38 resultados para Compósitos híbridos
Resumo:
Rehabilitation is becoming more and more usual in the construction sector in Portugal. The introduction of newer construction materials and technical know-how of integrating different materials for achieving desired engineering goals is an important step to the development of the sector. Wood industry is also getting more and more adapted to composite technologies with the introduction of the so called highly engineered wood products and with the use of modification treatments. This work is an attempt to explain the viability of using stainless steel and glass fibre reinforced polymer (GFRP) as reinforcements in wood beams. This thesis specifically focuses on the flexural behaviour of Portuguese Pine unmodified and modified wood beams. Two types of modification were used: 1,3-dimethylol-4,5- dihydroxyethyleneurea (DMDHEU) resin and amid wax. The behaviour of the material was analysed with a nonlinear model. The latter model simulates the behaviour of the reinforced wood beams under flexural loading. Small-scale beams (1:15) were experimented in flexural bending and the experimental results obtained were compared with the analytical model results. The experiments confirm the viability of the reinforcing schemes and the working procedures. Experimental results showed fair agreement with the nonlinear model. A strength increase between 15% and 80% was achieved. Stiffness increased by 40% to 50% in beams reinforced with steel but no significant increase was achieved with the glass fibre reinforcement.
Resumo:
Desde a sua licenciatura o signatrio tem dedicado a sua atividade profissional rea dos materiais compósitos de matriz polimrica e em especial aos perfis pultrudidos. A implementao destes perfis em Portugal deve-se em parte ao trabalho realizado pelo signatrio na empresa ALTO Perfis Pultrudidos, Lda. Esta empresa surgiu de um spin-off acadmico, em 1996, a partir do INEGI, Instituto de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial onde os dois scios desenvolveram trs anos de investigao nesta rea. O signatrio assumiu a responsabilidade pelos departamentos financeiro, comercial e de projeto, colaborando na parte produtiva, quer na implementao de novas tcnicas de fabrico quer no fabrico em si. A partir de 1999, criou e assumiu a responsabilidade do departamento de obras. Foi a partir desta data que novos desafios apareceram e a realizao do projeto de estruturas em perfis pultrudidos teve um grande crescimento. O signatrio contribuiu para a introduo de outros meios de produo na empresa, como a moldao manual, o RTM Light, injeo de poliuretano, equipamentos de comando numrico para maquinagem de modelos, fabrico de moldes, corte de peas e mais recentemente um equipamento de projeo. Todos estes investimentos permitiram um crescimento sustentvel da empresa sempre apostando na qualidade. No ano de 2006, a empresa obteve a certificao de acordo com a norma ISO 9001, para a qual muito se empenhou o signatrio. Tendo os perfis pultrudidos ocupado grande parte da experincia profissional do signatrio, ser sobre este tema que ser apresentado este trabalho de natureza profissional. Neste trabalho explicado o que so perfis pultrudidos, descreve-se o processo de fabrico, a conceo material do perfil pultrudido, as matrias-primas especficas para este processo, algumas aplicaes destes materiais, como se dimensionam e por fim o dimensionamento de uma estrutura constituda com estes perfis, estrutura esta para suporte de um seletor de azeitonas numa indstria alimentar.
Resumo:
A satisfao das necessidades energticas mundiais, cada vez mais exigentes, bem como a necessidade urgente de procurar caminhos que permitam usufruir de energia, da forma menos poluente possvel, levam necessidade de serem explorados caminhos que permitam cumprir estes pressupostos. A escolha da utilizao das energias renovveis na produo de energia, torna-se cada vez mais interessante, quer do ponto de vista ambiental quer econmico. O fundamento da lgica difusa est associado recolha de informaes vagas, que so no fundo uma linguagem falada por seres humanos, possibilitando a passagem deste tipo de linguagem para formato numrico, permitindo assim uma manipulao computacional. Elementos climticos como o sol e o vento, podem ser descritos em forma de variveis lingusticas, como o caso de vento forte, temperatura baixa, irradiao fraca, etc. Isto faz com que a aplicao de um controlo a partir destes fenmenos, justifique ser realizado com recurso a sistemas de inferncia difusa. Para a realizao do trabalho proposto, foram consumados estudos relativos s energias renovveis, com particular enfoque na solar e na elica. Tambm foi realizado um estudo dos conceitos pertencentes lgica difusa e a sistemas de inferncia difusa com o objetivo de perceber os diversos parmetros constituintes desta matria. Foi realizado o estudo e desenvolvimento de um sistema de aquisio de dados, bem como do controlador difuso que o buslis do trabalho descrito neste relatrio. Para tal, o trabalho foi efetuado com o recurso ao software MATLAB, a partir do qual foram desenvolvidas aplicaes que possibilitaram a obteno de dados climticos, com vista sua utilizao na toolbox Fuzzy Logic a qual foi utilizada para o desenvolvimento de todo o algoritmo de controlo. Com a possibilidade de aquisio de dados concluda e das variveis que iriam ser necessrias definidas, foi implementado o controlador difuso que foi sendo sintonizado ao longo do trabalho por forma a garantir os melhores resultados possveis. Com o recurso ferramenta Guide, tambm do MATLAB, foi criada a interface do sistema com o utilizador, sendo possvel a averiguao da energia a ser produzida, bem como das contribuies de cada uma das fontes de energia renovveis para a obteno dessa mesma energia. Por ltimo, foi feita uma anlise de resultados atravs da comparao entre os valores reais esperados e os valores obtidos pelo controlador difuso, bem como assinaladas concluses e possibilidades de desenvolvimentos futuros deste trabalho.
Resumo:
O mtodo de unio com ligaes adesivas est cada vez mais a ser utilizado na conceo de estruturas mecnicas, por causa das vantagens significativas desta tcnica em comparao com as ligaes tradicionais. De facto, as juntas com ligao adesiva esto sob investigao intensa h bastante tempo. Entre as vantagens, destaca-se a reduo de peso e possibilidade de unir diferentes materiais, incluindo compósitos, sem danificar as estruturas a ligar. Os adesivos comerciais variam desde resistentes e frgeis (por exemplo, Araldite AV138) a menos resistentes e dcteis (por exemplo, Araldite 2015). Uma nova famlia de adesivos de poliuretano combina elevada resistncia e ductilidade (por exemplo, Sikaforce 7888). Este trabalho compara o desempenho trao dos trs adesivos supracitados, em juntas de alumnio (Al6082-T651) de sobreposio simples e dupla, com variao dos valores de comprimento de sobreposio (LO). A anlise numrica de modelos de dano coesivo (MDC) foi realizada para analisar as tenses de arrancamento (oy) e as de corte (txy) na camada adesiva, para estudar a varivel de dano do MDC durante o processo de rotura e para avaliar a capacidade MDC na previso da resistncia da junta. A anlise da resistncia e da varivel de dano ajudou na compreenso das diferenas entre os adesivos no que se refere ao processo de rotura e resistncia da junta. Observou-se que as juntas de sobreposio dupla apresentam uma distribuio de tenses bastante mais favorvel relativamente s juntas de sobreposio simples, principalmente devido eliminao da flexo do substrato interior. Como resultado, a resistncia destas juntas foi tipicamente superior ao dobro da observada para as juntas de sobreposio simples, com exceo de algumas configuraes de junta em que houve plastificao extensa ou mesmo rotura dos substratos por trao. O trabalho proposto permitiu tambm concluir que as previses MDC so tipicamente precisas, e qual a famlia de adesivos mais adequada para cada configurao de junta, com a clara vantagem para o Sikaforce 7888. Como resultado deste trabalho, foram propostas diretrizes de conceo para juntas adesivas.
Resumo:
As ligaes adesivas so frequentemente utilizadas na fabricao de estruturas complexas que no poderiam ou no seriam to fceis de ser fabricadas numa s pea, a fim de proporcionar uma unio estrutural que, teoricamente, deve ser pelo menos to resistente como o material de base. As juntas adesivas tm vindo a substituir mtodos como a soldadura, e ligaes parafusadas e rebitadas, devido facilidade de fabricao, menor custo, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistncia, entre outras caractersticas. Os materiais compósitos reforados com fibra de carbono so amplamente utilizados em muitas indstrias, tais como de construo de barcos, automvel e aeronutica, sendo usados em estruturas que requerem elevada resistncia e rigidez especficas, o que reduz o peso dos componentes, mantendo a resistncia e rigidez necessrias para suportar as diversas cargas aplicadas. Embora estes mtodos de fabricao reduzam ao mximo as ligaes atravs de tcnicas de fabrico avanadas, estas ainda so necessrias devido ao tamanho dos componentes, limitaes de projecto tecnolgicas e logsticas. Em muitas estruturas, a combinao de compósitos com metais tais como alumnio ou titnio traz vantagens de projecto. Este trabalho tem como objectivo estudar, experimentalmente e por modelos de dano coesivo (MDC), juntas adesivas em L entre componentes de alumnio e compsito de carbono epxido quando solicitados a foras de arrancamento, considerando diferentes configuraes de junta e adesivos de ductilidade distinta. Os parmetros geomtricos abordados so a espessura do aderente de alumnio (tP2) e comprimento de sobreposio (LO). A anlise numrica permitiu o estudo da distribuio das tenses, evoluo do dano, resistncia e modos de rotura. Os testes experimentais validam os resultados numricos e fornecem mecanismos de projecto para juntas em L. Foi mostrado que a geometria do aderente em L (alumnio) e o tipo de adesivo tm uma influncia directa na resistncia de junta.
Resumo:
A tecnologia de ligao por adesivos estruturais tem vindo a ser utilizada ao longo de vrias dcadas, permitindo solucionar diversos problemas associados a tcnicas chamadas "tradicionais" de ligao, como a soldadura, a rebitagem ou a ligao aparafusada. Esta uma alternativa vivel para substituir as ligaes mecnicas, devido a diversos fatores como o menor peso estrutural, menor custo de fabricao e capacidade de unio de diferentes materiais. O crescente recurso a materiais compósitos em diversas indstrias, nomeadamente a aeronutica e naval, levaram ao consequente aumento da aplicao de ligaes adesivas, por serem indicadas como forma de unio destes materiais, onde de enaltecer a sua elevada resistncia fadiga. Uma junta adesiva est maioritariamente sujeita a esforos de corte e arrancamento e portanto o conhecimento dos mdulos de elasticidade trao (E) ou corte (G) do adesivo, e ainda as resistncias mximas trao e ao corte, no suficiente quando se pretende prever o comportamento da mesma. Na verdade, torna-se necessrio abranger na anlise a plastificao progressiva verificada nas juntas adesivas antes da rotura, sendo necessrio o conhecimento de parmetros tais como a taxa crtica de libertao de energia de deformao trao (GIc) e corte (GIIc). Este trabalho pretende estudar um adesivo estrutural recentemente lanado no mercado, carecendo portanto da sua caracterizao, para facilitar a previso da resistncia de estruturas adesivas ligadas com o mesmo. So 4 os ensaios a realizar: ensaios trao de provetes em bruto, ensaios ao corte com a geometria Thick Adherend Shear Test (TAST), ensaios Double-Cantilever Beam (DCB) e ensaios End-Notched Flexure (ENF). Com a realizao dos ensaios referidos, sero determinadas as propriedades mecnicas e de fratura trao e ao corte, e sero fornecidos os parmetros para a previso da resistncia de juntas adesivas com este adesivo por uma variedade de mtodos, desde mtodos analticos mais expeditos at aos mtodos numricos mais avanados existentes atualmente. Os resultados foram de encontro aos disponibilizados pelo fabricante, sempre que estes se encontravam disponveis, obtendo-se discrepncias bastante reduzidas nos diversos parmetros determinados.
Resumo:
Durante as ltimas dcadas, os materiais compósitos tm substitudo com sucesso os materiais tradicionais em muitas aplicaes de engenharia, muito devido s excelentes propriedades que se conseguem obter com a combinao de materiais diferentes. Nos compósitos reforados com fibras longas ou contnuas tem-se verificado, ao longo dos ltimos anos, um aumento do uso de matrizes termoplsticas, fruto de vrias vantagens associadas, como o facto de serem bastante mais ecolgicas, comparativamente s termoendurecveis. No entanto, este aumento est muito dependente do desenvolvimento de novas tecnologias de processamento, pois a elevada viscosidade dos termoplsticos, comparativamente aos termoendurecveis, dificulta significativamente o processo. Muitos equipamentos de produo de termoplsticos so resultado de adaptaes de equipamentos de produo de termoendurecveis, onde normalmente necessrio adicionar fornos de pr-aquecimento. Neste trabalho, pretendeu-se produzir pr-impregnados de fibras contnuas com matriz termoplstica, por deposio a seco de polmero em p sobre fibras de reforo (denominados por towpreg) para, posteriormente, serem transformados por pultruso e caracterizados. As matrias-primas utilizadas foram: Polipropileno (PP) como matriz termoplstica e fibra de carbono como reforo. Por forma a melhorar as propriedades finais do compsito, foram otimizadas as condies de processamento na produo dos towpregs, estudando-se a influncia da variao dos parmetros de processamento no teor de polmero presente nestes, tendo como objetivo teores mssicos de polmero superiores a 30%. A condio tima e a influncia dos parmetros de processamento foram obtidas com o auxlio do Mtodo de Taguchi. Os perfis produzidos por pultruso foram sujeitos a ensaios de flexo, de forma a obter as suas propriedades quando sujeitos a esse tipo de esforo. Foram tambm realizados ensaios de calcinao de forma a obter as fraes mssicas de fibra e polmero presentes no compsito final. Sabidas as fraes mssicas, converteramse em fraes volmicas e obtiveram-se as propriedades teoricamente esperadas atravs da Lei das Misturas e compararam-se com as obtidas experimentalmente. As propriedades obtidas foram tambm comparadas com as de outros compósitos pultrudidos.
Resumo:
With the need to find an alternative way to mechanical and welding joints, and at the same time to overcome some limitations linked to these traditional techniques, adhesive bonds can be used. Adhesive bonding is a permanent joining process that uses an adhesive to bond the components of a structure. Composite materials reinforced with fibres are becoming increasingly popular in many applications as a result of a number of competitive advantages. In the manufacture of composite structures, although the fabrication techniques reduce to the minimum by means of advanced manufacturing techniques, the use of connections is still required due to the typical size limitations and design, technological and logistical aspects. Moreover, it is known that in many high performance structures, unions between composite materials with other light metals such as aluminium are required, for purposes of structural optimization. This work deals with the experimental and numerical study of single lap joints (SLJ), bonded with a brittle (Nagase Chemtex Denatite XNRH6823) and a ductile adhesive (Nagase Chemtex Denatite XNR6852). These are applied to hybrid joints between aluminium (AL6082-T651) and carbon fibre reinforced plastic (CFRP; Texipreg HS 160 RM) adherends in joints with different overlap lengths (LO) under a tensile loading. The Finite Element (FE) Method is used to perform detailed stress and damage analyses allowing to explain the joints behaviour and the use of cohesive zone models (CZM) enables predicting the joint strength and creating a simple and rapid design methodology. The use of numerical methods to simulate the behaviour of the joints can lead to savings of time and resources by optimizing the geometry and material parameters of the joints. The joints strength and failure modes were highly dependent on the adhesive, and this behaviour was successfully modelled numerically. Using a brittle adhesive resulted in a negligible maximum load (Pm) improvement with LO. The joints bonded with the ductile adhesive showed a nearly linear improvement of Pm with LO.
