A influência do amortecimento viscoelástico na estabilidade aeroelástica de painéis aeronáuticos

Since the creation of supersonic vehicles, during the Second World War, the engineers have given special attention to the interaction between the aerodynamic efforts and the structures of the aircrafts due to a highly destructive phenomenon called flutter in aeronautical panel. Flutter in aeronautical panels is a self-excited aeroelastic phenomenon, which can occurs during supersonic flights due to dynamic instability of inertia, elastic and aerodynamic forces of the system. In the flutter condition, when the critical aerodynamic pressure is reached, the vibration amplitudes of the panel become dynamically unstable and increase exponentially with time, affecting significantly the fatigue life of the existing aeronautical components. Thus, in this paper, the interest is to investigate the possibility of reducing the effects of the supersonic aeroelastic instability of rectangular plates by applying passive constrained viscoelastic layers. The rationale for such study is the fact that as the addition of viscoelastic materials provides decreased vibration amplitudes it becomes important to quantify the suppression of plate flutter coalescence modes that can be obtained. Moreover, despite the fact that much research on the suppression of panel flutter has been carried out by using passive, semi-active and active control techniques, very few of them are adapted to deal with the problem of estimating the flutter speeds of viscoelastic systems, since they must conveniently account for the frequency- and temperature-dependent behavior of the viscoelastic material. In this context, two different model of viscoelastic material are developed and applied to the model of sandwich plate by using finite elements. After the presentation of the theoretical foundations of the methodology, the description of a numerical study on the flutter analysis of a three-layer sandwich plate is addressed.

Estabilidade de taludes em escavação: um caso de estudo

Esta dissertação aborda a análise de estabilidade de taludes em escavação, para infraestruturas de engenharia civil, nomeadamente obras rodoviárias. Este trabalho encontra-se dividido em quatro partes. Na primeira parte é abordado o papel das descontinuidades no maciço. A segunda parte, na representação dos dados adquiridos. A terceira parte centra-se nos fundamentos teóricos sobre os taludes. Por último, a quarta parte, onde se desenvolve o caso de estudo, no âmbito de um estágio curricular na Geoma. O estudo refere-se a análise de estabilidade de taludes para uma obra rodoviária denominada Sublanço – Nó de Ligação do IP4/Túnel do Marão.

Abordagem rítmica probabilística aplicada em análises de fluxo e estabilidade de taludes

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, 2015.

Caracterização termo-mecânica de interconectores metálicos recobertos com filmes de LaCrO3

The cells unitaria of the solid oxide fuel cell are separated by means of interconnects, which serve as electrical contact between the cells. Lanthanum Chromite (LaCrO3) has been the most common material used as interconnect in solid oxide fuel cells. Reducing the operating temperature around 800 º C of cells to solid oxide fuel make possibilite the use of metallic interconnects as an alternative to ceramic LaCrO3. Metallic interconnects have advantages over ceramic interconnects such as high thermal conductivity, electricity, good ductility, low cost, good physical and mechanical properties. In this work evaluate the thermo-mechanical properties of the metallic substrate and coated metallic substrate with the ceramic LaCrO3 film via spray-pyrolysis, in order to demonstrate the feasibility of using this material as a component of a fuel cell solid oxide. The materials were characterized by X-ray diffraction, oxidation behavior, mechanical strength, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The X-ray diffraction proved the formation phase of the LaCrO3 on the metallic substrate and the identification of the phases formed after the oxidative test and mechanical strength at high temperature. The oxidation behavior showed the increased oxidation resistance of the coated metallic substrate. It was noted that the mechanical resistance to bending of the coated metallic substrate only increases at room temperature. The optical microscopy (OM) has provided an assessment of both the metallic substrate and the LaCrO3 film deposited on the metal substrate that, in comparison with the micrographs obtained from SEM. The SEM one proved the formation of Cr2O3 layer on the metallic substrate and stability of LaCrO3 film after oxidative test, it can also observe the displacement of the ceramic LaCrO3 film after of mechanical testing and mapping of the main elements as chromium, manganese, oxygen, lanthanum in samples after the thermo-mechanical tests.

Otimização e análise mecânica de pastas geopoliméricas para uso em poços sujeitos à injeção cíclica de vapor

Oil wells subjected to cyclic steam injection present important challenges for the development of well cementing systems, mainly due to tensile stresses caused by thermal gradients during its useful life. Cement sheath failures in wells using conventional high compressive strength systems lead to the use of cement systems that are more flexible and/or ductile, with emphasis on Portland cement systems with latex addition. Recent research efforts have presented geopolymeric systems as alternatives. These cementing systems are based on alkaline activation of amorphous aluminosilicates such as metakaolin or fly ash and display advantageous properties such as high compressive strength, fast setting and thermal stability. Basic geopolymeric formulations can be found in the literature, which meet basic oil industry specifications such as rheology, compressive strength and thickening time. In this work, new geopolymeric formulations were developed, based on metakaolin, potassium silicate, potassium hydroxide, silica fume and mineral fiber, using the state of the art in chemical composition, mixture modeling and additivation to optimize the most relevant properties for oil well cementing. Starting from molar ratios considered ideal in the literature (SiO2/Al2O3 = 3.8 e K2O/Al2O3 = 1.0), a study of dry mixtures was performed,based on the compressive packing model, resulting in an optimal volume of 6% for the added solid material. This material (silica fume and mineral fiber) works both as an additional silica source (in the case of silica fume) and as mechanical reinforcement, especially in the case of mineral fiber, which incremented the tensile strength. The first triaxial mechanical study of this class of materials was performed. For comparison, a mechanical study of conventional latex-based cementing systems was also carried out. Regardless of differences in the failure mode (brittle for geopolymers, ductile for latex-based systems), the superior uniaxial compressive strength (37 MPa for the geopolymeric slurry P5 versus 18 MPa for the conventional slurry P2), similar triaxial behavior (friction angle 21° for P5 and P2) and lower stifness (in the elastic region 5.1 GPa for P5 versus 6.8 GPa for P2) of the geopolymeric systems allowed them to withstand a similar amount of mechanical energy (155 kJ/m3 for P5 versus 208 kJ/m3 for P2), noting that geopolymers work in the elastic regime, without the microcracking present in the case of latex-based systems. Therefore, the geopolymers studied on this work must be designed for application in the elastic region to avoid brittle failure. Finally, the tensile strength of geopolymers is originally poor (1.3 MPa for the geopolymeric slurry P3) due to its brittle structure. However, after additivation with mineral fiber, the tensile strength became equivalent to that of latex-based systems (2.3 MPa for P5 and 2.1 MPa for P2). The technical viability of conventional and proposed formulations was evaluated for the whole well life, including stresses due to cyclic steam injection. This analysis was performed using finite element-based simulation software. It was verified that conventional slurries are viable up to 204ºF (400ºC) and geopolymeric slurries are viable above 500ºF (260ºC)

Efeito da incorporação de diatomita na estabilidade e permeabilidade de compósitos cimentíceos espumados aplicados a poços de petróleo

Lightweight oilwell cement slurries have been recently studied as a mean to improve zonal isolation and sheath-porous formation adherence. Foamed slurries consisting of Portland cement and air-entraining admixtures have become an interesting option for this application. The loss in hydrostatic pressure as a consequence of cement hydration results in the expansion of the air bubbles entrapped in the cement matrix, thus improving the sheath-porous formation contact. Consequently, slurries are able to better retain their water to complete the hydration process. The main objective of the present study was to evaluate the effect of the addition of an air-entraining admixture on the density, stability and permeability of composite slurries containing Portland cement and diatomite as light mineral load. Successful formulations are potential cementing materials for low fracture gradient oilwells. The experimental procedures used for slurry preparation and characterization were based on the American Petroleum Institute and ABNT guidelines Slurries containing a pre-established concentration of the air-entraining admixture and different contents of diatomite were prepared aiming at final densities of 13 to 15 lb/gal. The results revealed that the reduction of 15 to 25% of the density of the slurries did not significantly affect their strength. The addition of both diatomite and the air-entraining admixture increased the viscosity of the slurry providing better air-bubble retention in the volume of the slurry. Stable slurries depicted bottom to top density variation of less than 1.0 lb/gal and length reduction of the stability sample of 5.86 mm. Finally, permeability coefficient values between 0.617 and 0.406 mD were obtained. Therefore, lightweight oilwell cement slurries depicting a satisfactory set of physicochemical and mechanical properties can be formulated using a combination of diatomite and air-entraining admixtures for low fracture gradient oilwells

Estudo da influência da temperatura de brasagem nas uniões zircônia/aço inox 304 utilizando metalização mecânica

Metal-Ceramic (M/C) Zirconia-stainless steel interfaces have been processed through brazing techniques due to the excellent combination of properties such as high temperature stability, high corrosion resistance and good mechanical properties. However, some M/C interfaces show some defects, like porosity and cracks results in the degradation of the interfaces, leading even to its total rupture. Most of time, those defects are associated with an improper brazing parameters selection to the M/C system. In this work, ZrO2 Y-TZP and ZrO2 Mg - PSZ were joint with the stainless steel grade 304 by brazing using a eutectic silver-copper (Ag28Cu) interlayer alloy with different thermal cycles. Ceramic surfaces were previous mechanically metallized with titanium to improve adhesion of the system. The effect of temperature on the M/C interface was studied. SEM-EDS and 3 point flexural bend test were performed to evaluate morphology, chemical composition and mechanical resistance of the M/C interfaces. Lower thermal cycle temperatures produced better results of mechanical resistance, and more regular/ homogeneous reaction layers between braze alloy and metal-ceramic surfaces. Also was proved the AgCu braze alloy activation in situ by titanium

Avaliação da resistência mecânica de material leve utilizando misturas de pedaços de pneus com solo do Distrito Federal

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

A água na paisagem natural e antrópica

O crescimento da população gerou a ocupação de grandes áreas da superfície terrestre que provocaram alterações nas paisagens naturais. A apropriação desordenada do território, tendo em conta os espaços urbanos e rurais, trouxe vários impactos negativos ao meio ambiente. As linhas de água são os ecossistemas mais utilizados pelo homem ao longo da história, pela água, pesca, transporte, … e que simultaneamente vai modelando a paisagem pelas alterações do estado físico e modificações nas superfícies por onde corre. O sistema ribeirinho é constituído por vários ecossistemas, relacionados entre si e que são identificados transversalmente. Ao longo do ano é possível identificar, numa linha de água, três níveis: o de cheia durante o escoamento máximo anual no período das chuvas, o médio ao longo do ano e o de estiagem com o escoamento mínimo no pico do verão. Nas margens, a zonagem das espécies ripárias, está relacionada com a altitude, a unidade bioclimática, a distância do “eixo de humidade”, a geomorfologia, o tipo de solos e a matéria orgânica, entre outros fatores. Nas galerias ripícolas do Alentejo são frequentes cinco comunidades vegetais com grande diversidade de espécies, cujas presenças estão relacionadas com os níveis de água ao longo do ano e o tipo de solo: a) Choupais (Populus nigra), em solos sujeitos a prolongados encharcamentos. b) Salgueirais de borrazeiras pretas (Salix atrocinerea), em ribeiras com regime torrencial. c) Amiais (Alnus glutinosa), em solos com toalha freática à superfície. d) Freixiais (Fraxinus angustifolia) em solos húmidos, a comunidade mais comum no Alentejo. A vegetação marginal constitui um sistema elástico importante na proteção mecânica das margens contra o desgaste normal das águas, porque as mantêm seguras, protege o leito, favorece a riqueza piscícola e purifica as águas. Na proteção com sistemas rígidos e impermeáveis, verifica-se um elevado custo e estabilidade ameaçada nos pontos de contacto com as margens naturais, impede a comunicação natural entre a água que corre no leito do rio e a que se desloca em toda a largura do vale, provocando alterações no lençol freático. São vários, os valores associados à paisagem ribeirinha e, a titulo de exemplo, destacam-se: a) Simbólico: o Taj Mahal nas margens do rio Yamuna em Agra – Índia, classificado como Património da Humanidade pela UNESCO (1980) e a ponte Hintze Ribeiro destinada a unir as margens de Entre-os-Rios, em Penafiel e Castelo de Paiva, sobre o rio Douro e que colapsou em 4 de março de 2001, num acidente que provou 59 mortes. b) Histórico: a ponte medieval de San Martín (séc. XIV.) em Toledo – Espanha; o açude e termas romanas do séc. I a IV a.C., na Herdade de Almagrassa (Pisões) – Portugal e a villa romana da Tourega (séc. I a IV) que pertenceu ao senador Julius Maximus (Ivlivs Maximvs), como consta da lapide funerária encontrada na N. Sra. da Tourega (Évora) – Portugal. c) Mítico: a ponte romana em Cangas de Onís com a Cruz de la Victoria no principado de Astúrias – Espanha. d) Cultural: a atividade diária nas margens do rio Kottayam no distrito de Kerala – Índia; um fim de semana na margem do rio Danúbio na cidade de Viena – Aústria; as várzeas de rios goeses: Loutulim (Rio Zuari), Benaulim (represa de Komollam Tollem) e Betul (rio Sal) (Goa) – Índia e várzeas de rios cingaleses (região de Kandy) – Sri Lanka. e) Turístico: o palácio real de verão mandado construir pelo marajá Jagat Singh II (1734-1751) na ilha de Jag Niwas (1,5 ha) no lago Pichola. No fim da década de 60, tornou-se num dos mais famosos hotéis românticos do mundo, o Lake Palace Hotel – Índia e a queda de água de Karpuzkaldiran próximo da cidade de Antalya, cujo acesso é feito por escadas ou de barco – Turquia.

Levantamento detalhado dos solos e a viticultura de precisão.

Os solos ocupam áreas e não meramente pontos, devendo ser estudados como entidades e, isto somente pode ser feito no campo onde podem ser integralmente observados em seu meio. O objetivo do levantamento detalhado dos solos nas parcelas A, B e E dos vinhedos Graciema e Leopoldina da vinícola Miolo foi o de determinar as características dos solos ali existentes, classificar os mesmos em unidades definidas no Sistema Taxonômico Brasileiro, de acordo com nomenclatura padronizada, estabelecer e locar seus limites sob um sistema de coordenadas além de prever e determinar sua adaptabilidade para diferentes produtos vinícolas. Foram descritos e coletados quatro perfis de solo, e coletadas 125 amostras de solo para análise de fertilidade. Também foi determinada a capacidade de armazenamento de água, a estabilidade de agregados em água, macro e micro porosidade, porosidade total, densidade do solo, frações grosseiras do solo, areia, silte e argila de cada horizonte do solo. Os Cambissolos apresentam alta saturação por bases, os Argissolos alta saturação por alumínio enquanto que os Neossolos além do alto conteúdo de carbono orgânico são muito pedregosos. A colheita e a vinificação da uva deverão ser feitas por classe de solo. Foram identificadas três classes taxonômicas (ordem) e dez unidades de mapeamento na escala 1:500.

Caracterização da adequação de usos agrícolas em solos coesos na microbacia do Brejo da Cobiça - Município de São Francisco de Itabapoana - RJ.

Este trabalho deriva da caracterização da microbacia do Brejo da Cobiça, localizada no município de São Francisco de Itabapoana, pelo Projeto Manejo Sustentável de Recursos Naturais em Microbacias do Norte-Noroeste Fluminense em solos do Período do Terciário abordando a questão do adequação dos usos em solos coesos. A coesão é consequência de modificações das características físicas do solo devido a processos pedogenéticos que produzem condições desfavoráveis ao desenvolvimento das plantas; consequência da baixa estabilidade dos agregados em virtude dos baixos teores de óxidos de ferro e alumínio, como material cimentante e de baixa superfície específica; resultado de processos que envolvem atributos físicos, como densidade global, macro, microporosidade e condutividade hidráulica. Os resultados indicam sérias restrições ao desenvolvimento da cultura de cana-de-açúcar e, em menor intensidade, as culturas de abacaxi e pastagens.

Dinâmica da água no solo em talude de corte submetido a diferentes práticas vegetativas.

A presente pesquisa foi baseada em um experimento em andamento localizado no Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro Galeão/ Antônio Carlos Jobim (Ilha do Governador, Rio de Janeiro, RJ). Seu objetivo é o de avaliar a dinâmica da água no solo e caracterizar os mecanismos hidrológicos envolvidos nos processos de implantação de vegetação em um talude de corte recentemente conformado. Para tanto foi implantada instrumentação para medição de potenciais matriciais, umidade volumétrica e precipitação logo após a implantação das práticas vegetativas. A metodologia utilizada, que consistiu de medições horárias de todos os parâmetros, mostrou ser uma excelente ferramenta na detecção dos mecanismos envolvidos na dinâmica da água no solo. A rápida resposta dos sistemas avaliados indica a importância de avaliações numa escala temporal detalhada, onde os eventos possam ser analisados individualmente.

Estabilidade de agregados influenciada por diferentes manejos em Cambissolos de Bom Jardim.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a estabilidade de agregados como indicador de qualidade do solo, em resposta a diferentes manejos: Pousio, Pasto, Banana, Mandioca, Horta e Batata, comparativamente a um remanescente de Mata Atlântica. Para tanto, foram coletadas amostras utilizando a metodologia dos transectos, em seis tipos de usos do solo, em um Cambissolo de Bom Jardim- RJ na região serrana do Rio de Janeiro. Foram coletadas amostras deformadas e indeformadas na profundidade de 0-20 cm. Nas primeiras procedeu-se a caracterização química e física do solo. Para as amostras indeformadas, foram coletados blocos para determinação da estabilidade de agregados. Posteriormente, calcularam-se índices de agregação: Diâmetro médio Ponderado (DMP) e Índice de estabilidade de agregados (IEA). Observou-se que o índice de carbono não influenciou de forma significativa o índice de estabilidade de agregados (IEA) em respostas aos manejos, mas que este tem relação direta com o DMP, pois o diâmetro médio dos agregados diminuiu quando o teor de carbono era baixo. Além disso, observou-se que o IEA foi índice de agregação mais sensível a influencia dos diferentes manejos. Os índices utilizados foram influenciados pelo manejo, sendo que se observou a seguinte ordem de qualidade do solo em relação a mata: Pousio > Pasto > Banana > Mandioca > Horta > Batata.

Fósforo remanescente em argila e silte retirados de Latossolos após pré-tratamentos na análise textural.

Alguns Latossolos podem apresentar problemas de dispersão, devido a grupamentos de microagregados de alta estabilidade. Esses grupamentos, muito argilosos, são parcialmente desagregados pela dispersão química e mecânica, contribuindo, pelo seu tamanho, para superestimar a proporção de silte do solo analisado. Para reduzir a proporção de pseudo-componentes aplicam-se pré-tratamentos, cuja eficiência pode ser testada pela capacidade de retenção de fosfatos. Assim, realizou-se um ensaio em laboratório com objetivo de verificar o uso da determinação do fósforo remanescente (Prem) como medida da eficiência de pré-tratamentos na análise textural de Latossolos. Os tratamentos corresponderam a um arranjo fatorial 7 x 22, num delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. Os fatores em estudo foram as amostras de sete Latossolos dispersos com NaOH 0,1 mol L-1, sem e com (22) pré-tratamentos para a remoção da matéria orgânica (-MO) e dos óxidos de Fe e Al mal cristalizados (-Ox). Determinou-se o Prem em amostras da fração argila e silte dispersas uma vez e da fração silte dispersa uma segunda vez. A determinação do Prem é eficiente em mostrar diferenças entre os tratamentos aplicados, evidenciando alterações na capacidade de retenção de fosfatos, que foi incrementada no tratamento -MO, por maior exposição de componentes inorgânicos, e reduzida no tratamento ?Ox, por diminuir a proporção de óxidos mal cristalizados.

Mineralogia e micromorfologia de solos esqueléticos do bioma Cerrado, no leste de Goiás.

A grande quantidade de material mineral com diâmetro maior que 2 mm de alguns solos do bioma Cerrado é uma característica de interesse em se tratando de formação, classificação, uso e manejo desses solos. Com o objetivo de contrastar atributos morfológicos, físicos, químicos, mineralógicos e micromorfológicos desses solos, com caráter esquelético, foram estudados perfis de Plintossolos Pétricos e Cambissolos Háplicos no leste de Goiás, comparando-os, também, com outros perfis semelhantes descritos na literatura. Cada perfil de solo (seis ao todo) correspondeu a uma trincheira, que permitiu a descrição morfológica e as amostragens, realizadas em duas profundidades, totalizando 12 amostras. Os corpos de petroplintita das frações mais grosseiras da terra fina contribuem para aumentar o Fe2O3 do ataque sulfúrico dos Plintossolos. As relações Feo/Fed são, de forma generalizada, muito baixas, refletindo a elevada estabilidade das formas cristalinas de Fe. Os Plintossolos e os Cambissolos estudados apresentam valores médios de Ki e Kr relativamente baixos quando comparados com outros solos das mesmas classes e com caráter esquelético do bioma Cerrado. A ausência de hematita na fração argila dos solos estudados reflete um processo de xantização do pedoambiente mais úmido das bordas da chapada, local de ocorrência dos Plintossolos, cujo material erodido contribui para formação dos Cambissolos. A hematita só aparece na fração areia dos Plintossolos, associada aos corpos de petroplintita. Magnetita/maghemita foram identificadas nas duas classes de solos. Nos Cambissolos, a detecção de mica por difração de raios X da fração areia e de minerais com cores de interferência fortes nas lâminas delgadas, além dos maiores valores das relações Ki e Kr, realçam a presença de material menos intemperizado, relativamente aos Plintossolos. A pequena quantidade de plasma, 10 % em relação à área das lâminas delgadas, confirma o caráter esquelético dos solos estudados. Os Plintossolos apresentam estrutura granular adensada. Os Cambissolos apresentam o espaço poroso menos conectado e dominado por alvéolos e canais, com microestrutura de grãos com películas.