A simulação numérica de componentes estmturais necessita de dados do material que são obtidos por ensaios mecânicos. Materiais não-lineares, como termoplásticos, podem apresentar em ensaios de tração estricção quando submetidos à deformações firútas. Este fenômeno normalmente ainda está associado a campos de deformações heterogêneos que possuem uma cinemática particular, se propagando ao longo do corpo. A formação e propagação da estricção podem mascarar o real comportamento mecârúco do material quando obtido por um ensaio de tração, levando o processo de caracterização da curva tensão-deformação real do material a um procedimento não-trivial. Através de um ensaio de tração de um termoplástico, dados experimentais de força e do campo de deslocamentos da região de estricção, obtido através de métodos ópticos, são utilizados em um procedimento numérico-experimental de otimização para a deternúnação dos parâmetros (FEMU) de alguns modelos constitutivos capazes de representar a tendência do comportamento de termoplásticos. De modo a estudar a capacidade representativa da resposta mecânica do ensaio, um modelo constitutivo multi linear e um modelo constitutivo variacional, são estudados. Uma função objetivo conveniente que utiliza dados experimentais e numéricos é usada para considerar a cinemática da estricção, responsável pela mudança geométrica que diferencia as respostas nonúnais e reais da curva tensão-deformação. Por meio dos resultados obtidos neste trabalho verificou-se que a caracterização dos modelos constitutivos utilizando somente a resposta de força, não garante uma caracterização constitutiva adequada, sendo necessária a resposta de deslocamento para garantir a representação da cinemática da região de estricção. / Numerical simulation of structural components requires material data obtained from mechanical testing. Nonlinear materials, like thermoplastics, submitted to tensile testing presents necking undergoing finite strain. This phenomenon is still typically associated to heterogeneous strain fields which possess a particular kinematic, propagating through the body. Necking and colddrawing may mask the actual mechanical behavior measured by a tensile testing machine, turning the real stress-strain curve characterization process into a non-trivial procedure. Through a thermoplastic tensile testing, force experimental data and displacement experimental data from the necking region, obtained by optical methods, are used in a numerical-experimental optimization procedure in order to determine the constitutive parameters (FEMU) from some constitutive models which are able to represent the thermoplastic behavior tendency. In order to study the representative capacity of the mechanical testing response, a multilinear constitutive model and a variational constitutive model, are studied. A suitable objective function which uses experimental and numerical data is used to consider the necking kinematics, responsible for geometric change that distinguishes the nominal and real responses of the stress-strain curve. Through the obtained results, it can be seen that the model parameters determination using, in addition to force, the displacement field in the objective function is necessary to represent the kinematic behavior in the necking region.

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientadora: Michelle Leali Costa / Banca: José Maria Fernandes Marlet / Banca: Evandro Luis Nohara / Banca: Geraldo Mauricio Candido / Banca: Maria Odila Hilario Cioffi / Resumo: As matrizes poliméricas atualmente disponíveis para compósitos avançados têm evoluído progressivamente como alternativa para a indústria aeronáutica sendo que nos últimos anos diversas matrizes termoplásticas especiais e de alto desempenho mecânico vem sendo estudadas para utilização na fabricação de compósitos avançados. Dentre as matrizes termoplásticas mais utilizadas na área aeronáutica destaca-se a poli(éter-imida) (PEI) por apresentar baixo custo, boas propriedades mecânicas e ser de fácil manuseio. Por outro lado, um dos principais problemas da utilização de compósitos termoplásticos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Entre os diversos métodos disponíveis destinados à soldagem, a utilização do processo de soldagem por resistência elétrica vem sendo considerado como um dos mais promissores para união de compósitos. O presente trabalho tem como objetivo a otimização do processo de soldagem por resistência elétrica utilizando compósitos de matriz constituída do polímero termoplástico PEI reforçado por fibras contínuas de vidro, carbono e por um sistema híbrido constituído de fibras de carbono e de vidro, com foco em aplicações aeronáuticas. Para o desenvolvimento deste trabalho, foi utilizado um planejamento experimental para a determinação e otimização dos melhores parâmetros sendo aqui considerados tempo, corrente elétrica e pressão na soldagem de laminados em estudo. Além disso, foram avaliados 4 tipos de elementos resistivos (malhas metálicas de aço inox de 100, 200 e 300 mesh e fibra de carbono com bronze). Os melhores parâmetros de otimização foram determinados a partir de ensaios de Lap Shear. Baseando-se nos resultados encontrados quanto à otimização destes sistemas, foi concluído que para o compósito PEI/ fibra de vidro os melhores valores ...( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Thermoplastic composites reinforced with continuous fibers are being studied in a wide range of applications, such as commercial use for their low cost and for engineering with higher associated value. Currently, available polymer matrices for advanced composites have been progressively developed as an alternative for the aeronautical industry and, in the latest years, several special and high performance thermoplastic matrices have been studied for their use in manufacturing advanced composites. Among the thermoplastic matrixes, the poly (ether imide) (PEI) should be highlighted due mainly to its low cost, good mechanical properties, and for being easy to be handled. Moreover, a major problem concerning the use of thermoplastic polymer composites for structural applications is their effectiveness in the integration of structural components. Among the methods available for welding these composites is the use of the electrical resistance welding process which has been considered as the most promising for joining composites. The present work aims to optimize the welding process using electrical resistance matrix composites, consisting of thermoplastic polymer PEI reinforced by glass fiber, carbon fiber and a hybrid system consisting of carbon fiber and glass fiber for aeronautical applications. For the development this work, an experimental design was carried out to determine optimal parameters of time, electrical current and pressure on the welding of the laminates used in this study. Also it was evaluate 4 types of resistive elements (metal mesh stainless steel 100, 200 and 300 mesh, and carbon fiber with bronze). The best optimization parameters were confirmed from the Lap Shear tests. From the main results of these optimization, it was concluded that, for PEI / glass fiber laminates, the best acquired experimental values of current, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientadora: Mirabel Cerqueira Rezende / Banca: Michelle Leali Costa / Banca: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Geraldo Maurício Cândido / Banca: Antônio Carlos Ancelotti Júnior / Resumo: O grau de cristalinidade de termoplásticos semicristalinos desempenha um papel importante na determinação das propriedades finais de materiais compósitos estruturais, por exemplo: tenacidade e rigidez, e de suas resistências às intempéries climáticas. O principal objetivo deste trabalho é estudar a influência do grau de cristalinidade em compósitos de FC/PEEK e FC/PPS, processados por moldagem por compressão a quente com três diferentes taxas de resfriamento. Neste estudo, a morfologia e as propriedades térmicas e mecânicas dos laminados processados foram analisadas e comparadas. Assim como, as suas resistências à umidade, salinidade e radiação ultravioleta. Os resultados apresentaram um aumento na resistência mecânica dos compósitos processados com menores taxas de resfriamento. Evidências de melhora na interface fibra/matriz e nucleação de cristalitos na superfície da fibra também foram identificadas. Os compósitos com maior grau de cristalinidade apresentaram maior resistência à umidade e à salinidade. No entanto, aqueles com menor grau de cristalinidade apresentaram maior resistência aos efeitos da radiação ultravioleta / Abstract: The crystallization degree of semi-crystalline thermoplastics plays an important role in determining the final properties of structural composite materials, e.g. toughness and stiffness, and their weather resistance. The main purpose of this work is to study different induced crystallinity degrees in CF/PEEK and CF/PPS composites processed by hot compression molding at three different cooling rates. In this study, the morphology, thermal and mechanical properties of the processed laminates were investigated and compared. As well as their resistance to humididy, salinity and ultraviolet radiation. The results showed an increase in mechanical strength for the composites processed with lower cooling rates. Evidences of fiber/matrix interface improvement and crystallites nucleation on the fiber surface were also identified. The composites with higher crystalline degree showed to be more resistant to humidity and salinity. However, those with lower crystalline degree were more resistant to the effects of the ultraviolet radiation / Doutor

Orientador: Michelle Leali Costa / Coorientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Bruno Ribeiro / Banca: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Antonio Carlos Ancelotti Junior / Resumo: Os avanços tecnológicos na área dos compósitos poliméricos criaram novas oportunidades para estruturas de alto desempenho e com baixo peso, favorecendo o desenvolvimento de sistemas estratégicos em diversos setores, principalmente o aeronáutico. Dentro deste contexto os compósitos poliméricos nanoestruturados encontram-se em uma posição vantajosa em relação a outros materiais, pois seus constituintes podem agregar melhorias nos desempenhos mecânico, térmico e elétrico. Neste trabalho, compósitos nanoestruturados de poli(éter-imida) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (PEI/MWCNT) foram obtidos a partir da técnica de mistura em solução. Posteriormente, foi realizada a consolidação do compósito nanoestruturado reforçado com fibra de carbono (PEI/MWCNT/FC) via moldagem por compressão a quente. A partir das análises térmicas de termogravimetria (TGA) e dinâmico-mecânica (DMA) realizadas no compósito PEI/MWCNT, verificou-se uma melhoria na resistência térmica e nas propriedades viscoelásticas do material. Além disso, as melhorias nas propriedades físicas ocasionadas pela adição de MWCNT a matriz polimérica, influenciaram positivamente na qualidade de processamento dos laminados. Após os ensaios de ILSS e CST observou-se que a adição do nanoreforço gerou um incremento de 16% e 58%, respectivamente, sugerindo uma melhoria na adesão interfacial do compósito. O comportamento em tração não sofreu influência significativa a partir da adição de MWCNT, levando apenas uma melhoria d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Technological advances in polymer composites area have been created new opportunities for high-performance and lightweight structures, promoting the development of strategic systems in several sectors of industry, especially on the aerospace field. In this context, the nanostructured polymer composites are in an advantageous position compared to other materials, since its constituents may add improvements in mechanical, thermal and electrical performance. In this work, PEI/MWCNT nanostructured composites were obtained from solution mixing technique. Subsequently, the consolidation of the composite reinforced with carbon fiber, was performed by hot compression molding. TGA and DMA analyzes performed on PEI/MWCNT composite film revealed that there was an improvement in the thermal resistance and the viscoelastic properties of the material. In addition, the enhancement in physical properties due to the incorporation of MWCNT in polymer matrix had a positive role in the quality of the laminates. After ILSS and CST tests, it was observed that the addition of the nanofiller led to an increment of 16% and 58%, respectively, suggesting an improvement in the interfacial adhesion of the composite. The tensile behavior did not present a significant influence from the addition of MWCNT, leading to only a 5% improvement in tensile strength and 2% in the modulus of elasticity of the material. The addition of MWCNT did not significantly influence the fatigue strength of the laminates when a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Marcos David Ferreira / Coorientador: Katia Sivieri / Banca: Elaine Cristina Paris / Banca: Henriette Monteiro Cordeiro de Azeredo / Resumo: Objetivo: Este estudo visou verificar a eficácia antimicrobiana de filmes de polietileno de baixa densidade (PEBD) aditivados com nanopartículas de prata (NPsAg) dispersas no carregador de sílica (SiO2), em diferentes concentrações de partes por milhão (ppm) por filme polimérico. Metodologia: Na pesquisa foram estudadas seis concentrações diferentes de NPsAg (ppm) (1,50; 3,75; 7,50; 15,00; 30,00; 60,00 e 75,00) nos filmes nanoestruturados, sendo estes caracterizados por: Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Termogravimetria (TGA), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Foutier (FTIR) e por Difração de Raio X (DRX). A ação antimicrobiana foi pesquisada contra os seguintes microrganismos, Gram Positivos: Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis; Gram Negativos: Escherichia coli e Salmonella typhimurium e o fungo Penicillium expansumi; por meio das metodologias de atividade antimicrobiana por contato, teste por agitação de frascos e Imagens Bacterianas por Microscopia Eletrônica de Varredura. Resultados: A adição de NPsAg na matriz do PEBD não interferiu nas propriedades físico-químicas e térmicas dos filmes. Pelas análises microbiológicas foi observado, pela atividade antimicrobiana por contato, que os filmes nanoestruturados foram eficazes na inibição de todos os microrganismos estudados, sendo que apresentaram uma maior ação antimicrobiana sobre as bactérias Gram negativas e fungos do que as bactérias Gram po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Objective: this study aims to verify the effectiveness of antimicrobial low density polyethylene films (LDPE), with dispersed silver nanoparticles (AgNPs) added in a silicon carrier, in different concentrations of parts per million (ppm) for each polymeric film. Methodology: In this research, six different concentrations of AgNPs (ppm) were studied (1,50; 3,75; 7,50; 15,00; 30,00; 60,00 e 75,00) in nanostructured films, which were characterized by: Field-Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEG - SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and X-Ray Diffraction (XRD). The antimicrobial action was tested against different microorganisms, Gram-positives: Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis, and Gram-negatives: Escherichia coli, Salmonella typhimurium and the fungus Penicillium expansumi. Methodologies employed were antimicrobial activities by contact, shake flasks tests and bacterial images by electronic scanning microscopy (ESM). Results: the addition of AgNPs in the matrix of LDPE did not interfere in the physicochemical and the thermal properties of the films. The analysis of antimicrobial activities by contact showed that the nanostructured films were effective in the inhibition of all the studied microorganisms, with greater action on Gram-negative bacteria and fungi than on Gram-positive bacteria. By the shake flasks test it was verified that the nanostructured films help to reduce growth rate and maximum concentration, with increasing in lag stage duration and observing that the bigger the addition of AgNPs, more effective the inhibiting action (p ≤ 0,05). In electronic scanning microscopy (ESM) it was observed that bacteria in contact with AgNPs... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A preocupação com a saúde tem levado ao uso de produtos com propriedades antimicrobianas, visando reduzir a proliferação de micro-organismos patogênicos. Ao mesmo tempo em que aditivos antimicrobianos são benéficos, pois reduzem a transmissão de doenças, os efeitos negativos, ainda, não estão bem elucidados. Estes aditivos podem afetar organismos essenciais ao meio ambiente e no desenvolvimento de plantas de interesse agrícola. Este trabalho tem o objetivo de avaliar o impacto ambiental causado por resíduos de elastômeros termoplásticos aditivados com três antimicrobianos comerciais à base de prata e pelos aditivos puros: (1) nanopartículas de prata adsorvida em sílica pirogênica (AgNp_sílica); (2) bentonita organomodificada com prata (Ag+_bentonita) e (3) prata em vidro fosfato (Ag+_fosfato). Os aditivos foram incorporados em uma formulação de composto termoplástico, a base de copolímero em bloco estireno-etileno/butileno-estireno (SESB), polipropileno (PP) e óleo mineral por mistura no estado fundido em extrusora dupla rosca e moldados por injeção. Os aditivos foram caracterizados por tamanho, forma e composição com o objetivo de avaliar a influência destas características nas seguintes propriedades do composto: mecânicas, térmicas, químicas, físicas, morfológicas e antimicrobianas. Além disso, foram avaliadas a variação na degradação abiótica e biótica dos compostos termoplásticos. A influência na degradação abiótica e a consequente redução de vida útil dos compostos foram avaliadas pelo ensaio de intemperismo. Já para a avaliação do impacto no solo foi realizado ensaio de biodegradação em câmara respirométrica (degradação biótica) e germinação de plantas no solo contendo os aditivos. O microcrustáceo aquático Daphnia magna (D. magna) foi utilizado como bioindicador de toxicidade dos aditivos na água. Os resultados indicam que compostos com AgNp_sílica possuem melhor propriedade antibacteriana que os demais aditivos testados, eliminando mais de 95% da população de Escherichia coli e 80% da população de Staphylococcus aureus após 24 horas de contato. A incorporação dos aditivos teve pouco efeito sobre as propriedades mecânicas, térmicas, químicas, físicas e morfológicas dos compostos. Os compostos aditivados e sem aditivo não apresentaram diferença no ensaio de intemperismo. No ensaio respirométrico, as amostras aditivadas tiveram pouca variação na produção de gás carbônico em comparação ao composto padrão. No teste de toxicidade em água com D. magna, houve mortalidade de todos os organismos, mesmo na concentração de 0,0001 mg L-1 de aditivo. No ensaio de germinação, os resultados foram adversos, não possibilitando estabelecer um padrão de toxicidade. Por fim, conclui-se que com o manejo adequado dos resíduos, compostos termoplásticos antimicrobianos são ambientalmente seguros, além de auxiliar no controle da propagação de doenças. / The concern with health has led to the use of products with antimicrobial properties aiming to reduce the proliferation of pathogenic microorganisms. At the same time that antimicrobial additives are useful to reduce the transmission of disease, adverse effects under human and environmental health still not well understood. These additives can affect organisms essential to the environment and plant development. The objective of this work was to evaluate the environmental impact caused by residues from thermoplastic elastomers (TPE) containing three commercial, silver-based antimicrobial additives and the pure additives. The additives tested were: (1) silver nanoparticles adsorbed on fumed silica (AgNp_silica); (2) bentonite organomodified with silver (Ag+_bentonite) and (3) silver phosphate glass (Ag+_phosphate). The additives were incorporated into a thermoplastic compound formulation, based on styrene-ethylene/butylene-styrene block copolymer (SESB), polypropylene (PP) and mineral oil by melt-blend in a twinscrew extruder and injection molded. A non loaded sample (standard) was used as control. The additives were characterized according to their size, shape and composition to evaluate the influence of these characteristics on the properties of the compound (mechanical, thermal, chemical, physical, morphological and antimicrobial). The influence on the abiotic degradation and consequent reduction in the life cycle of the compounds was evaluated by weathering test. To evaluate the impact of loaded TPE in soil, a soil biodegradation test was carried out in a respiratory chamber (biotic degradation) and germination of plants. The aquatic microcrustacean Daphnia magna (D. magna) was used as a bioindicator of toxicity of the additives in water. The results indicate that AgNp_silica compounds have better antibacterial properties than the other additives tested, eliminating more than 95% of the Escherichia coli population and 80% of the Staphylococcus aureus population after 24 h of contact. The incorporation of the additives had little effect on the mechanical, thermal, chemical, physical and morphological properties of the compounds. The results indicated that the additives presented a moderate effect on the properties of the above-mentioned metal loaded TPE compounds. The loaded and standard samples showed no difference in the weathering tests. In the respirometric assay, loaded samples had little variation in the production of carbon dioxide compared to the standard one. In the D. magna assay, there was mortality of all organisms, even at the concentration of 0.0001 mg L-1 of additive. In the germination test, the results were inconsistent and it was not possible to determine the toxicity potential of the additives tested. Lastly, it is possible to conclude that, taking into account the correct final disposition of TPE residues; thermoplastic compounds are environmentally safe and can assist in the control of diseases.

Tese de mestrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

A preocupação com a saúde tem levado ao uso de produtos com propriedades antimicrobianas, visando reduzir a proliferação de micro-organismos patogênicos. Ao mesmo tempo em que aditivos antimicrobianos são benéficos, pois reduzem a transmissão de doenças, os efeitos negativos, ainda, não estão bem elucidados. Estes aditivos podem afetar organismos essenciais ao meio ambiente e no desenvolvimento de plantas de interesse agrícola. Este trabalho tem o objetivo de avaliar o impacto ambiental causado por resíduos de elastômeros termoplásticos aditivados com três antimicrobianos comerciais à base de prata e pelos aditivos puros: (1) nanopartículas de prata adsorvida em sílica pirogênica (AgNp_sílica); (2) bentonita organomodificada com prata (Ag+_bentonita) e (3) prata em vidro fosfato (Ag+_fosfato). Os aditivos foram incorporados em uma formulação de composto termoplástico, a base de copolímero em bloco estireno-etileno/butileno-estireno (SESB), polipropileno (PP) e óleo mineral por mistura no estado fundido em extrusora dupla rosca e moldados por injeção. Os aditivos foram caracterizados por tamanho, forma e composição com o objetivo de avaliar a influência destas características nas seguintes propriedades do composto: mecânicas, térmicas, químicas, físicas, morfológicas e antimicrobianas. Além disso, foram avaliadas a variação na degradação abiótica e biótica dos compostos termoplásticos. A influência na degradação abiótica e a consequente redução de vida útil dos compostos foram avaliadas pelo ensaio de intemperismo. Já para a avaliação do impacto no solo foi realizado ensaio de biodegradação em câmara respirométrica (degradação biótica) e germinação de plantas no solo contendo os aditivos. O microcrustáceo aquático Daphnia magna (D. magna) foi utilizado como bioindicador de toxicidade dos aditivos na água. Os resultados indicam que compostos com AgNp_sílica possuem melhor propriedade antibacteriana que os demais aditivos testados, eliminando mais de 95% da população de Escherichia coli e 80% da população de Staphylococcus aureus após 24 horas de contato. A incorporação dos aditivos teve pouco efeito sobre as propriedades mecânicas, térmicas, químicas, físicas e morfológicas dos compostos. Os compostos aditivados e sem aditivo não apresentaram diferença no ensaio de intemperismo. No ensaio respirométrico, as amostras aditivadas tiveram pouca variação na produção de gás carbônico em comparação ao composto padrão. No teste de toxicidade em água com D. magna, houve mortalidade de todos os organismos, mesmo na concentração de 0,0001 mg L-1 de aditivo. No ensaio de germinação, os resultados foram adversos, não possibilitando estabelecer um padrão de toxicidade. Por fim, conclui-se que com o manejo adequado dos resíduos, compostos termoplásticos antimicrobianos são ambientalmente seguros, além de auxiliar no controle da propagação de doenças. / The concern with health has led to the use of products with antimicrobial properties aiming to reduce the proliferation of pathogenic microorganisms. At the same time that antimicrobial additives are useful to reduce the transmission of disease, adverse effects under human and environmental health still not well understood. These additives can affect organisms essential to the environment and plant development. The objective of this work was to evaluate the environmental impact caused by residues from thermoplastic elastomers (TPE) containing three commercial, silver-based antimicrobial additives and the pure additives. The additives tested were: (1) silver nanoparticles adsorbed on fumed silica (AgNp_silica); (2) bentonite organomodified with silver (Ag+_bentonite) and (3) silver phosphate glass (Ag+_phosphate). The additives were incorporated into a thermoplastic compound formulation, based on styrene-ethylene/butylene-styrene block copolymer (SESB), polypropylene (PP) and mineral oil by melt-blend in a twinscrew extruder and injection molded. A non loaded sample (standard) was used as control. The additives were characterized according to their size, shape and composition to evaluate the influence of these characteristics on the properties of the compound (mechanical, thermal, chemical, physical, morphological and antimicrobial). The influence on the abiotic degradation and consequent reduction in the life cycle of the compounds was evaluated by weathering test. To evaluate the impact of loaded TPE in soil, a soil biodegradation test was carried out in a respiratory chamber (biotic degradation) and germination of plants. The aquatic microcrustacean Daphnia magna (D. magna) was used as a bioindicator of toxicity of the additives in water. The results indicate that AgNp_silica compounds have better antibacterial properties than the other additives tested, eliminating more than 95% of the Escherichia coli population and 80% of the Staphylococcus aureus population after 24 h of contact. The incorporation of the additives had little effect on the mechanical, thermal, chemical, physical and morphological properties of the compounds. The results indicated that the additives presented a moderate effect on the properties of the above-mentioned metal loaded TPE compounds. The loaded and standard samples showed no difference in the weathering tests. In the respirometric assay, loaded samples had little variation in the production of carbon dioxide compared to the standard one. In the D. magna assay, there was mortality of all organisms, even at the concentration of 0.0001 mg L-1 of additive. In the germination test, the results were inconsistent and it was not possible to determine the toxicity potential of the additives tested. Lastly, it is possible to conclude that, taking into account the correct final disposition of TPE residues; thermoplastic compounds are environmentally safe and can assist in the control of diseases.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / Com o constante aumento da demanda por alta qualidade com menor preço as empresas têm sido compelidas a desenvolver produtos baratos e cada vez mais rapidamente, com menores prazos e chances de erro - efeitos diretos da globalização que se traduzem na par

A simulação numérica de componentes estmturais necessita de dados do material que são obtidos por ensaios mecânicos. Materiais não-lineares, como termoplásticos, podem apresentar em ensaios de tração estricção quando submetidos à deformações firútas. Este fenômeno normalmente ainda está associado a campos de deformações heterogêneos que possuem uma cinemática particular, se propagando ao longo do corpo. A formação e propagação da estricção podem mascarar o real comportamento mecârúco do material quando obtido por um ensaio de tração, levando o processo de caracterização da curva tensão-deformação real do material a um procedimento não-trivial. Através de um ensaio de tração de um termoplástico, dados experimentais de força e do campo de deslocamentos da região de estricção, obtido através de métodos ópticos, são utilizados em um procedimento numérico-experimental de otimização para a deternúnação dos parâmetros (FEMU) de alguns modelos constitutivos capazes de representar a tendência do comportamento de termoplásticos. De modo a estudar a capacidade representativa da resposta mecânica do ensaio, um modelo constitutivo multi linear e um modelo constitutivo variacional, são estudados. Uma função objetivo conveniente que utiliza dados experimentais e numéricos é usada para considerar a cinemática da estricção, responsável pela mudança geométrica que diferencia as respostas nonúnais e reais da curva tensão-deformação. Por meio dos resultados obtidos neste trabalho verificou-se que a caracterização dos modelos constitutivos utilizando somente a resposta de força, não garante uma caracterização constitutiva adequada, sendo necessária a resposta de deslocamento para garantir a representação da cinemática da região de estricção. / Numerical simulation of structural components requires material data obtained from mechanical testing. Nonlinear materials, like thermoplastics, submitted to tensile testing presents necking undergoing finite strain. This phenomenon is still typically associated to heterogeneous strain fields which possess a particular kinematic, propagating through the body. Necking and colddrawing may mask the actual mechanical behavior measured by a tensile testing machine, turning the real stress-strain curve characterization process into a non-trivial procedure. Through a thermoplastic tensile testing, force experimental data and displacement experimental data from the necking region, obtained by optical methods, are used in a numerical-experimental optimization procedure in order to determine the constitutive parameters (FEMU) from some constitutive models which are able to represent the thermoplastic behavior tendency. In order to study the representative capacity of the mechanical testing response, a multilinear constitutive model and a variational constitutive model, are studied. A suitable objective function which uses experimental and numerical data is used to consider the necking kinematics, responsible for geometric change that distinguishes the nominal and real responses of the stress-strain curve. Through the obtained results, it can be seen that the model parameters determination using, in addition to force, the displacement field in the objective function is necessary to represent the kinematic behavior in the necking region.