38 resultados para Compósitos híbridos
em Instituto Politécnico do Porto, Portugal
Resumo:
A pultruso uma tcnica j sobejamente conhecida de produo de perfis de seco constante, tais como barras, cantoneiras, perfis estruturais ou tubos, em materiais compósitos de matriz polimrica. A necessidade de, em determinadas aplicaes, utilizar perfis que proporcionem melhor isolamento trmico, melhor isolamento acstico ou possuam um momento de inrcia ligeiramente superior, sem que o peso prprio seja significativamente afectado, levou produo de perfis pultrudidos híbridos, com ncleos baseados em pr-formas ou na alimentao contnua de resduos. Realizados os prottipos seguindo as metodologias acima descritas, urge verificar se as propriedades dos perfis híbridos correspondem s expectativas inicialmente neles depositadas, atravs de testes destrutivos e no-destrutivos. Assim, foram realizados testes traco, compresso e flexo, no intuito de verificar os ganhos conseguidos e poder analisar o valor-acrescentado trazido por estes novos perfis em termos estruturais. Estes valores, depois de devidamente validados, permitiro a sua insero em bases de dados agregadas a programas de clculo estrutural, que efectuam de forma automtica o dimensionamento de estruturas baseadas em perfis desta natureza. Complementarmente, foram realizados testes de isolamento trmico e acstico, com vista a quantificar a melhoria conseguida nestas propriedades, extremamente importantes em determinados tipos de aplicaes ligadas construo civil e obras pblicas.
Resumo:
O aumento da populao Mundial, particularmente em Pases emergentes como o caso da China e da ndia, tem-se relevado um problema adicional no que confere s dificuldades associadas ao consumo mundial de energia, pois esta situao limita inequivocamente o acesso destes milhes de pessoas energia elctrica para os bens bsicos de sobrevivncia. Uma das muitas formas de se extinguir esta necessidade, comea a ser desenvolvida recorrendo ao uso de recursos renovveis como fontes de energia. Independentemente do local do mundo onde nos encontremos, essas fontes de energia so abundantes, inesgotveis e gratuitas. O problema reside na forma como esses recursos renovveis so geridos em funo das solicitaes de carga que as instalaes necessitam. Sistemas híbridos podem ser usados para produzir energia em qualquer parte do mundo. Historicamente este tipo de sistemas eram aplicados em locais isolados, mas nos dias que correm podem ser usados directamente conectados rede, permitindo que se realize a venda de energia. Foi neste contexto que esta tese foi desenvolvida, com o objectivo de disponibilizar uma ferramenta informtica capaz de calcular a rentabilidade de um sistema hbrido ligado rede ou isolado. Contudo, a complexidade deste problema muito elevada, pois existe uma extensa panplia de caractersticas e distintos equipamentos que se pode adoptar. Assim, a aplicao informtica desenvolvida teve de ser limitada e restringida aos dados disponveis de forma a poder tornar-se genrica, mas ao mesmo tempo permitir ter uma aplicabilidade prtica. O objectivo da ferramenta informtica desenvolvida apresentar de forma imediata os custos da implementao que um sistema hbrido pode acarretar, dependendo apenas de trs variveis distintas. A primeira varivel ter de ter em considerao o local de instalao do sistema. Em segundo lugar o tipo de ligao (isolado ou ligado rede) e, por fim, o custo dos equipamentos (elico, solar e restantes componentes) que sero introduzidos. Aps a insero destes dados a aplicao informtica apresenta valores estimados de Payback e VAL.
Resumo:
Nas ltimas dcadas tem-se assistido a um forte desenvolvimento dos veculos elctricos, sobretudo das solues hbridas, como resposta aos impactos ambientais e econmicos dos combustveis fsseis. Os desafios que se colocam no campo da engenharia so mltiplos e exigentes, motivados pela necessidade de integrar diversas reas, tais como, novos materiais e concepes de motores elctricos, electrnica de potncia, sistemas de controlo e sistemas de armazenamento de energia. Neste artigo procura-se apresentar as principais caractersticas dos veculos híbridos elctricos (VH) e dos veculos puramente elctricos (VE). Comea-se por uma breve referncia origem e evoluo destes veculos. Segue-se uma abordagem s diferentes configuraes de VH e VE principalmente no que se refere aos sistemas de propulso e armazenamento de energia,realando as suas vantagens e desvantagens. Por fim, referem-se alguns dos factores mais relevantes para a evoluo tecnolgica e aceitao destes veculos.
Resumo:
As caractersticas excepcionais dos materiais compósitos de matriz polimrica tm conduzido sua crescente utilizao em todos os domnios. A necessidade de ligar estas peas entre si obriga realizao frequente de operaes de furao que, embora devidamente adaptada, pode provocar diferentes tipos de dano nas peas a ligar. Desses, o dano mais grave a delaminao pelas suas consequncias na perda das propriedades mecnicas. Neste trabalho apresentado um estudo comparativo da extenso do dano em funo da geometria de ferramenta utilizada. Para tal as placas foram radiografadas aps furao e a imagem resultante segmentada para medio das reas associadas. Os resultados mostram a importncia de uma adequada geometria de ferramenta na reduo do dano causado pela furao em compósitos laminados.
Resumo:
Drilling of polymeric matrix composite structures
Resumo:
Dissertao apresentada ao Instituto Politcnico do Porto para obteno do Grau de Mestre em Logstica Orientada por: Professora Doutora Patrcia Alexandra Gregrio Ramos
Resumo:
As crescentes preocupaes ambientais e a necessidade de um desenvolvimento sustentvel tem proporcionado um grande interesse no estudo e desenvolvimento de materiais mais ecolgicos e amigos do ambiente. No caso particular da indstria dos materiais compósitos, a utilizao de fibras naturais de origem vegetal, em substituio das tradicionais fibras de vidro, tem aumentado significativamente nos ltimos anos. Para alm dos claros benefcios ecolgicos, a utilizao de fibras naturais em detrimento das fibras de vidro, possibilita tambm o fabrico de componentes com baixo peso, boas propriedades mecnicas, baixo custo, pouco abrasivos s ferramentas de produo e com boas propriedades de isolamento trmico e acstico. Contudo, existem tambm algumas limitaes decorrentes da utilizao de fibras naturais como reforo de materiais polimricos, como exemplo, a possibilidade de emitirem odores e absorverem gua, a falta de adeso entre as fibras e as matrizes e o facto de possurem baixa resistncia temperatura. No presente trabalho, foram estudadas e analisadas as propriedades mecnicas de laminados de matriz termoendurecvel de epxido e polister, reforados com vrias camadas de tecido bidireccional de fibras de juta. Para alm dos referidos laminados, foram tambm produzidos e estudados compósitos de matriz termoplstica biodegradvel de PLA (cido polilctico), reforados com fibras curtas de juta. Todos os compósitos produzidos foram sujeitos a ensaios de traco e flexo e as suas propriedades foram comparadas. O tecido de juta utilizado como reforo dos compósitos fabricados, foi caracterizado atravs de vrios ensaios, utilizados tipicamente na indstria txtil. As propriedades extradas destes ensaios, foram teis para a previso das propriedades mecnicas dos materiais compósitos fabricados.Por fim, foi realizada uma anlise critica sobres todos os resultados extrados dos ensaios efectuados.
Resumo:
A realizao deste trabalho teve como principal objectivo proceder ao projecto e realizao de dois sistemas de produo de perfis pultrudidos híbridos a acoplar aos equipamentos de pultruso j instalados na ALTO PERFIS PULTRUDIDOS, Lda. A realizao de perfis pultrudidos híbridos visa melhorar as caractersticas de isolamento trmico e acstico dos tubos habitualmente feitos por pultruso, incrementando simultaneamente a sua resistncia, atravs da melhoria do momento de inrcia do perfil, sem que haja um aumento significativo do peso do conjunto. O projecto teve como base de trabalho dois sistemas de produo completamente distintos: (a) a existncia de barras de cortia e de poliuretano (pr-formas) sobre as quais se vai efectuar a pultruso de um tubo que abraa as barras e (b) o uso de resduos de pultruso como forma de enchimento dos tubos, durante o seu processo produtivo. Estes equipamentos foram projectados e parcialmente fabricados, antevendo-se que os mesmos entrem em funcionamento muito brevemente.
Resumo:
O relatrio resulta do estgio realizado na empresa Sika Brasil, no mbito da Unidade Curricular de DIPRE do Mestrado de Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto. A rea de especialidade incidiu na recuperao e reforo de estruturas (Target Market Refurbishment), onde se deu a oportunidade de aprofundar conhecimentos em reforo estrutural atravs do sistema de reforo com compósitos de fibra de carbono (CFRP) colado exteriormente (EBR - Externally Bonded Reinforcement). O estgio realizado permitiu uma abordagem com a gama de produtos de recuperao e reforo da Sika Brasil, sendo que houve um foco muito grande nos produtos que respeitam ao reforo estrutural com compósitos de fibra de carbono. Este documento visa vrias etapas do estgio, relacionadas diretamente com o reforo estrutural com CFRP. Foi feito um levantamento terico das caractersticas dos compósitos de fibra de carbono, dando a conhecer os materiais envolvidos no sistema, as suas propriedades mecnicas e o seu mbito de aplicao. No sentido de ter um dilogo profcuo com os projetistas e aplicadores de sistemas compósitos de fibra, foi realizada uma anlise do procedimento de clculo para o dimensionamento de reforo CFRP, luz do Bulletin 14 fib:01 (2001), bem como uma anlise da situao de incndio para os sistemas compósitos. Consta neste documento uma anlise feita entre os principais fornecedores de sistemas de CFRP no Brasil, baseando-se a mesma no contedo das fichas tcnicas de produto relativas ao sistema de reforo EBR e respetiva comparao com a informao necessria para dimensionamento, de acordo com o Bulletin 14 fib:01 (2001). relatado um reforo estrutural, como caso de estudo, tendo-se dado a oportunidade de se acompanhar desde a sua fase de projeto at fase de execuo. Por fim, este documento contm a simulao de dois programas da Sika para dimensionamento de reforo CFRP. A simulao foi feita para uma viga submetida a esforo de flexo, com as caractersticas geomtricas e solicitaes previamente definidas.
Resumo:
A aplicao do material compsito neste momento bastante vasta, graas combinao das suas caractersticas especficas, tais como, maior resistncia especfica e mdulos especficos e melhor resistncia fadiga, quando comparados com os metais convencionais. Tais caractersticas, quando requeridas, tornam este material ideal para aplicaes estruturais. Esta caminhada de sucesso iniciou desde muito cedo, quando o material compsito j era utilizado para fabrico de armas pelos mongis e na construo civil pelos hebreus e egpcios, contudo, s a partir dos meados do sculo XX que despertou interesses para aplicaes mais modernas. Atualmente os materiais compósitos so utilizados em equipamentos domsticos, componentes eltricos e eletrnicos, passando por materiais desportivos, pela indstria automvel e construo civil, at indstrias de grande exigncia e visibilidade tecnolgica como a aeronutica, espacial e de defesa. Apesar das boas caractersticas apresentadas pelos materiais compósitos, no entanto, estes materiais tm tendncia a perderem as suas propriedades quando submetidas a algumas operaes de acabamento como a furao. A furao surge da necessidade de ligao de peas de um mesmo mecanismo. Os furos obtidos por este processo devem ser precisos e sem danos para garantir ligaes de alta resistncia e tambm precisas. A furao nos materiais compósitos bastante complexa devido sua heterogeneidade, anisotropia, sensibilidade ao calor e pelo facto de os reforos serem extremamente abrasivos. A operao de furao pode causar grandes danos na pea, como a delaminao a entrada, defeitos de circularidade do furo, danos de origem trmica e a delaminao sada que se apresenta como o mais frequente e indesejvel. Com base nesses pressupostos que este trabalho foi desenvolvido de forma a tentar obter processos simples para determinao e previso de danos em polmeros reforados com fibras (de carbono neste caso) de forma a precav-los. De forma a conseguir estes objetivos, foram realizados ensaios de incio de delaminao segundo a proposta de Lachaud et al. e ensaios de pin-bearing segundo a proposta de Khashaba et al. Foram tambm examinadas extenses de danos de acordo com o modelo de Fator de delaminao ajustado apresentado por Davim et al. A partir dos ensaios, de pin-bearing, realizados foram analisadas influncias do material e geometria da broca, do avano utilizado na furao e de diferentes orientaes de empilhamentos de placas na delaminao de laminados compósitos e ainda a influncias dessas variveis na fora de rutura por pin-bearing. As principais concluses tiradas daqui so que a delaminao aumenta com o aumento do avano, o que j era esperado, as brocas em carboneto de tungstnio so as mais recomendas para a furao do material em causa e que a delaminao superior para a placa cross-ply quando comparada com placas unidirecionais. Para a situao de ensaios de incio de delaminao foram analisadas as influncias da variao da espessura no cortada por baixo da broca/puno, de diferentes geometrias de brocas, da alterao de velocidade de ensaio e diferentes orientaes de empilhamentos de placas na fora de incio de delaminao. Deste ensaio as principais concluses so que a fora de incio de delaminao aumenta com o aumenta da espessura no cortada e a influncia da velocidade de ensaio altera com a variao das orientaes de empilhamento.
Resumo:
As excelentes propriedades mecnicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnolgica. A crescente utilizao destes materiais e a excelncia dos resultados da provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessria de forma a possibilitar a ligao entre peas. O processo de furao o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos ter como base os mtodos convencionais utilizados nos materiais metlicos. O processo dever, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nvel de parmetros, quer a nvel de ferramentas a utilizar. As caractersticas dos materiais compósitos so bastante particulares pelo que, quando so sujeitos a maquinagem podero apresentar defeitos tais como delaminao, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a deteco destes danos, por vezes a inspeo visual no suficiente, sendo necessrio recorrer a processos especficos de anlise de danos. Existem j, alguns estudos, cujo mbito foi a obteno de furos de qualidade em compósitos, com minimizao do dano, no se podendo comparar ainda com a informao existente, no que se refere maquinagem de materiais metlicos ou ligas metlicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiana na utilizao destes materiais se aproxime aos materiais metlicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furao de placas laminadas e posterior anlise dos danos provocados por esta operao. Foi dada especial ateno medio da delaminao causada pela furao e resistncia mecnica do material aps ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compsitas de carbono/epxido com duas orientaes de fibras diferentes: unidireccionais e em cross-ply. No se conseguiu muita informao, junto do fornecedor, das suas caractersticas pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu mdulo de elasticidade. Relativamente sua resistncia trao, como j foi referido, a grande resistncia oferecida pelo material, associada s limitaes da mquina de ensaios no permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas trs geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o ao rpido (HSS) e o carboneto de tungstnio para as brocas helicoidais de 118 de ngulo de ponta e apenas o carboneto de tungstnio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante no foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas caractersticas para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo no justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho acadmico, como o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito delaminao como resistncia mecnica dos provetes ensaiados. Para a determinao dos valores de delaminao, foi usada a tcnica de Raio X. Algum conhecimento j existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parmetros (por exemplo: tempo de exposio das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessvel o procedimento de obteno de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso AutoCad), foi possvel medir as reas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminao de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parmetros de maquinagem afectaram a resistncia mecnica do material. De forma resumida, so objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condies de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforado com matriz epxida (PRFC); - Caracterizao dos danos tpicos provocados pela furao destes materiais; - Desenvolvimento de anlise no destrutiva (RX) para avaliao dos danos provocados pela furao; - Conhecer modelos existentes com base na mecnica da fratura linear elstica (LEFM); - Definio de conjunto de parmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de fora, da anlise no destrutiva e da comparao com modelos de danos existentes e conhecidos.
Resumo:
Nos ltimos anos, a utilizao dos materiais compósitos tem vindo a tornar-se cada vez mais comum em vrias indstrias, onde se verifica uma ascenso na procura pelos mesmos. Caractersticas como o baixo peso aliado sua alta resistncia e rigidez permitem que estes materiais possuam diversas aplicaes em variadas reas, desde a medicina, aeronutica, indstria automvel e aeroespacial, at indstria eletrnica. Hoje em dia, o uso de desperdcios slidos de borracha e fibras naturais na produo de materiais compósitos , mais que uma opo, uma necessidade ambiental. De forma a reduzir as enormes quantidades de desperdcios, foi criado um material compsito constitudo por uma resina termoendurecvel reforada com esses dois tipos de desperdcios. Parmetros de fabrico como a percentagem de borracha, o tamanho das partculas de borracha, a percentagem de fibras de cana-de-acar e o comprimento dessas fibras foram variados, com o objetivo de estudar a influncia destes dois materiais nas propriedades mecnicas do compsito. Apesar da maior parte dos compósitos serem fabricados na forma de uma pea funcional quase pronta a ser utilizada, por vezes necessrio recorrer maquinao de furos. Apesar das muitas tcnicas de furao existentes, os defeitos resultantes deste processo aplicado aos materiais compósitos so ainda muito comuns. Desses defeitos o que mais se destaca sem dvida a delaminao. Trinta e seis provetes de epxido reforado com borracha e fibra de cana-de-acar foram fabricados e furados, de modo a possibilitar o estudo das propriedades mecnicas do material compsito, assim como a anlise da zona danificada durante a furao. Diferentes condies de furao, como tipos de broca e velocidades de avano diferentes, foram impostas aos provetes de forma a variar o mais possvel a zona de dano de uns furos para os outros. Parmetros como a rea de dano ou ainda o fator de delaminao provam ser muito teis na caracterizao e quantificao do dano na zona perifrica de um furo. Recorrendo a tcnicas de processamento de imagem foi possvel obter esses parmetros. O processamento e anlise de imagem pode ser feito atravs de vrios mtodos. O mtodo utilizado neste trabalho foi o software MATLAB associado a ferramentas de processamento de imagem. Depois de feita a anlise dos furos foram realizados ensaios de esmagamento a todos os provetes. Este passo permitiu assim avaliar de que forma os parmetros de furao influenciam a resistncia mecnica do material, e se a avaliao realizada aos furos um mtodo vivel para a avaliao da extenso de dano nesses furos.
Resumo:
A necessidade de utilizar mtodos de ligao entre componentes de forma mais rpida, eficaz e com melhores resultados tem causado a crescente utilizao das juntas adesivas, em detrimento dos mtodos tradicionais de ligao. A utilizao das juntas adesivas tem vindo a aumentar em diversas aplicaes industriais por estas apresentarem vantagens, das quais se destacam a reduo de peso, reduo de concentraes de tenses e facilidade de fabrico. No entanto, uma das limitaes das juntas adesivas a dificuldade em prever a resistncia da junta aps fabrico e durante a sua vida til devido presena de defeitos no adesivo. Os defeitos so normalmente gerados pela preparao inadequada das juntas ou degradao do adesivo devido ao ambiente (por exemplo, humidade), reduzindo a qualidade da ligao e influenciando a resistncia da junta. Neste trabalho apresentado um estudo experimental e numrico de juntas de sobreposio simples (JSS) com a incluso de defeitos centrados na camada de adesivo para comprimentos de sobreposio (LO) diferentes. Os adesivos utilizados foram o Araldite AV138, apresentado como sendo frgil, e o adesivo Sikaforce 7752, intitulado como adesivo dctil. A parte experimental consistiu no ensaio trao das diferentes JSS permitindo a obteno das curvas fora-deslocamento (P-). A anlise numrica por modelos de dano coesivo (MDC) foi realizada para analisar as tenses de arrancamento ((y) e as tenses de corte (xy) na camada adesiva, para estudar a varivel de dano do MDC durante o processo de rotura e para avaliar a capacidade dos MDC na previso da resistncia da junta. Constatou-se um efeito significativo dos defeitos de diferentes dimenses na resistncia das juntas, que tambm depende do tipo de adesivo utilizado e do valor de LO. Os modelos numricos permitiram a descrio detalhada do comportamento das juntas e previso de resistncia, embora para o adesivo dctil a utilizao de uma lei coesiva triangular tenha provocado alguma discrepncia relativamente aos resultados experimentais.
Resumo:
Em resposta aos impactos ambientais e limitaes dos combustveis fsseis, assistiu-se nas ltimas dcadas a um acentuado desenvolvimento dos veculos híbridos eltricos convencionais. A sua proliferao encontra-se hoje bem disseminada, em praticamente todas as gamas, refletindo a confiana dos consumidores. Com vista a atenuar ainda mais o uso dos combustveis fsseis, a tendncia de aumentar o nvel de eletrificao nas verses hbridas mais recentes, bem como da oferta de verses puramente eltricas. No entanto, a evoluo dos ltimos anos, quer ao nvel da aposta por parte dos fabricantes, quer ao nvel do volume de vendas, parece indiciar uma nova fase de proliferao destes veculos, a qual se encontra ainda a dar os primeiros passos. Este artigo apresenta uma classificao dos veculos híbridos, em funo do nvel de eletrificao do sistema de propulso. Aps uma breve referncia aos veculos puramente eltricos, fazem-se algumas consideraes acerca do impacto mundial dos veculos híbridos Plug-in e puramente eltricos, nos ltimos 5 anos.
Resumo:
O LSA/ISEP(Laboratrio de sistemas Autnomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto) tem vindo nos ltimos anos a desenvolver sistemas robticos inovadores para operao em ambiente marinho sendo o veculo de superfcie autnomo ROAZ II um exemplo de renome internacional. Neste contexto, e tendo em vista a satisfao dos requisitos parciais conducentes obteno do grau de Mestre em Eng. Electrotcnica e de Computadores - Ramo de Sistemas Autnomos do ISEP, o presente trabalho visou a integrao de um rob submarino operado remotamente (ROV) com o rob de superfcie ROAZ II. Esta soluo inovadora de operao coordenada e integrada de um ASV/ROV permite dotar o ASV de mobilidade e viso subaqutica. Aps a caracterizao e anlise de requisitos de diversos cenrios operacionais foi apresentada uma arquitectura de controlo coordenado dos dois veculos baseada em manobras de controlo descritas por autmatos híbridos. Os dois veculos foram modelados e as manobras coordenadas projectadas foram validadas com um simulador em ambiente Matlab/Simulink. Foi desenvolvido um sistema de localizao relativa do ROV atravs da fuso sensorial de um sistema INS com um sistema acstico USBL utilizando um filtro EKF. O veculo ROV (VideoRay) do LSA foi instrumentado com os sensores necessrios e efectuada a integrao de hardware e software com o ASV ROAZ II permitindo a operao remota. Foi realizada uma misso demonstrativa de inspeco de pilares subaquticos em cenrio real com a operao conjunta dos dois robs.
