21 resultados para Compósitos híbridos
em Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa - Portugal
Resumo:
Os painis corrugados tm cada vez maior aplicabilidade em engenharia. So frequentemente utilizados em estruturas sandwich, em telhados e tm muitas outras aplicaes nas indstrias civil, mecnica, aeronutica e naval. Esta crescente aplicao deve-se ao facto de as suas corrugaes conferirem maior rigidez ao painel devido ao aumento do rcio resistncia/peso, evitando-se assim o recurso a reforos estruturais. Este facto, associado s caractersticas dos materiais compósitos laminados, que comparativamente com os materiais tradicionais, evidenciam uma relao rigidez/peso, bem como um comportamento mecnico; no mesmo sentido, contribui para uma potencial utilizao deste tipo de soluo, em variadssimas situaes na rea das engenharias. Este tipo de painis particularmente adequado em situaes de carga em que se verificam esforos de compresso e toro. Com o presente trabalho, pretende-se efectuar um estudo de anlise do comportamento mecnico, quer em termos de anlise esttica linear, quer de vibraes livres de um painel corrugado em material compsito, sendo analisadas vrias variveis, nomeadamente: o tipo de material, a geometria da corrugao, a sequncia de empilhamento das camadas de fibra, entre outras. Para este efeito, e aps o enquadramento do tipo de problema que se possui, utilizado o software comercial de anlise por elementos finitos, Ansys.
Resumo:
Este trabalho aborda o comportamento mecnico de elementos curvos em materiais compósitos aquando sujeitos a foras e momentos nas extremidades. Os modos de falha mais comuns so estudados em detalhe: falha transversal na matriz devido a tenses de flexo (tenses circunferenciais), ou falha por delaminagem devido as tenses interlaminares de traco verificadas ao longo da espessura na regio curva (tenses radiais). Inicialmente, faz-se uma abordagem sobre a influncia de Z-Pins na resistncia interlaminar, uma abordagem sobre os efeitos de bordo, e sobre tenses interlaminares com base em teorias Layerwise de ordem superior. Salienta-se, ainda, a importncia do estudo feito com o World-Wide Failure Exercise (WWFE) (Hinton et al. 2004) na comunidade cientfica relacionada com o tema dos materiais compósitos. O presente trabalho, essencialmente dividido em duas partes: modelos analticos e modelos numricos. So estudados provetes curvos, em forma de C (semicircular), geometria analisada por Ko e Jackson (1989); e em forma de L (cantoneira de abas iguais), analisados por Sun e Kelly (1988). Comea-se por fazer uma anlise terica, atravs da Teoria Multicamada, ao trabalho Ko e Jackson, autores da mesma. Analisou-se tambm, atravs desta teoria, a parte em quarto de crculo da viga estudada por Sun e Kelly. Aps ter a soluo analtica bem compreendida, essa teoria aplicada ao principal estudo deste trabalho, um provete semicircular, usando os empilhamentos de Sun e Kelly. ainda estudado, e aplicado a este ltimo, o critrio de falha em trs dimenses (3D) proposto por Hashin (1980). Na segunda parte, feita uma validao numrica dos trs casos anteriores, com recurso ao software comercial de elementos finitos (EF), ANSYS. Estes estudos de EF tm a diferena, relativamente aos originais, de serem em 3D, podendo assim ser retiradas todas as tenses necessrias para se aplicar o critrio de falha. No final, feita uma comparao geral entre os resultados analticos e numricos.
Resumo:
Na presente dissertao estuda-se o comportamento mecnico em vigas construdas em materiais compósitos, abordando diferentes teorias de base. Foram desenvolvidos dois elementos Lagrangeanos de viga-barra, baseados na teoria ao corte de primeira ordem e na teoria ao corte de ordem superior, quadrticos e cbicos, respectivamente. Os modelos foram implementados na aplicao de computao simblica MAPLE e comparados com solues alternativas. Foram realizados estudos em anlise esttica linear e nesse contexto foi estudada a influncia da variao dos ngulos de orientao das fibras e do nmero de camadas de empilhamento do laminado. Foi iniciado um estudo sobre o comportamento de materiais FGM.
Resumo:
Os materiais compósitos base de polmeros lquido-cristalinos sofreram um grande desenvolvimento nas trs ltimas dcadas, com uma vasta utilizao pela indstria, nomeadamente a aeronutica e aeroespacial. Este trabalho, numa primeira fase desenvolveu-se com base numa pesquisa bibliogrfica que tinha como principal objectivo conhecer o estado da arte dos polmeros lquido-cristalinos (PLCs) e suas aplicaes em materiais compósitos. Foi realizado um estudo bibliogrfico das propriedades mecnicas dos principais sistemas de compósitos termoendurecveis e termoplsticos de forma a criar um enquadramento do tema a desenvolver. Realizou-se tambm uma pesquisa sobre os mais recentes desenvolvimentos relativos s aplicaes dos PLCs na indstria aeronutica e aeroespacial, com o estudo a incidir sobre as mais recentes aplicaes em projectos desenvolvidos nomeadamente pela NASA. O trabalho foi direccionado para o estudo do Kevlar, desde a sua produo, caracterizao das suas principais propriedades mecnicas e aplicaes industriais, com principal interesse nas aplicaes em materiais compósitos. Particular ateno foi dada aos problemas que podem afectar o desempenho dos laminados produzidos com reforo de Kevlar. Neste trabalho os compósitos pr-impregnados foram estudados tendo em conta a sua caracterizao em funo das formas de empilhamento e das suas propriedades mecnicas. Foram consideradas neste estudo as normas ASTM (American Society for Testing and Materials) relativas aos ensaios a realizar, em particular o seu campo de aplicao e a metodologia dos ensaios para determinao das propriedades mecnicas dos compósitos. Neste trabalho realizado um estudo comparativo sobre as propriedades mecnicas quando ocorrem, ou no, defeitos nos laminados. Foram realizados ensaios no destrutivos por ultra-sons de forma a garantir a qualidade do laminado para a produo dos provetes, assim como para a confirmao da correcta localizao dos defeitos induzidos. No trabalho experimental, realizaram-se ensaios traco, fadiga, compresso e flexo, com o fim de comparar grupos de provetes, com e sem defeitos, e caracterizar as variaes das propriedades mecnicas. So abordados os factores que influenciam o desempenho de um laminado de Kevlar e os factores que desencadeiam a sua deteriorao. A delaminao um grave problema que afecta os laminados e que limita o seu desempenho. O estudo demonstrou que um dos principais problemas nos laminados de compósitos base de polmeros lquido-cristalinos a fadiga.
Resumo:
Os veculos hbrido hidrulico so constitudos por duas fontes de energia, uma que proporciona a potncia hidrulica (sistema hidrulico) e outra que proporciona a potncia atravs de um motor de combusto interna. Existem veculos híbridos hidrulicos a circular, derivados de veculos convencionais, aos quais se adapta um sistema hidrulico. Os veculos híbridos hidrulicos requerem o estudo das foras aerodinmico e de todas as resistncias que se ope ao seu movimento, alm da modelao dos componentes hidrulicos que afectam a performance do veculo. Os estudos destes componentes hidrulicos para anlise da performance do veculo hbrido foram abordados neste trabalho. Foi utilizado o programa computacional Matlab/simulink, que permite modelar os componentes hidrulicos e os subsistemas necessrios para definir o modelo computacional de veculo hbrido. Por fim, utilizando os modelos do veculo hbrido simulou-se o seu funcionamento para vrias condies. feita a anlise dos resultados obtidos para as simulaes, em particular a nvel de consumo de combustvel, emisso de poluio e autonomia. feita e discutida comparao dos resultados dos veculos.
Resumo:
Na presente dissertao tem-se como objectivo estudar dois dos mtodos mais comuns de unio adesiva de materiais compósitos laminados. Os mtodos referidos so a junta sobreposta simples e a junta sobreposta dupla. A dissertao foi realizada usando o mtodo de elementos finitos recorrendo ao software ABAQUS. Esta encontra-se dividida numa anlise de tenses e numa anlise dos modos de falha e da resistncia das juntas. No que diz respeito anlise de tenses, so estudadas as distribuies de tenses e deformaes para os dois tipos de juntas referidas, ao longo da linha mdia do adesivo. Esta anlise de tenses tem em considerao a influncia de vrios parmetros, como a espessura do adesivo, a espessura do aderente, o filete no aderente, o comprimento de sobreposio e a sequncia de empilhamento, na distribuio de tenses na camada de adesivo. So tambm comparados as anlises na qual se define o comportamento do adesivo como sendo elstico e noutra como sendo elasto-plstico. Relativamente anlise dos modos de falha e resistncia da junta, alm do modelo numrico que inclui elementos de interface, em conjunto com o ABAQUS, no sentido de prever a tenso de rotura e de simular o incio e a propagao do dano que leva rotura, tambm efectuado uma anlise analtica usando o critrio de cedncia para prever a fora de rotura da junta. A validao de ambos os estudos foi efectuada comparando os resultados com artigos cientficos ou relatrios j publicados.
Resumo:
Trabalho Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre em Engenharia Mecnica
Resumo:
Trabalho Final de Mestrado para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Mecnica
Resumo:
Esta dissertao tem como objectivo demonstrar a aplicabilidade tcnica associada a uma anlise econmica da aplicao de sistemas de energia híbridos regenerativos (S.E.H.R.) em equipamentos remotos de telecomunicaes em territrio angolano. Embora Angola seja um pas que grande produtor e exportador de combustveis fsseis, nomeadamente petrleo, existem carncias graves ao nvel da distribuio e refinao do mesmo, sendo assim um pas que tem um deficit energtico enorme, onde muito comum a existncia de apages mesmo na sua capital Luanda. Tal facto provoca a necessidade de busca de fontes de energia alternativas da Empresa de Distribuio de Electricidade (EDEL), sendo que muito comum a existncia e a utilizao de geradores a diesel nas casas da classe mdia e alta angolana. As filas para o abastecimento de combustvel so enormes a qualquer hora do dia e noite, e so potenciadas pela existncia maioritria de veculos de alta cilindrada, normalmente de traco 4X4, associada escassez de pontos de distribuio de combustvel refinado. H um forte desequilbrio aparente entre a oferta e a procura. Sendo um pas que saiu de um conflito interno armado em 2002, h a necessidade de reconstruir as infra-estruturas deste pas que tem cerca de 17 milhes de habitantes (dos quais se estima que 6 a 7 milhes1 estejam na rea metropolitana de Luanda) e uma rea de 1.246,700 km (cerca de 14,5 vezes maior do que Portugal). Aqui as telecomunicaes tm um papel fundamental, aproximando o pas, garantindo a informao e contribuindo para a reduo do isolamento das populaes. No tendo infra-estruturas de rede fixa que consigam garantir de forma cabal e consistente as necessidades do pas, os Sistemas de Telecomunicaes Mveis ganham uma importncia fulcral para o desenvolvimento e aproximao das populaes, sendo que necessitam de energia para laborar, e assim se torna necessrio garantir o seu funcionamento do ponto de vista energtico. Assim sendo, foi efectuado uma anlise tcnica, associada a uma apreciao econmica, para um site de telecomunicaes da ltima gerao (3G), a colocar em Angola, garantindo o seu funcionamento atravs de sistemas fotovoltaicos (PV), elicos, a hidrognio, com o auxilio de um gerador a diesel, e deixando o sistema preparado para uma eventual chegada de energia atravs da EDEL.
Resumo:
A introduo desta tese comea por realizar um enquadramento do projecto em mo, apresentando a central de energia das ondas em que se encontram os componentes em fibra de vidro a projectar. Esta central usa o princpio de variao de coluna de gua, e encontra-se localizada na ilha do Pico, Aores. So de seguida apresentados os objectivos deste trabalho, que consistem na seleco de materiais de fabrico dos componentes, desenvolvimento de uma metodologia para projectar juntas aparafusadas em materiais compósitos, dimensionamento e comparao de duas juntas concorrentes em materiais compósitos: junta solicitada traco e junta solicitada ao corte, validao da anlise e estudo das causas dos vrios tipos de falha destas juntas. A parte I deste trabalho o resultado da pesquisa bibliogrfica efectuada para levar a cabo os objectivos definidos. Assim, comea por se fazer uma descrio dos materiais e processos de fabrico que mais se adequam ao presente projecto, nomeadamente fibra de vidro, resinas, tecidos, impregnao manual, RTM e infuso por vcuo. Daqui resultou que os materiais mais adequados para esta aplicao so fibra de vidro do tipo E e resina polyester devido ao seu baixo custo e larga utilizao em aplicaes estruturais marinhas. O processo de fabrico mais eficiente a infuso por vcuo devido sua vocao para pequenas sries de produo, a poupana que permite em termos de mo-de-obra, a complacncia com normas de emisso de volteis e as boas propriedades das partes produzidas. No captulo II da parte I so discutidos os tpicos relacionados com juntas em materiais compósitos. Da pesquisa levada a cabo conclui-se que as grandes vantagens das juntas aparafusadas so a sua facilidade de montagem e desmontagem, facilidade de inspeco e capacidade de ligar quaisquer tipos de materiais. Quanto furao de compósitos importante referir a necessidade de utilizar ferramentas resistentes e parmetros de maquinao que minimizem o dano infligido aos laminados. Isto possvel atravs da seleco de ferramentas com passos baixos que reduzam igualmente a dimenso do seu centro esttico responsvel pela fora axial exercida sobre o laminado - principal factor causador de dano. Devem-se igualmente utilizar baixas velocidades de avano e elevadas velocidades de rotao. importante salientar a importncia da realizao de pr-furao, de utilizao de um prato de suporte na superfcie de sada do laminado e a existncia de ferramentas especialmente concebidas para a furao de compósitos. Para detectar e quantificar o dano existente num furo destacam-se os mtodos de inspeco ultrasnica e a radiografia. Quanto aos parmetros que influenciaram o comportamento de juntas aparafusadas destacam-se os rcios largura/dimetro, distncia ao bordo/dimetro, espessura/dimetro, pr-tenso, frico, sequncia de empilhamento e respectivas propores, dimenso das anilhas e folga entre o parafuso e o furo. A pesquisa efectuada visando metodologias de projecto fiveis ditou a necessidade de utilizar mtodos que permitiram determinar o parafuso mais carregado de uma junta, efectuar o clculo de tenses no mesmo, e ainda mtodos que permitam determinar a primeira falha que ocorre no laminado bem como a falha final no mesmo. O captulo III da primeira parte descreve os mtodos de anlise de tenses necessrios para as metodologias de projecto utilizadas. Aqui apresentada a teoria clssica da laminao, um mtodo para determinao do parafuso mais carregado, um mtodo analtico baseado na teoria da elasticidade anisotrpica de um corpo e o mtodo dos elementos finitos. O mtodo para determinar o parafuso mais carregado - anlise global - consiste num modelo bidimensional de elementos finitos em que 2 laminados coincidentes so modelados com elementos lineares de casca com 4 ns, sendo a extremidade de um laminado restringida em todos os graus de liberdade e a extremidade oposta do segundo laminado carregada com a carga pretendida. Os laminados so ligados atravs de elementos mola que simulam os parafusos, sendo a sua constante de rigidez previamente calculada para este fim. O mtodo analtico modela o contacto assumindo uma distribuio de presso cosinoidal ao longo de metade do furo, e vlido para laminados simtricos e quasi-isotrpicos. O mtodo dos elementos finitos o que mais factores permite ter em conta, sendo os modelos tridimensionais com um elemento por camada os que melhor modelam o estado de tenses experienciado por uma junta aparafusada em materiais compósitos. O tpico de anlise de falha abordado no captulo 4 da primeira parte. Aqui so apresentados os resultados do world wide failure exercice que compara vrios critrios de falha existentes at 2004, fazendo-se referncia a desenvolvimentos recentes que tm ocorrido nesta rea. O critrio de Puck surge como aquele que permite previses de falha mais exactas. O critrio de falha de Hashin 3D foi o escolhido para o presente trabalho, devido sua facilidade de implementao num modelo de elementos finitos, sua capacidade para detectar modos de falha subcrticos e sua utilizao em trabalhos anteriores que apresentaram previses de falha muito prximas dos dados experimentais. Tambm neste captulo se apresentaram os vrios tipos de falha de uma junta aparafusada em materiais compósitos, apresentando as causas de cada uma. Por fim, na ltima seco, apresenta-se o mtodo de dano progressivo que se desenvolveu para prever a primeira falha final do laminado. Este muito interessante tendo permitido previses de falha muito prximas dos resultados experimentais em trabalhos anteriores. Este mtodo iterativo e encontra-se dividido em 3 passos: Anlise de tenses, anlise de falha utilizando o critrio de Hashin 3D e degradao de propriedades, de acordo com o tipo de falha detectada. Para alm dos passos referidos, existe ainda um quarto responsvel pelo fim da anlise que consiste na aferio da existncia ou no de falha final e respectivo tipo de falha (por presso de contacto, por tenso ou por esforos de corte). No captulo V da primeira parte apresentado o resultado de uma pesquisa das normas de teste necessrias para obter as propriedades dos materiais requeridas para a aplicao dos mtodos descritos neste trabalho. A parte II deste trabalho consiste na aplicao dos mtodos apresentados na parte I ao caso concreto em estudo. Os softwares Microsoft Excel, Matlab e ANSYS foram utilizados para este fim. A junta comea por ser dimensionada estimando a espessura necessria do componente e o nmero e caractersticas dos parafusos. De seguida foi feita uma anlise global flange em estudo determinando a fora suportada pelo parafuso mais carregado. Aps esta anlise desenvolveu-se um modelo tridimensional de elementos finitos da zona em que se encontra o parafuso mais carregado, utilizando elementos slidos lineares e isoparamtricos de 8 ns e uma malha gerada pelo mtodo directo. Aplicou-se a este modelo o algoritmo de dano progressivo descrito na primeira parte. Comeou por se incluir explicitamente o parafuso, anilhas, pr-tenso e a modelao dos vrios contactos com frico posteriormente simplificado o modelo restringindo radialmente os ns da poro carregada do furo, excluindo os factores mencionados inicialmente. Procurou-se validar o modelo utilizando o mtodo de clculo de tenses descrito na primeira parte, desenvolvendo um programa em Matlab para o efeito. Tal no foi possvel tendo-se includo a tentativa realizada em anexo. Para efeitos de dimensionamento, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos de duas dimenses da junta em causa, utilizando elementos de casca lineares de quatro ns isoparamtricos com uma espessura unitria. Atravs da anlise de tenses efectuada com este modelo, e utilizando um mtodo combinado programado em linguagem paramtrica, foi possvel dimensionar as duas juntas concorrentes pretendidas. Este mtodo combinado consistiu no clculo de tenses em pontos localizados sobre uma curva caracterstica e utilizao de um critrio de falha quadrtico para clculo da espessura necessria para a junta. O dimensionamento ditou que a junta solicitada tenso necessita de pelo menos 127% das camadas e do custo de uma junta solicitada ao corte equivalente.
Resumo:
Os veculos híbridos so parte da soluo atual para reduzir o consumo de combustvel e emisses de gases de escape, so reconhecidos pela sociedade e contribuem para o desenvolvimento da mobilidade de uma forma ambientalmente sustentvel, despertando a conscincia coletiva para a correta utilizao dos recursos energticos. Este trabalho descreve um estudo sobre trs automveis, que tm de comum o mesmo bloco de motor de combusto, mas utilizam-no associado a tecnologias diferentes, sendo um convencional, um de tecnologia no completamente hbrido (hbrido mnimo), e outro de tecnologia completamente hbrido (hbrido total). Inicialmente foi efetuada uma pesquisa sobre a tecnologia e modo de funcionamento do automvel hbrido. Solues como recuperao de energia dissipada pela travagem, paragem automtica do motor de combusto interna ao ralenti, desativao parcial ou total de cilindros motor para poupar combustvel, esto associadas aos automveis híbridos estudados, permitindo mesmo quando aplicadas aos automveis convencionais modernos torn-los mais eficientes e menos poluentes. De modo a identificar as principais diferenas entre os trs automveis foram realizados testes de estrada, reproduzindo uma utilizao real baseada no Novo Ciclo de Conduo Europeu, com uma recolha representativa e significativa de condies reais de conduo. Foram considerados fatores como passividade/agressividade de conduo ao volante do condutor, perfis de velocidade, acelerao, eficincia da transmisso, resistncia ao rolamento coeficiente de resistncia aerodinmica com condies variveis de vento junto ao mar e serra. Registou-se a influncia do peso e hbitos de conduo no consumo de combustvel, possibilitando identificar desvios, intervalos e limites expectveis de desempenho e consumo para cada um dos carros. Esta tese permitiu desenvolver conhecimentos para melhor entender as vantagens e condicionantes de utilizao do automvel hbrido, onde a reduo de consumo de combustvel e custo de explorao a recompensa, pela utilizao da mais-valia tecnolgica.
Resumo:
O mbito da presente tese o estudo de juntas mecnicas em material compsito realizado com fibra de vidro. Os materiais compósitos so a soluo procurada pela generalidade dos sectores da indstria, devido essencialmente sua grande capacidade estrutural e sua resistncia mecnica especfica, ou seja, a resistncia mecnica versus peso ser em geral maior que nas ligaes metlicas. O estudo efectuado neste trabalho referente delaminao presente na furao de materiais compósitos, sendo esta um dos problemas de maior gravidade, existente quando se realiza a furao do material. Este problema influncia a integridade estrutural do material bem como a sua fiabilidade a longo prazo. Foram usados dois mtodos de furao, o primeiro conhecido por furao convencional e o segundo habitualmente designado mtodo KTH ou por furao orbital. Foi feita uma comparao entre estes dois mtodos e verificado qual deles apresenta menor delaminao em torno do furo e melhor qualidade de furo. Conclui-se que a furao orbital apresenta uma delaminao inferior relativamente furao convencional, e que esta prefervel para a realizao de furao em material compsito.
Resumo:
Mestrado em Medicina Nuclear - rea de especializao: Tomografia por Emisso de Positres.
Resumo:
Trabalho de Projeto realizado para obteno do grau de Mestre em Engenharia Informtica e de Computadores
Resumo:
Trabalho Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre em Engenharia Electrnica e Telecomunicaes
