Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Rosiane Lopes da Cunha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-01T09:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_IzabelCristina_D.pdf: 51875333 bytes, checksum: 71d1076ced500963d24d49b59d5e0767 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: o comportamento reológico de guar ou xantana em polpa de maracujá foi avaliado através de testes em cisalhamento estacionário e oscilatório.Nesses experimentos,verificou-se que as curvas de escoamento desses biopolímeros foram melhores ajustadas pelo modelo de Herschel-Bulckley e que o modelo de Cross foi usado para a descrição dessas em um grande intervalo de taxa de deformação. Em sistemas de polpa de fruta, a xantana apresentou maior pseudoplasticidade e elasticidadedo que a guar. Além disto, o efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente de guar ou xantana,em polpa de maracujá, foi descrita por uma equação tipo Arrhenius e discutida em termos de energia de ativação. Nos sistemas MaG, esta energia decresceu com o aumento da taxa de deformação. Entretanto, em amostras MaX, a energia de ativação não variou com a taxa de deformação, porém apresentou uma redução com o aumento da concentração de xantana. O modelo generalizado de Maxwell foi usado com sucesso para descrever as características viscoelásticas das amostras estudadas. A análise de variância e Teste de Tuckey foram usados para avaliar o efeito do tempo de estocagem sobre as características reológicas, fisicas e químicas de guar ou xantana em polpa de maracujá. A estocagem não apresentou efeito significativo sobre a quantidade de sólidos solúveis, a acidez titulável total expressa como ácido cítrico, açúcares, pH, pectinas expressa como pectato de cálcio e cinzas.O estudo da cor da polpa foi feito usando o sistema Hunterlab L*a*b*, sendo verificado que a adição de sacarose ou polissacarídeos (guar ou xantana) modificou inicialmente a cor da polpa de maracujá. Além disto, houve degradação da cor de cada amostra em função do tempo de armazenamento, sendo que essa foi menor para as amostras com xantana do que as com guar. As mudanças nos parâmetros reológicos obtidos em cisalhamento estacionário (pseudoplasticidade, viscosidade aparente) e oscilatório (módulos dinâmicos, viscosidade complexa) foram observadas, principalmente, durante o segundo mês de armazenamento. As amostras sem biopolímeros (polpa integral e com açúcar) não apresentaram comportamento viscoelástico e a pseudoplasticidade foi alterada em função da formação de agregados dos componentes presentes, o que promoveu sinerese nessas amostras após o quarto mês de armazenamento. Nos demais sistemas estudados foi observado um aumento nos parâmetros reológicos (módulos dinâmicos e viscosidade aparente), o que foi associado à hidratação do polissacarídeo adicionado. Em polpa de maracujá, a xantana apresentou-se mais estável, enquanto a guar mostrou perda de elasticidade durante o tempo de annazenamento. A influência das concentrações de açúcares, ácidos orgânicos e sais (cálcio e potássio) sobre as propriedades reológicas (viscosidade aparente, pseudoplasticidade, viscosidade complexa e módulos dinâmicos) foi analisada utilizando-se um planejamento fatorial completo. O principal componente a influenciar o comportamento reológico desses sistemas foi a guar, sendo que a presença de pectina também altera, em menores proporções, estas propriedades. A presença de açúcares influenciou negativamente as propriedades reológicas citadas acima, o que foi associado ao efeito desidratante desse co-soluto. Os ácidos orgânicos tomaram as amostras menos viscosas (reduziram o valor de G") e reduziu o valor de pH, o que pode facilitar a cisão ácida da pectina. Em regime diluído (c < c*), a interação dos biopolímeros com os constituintes do meio foi observada em amostras com baixa concentração de polissacarídeos em polpas de frutas tropicais e em sistemas aquosos com co-solutos (açúcares e sais). Neste último, pode-se considerar que não houve alteração de viscosidade intrínseca de guar em. função da concentração de sacarose e do cloreto de sódio. Nos soros de diferentes polpas de frutas, a viscosidade intrínseca de guar e xantana mudou em função da composição do solvente. Sistemas com baixos valores de pH apresentaram maior influência sobre a viscosidade intrínseca de xantana enquanto o teor de sólidos solúveis foi o principal responsável pelas alterações dessa resposta em amostras com guar. As constantes de Huggins de guar em soro de fruta foi maior que em sistemas aquosos, indicando maior interação dessa macromolécula nos sistemasalimentícios. / Abstract: The rheological behavior of guar and xanthan gums in passion tfuit pulp was evaluated by means of shear flow and oscillatory shear tests. Herschel-Bulckley model represented successfully biopolymers flow behavior and Cross model was used to describe those behaviors in a broad shear stress range. In pulp tfuit systems, xanthan gum showed more pseudoplasticity and elasticity than guar. Moreover, the effect of temperature on the apparent viscosity of guar or xanthan in passion fruit pulp was described by Arrhenius equation and discussed in terms of activation energy. In passion tfuit pulp - Guar systems, the increase in shear rate caused an energy decrease, indicating that as the shear rate increases the dependence of the apparent viscosity with the temperature decreases. However, for passion tfuit pulp - Xanthan systems the activation energy was not modified with shear rate, still it showed lower values with the increase of xanthan concentration. The generalized Maxwell model was successfully used to describe the viscoelastic characteristics of the studied samples. Variance analysis and Tuckey tests were used to evaluate the effect of storage time on the rheological,physical and chemicalcharacteristics of guar and xanthan gums in passion tfuit pulp. The storage did not show an effect on soluble solids content, total titrable acidity expressed as citric acid, sugars, pH, pectins expressedas calcium pectate and ashes. Color studies of passion tfuit pulp was performed with auxiliary of a Hunterlab L*a*b* system and it was verified that the addition of sucrose or polysaccharides (guar or xanthan) modified initially the color of passion fruit pulp. In addition, there was a degradation of samples color during the storage time, which was more pronounced in samples with xanthan. Changes in rheological parameters obtained in shear flow (pseudoplasticity, apparent viscosity) and in oscillatory mode (dynamic modules, complex viscosity) were observed mainly during the second month of storage. Samples without biopolymers (pure pulp e pulp with sucrose) did not show viscoelastic behavior and the pseudoplasticity was changed as aggregates were formed by the present components. This promoted the syneresis observed after the fourth storage month. In others studied systems, the increase of the rheological parameters (dynamic modules and apparent viscosity) were associated with the hydration of the added polysaccharide. Comparing guar and xanthan gums in passion truit pulps, xanthan appeared to be more stable during storage time, and guar gum lost elasticity during this period. The influence of sugars, organic acids and salts (calcium and potassium) concentrations on rheological properties (apparent viscosity, pseudoplasticity and dynamic modules) were analyzed using a complete factorial experimental designo The rheological properties were mainly influenced by guar concentration, and the effect of pectin on those properties was in a minor proportion. The presence of sugars affected negatively the rheological properties cited above, which was associated with the dehydrating effect of this cosolute. Moreover, samples showed lower viscous features (reduced Gil value) with organic acids addition, that reduces samples pH favoring acid breakage ofthe pectin molecule. In diluted regime (c<c*), the biopolymer-solute interactions was observed in tropical fruits pulps and in aqueous systems containing co-solutes (sugars and salts), with low polyssacharides concentration. In aqueous systems it can be considered that there was no alteration in intrinsic viscosity of guar as a function of the concentration of sucrose and sodium chloride. In serums of different truit pulps, the intrinsic viscosity of guar and xanthan changed with the composition of the solvent. Xanthan intrinsic viscosity was great influenced by low pH values, while the soluble solids content was the main variable in guar systems. Huggins constant of guar in truit serum was higher that in aqueous systems, indicating more interaction of this molecule in food systems. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador : Florencia C. Menegalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T09:41:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PampaQuispe_NoeBenjamin_M.pdf: 16803128 bytes, checksum: 36c89e6ce3654d5b0eea049edfb150f1 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: No presente trabalho foi realizada a caracterização de amido de amaranto variedade "Amarathus cruentus" produzida pela Embrapa-Cerrados.O amido foi extraído da semente de Amaranto,segundo á tecnologia de moagem úmida. Foram caraterizadas diversas propriedades fisicas e quimicas como índice de absorção de água, inchamento e solubilidade.Além disso foram determinadasas isotermasde sorção a 40,50 e 60°C. Foram determinadas as propriedades reologicas em estado estacionário (curvas de escoamento)e em estado dinâmico(ensaios oscilatórios)de suspensões de amido de amaranto a concentrações de 5 a 15% previamente gelatinizadas. Os testes foram realizados em um reômetrode tensão controlada,marca Carrimed,modelo500 CLS2. Para a determinaçãodas curvas de escoamento foi utilizada a técnica de passos múltiplos de tensão controlada, variando de tensão menor 0,1 Pa até 1000 Pa, variando as taxas de deformaçãode 0,01 até 600 S-I,a temperaturasde 10,30 e 50°C. Utilizando ensaios oscilatórios na região linear de resposta foram determinandos os espectros mecânicos das amostras previamente gelatinizadas, variando a temperatura de 10 a 50°C e a concentraçãode 5 a 15%,a freqüênciade 0,002 até 10Hz. Além disso foi estudado o processo de gelatinização em suspensões de amido, determinados o G' e G" em função de rampas de temperaturas de 60 a 90°C, mantendo a frequencia constanteem ro= 1Hz.A cinética de galatinização foi medida a temperaturas constantes, realizando rampas de tempo a frequenciaconstante.A faixa de temperaturafoi variada de 65 a 80°C e a concentração de amidode 5 a 15%. As respostas das diversas medições foram ajustadas a diversos modelos utilizando Software Originv.5.0 ou Statisticav.5.0. As suspensões de amido de amaranto se comportaram como fluido pseudoplástico com uma pequena tensão inicial. Os ensaios oscilatórios refletem o caráter de gel fraco, que se estrutura com o aumento de concentração de amido. O caráter viscoelástico é função fraca da temperatura,resultandoeste amido interessante para uso emmolhose sopas instantâneas / Abstract: In the present work a complete characterizationof amaranth starch was made. The starch was isolated from amaranth (Amarantus Cruentus) seed using the wet -milling methodology. Several physicochemical properties were measured :water retention capacity, swelling index and olubility.Moreover, sorption isotherms of starch were determined at 40, 50 and 60°C by standardmethods. The rheological measurement in stationary shear flow (flow curves) and in dynamic osci1latorymeasurements were carried out for starch suspensions, previously gelatinized, in a concentrationrange from 5 to 15%.A control stress rheometer ( CarrimedCLS2500) was used with a cone-platesensor(6 cm of diameterand 2°). Flow curves were measured using multiple step methodology.The shear stress was varied from O.1Paup to 1000Pa( shear rate varied from 0.01 up to 600 S-I),at temperatures of 10, 30 and 50°C. Using oscillatorytests, mechanical spectra of gelatinizedstarch suspensionwere measured, at a temperaturerange from 10 up to 50°C, starch concentration:5, 10 and 15% and frequency was variedfrom 0.002 up to 10 Hz. Also, the gelatinizationprocess was followed by dynarnicmeasurementof G' and G" as a function of an increasing temperature ramp, at a constant frequency of 1 Hz. The temperature was increased from 60 up to 90°C (20°C/min.). Moreover, the gelatinization kinetics was measured at constant temperature as a function of time(0)=1Hz ). ln these experiences, the temperaturewas varied from 65 up to 80°C. AlIdata were fittedto several modelsusing Statistica5.0 and Origin 5.0 software. Gelatinizedamaranth starch suspensionsare viscoelasticpourable liquids. It has a shear-thinning behaviour with a yield stress. The rheologicalparameters are a strong function of concentration and a lesser one of temperature. The viscoelastic behaviour is not a strong function of temperature,so it can be used as thickeningagent in soups and salad dressings / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Yoon Kil Chang / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T21:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrari_MariaCristina_M.pdf: 5055440 bytes, checksum: a7fa68b2625566ef45007fbfe6e168fb (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A farinha de trigo é o único cereal que, misturado com água em proporção adequada, possui a habilidade de formar massa viscoelástica, capaz de reter gases e apresentar estrutura esponjosa quando aquecida no fomo. Em panificação, a massa de trigo está sujeita à deformação em cada etapa do processo. É geralmente aceito que as propriedades de panificação do trigo são devido à viscoelasticidade do glúten, que consiste na maior fração da proteína presente na farinha de trigo. Vários instrumentos foram desenvolvidos nas últimas décadas para controle de qualidade de massa e para estudar o efeito de reologia no processo. O objetivo do presente estudo foi a avaliação da qualidade da farinha de trigo através de propriedades reológicas de glúten. A nova técnica utilizou o equipamento Analisador de Qualidade de Glúten - AQG, especialmente desenvolvido para avaliar as propriedades reológicas de glúten através das medidas dadas pelos parâmetros: resistência máxima à extensão (Newton), extensibilidade (mm) e energia (J). Os testes realizados com o AQG usaram glútens de trigo isolados. Todas as 59 amostras de trigo foram avaliadas através de seus conteúdos de proteína e de glúten, suas propriedades reológicas de massa pelos métodos do Extensógrafo e Farinógrafo, suas propriedades reológicas de glúten através do método experimental usando o AQG, bem como a performance de panificação. Os resultados obtidos usando a técnica AQG foram comparados com aqueles obtidos usando equipamentos reológicos tradicionais e com os outros métodos citados. O método estatístico de Análise de Componentes Principais (ACP) foi usado para avaliar os resultados. Os resultados mostraram níveis de correlação linear aceitáveis entre os resultados obtidos com o Extensógrafo e o AQG com respeito aos principais parâmetros estudados, resistência máxima à extensão e energia, dando valores entre 0,5397 e 0,6511 (p<0,05). Os gráficos dos resultados da ACP entre AQG e Teste de Panificação demonstraram que farinhas fortes e fracas foram influenciadas por diferentes parâmetros e que foram agrupadas em lugares distintos, mostrando a diferença tecnológica / Abstract: Wheat flour is unique among cereal flours in that, with water in the correct proportions, the protein will form an viscoelastic dough which is capable of holding gas and will set the form of a sponge when heated in the oven. In bread making, the wheat dough undergoes some degree of deformation in each step of the process. It is generally accepted that the baking properties of wheat are mainly due to the viscoelasticity of the gluten protein, that consists in the major fraction of the protein present in wheat flours. Several instruments have been developed in the past decades to control dough quality and to study the effect of rheology on processing. The objective of the present study was the evaluation of the quality of wheat flours through of rheological properties of gluten. The new technique used the apparatus Wheat Gluten Analyser- AQG, specially developed to evaluate the rheological properties of gluten by measuring, the following parameters: maximum resistence to extension (Newton), extensibility (mm) e energy (1). The test performed with the apparatus AQG used isolated wheat gluten. All the 59 samples of wheat were evaluated for their of protein and gluten contents, their rheological dough properties by the Extensograph and Farinograph methods, their rheological gluten properties by experimental method using the AQG, as well as effecting a baking test. Results obtained using AQG technique were compared with those obtained using traditional rheological apparatus and with the other cited methods. The statistical method of Principal Component Analysis (PCA) was used to evaluate the results. The results show an acceptable level of linear correlation between the results obtained with the Extensigraph and AQG with respect to the principal rheological parameter studied maximum resistance to extension and energy, giving values between 0,5397 and 0,6511 (p<0,05). The graph of the PCA results between the AQG and baking test demonstrated that strong and weak wheats were influenced by different parameters which are also grouped in the different places, showing the technological difference / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-29Bitstream added on 2014-06-13T20:13:05Z : No. of bitstreams: 1 queiroz_jas_me_bauru.pdf: 1085643 bytes, checksum: eec6371aa0008c040f50ab54f81f875a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os materiais viscoelásticos têm sido muito utilizados para atenuar vibração e ruído em estruturas, devido a sua capacidade inerente de absorver uma porcentagem de energia vibratória dos sistemas mecânicos e de dissipá-la sob a forma de calor. Esse tipo de amortecimento tem sido utilizado em muitas aplicações nas indústrias automotiva e aeroespacial, porém as propriedades dinâmicas das estruturas viscoelásticas não são fáceis de serem determinadas, pois suas respostas dependem de muitos fatores externos, tais como a geometria da estrutura, a freqüência de excitação a qual a estrutura está submetida, entre outros. Neste trabalho foi implementado um aparato experimental composto por um motor de corrente contínua, controlado por Modulação por Largura de Pulso (PWM), ao qual se engastou uma estrutura flexível de aço inox (escalímetro), com e sem revestimento viscoelástico. O objetivo foi analisar tal estrutura quando excitada em movimento livre e forçado. Ao oscilar a estrutura, os extensômetros, devidamente acoplados em sua superfície, faziam a leitura dos dados (deformação) e os enviavam a um instrumento de aquisição de dados analógicos, os quais, após a conversão para digital, foram enviados a um PC para análises necessárias ao experimento. Para avaliar as características das estruturas e estimar as taxas de amortecimento, foram aplicados técnicas de decremento logarítmico nas análises em movimento livre e o método da banda de meia potência nas análises em movimento forçado. Foram utilizados dois modelos de materiais viscoelásticos (fitas VHB da 3M). Os métodos de revestimentos foram: “Configuração de Camada Livre” e “Estrutura Sanduíche”. Este último permitiu aumentar as deformações cisalhantes na camada viscoelástica e, conseqüentemente, aumentou a dissipação de energia vibratória. Essas análises permitiram... / The viscoelastic materials have been widely used to reduce noise and vibration on structures, because of its inherent ability to absorb a percentage of vibrating energy in mechanical systems and dissipate it as heat. This type of damping has been used in many applications in the automotive and aerospacial industries, but the dynamic properties of viscoelastic structures are not easy to be determined, because their answers depend on many external factors, such as the geometry of the structure, the frequency of excitation that the structure is exposed, among others. In this work a prototype composed of a DC engine, controlled by the Pulse Width Modulator by (PWM), which is setting up a flexible stainless steel (scale ruler), with and without coating viscoelastic has been implemented. The objective was analyze the structure when excited in free and forced movement. When the structure swings, the strain Gages properly attached to its surface, made the reading of data (deformation), and sent it to an analog data acquisition instrument, which after that converts analogical data to digital and they were sent to a PC for experiment analysis. To evaluate the structure characteristics, and estimate the damping rates were applied techniques of analysis in logarithmic decrement in free movement, and the method of half-band power in the forced movement analysis. We used two models of viscoelastic materials (tapes of 3M HBV). The methods of coating were: Setting Free Layer and structure Sandwich. The last one enabled the increase the cut deformations in viscoelastic layer and consequently increased the dissipation of vibrating energy. These tests have allowed a better understanding of the influence of viscoelastic material in the vibration behavior of these structures.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Fernando Dias Rodrigues

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261594.pdf: 2070671 bytes, checksum: 6d11b4ec46c6dab0b46b91f6653b430b (MD5) / O estudo do comportamento mec#anico de diferentes sistemas e componentes biol´ogicos submetidos a esfor¸cos termomec#anicos ´e uma ´area de conhecimento abordada pela biomec #anica. Diversos modelos mec#anicos matem´aticos apropriados para sistemas biol´ogicos podem ser resolvidos utilizando ferramentas num´ericas, possibilitando a simula¸c#ao de problemas complexos, com conseq¨uente aplica¸c#ao em diversas situa¸c#oes, como por exemplo, no planejamento de procedimentos cir´urgicos. A descri¸c#ao do comportamento dos diversos materiais frente a a¸c#ao de esfor¸cos mec#anicos ´e realizado mediante os denominados modelos constitutivos. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de modelos constitutivos apropriados para tecidos biol´ogicos, em particular, ligamentos e tend#oes. Os ligamentos e tend#oes fazem parte do grupo de tecidos biol´ogicos conectivos moles formados por fibras de col´ageno envolvidas numa matriz intercelular. S#ao estruturas fortemente solicitadas mecanicamente, tendo como caracter´ýsticas principais o comportamento viscoel ´astico anisotr´opico quando submetidos a esfor¸cos mec#anicos. Prop#oe-se, assim, uma formula¸c#ao constitutiva apropriada para a simula¸c#ao desses tecidos biol´ogicos. Tal formula¸c#ao baseia-se na exist#encia de uma energia livre de deforma ¸c#ao, ., e no uso de vari´aveis internas, capaz de prever o comportamento desses materiais quando submetidos a deforma¸c#oes finitas. Considera-se uma lei viscoel´astica anisotr´opica, orientada devido `a incorpora¸c#ao das fibras de col´ageno no modelo. A proposta insere-se numa abordagem variacional, fornecendo estrutura matem´atica adequada para an´alise e estimativa de erro. Diferentes modelos de comportamento de material podem ser representados dependendo da escolha de fun¸c#oes potenciais adequadas. S#ao apresentados, ainda, testes num´ericos via Elementos Finitos como forma de valida¸c#ao do modelo proposto. The study of the mechanical behavior by different systems and biological components submitted to termodynamical efforts is an area of knowledge approached by biomechanics. Several appropriated mathematical mechanical models to biological systems can be solved using numerical tools, enabling the simulation of complex problems, with application in several situations, for example, planning cirurgical procedures. The description of the behavior of the materials against the action of mechanical efforts is realized by means of the denomined constitutive models. This work has as an objective the development of appropriated constitutive models to biological tissue, in particular, ligaments and tendons. The ligaments and tendons play a hole of the group of soft connective biological tissues made of colagen fibers involved in a intercellular matrix. They are structures strongly mechanically solicited, having the mains features the anisotropic viscoelastic behavior when submitted to mechanical efforts. Then, one can propose an appropriated constitutive formulation to the simulation of theses biological tissues. Such formulation is based in the existence of a free energy of deformation, Ø, and in the use of internal variables, capable of provide the behavior of theses materials when submitted to finite deformations. We consider an anisotropic viscoelastic law, oriented by an incorporation of collagen fibers in the model. The proposal is inserted in a variational approach, providing a proper mathematic structure to the analysis and error estimate. Different models of material behavior can be represented depending of the choice of suitable potential functions. We also present numerical tests via Finite Elements with validation form of the proposal model.

A presente dissertação de mestrado tem por assunto a representação do comportamento mecânico do concreto sob cargas de curta e longa duração, incluindo efeitos não-lineares. Para tal fim trabalha-se com equações baseadas na teoria do dano contínuo. São propostas equações para o caso triaxial e, baseado nelas, é implementado um programa computacional. Com diversos exemplos verifica-se que: a) A solução numérica aproxima bem os resultados teóricos. b) O comportamento do modelo representa bem as características qualitativas do concreto. c) O modelo permite aproximar bem alguns resultados experimentais, mas ainda deve ser aperfeiçoado, particularmente no que refere-se à identificação de parâmetros. / This work aims to the representation of the mechanical behaviour of concrete under short and long time loads, including nonlinear effects. We propose equations based on the theory of Continous Damage for three dimensional structures and implement the corresponding computer code. Several examples show: a) The numerical solution approximates well simple analytical solutions. b) The model represents well the qualitative behaviour of concrete. c) The model approximates reasonably well some experimental results, but must still be improved, particulary with reference to parameter identification.

Materiais compósitos são empregados nos mais diversos tipos de estruturas (civis, mecânicas, aeronáuticas, etc.). A possibilidade de otimização de suas propriedades, frente às solicitações consideradas, representa uma grande vantagem na sua utilização. A teoria da homogeneização permite a avaliação da influência de detalhes microestruturais nas características do composto através do estudo de uma célula elementar. Os deslocamentos periódicos dessa célula são aproximados com expansões ortogonais polinomiais. A exatidão dos cálculos elásticos está associada ao grau dos polinômios utilizados. O procedimento numérico no modelo viscoelástico é incremental no tempo, utilizando-se de variáveis de estado, cuja implementação proporciona grande economia computacional, pois evita o cálculo de integrais hereditárias. A influência de diversos parâmetros físicos na constituição dos compósitos de fibras unidirecionais estudados é discutida e comparada com resultados obtidos com modelos em elementos finitos, tanto em elasticidade, quanto em viscoelasticidade sem envelhecimento. Para o caso de envelhecimento, no qual as características dos constituintes são variáveis com o tempo, é mostrada a resposta dos compósitos sob relaxação para diferentes instantes iniciais de carregamento em situações de "softening" (ou abrandamento) e "hardening" (ou endurecimento).

A presente dissertação de mestrado tem por objetivo a avaliação numérica do fenômeno de crescimento de trincas em materiais viscoelásticos lineares termoreologicamente simples via Método dos Elementos Finitos para estado piano de tensões e deformações. Uma análise termo-mecânica associada é feita através da utilização de elementos finitos de mesmo tipo e ordem de interpolação para a condução de calor em estado permanente e para o problema mecânico viscoelástico. O comportamento viscoelástico é modelado via Método das Variáveis de Estado, com diferentes funções de fluência para as deformações volumétricas e desviadoras. A influência da temperatura sobre as propriedades viscoelásticas do material é considerada através da hipótese de material termoreologicamente simples. Integração reduzida á utilizada para o tratamento de materiais quase incompressíveis. A avaliação dos parâmetros de crescimento da trinca está baseada em formulação desenvolvida por Schapery e adaptada para a utilização via elementos finitos. A taxa de liberação de energia de deformação para viscoelasticidade linear é obtida via extensão virtual da trinca. Uma avaliação qualitativa do comportamento do material na zona de processo de fratura é postulada com base na Mecânica do Dano Continuo. / The aim of this work is the numerical evaluation of conditions for crack growth for thermo-rheologically simple linear viscoelastic materials using the Finite Elements Method for plane stress and plane strain. An associated thermo-mechanic analysis is implemented using finite elements with the same type and interpolation degree for the steady state heat conduction and the viscoelastic mechanic problem. State variables are used to model the viscoelastic behaviour, with different creep compliance functions for volumetric and shear strains and stresses. The influence of temperature over the viscoelastic properties of the material is represented by using the hypothesis of thermo-rheologicaly simple materials. Reduced integration is used for nearly incompressible materials. Schapery's formulation is used to evaluate the crack growth initiation parameters, adapted for Finite Elements modeling. The strain energy release rate in viscoelasticity is evaluated by the virtual crack extension method. Continuum Damage Mechanics is qualitatively used for modeling crack tip process zone.

Neste trabalho apresenta-se um programa computacional para análise de cascas laminadas de materiais compostos reforçados por fibras com consideração de viscoelasticidade e falhas progressivas. O modelo numérico baseia-se em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total e em elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. A formulação apresentada permite realizar análises lineares e não lineares de estruturas laminadas feitas de materiais elásticos e viscoelásticos lineares, com deslocamentos arbitrariamente grandes e pequenas deformações. Para análise não linear utilizam-se os métodos de Newton-Raphson e de Controle por Deslocamentos Generalizados. A análise de falhas progressivas é realizada através de modelos de degradação da rigidez do material e as falhas nas lâminas são detectadas por meio dos critérios de falha macroscópicos de Hashin, Lee e Máxima Deformação. São consideradas falhas nas fibras, na matriz e por delaminação. Apresentam-se, ainda vários exemplos de aplicações da presente formulação, como análise de flexão e flambagem para estruturas de materiais elásticos e viscoelásticos com consideração de falhas progressivas e não linearidades geométricas. / This work presents a computational program for the progressive failure analysis in laminated composite shells reinforced by fibers. The numerical model is based on a Total Lagrangean incremental description and a degenerated three-dimensional finite element derived for shell analysis. The formulation is applied to linear and non-linear analysis of composite structures made of elastic and linear viscoelastic materials with arbitrarily large displacements and small strains. Newton-Raphson and Generalized Displacement Control Methods are used in nonlinear analysis. The progressive failure analysis is accomplished using material stiffness degradation models and the layer failures are detected by macroscopic failure criteria of Hashin, Lee and maximum strain. Fiber failure, matrix failure and delamination are considered. Several examples of the application of the present formulation are presented, like bending and buckling of structures made of elastic and viscoelastic materials with progressive failures and non linear analysis.