Monitoramento do processo de densificação de compósitos termoestruturais de carbono reforçado com fibras de carbono por tomografia computadorizada e resistividade elétrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da aplicabilidade do sistema pultrudado de fenólica/fibras de carbono em cabos condutores

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Obtenção e caracterização de compósitos via RTM com alta fração de fibras de carbono processados à temperatura ambiente

After confirming the high specific mechanical properties of composite materials by scientific studies conducted over the last decades, one of the challenges of this new class of materials is the ability to achieve mass production at a more affordable cost, which has become indispensable. The Resin Transfer Molding (RTM) is an excellent method for manufacturing composite materials. Despite being a process widely used by international companies in the production of high performance structural composites, only a short time the national aviation industry has shown interest in implementing this type of processing to more complex structures and greater structural responsibility. In aeronautical projects, the reproducibility and the relative low cost of this process, several studies have been performed in Brazil for learning and perfecting this technique. This process is suitable for producing polymer components both simple as complex geometry, and allows to achieve consistent thickness, with high quality finish and without limiting range. Polymeric composite components for the high mechanical stress applications such as aircraft structures, satellites, etc., require a strict control of volume fractions of the composite constituents, beyond the knowledge of their mechanical and thermal properties. Therefore, in this experimental work degree study on the mechanical, thermal and of porosity composites processed by RTM processed characterization was performed. This characterization was performed targeting a possible aerospace application of this composite material. For the production of composites, process equipment (RTM RTM injector Radius 2100cc) was used. The processed carbono/epoxy composites were characterized via flexure tests mechanically and thermally analysis via DMA, DSC and TGA. To determine the volume fraction of fibers, the composite samples were analyzed via matrix digestion (ASTM D3171) ... (Complete abstract click electronic access below)

Estudo da modificação superficial de fibras de carbono por meio de tratamentos a plasma para o aumento da adesão na interface de compósitos fibra de carbono/PPS

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Obtenção, caracterização e utilização de um compósito com matriz de resina poliéster e carga de fibras de sisal

The constant search for sustainable alternatives has earned great effort of researchers in research and obtaining new materials, encouraging the rise of eco-friendly productive development and providing simple and practical solutions to economic profitability. In this sense, the use of materials derived from natural renewable sources, vegetables, has great potential applicability to sustainable development. As alternative materials plant fibers can be applied to production of a range of composite materials easing the use of materials derived from non-renewable this thesis were sisal mats used for achieving a composite matrix having as one orthophthalic polyester resin. The webs were subjected to surface treatment in boiling water for 15 minutes. The webs of sisal fibers used were, respectively, 5%, 10% and 15% of the composite weight. The composite was obtained and characterized mechanically and thermally to the chosen formulations. several plates of the composite to obtain the body of evidence for the characterization tests complying with the relevant rules were made. The obtained composites showed strength tensile and bending lower than the array, so it can be used where are required low load requests. The most significant result of the composite studied given to the impact energy absorption, far superior to the matrix used. Other properties were highlighted in oil absorption, and density. It proved the feasibility of obtaining the composite for the three formulations studied C5, C10 and C15 being the most feasible to C10. To demonstrate the feasibility of using composite were made a wall clock, a bench, a chair and a shelf, low mechanical stress structures. It was concluded that the sisal rugs exercised the load function in the composite.

Obtenção, caracterização e utilização de um compósito com matriz de resina poliéster e carga de fibras de sisal

The constant search for sustainable alternatives has earned great effort of researchers in research and obtaining new materials, encouraging the rise of eco-friendly productive development and providing simple and practical solutions to economic profitability. In this sense, the use of materials derived from natural renewable sources, vegetables, has great potential applicability to sustainable development. As alternative materials plant fibers can be applied to production of a range of composite materials easing the use of materials derived from non-renewable this thesis were sisal mats used for achieving a composite matrix having as one orthophthalic polyester resin. The webs were subjected to surface treatment in boiling water for 15 minutes. The webs of sisal fibers used were, respectively, 5%, 10% and 15% of the composite weight. The composite was obtained and characterized mechanically and thermally to the chosen formulations. several plates of the composite to obtain the body of evidence for the characterization tests complying with the relevant rules were made. The obtained composites showed strength tensile and bending lower than the array, so it can be used where are required low load requests. The most significant result of the composite studied given to the impact energy absorption, far superior to the matrix used. Other properties were highlighted in oil absorption, and density. It proved the feasibility of obtaining the composite for the three formulations studied C5, C10 and C15 being the most feasible to C10. To demonstrate the feasibility of using composite were made a wall clock, a bench, a chair and a shelf, low mechanical stress structures. It was concluded that the sisal rugs exercised the load function in the composite.

Resíduos de sisal como reforço em compósitos de polipropileno virgem e reciclado

Foram estudadas as propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, reforçados com 30% em massa de fibras residuais de sisal, assim como o perfil de processamento e a morfologia da matriz polimérica. Para tanto, foram determinadas a resistência à tração, o módulo de Young, alongamento na ruptura, e energia de impacto. As amostras também foram caracterizadas por MEV, DMTA e TG. Para ambos os compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, com a adição das fibras, o alongamento na ruptura mostrou uma queda significativa, enquanto que a resistência à tração não sofreu grandes variações. Houve um aumento significativo nos valores de tração na ruptura e de energia de impacto com a adição das fibras de sisal na matriz de polipropileno. As análises térmicas mostraram ligações secundárias, como as ligações polares, entre as fibras e a matriz, concordando com o comportamento mecânico dos compósitos. Constatou-se que a temperatura de transição vítrea não variou após a adição da fibra.

Análise estática de vigas em materiais compósitos usando computação simbólica

Na presente dissertação estuda-se o comportamento mecânico em vigas construídas 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, quadráticos e cúbicos, respectivamente. Os modelos foram implementados na aplicação de computação simbólica MAPLE e comparados com soluções alternativas. Foram realizados estudos em análise estática linear e nesse contexto foi estudada a influência da variação dos ângulos de orientação das fibras e do número de camadas de empilhamento do laminado. Foi iniciado um estudo sobre o comportamento de materiais FGM.

NZEB e os novos revestimentos

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Produção e caracterização de compósitos inteligentes

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Engenharia dos Materiais

Influência da variabilidade dos materiais compósitos na resposta dinâmica de estruturas laminadas

Trabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo de delaminação em compósitos de matriz polimérica

A aplicação do material compósito é neste momento bastante vasta, graças à combinação das suas características específicas, tais como, maior resistência específica e módulos específicos e melhor resistência à fadiga, quando comparados com os metais convencionais. Tais características, quando requeridas, tornam este material ideal para aplicações estruturais. Esta caminhada de sucesso iniciou desde muito cedo, quando o material compósito já era utilizado para fabrico de armas pelos mongóis e na construção civil pelos hebreus e egípcios, contudo, só a partir dos meados do século XX é que despertou interesses para aplicações mais modernas. Atualmente os materiais compósitos são utilizados em equipamentos domésticos, componentes elétricos e eletrónicos, passando por materiais desportivos, pela indústria automóvel e construção civil, até indústrias de grande exigência e visibilidade tecnológica como a aeronáutica, espacial e de defesa. Apesar das boas características apresentadas pelos materiais compósitos, no entanto, estes materiais têm tendência a perderem as suas propriedades quando submetidas a algumas operações de acabamento como a furação. A furação surge da necessidade de ligação de peças de um mesmo mecanismo. Os furos obtidos por este processo devem ser precisos e sem danos para garantir ligações de alta resistência e também precisas. A furação nos materiais compósitos é bastante complexa devido à sua heterogeneidade, anisotropia, sensibilidade ao calor e pelo facto de os reforços serem extremamente abrasivos. A operação de furação pode causar grandes danos na peça, como a delaminação a entrada, defeitos de circularidade do furo, danos de origem térmica e a delaminação à saída que se apresenta como o mais frequente e indesejável. Com base nesses pressupostos é que este trabalho foi desenvolvido de forma a tentar obter processos simples para determinação e previsão de danos em polímeros reforçados com fibras (de carbono neste caso) de forma a precavê-los. De forma a conseguir estes objetivos, foram realizados ensaios de início de delaminação segundo a proposta de Lachaud et al. e ensaios de pin-bearing segundo a proposta de Khashaba et al. Foram também examinadas extensões de danos de acordo com o modelo de Fator de delaminação ajustado apresentado por Davim et al. A partir dos ensaios, de pin-bearing, realizados foram analisadas influências do material e geometria da broca, do avanço utilizado na furação e de diferentes orientações de empilhamentos de placas na delaminação de laminados compósitos e ainda a influências dessas variáveis na força de rutura por pin-bearing. As principais conclusões tiradas daqui são que a delaminação aumenta com o aumento do avanço, o que já era esperado, as brocas em carboneto de tungsténio são as mais recomendas para a furação do material em causa e que a delaminação é superior para a placa cross-ply quando comparada com placas unidirecionais. Para a situação de ensaios de início de delaminação foram analisadas as influências da variação da espessura não cortada por baixo da broca/punção, de diferentes geometrias de brocas, da alteração de velocidade de ensaio e diferentes orientações de empilhamentos de placas na força de início de delaminação. Deste ensaio as principais conclusões são que a força de início de delaminação aumenta com o aumenta da espessura não cortada e a influência da velocidade de ensaio altera com a variação das orientações de empilhamento.

Estudo da delaminação em compósitos

As excelentes propriedades mecânicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnológica. A crescente utilização destes materiais e a excelência dos resultados daí provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessária de forma a possibilitar a ligação entre peças. O processo de furação é o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos terá como base os métodos convencionais utilizados nos materiais metálicos. O processo deverá, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nível de parâmetros, quer a nível de ferramentas a utilizar. As características dos materiais compósitos são bastante particulares pelo que, quando são sujeitos a maquinagem poderão apresentar defeitos tais como delaminação, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a detecção destes danos, por vezes a inspeção visual não é suficiente, sendo necessário recorrer a processos específicos de análise de danos. Existem já, alguns estudos, cujo âmbito foi a obtenção de furos de qualidade em compósitos, com minimização do dano, não se podendo comparar ainda com a informação existente, no que se refere à maquinagem de materiais metálicos ou ligas metálicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiança na utilização destes materiais se aproxime aos materiais metálicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furação de placas laminadas e posterior análise dos danos provocados por esta operação. Foi dada especial atenção à medição da delaminação causada pela furação e à resistência mecânica do material após ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compósitas de carbono/epóxido com duas orientações de fibras diferentes: unidireccionais e em “cross-ply”. Não se conseguiu muita informação, junto do fornecedor, das suas características pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu módulo de elasticidade. Relativamente á sua resistência â tração, como já foi referido, a grande resistência oferecida pelo material, associada às limitações da máquina de ensaios não permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas três geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o aço rápido (HSS) e o carboneto de tungsténio para as brocas helicoidais de 118º de ângulo de ponta e apenas o carboneto de tungsténio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante não foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas características para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo não justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho académico, como é o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito à delaminação como á resistência mecânica dos provetes ensaiados. Para a determinação dos valores de delaminação, foi usada a técnica de Raio X. Algum conhecimento já existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parâmetros (por exemplo: tempo de exposição das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessível o procedimento de obtenção de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso – AutoCad), foi possível medir as áreas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminação de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parâmetros de maquinagem afectaram a resistência mecânica do material. De forma resumida, são objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condições de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforçado com matriz epóxida (PRFC); - Caracterização dos danos típicos provocados pela furação destes materiais; - Desenvolvimento de análise não destrutiva (RX) para avaliação dos danos provocados pela furação; - Conhecer modelos existentes com base na mecânica da fratura linear elástica (LEFM); - Definição de conjunto de parâmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de força, da análise não destrutiva e da comparação com modelos de danos existentes e conhecidos.

Ensaios de arrancamento de laminados compósitos aderentes a superfícies de betão

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Estruturas e Geotecnia

Caracterização de calda reforçada com fibras unidireccionais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil Estruturas