica não são consideradas para contagem de páginas. a paginação deve aparecer no canto superior direito a partir da introdução, realizei a contagem das páginas e seu trabalho deve com o número (15)*, após você precisa atualizar a numeração na ficha catalográfica, nas listas e no sumário. > Favor remover páginas em branco e também a página depois da capa que consta apenas o nome da instituição não são necessárias para versão online > As fontes das ilustrações, tabelas e quadros não podem ser links . A referência deve ser informada ao final, seguindo os padrões da ABNT. Para indicar a fonte, deve ser colocada a autoria e o ano entre parênteses. Ex.: Martins (2010). > Sobre as referências: palavra Referências deve ser centralizada, e não conter numeração de seção; As referencias devem ser justificadas, espaço simples com um espaço simples(enter) entre elas.  Sobre a elaboração das referencias e citações favor solicitar ajuda com a bibliotecária Juciene (juciene@feg.unesp.br) Agradecemos a compreensão on 2018-04-06T13:41:48Z (GMT) / Submitted by Fernando Alves Guimarães null (fer.a.guima@hotmail.com) on 2018-04-06T20:34:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Fernando A Guimaraes Versão Final.pdf: 10293115 bytes, checksum: cee9e9f4bac6c03985f0bfdf2b1dfe57 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-09T13:45:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 guimarães_fa_me_guara.pdf: 10293115 bytes, checksum: cee9e9f4bac6c03985f0bfdf2b1dfe57 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-09T13:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 guimarães_fa_me_guara.pdf: 10293115 bytes, checksum: cee9e9f4bac6c03985f0bfdf2b1dfe57 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A utilização de materiais compósitos continua crescendo na indústria, porém, problemas relacionados a sua reciclabilidade, principalmente quando utilizadas fibras cerâmicas contínuas ainda não foram adequadamente solucionados. A utilização de fibras curtas associadas a fibras contínuas consiste em uma alternativa não só para a redução dos custos mas também para auxiliar na reciclagem de tais materiais. Desta forma, este trabalho apresenta como principal objetivo e inovação o processamento e caracterização de compósitos termoplásticos reforçados simultaneamente com fibras contínuas e curtas, visando dar aplicabilidade estrutural a fibras de carbono recicladas. Neste trabalho foram processadas placas de um compósito termoplástico utilizando PPS como matriz e fibras contínuas e descontínuas de carbono, mantendo uma relação matriz/reforço em 1/1 em volume e a relação entre fibras contínuas e descontínuas também em 1/1 em volume. Desta forma, como fibra contínua foi utilizado um tecido plain weave e como fibras curtas, cabos de 2 e 6 cm de comprimento. Estes compósitos foram processados a partir de moldagem por compressão a quente e caracterizados por ensaios de excitação por impulso, tração, cisalhamento (IOSIPESCU e ILSS), e compressão (CLC). Com o intuito de avaliar a influência da adição das fibras curtas nestes compósitos, após ensaiados, foi realizada uma análise fractográfica. Após a caracterização do material, foi utilizado o método dos elementos finitos. A partir dos resultados encontrados conclui-se que é possível a obtenção de um compósito envolvendo fibras contínuas e descontínuas com qualidade, e desempenho mecânico intermediário aqueles constituídos apenas de fibras contínuas ou descontínuas. Ainda, a partir deste trabalho, foi observado que os modos de falhas para o compósito avaliado neste trabalho são similares àqueles encontrados para compósitos constituídos apenas de reforços contínuos e que os modelos utilizados durante as simulações apresentaram resultados similares aos resultados encontrados experimentalmente / The use of composite materials continues to grow in the industry, however, problems related to their recyclability, especially when using continuous ceramic fibers have not been adequately solved. The use of chopped fibers alongside continuous fibers is an alternative not only to reducing costs but also to assist in the recycling of such materials. This way, this work presents as main objective and innovation the processing and characterization of thermoplastic laminates reinforced with short and continuous carbon fibers, in order to give structural application for recycling carbon fibers.In this work, plates of a thermoplastic composite were processed using PPS as a matrix and continuous and discontinuous carbon fibers, maintaining a matrix/reinforcement volume ratio of 1/1 and a volume ratio of continuous and discontinuous fibers also of 1/1. Thus, as continuous fiber it was used a plain weave fabric and short fibers of length of 2 to 6 cm. At this moment, an evaluation of the laminates processed by impulse excitation, tensile, shear (IOSIPESCU), compression (CLC) tests is being performed and an evaluation of the fractures will be made by fractographic analysis and the finite element method has been used. From the results found, it is possible to obtain a composite involving continuous and discontinuous fibers with quality, and intermediate mechanical performance those composed only of continuous or discontinuous fibers. Furthermore, from this work, it was observed that the failure modes for the composite evaluated in this work are similar to those found for composites processed only with continuous reinforcements and that the models used during the simulations presented results similar to the results found experimentally / CAPES: 1626401

Neste trabalho foi estudado o processo de tenacificação do poli(ácido lático), PLA, através da produção de blenda com terpolímero randômico (etileno/éster acrílico/glicidil metacrilato), EMA-GMA, como modificador de impacto. Três composições foram estudadas, 90/10, 80/20 e 70/30% em massa, as misturas foram homogeneizadas em extrusora dupla-rosca (melt blending) e corpos de prova foram moldados por injeção. A avaliação do comportamento mecânico e da eficiência da tenacificação foi realizada através de ensaios mecânicos de tração (ATSM D638), resistência ao impacto Izod com entalhe (ASTM D256), flexão (ASTM D790) e dureza Shore D (ASTM 2240). A presença de umidade e a temperatura de degradação foram avaliadas por análise termogravimétrica (TGA), as temperaturas de transição vítrea (Tg), fusão cristalina (Tm) e grau de cristalinidade foram avaliadas por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a morfologia foi analisada por meio de micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados dos ensaios mecânicos idicaram que todas as blendas possuem valores de tenacidade superiores ao do PLA. Entretanto, as blendas apresentaram como efeito colateral queda em módulo (obtidos por ensaios de resistência a tração e flexão), resistência a tração no ponto de escoamento e dureza, em função do aumento da concentração de EMA-GMA no PLA. Na composição com 20% de EMA-GMA a distribuição da dispersa ao longo da fase matriz está mais homogênea, e a composição com 30% de EMA-GMA resultou em um material super tenaz (com valores de resistência ao impacto Izod com entalhe acima de 500J/m). / In this work poly(lactic acid), PLA, was toughened by addition a thermoplastic elastomer, the random terpolymer (ethylene / acrylic ester / glycidyl methacrylate), EMA-GMA. Three= compositions were prepared: with concentrations of 10, 20 and 30 wt% of EMA-GMA into PLA. The blends were prepared in a twin-screw extruder and molded by injection molding. The samples were systematically characterized by tensile strength, notched Izod impact strength, flexural properties and Shore hardness (using Shore D scale). The presence of moisture and the degradation temperature of PLA were evaluated by thermogravimetric analysis (TGA), the glass transition temperature (Tg), crystalline melting (Tm) and crystallinity index of PLA and of the blend were evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and the blend morphology was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The results showed that all blends presented a dramatic increase in their toughness, when compared to PLA. However, the moduli (obtained by tensile and flexural tests), tensile strength at yield, and hardness decreased when the dispersed phase content increased. In the 80/20 PLA/EMA-GMA blend, the dispersed phase is more homogeneously dispersed within the matrix, and the composition with 30 wt% of EMA-GMA resulted in a super tough material (notched Izod impact strength exceeding 500 J/m).

This study is dedicated to thermoplastic composite joints obtained by an electrical resistance welding procedure. This welding process consists in joining two substrates with an electrical resistor which acts as a heating element melting the polymer substrates. The substrates considered herein are 2mm thick 7-layer hybrid composites, with the following stacking sequence ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), where G and C denote plies with PPS matrix reinforced by continuous glass or carbon bres, respectively. The heating element is a stainless metallic grid surrounded by two PPS amorphous lms. For a better understanding of the the time evolution of the temperature eld in the welded zone, a heat transfer model was developed in nite element code Abaqus®. The prediction capabilities of the numerical tool were validated by comparing the numerical results with thermocouple measurements. The thermal properties required by the nite element model, viz. the specic heat and the thermal conductivities, were identied from DSC tests and from an inverse identication procedure, respectively. The inverse identication procedure is based on a Levenberg-Marquart algorithm applied to the analysis of specic experiments instrumented with thermocouples and an infra-red camera. Thermal or/and mechanical analyses of anisotropic composite laminates can lead to high computational costs even for linear analyses. Proper Generalized Decomposition constitutes a promising tool to reduce computational costs for multi-dimensional problems such as multi-parametric problems typical of manufacturing process simulations and/or problems with dierent length scales typical of composite laminates. To demonstrate its capabilities and its eciency {including in terms of computation costs for small size problems- PGD technique is applied to the solution of an axisymmetric heat transfer problem. Specimens were manufactured (with a laboratory welding machine designed and built during this study) with dierent processing parameters - eating element geometry, intensity of the electrical current, time evolution of the pressure. DCB specimens were tested to characterize the mechanical toughness under mode I. The analysis with the compliance method of the tests results exhibits two non-negligible energy dissipation mechanisms, related to crack creation and localized plastic deformation, respectively. An original model developed within the internal variable thermodynamics framework is proposed and used to describe the R-curves representative of the ductile behaviour of the DCB specimens. A rst sensitivity analysis of the processing parameters on the joint fracture toughness exhibits the key role of the pressure applied onto the joint during the cooling phase of the welding process. / Este estudo é dedicado a juntas de compósitos termoplásticos soldadas pelo processo de soldagem por resistência elétrica. Este processo consiste em unir dois substratos com um resistor elétrico que atua como um elemento de aquecimento que funde o polímero dos substratos. Os substratos considerados neste trabalho são laminados compósitos híbridos, constituídos de 7 camadas que totalizam 2 mm de espessura, com a seguinte sequencia de empilhamento ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), onde G e C denotam camadas de PPS reforçadas com fibra de vidro ou carbono, respectivamente. O elemento de aquecimento utilizado é uma malha metálica de aço inoxidável entre dois filmes de PPS (amorfos). Para um melhor entendimento do histórico do campo de temperatura na região soldada, um modelo de transferência de calor foi desenvolvido no pacote de elementos nitos Abaqus®. As capacidades de predição de temperatura do modelo computacional foram validadas a partir da comparação com resultados experimentais de termopares. As propriedades térmicas do modelo em elementos nitos, viz. o calor específico e as condutividades térmicas, foram identificadas a partir de ensaios DSC e de um procedimento de identificação inverso, respectivamente. O procedimento de identificação inversa foi baseado no algoritmo de Levenberg-Marquart aplicado na análise de experimentos específicos intrumentados com termopares e com uma câmera infra-vermelha. A análise térmica ou/e mecânica de laminados compósitos anisotropos podem apresentar elevados cusos computacionais, mesmo para análises lineares. A técnica PGD (Proper Generalized Decomposition) é uma ferramenta promissora na redução de custos computacionais de problemas multidimensionais, tópicos de simulação do processo de manufatura, e/ou problemas multi-escalas, tópico de laminados compósitos. Para demonstrar sua capacidade e sua eficiência, a técnica PGD é aplicada na solução de um problema axissimétrico de transferência de calor. Corpos-de-prova foram fabricados (com a máquina de soldagem laboratorial desenvolvida e construída durante este estudo) com diferentes parâmetros de processamento - geometria do elemento de aquecimento, intensidade da corrente elétrica, histórico de pressão. Corpos-de-prova DCB foram testados para caracterizar a resistência mecânica à propagação de trinca em modo I. A análise com o método da exibilidade dos resultados mostram dois mecanismos predominantes de dissipação de energia, correlatos com a criação da trinca e a localização de deformação plástica, respectivamente. Um modelo original desenvolvido baseado nas variáveis internas termodinâmicas é proposto e usado para descrição das curvas-R representativas do comportamento dúctil dos corpos-de-prova DCB. Uma primeira análise de sensibilidade da resistência à fratura ao variar os parâmetros de processamento mostra que a pressão aplicada na junta durante a etapa de resfriamento desempenha papel fundamental na resistência final da junta.

Esta tese apresenta, primeiramente, revisões sobre polímeros, métodos para obtenção das propriedades mecânica de um material em uma ampla faixa de taxas de deformação além de uma revisão da mecânica do contínuo não linear, estruturas cinemáticas com divisão multiplicativa do gradiente de deformação e modelos de material para polímeros termoplásticos. Posteriormente são apresentados ensaios experimentais de relaxação, quase-estáticos e dinâmicos de tração e compressão em PEAD e PVC, seguidos por impactos em placas dos mesmos materiais. A grande quantidade de ensaios quase-estáticos objetivaram a análise da sensibilidade à taxa de deformação e ao tipo de carregamento, além do grau de anisotropia. Nestes e nos de relaxação, foi utilizada uma técnica de correlação de imagens digitais, DIC, mensurando as deformações longitudinais e transversais no plano, permitindo a obtenção de curvas tensão real deformação verdadeira em diversas secções transversais de um mesmo corpo de prova. Uma nova metodologia proposta para a obtenção de mapa de correções na análise da dispersão e atenuação na propagação de ondas em barras cilíndricas de materiais viscoelásticos permitiu uma maior confiabilidade e acurácia do comportamento viscoplástico obtido na Barra de Hopkinson dividida de pressão. Por fim, um modelo de material é proposto e tem seus parâmetros calibrados utilizando-se os ensaios de relaxação, quase-estáticos e de propagação de ondas em sua parte viscoelástica e a parte plástica dos ensaios quase-estáticos juntamente com os dados obtidos na Barra de Hopkinson em sua parte viscoplástica, na intenção de verificar seu funcionamento, simulando o impacto nas placas. / This thesis first presents a review on polymers, methods for measuring the material mechanical properties of in a wide range of strain rates and a review of nonlinear continuum mechanics, kinematic frameworks with multiplicative split of the deformation gradient altogether with models material for thermoplastic polymers. Later, This thesis presents results of relaxation, quasi-static and dynamic tests under tensile and compressive loads for HDPE and PVC, and subsequently impacts on plates of the same materials. The large number of quasi-static tests aimed to analyze the sensitivity to strain rate and to the type of loading, and also the degree of anisotropy. During these later tests and the relaxation ones, it was used a technique called digital image correlation, DIC, measuring the longitudinal and transverse strains in a plane and allowing the attainment of true stress true strain curves in various cross sections of the same specimen. A proposed new methodology for obtaining corrections map for the analysis of the dispersion and attenuation in wave propagation on cylindrical bars made of viscoelastic materials allowed greater reliability and accuracy of the viscoplastic behavior obtained in split Hopkinson bar pressure. Finally, a model material is proposed and has its parameters calibrated using relaxation, quasi-static and wave propagation tests in its viscoelastic part and plastic part of the quasi-static tests with the data obtained in bar Hopkinson in its viscoplastic part, in order to verify its behavior while simulating the plate impact tests.

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O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas finalidades, formar um conjunto de materiais que combinem alta resistência, alta rigidez e baixa massa específica. Esta combinação de propriedades é resultante da união de reforços de fibras com polímeros, tornando os compósitos particularmente atrativos como substituintes das ligas metálicas em aplicações aeronáuticas e espaciais. Os compósitos obtidos com termoplásticos de engenharia, em comparação aos compósitos termorrígidos, podem apresentar maior rigidez, maior resistência ao impacto, maior temperatura de serviço, menor absorção de água, menor custo de processamento, baixo custo de transporte e estocagem, maior facilidade na execução de reparos, maiores possibilidades de integração e possibilidade de reciclar rejeitos. Dentre os processos de conformação disponíveis para compósitos termoplásticos, a moldagem por conformação a quente com molde híbrido metal-borracha vem sendo muito utilizado devido ao seu baixo custo e elevada produtividade. Neste processo, o ciclo térmico e as cargas mecânicas envolvidas podem afetar a cinética de cristalização e causar deslocamentos da fibra em relação à matriz ou o aparecimento de vazios. Portanto, as propriedades da peça final podem ser afetadas. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência dos parâmetros de processamento, com ênfase nas variações de temperatura, nas propriedades mecânicas tais como módulo elástico e resistência obtidos por flexão e módulo elástico obtido por compressão para laminados de compósitos termoplásticos de poli(éter-imidia) (PEI) reforçado com fibra de carbono e poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono e de vidro. As propriedades mecânicas, cristalinidade e qualidade de compactação foram avaliadas e correlacionadas antes e depois do processamento por moldagem por compressão a quente em molde híbrido metal-borracha. As conclusões mostraram que os ciclos térmicos do processo de conformação utilizando os moldes mais frios, 50C e 100C para os compósitos de PEI e PPS, respectivamente, causaram um decremento nas propriedades medidas em flexão.