Caraterização e modelação do comportamento mecânico da resina fotopolimerizada V-Flash FTI-GN

A utilização de tecnologias de prototipagem em objetos e estruturas do dia-a-dia é cada vez maior. Porém, os componentes que é possível fabricar estão em geral associados a protótipos demonstrativos não funcionais. Para ultrapassar estas limitações têm vindo a ser desenvolvidos novos materiais, procurando a melhoria das suas características mecânicas. A presente dissertação insere-se no projeto Firend®, que se tem vindo a desenvolver numa parceria entre a Academia Militar e outras instituições como o Instituto Superior Técnico e procura avaliar a viabilidade da utilização da técnica de deposição de resina fotopolimerizável por ultra-violeta no fabrico de projéteis para o transporte especial de agentes extintores, procurando caracterizar o desempenho deste material em condições operativas simulativas do disparo real. A pesquisa bibliográfica da presente dissertação baseou-se numa breve introdução aos materiais poliméricos. O trabalho teórico consistiu na modelação numérica através do método dos elementos finitos do ensaio de compressão utilizando o programa Deform® e na respetiva validação do modelo através de comparação dos resultados das simulações com dados experimentais existentes na literatura da especialidade. O trabalho experimental fundamentou-se no fabrico e preparação de provetes através da tecnologia de impressão 3D, na descrição das ferramentas utilizadas e do plano experimental. No final verificou-se a fratura de todos os provetes ensaiados e uma grande dispersão dos resultados, conseguindo-se apenas retirar uma tensão de segurança que não deve ser ultrapassada. De acordo com o estudo realizado o material ensaiado demonstrou-se não ser apropriado para a aplicação pretendida e recomenda-se a avaliação de outros materiais igualmente utilizados pelas técnicas de prototipagem rápida, tais como uma mistura de uma resina polimérica com um outro material com características mecânicas mais adequadas.

Avaliação do comportamento mecânico de blindagens balísticas

Desde os primórdios da história, o ser humano tem procurado criar e aperfeiçoar mecanismos que o protejam das agressões do inimigo. Neste sentido, o desenvolvimento técnico e científico em torno das blindagens tem procurado contrariar o constante aperfeiçoamento dos projécteis e do seu poder de penetração. De facto, as blindagens são muitas vezes desenvolvidas para fins específicos de forma a aumentar o seu desempenho na protecção de pessoas e equipamentos. Para cumprir este objectivo, é muitas vezes necessário recorrer a soluções inovadoras, tanto em termos dos materiais e da respectiva qualidade/quantidade utilizada no fabrico, como ao nível do formato da própria blindagem. A avaliação do desempenho das blindagens é extremamente importante para garantir a segurança do utilizador nas mais diversas actividades, tanto militares, como civis. No entanto, esta informação é considerada muitas vezes sigilosa pelo risco que representa para a sociedade militar e civil, e/ou por fortes interesses económicos por parte das empresas que comercializam estes equipamentos de protecção. Quando realizada, esta avaliação restringe-se geralmente a aspectos meramente qualitativos, tais como a verificação do dano produzido pelo projéctil. No entanto, não é usual avaliar o valor da energia remanescente de impacto que, não sendo absorvida pela blindagem, é transmitida ao utilizador ou equipamento. Por outras palavras, será a não penetrabilidade da blindagem uma condição suficiente para garantir a segurança? A presente investigação incidiu no desenvolvimento de uma metodologia experimental inovadora que permita quantificar a energia remanescente de impacto, transmitida através da blindagem ao utilizador, a quando da interacção com o projéctil. Para permitir realizar os ensaios balísticos em condições laboratoriais controladas foi desenvolvido um sistema de impulsão electromagnética que possibilita a ausência de ruído, de fumos ou clarões, consentindo o disparo de diferentes tipos de projécteis com ajuste contínuo da energia de impacto. Para testar a metodologia desenvolvida foram utilizadas blindagens representativas das actividades do Exército Português. De facto, o contributo do presente trabalho permite preencher uma lacuna na avaliação de blindagens, apresentando-se como uma mais-valia, na medida que poderá ser utilizado futuramente pelo Exército Português para uma avaliação independente de blindagens.

Caracterização experimental de uma bomba ejetora

A opção de futuro incide sobre os processos de combustão em regime pobre e com baixos índices de formação de poluentes. Neste contexto, o presente trabalho estuda um ejetor de um queimador de gás propano, que equipa uma marmita utilizada para confeção de alimentos no Exército Português, para compreender o mecanismo de arrastamento de ar, com vista a identificar as causas que possam contribuir para uma diminuição da razão de equivalência da mistura ar/combustível. Estes queimadores são dispositivos de funcionamento estritamente mecânico e de conceção simples que permitem uma gama de potências caloríficas compreendidas entre 8 e 22 kW. Permitem uma boa estabilidade de chama que é um requisito fundamental de segurança. A regulação de potência é executada através de uma válvula de ajuste, contendo três posições, uma em que a alimentação se encontra cortada e as outras duas permitindo funcionar na potência mínima e máxima. De modo a efetuar o estudo do ejetor, numa primeira fase, submeteu-se o sistema a uma caracterização experimental do campo de escoamentos à entrada de ar do ejetor, a partir da técnica de diagnóstico Particle Image Velocimetry (PIV). Assim avalia-se de que forma o escoamento de ar exterior influencia o comportamento do escoamento da mistura de ar/combustível à saída do queimador. Numa segunda fase, recorre-se à técnica de diagnóstico Quimiluminescência para medição de espécies químicas, para avaliar o comportamento do ejetor a alterações de vários parâmetros, tais como caudal de combustível, área de entrada de ar e área de saída da mistura do difusor. Conclui-se que o ejetor mostrase "insensível" a alterações da área de saída e de entrada de ar, em relação ao valor médio da razão de equivalência. Porém observa-se que as misturas de ar/combustível são mais homogéneas quando as áreas de entrada, da saída e da garganta têm valores próximos.

Influência da resistência do betão leve e da taxa de armadura no comportamento da ligação viga-pilar

No dimensionamento de estruturas porticadas em betão armado normalmente a atenção que se dá às ligações viga-pilar não é proporcional à importância que têm no comportamento global da estrutura. Usualmente assume-se que estas ligações são rígidas e que os elementos estruturais têm um comportamento linear elástico. Contudo, ambas as generalizações são inadequadas, dado que, a ligação viga-pilar não é totalmente rígida e o efeito do comportamento das ligações viga-pilar sobre o comportamento global da estrutura também não é considerado. Nos últimos anos têm surgido trabalhos de investigação com o objetivo de clarificar e identificar os principais parâmetros de influência no comportamento das ligações viga-pilar de estruturas porticadas em betão armado, sob o efeito de ações monotónicas. A resistência do betão à compressão e a taxa de armadura são dois desses parâmetros que afetam o comportamento da ligação viga-pilar. No entanto, a informação relativa a este tipo de estudos mas considerando os elementos constituídos por betão com agregados leves é muito reduzida ou mesmo inexistente. Este documento tem por base a análise da influência da resistência à compressão do betão leve e da taxa de armadura de tração na ligação viga-pilar. Como tal, foi desenvolvido um programa experimental que contempla o ensaio de cinco peças, representativas da ligação viga-pilar, em que é imposta uma carga na extremidade da viga até provocar a rotura do nó. Para a produção das peças de ensaio foram usados betões com diferentes classes de resistência à compressão e diferentes taxas de armadura de tração, com o objetivo de se analisar a influência de cada um desses parâmetros através da comparação direta de resultados. Após análise dos dados recolhidos durante os ensaios foi possível observar que, a ligação viga-pilar não deve ser considerada como uma extensão das vigas e pilares adjacentes mas sim como elemento estrutural independente. A ligação deve ser analisada de forma detalhada, nomeadamente, a pormenorização das armaduras longitudinais e transversais, e o volume de betão nas zonas comprimidas. O dimensionamento incorreto do nó pode condicionar a segurança global da estrutura. Nas peças produzidas e ensaiadas com betões de menor resistência, o aumento da taxa de armadura não se refletiu num acréscimo da capacidade de carga, havendo portanto um subaproveitamento da capacidade resistente das armaduras. Todavia, quando se utilizou betões de maior resistência, o aumento da taxa de armadura já se refletiu num acréscimo da capacidade resistente da subestrutura.

Estudo experimental do punçoamento centrado em lages de betão leve

As aplicações do betão com agregados leves foi iniciada há mais de dois milénios pelos Romanos, sendo esse material produzido inicialmente com agregados leves naturais. Apesar do uso em Portugal ainda ser reduzido, quando comparado com outros países da Europa e da América, a utilização do betão estrutural de agregados leves (BEAL) pode ser bastante vantajosa, principalmente em elementos de laje e tabuleiros de pontes, associando a redução do peso próprio a resistências elevadas. Além da eficiência de desempenho estrutural e das vantagens económicas globais, o BEAL apresenta geralmente elevado desempenho de durabilidade, sendo uma solução competitiva em obras de reabilitação e reforço estrutural e de elementos pré-fabricados. Uma vez que a aplicação de BEAL em elementos de laje é particularmente vantajosa e eficiente, o estudo do comportamento e respetiva resistência ao punçoamento é fundamental para os casos de lajes fungiformes em BEAL armado. Apesar dos recentes códigos europeus estabelecerem parâmetros e expressões de dimensionamento para esse tipo de betão, estes são geralmente baseados nos dos betões de densidade normal e corrigidos por coeficientes de correção para os BEAL, os quais resultam, por vezes, em desvios significativos. Aliando a este facto, a escassez de estudos experimentais para essa aplicação, o presente estudo surge nesse contexto. O trabalho de investigação apresentado tem como principal objetivo o estudo do punçoamento centrado em lajes de BEAL, variando a sua resistência. Para o efeito foram produzidas seis lajes, onde se utilizaram três tipos de BEAL com diferentes classes de resistência à compressão. Produziram-se duas lajes de cada classe de resistência e procedeu-se aos ensaios definidos, aplicando uma carga pontual no centro da laje, com aumento gradual até originar a rotura por punçoamento. Através da análise dos resultados dos ensaios, observou-se que, o aumento da resistência do betão à compressão originou maior capacidade resistente ao punçoamento e maior capacidade de deformação das lajes ensaiadas. Estudaram-se também os seguintes parâmetros, em função da resistência do BEAL: carga de fendilhação, rigidez, o ângulo do cone de punçoamento e o perímetro de contorno crítico. Os valores obtidos foram ainda comparados com as previsões de vários códigos de betão armado e apresentam-se as principais conclusões