Estudo comparativo do comportamento mecânico de materiais compósitos à base de polímeros líquido-cristalinos

Os materiais compósitos à base de polímeros líquido-cristalinos sofreram um grande desenvolvimento nas três últimas décadas, com uma vasta utilização pela indústria, nomeadamente a aeronáutica e aeroespacial. Este trabalho, numa primeira fase desenvolveu-se com base numa pesquisa bibliográfica que tinha como principal objectivo conhecer o estado da arte dos polímeros líquido-cristalinos (PLC’s) e suas aplicações em materiais compósitos. Foi realizado um estudo bibliográfico das propriedades mecânicas dos principais sistemas de compósitos termoendurecíveis e termoplásticos de forma a criar um enquadramento do tema a desenvolver. Realizou-se também uma pesquisa sobre os mais recentes desenvolvimentos relativos às aplicações dos PLC’s na indústria aeronáutica e aeroespacial, com o estudo a incidir sobre as mais recentes aplicações em projectos desenvolvidos nomeadamente pela NASA. O trabalho foi direccionado para o estudo do Kevlar, desde a sua produção, à caracterização das suas principais propriedades mecânicas e aplicações industriais, com principal interesse nas aplicações em materiais compósitos. Particular atenção foi dada aos problemas que podem afectar o desempenho dos laminados produzidos com reforço de Kevlar. Neste trabalho os compósitos pré-impregnados foram estudados tendo em conta a sua caracterização em função das formas de empilhamento e das suas propriedades mecânicas. Foram consideradas neste estudo as normas ASTM (American Society for Testing and Materials) relativas aos ensaios a realizar, em particular o seu campo de aplicação e a metodologia dos ensaios para determinação das propriedades mecânicas dos compósitos. Neste trabalho é realizado um estudo comparativo sobre as propriedades mecânicas quando ocorrem, ou não, defeitos nos laminados. Foram realizados ensaios não destrutivos por ultra-sons de forma a garantir a qualidade do laminado para a produção dos provetes, assim como para a confirmação da correcta localização dos defeitos induzidos. No trabalho experimental, realizaram-se ensaios à tracção, à fadiga, à compressão e à flexão, com o fim de comparar grupos de provetes, com e sem defeitos, e caracterizar as variações das propriedades mecânicas. São abordados os factores que influenciam o desempenho de um laminado de Kevlar e os factores que desencadeiam a sua deterioração. A delaminação é 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 à base de polímeros líquido-cristalinos é a fadiga.

Estudos sobre o comportamento mecânico e estrutural das anteparas nºs 3 e 17 dos salva-vidas da classe vigilante

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo dos efeitos da composição e das dimensões no comportamento mecânico das argamassas poliméricas de agregados leves

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

Modelação do comportamento mecânico de vias-férreas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Produção de misturas betuminosas com betumes modificados: compactabilidade e comportamento mecânico

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Construção

Influência da humidade no comportamento mecânico de compósitos de madeira-plástico

As crescentes questões ambientais têm vindo a impor, entre outras, a necessidade da reciclagem dos desperdícios produzidos por diversos setores (agricultura, indústria e serviços). Nesta ótica têm vindo a surgir um conjunto alargado de produtos compósitos que incluem os compósitos de madeira-plástico (Wood Plastic Composites). Estes compósitos têm vindo a competir com os produtos de madeira em diversos nichos de mercado, sendo o maior deles os revestimentos de piso em ambiente exterior, vulgarmente designados de deckings. Estes compósitos são comercializados salientando as suas vantagens relativamente à madeira maciça, como seja maior durabilidade biológica e menor variabilidade de propriedades mecânicas e físicas. No final do ano 2013 e início de 2014, foram reportadas uma série de anomalias na aplicação de réguas de compósitos madeira-plástico, nomeadamente a diminuição do desempenho físico e mecânico destes materiais, quando sujeitos a períodos prolongados de humidificação. Embora, para a maioria dos casos reportados, estas anomalias se devam a condições deficientes de aplicação, a possibilidade de alteração de características à flexão, quando sujeitos a condições de uma aplicação exterior, ainda não se encontra bem estudada. Na presente dissertação são avaliados e apresentados os efeitos no comportamento à flexão de três tipos diferentes de réguas de compósito madeira-plástico, quando sujeitos a condições de humidade permanente ou cíclica. Para este efeito, foram conduzidos um conjunto de ensaios, nomeadamente, de flexão para determinação da pré-carga, de resistência à humidade e de variação dimensional e de módulo de elasticidade devido à imersão em água e a ambiente húmido. Posteriormente, os resultados obtidos foram sujeitos a uma verificação aos Estados Limite de Serviço. Os resultados revelaram reduzidas variações dimensionais (inchamento) e perdas significativas de módulo de elasticidade, apenas devido à exposição a elevados níveis de humidade, mostrando-se o caso de exposição prolongada a água líquida o mais gravoso. Relativamente aos Estados Limite de Serviço, sobretudo a longo prazo, os resultados mostraram-se bastante gravosos, nomeadamente para o material de menor qualidade.

Efeito das condições de fabrico e compactação no comportamento mecânico de misturas betuminosas temperadas

As Misturas Betuminosas Temperadas (MBT) são misturas produzidas a temperaturas mais baixas que as tradicionais a quente, resultando na diminuição da quantidade de energia necessária durante a produção e da emissão de gases poluentes, com melhoria das condições de trabalho dos operários. Estas misturas devem apresentar um comportamento semelhante às tradicionais de modo a se obterem pavimentos com igual durabilidade. Neste trabalho pretendeu-se investigar o efeito da variação das temperaturas de fabrico e de compactação no comportamento em serviço da mistura betuminosa. Para tal, realizou-se o estudo experimental de uma mistura betuminosa (AC 20 base), com incorporação de diferentes aditivos, produzida a temperaturas várias. O efeito dos diferentes aditivos no comportamento reológico do betume a temperaturas elevadas foi avaliado através da medição da viscosidade dinâmica. O desempenho da mistura foi avaliado através do ensaio de deformação permanente e do ensaio de sensibilidade à água. Os resultados do ensaio de sensibilidade à água mostram um efeito claro das temperaturas de produção na resistência da mistura, com os melhores resultados obtidos para as temperaturas sugeridas pelo produtor. Os resultados do ensaio de deformação permanente apresentam maior dependência do tipo de aditivo utilizado do que das temperaturas. Assim, conclui-se que a produção de misturas betuminosas temperadas com incorporação de aditivos não compromete o comportamento em serviço do pavimento desde que sejam utilizadas as temperaturas adequadas para esse tipo de mistura.

Comportamento mecânico de stents fibrosos

Stents são estruturas entrançadas utilizadas no tratamento de doenças cardiovasculares, uma vez que previnem ou impedem a constrição do fluxo sanguíneo. A sua forma tubular é essencial para que consiga atingir a sua finalidade e manter o normal fluxo sanguíneo nos vasos sanguíneos. Neste trabalho foram desenvolvidos stents fibrosos entrançados, à base de poliéster (PES), poliamida (PA) e polipropileno (PP). Além disso, as propriedades mecânicas, que são influenciadas pelo ângulo de entrançamento e o diâmetro do mandril, foram testadas e discutidas. Este trabalho mostra que os stents fibrosos apresentam propriedades mecânicas adequadas e elevado potencial de mercado

Comportamento mecânico do solo sob tráfego em dois sistemas de preparo do solo

Os solos submetidos a sistemas de produção que não incluem o preparo do solo, estão condicionados, em sua sustentabilidade, a um manejo que priorize o acompanhamento da compactação que o tráfego de máquinas provoca. Foram realizados ensaios de campo com o objetivo de avaliar a reologia de um solo Typic Hapludert, submetido ao tráfego de veículos em dois sistemas de preparo do solo (preparo convencional - LC, e semeadura direta - SD). Os subtratamentos foram quatro intensidades de tráfego (0; 80; 160 e 240 Mg km ha-1). As variáveis experimentais dependentes foram: índice de cone (IC) e densidade aparente a seco (DA). Para 160 e 240 Mg km ha-1, encontraram-se diferenças estatísticas significativas no IC em relação à testemunha. Para o LC, com as maiores intensidades de tráfego, encontraram-se valores de DA superiores a 1,83 Mg m-3. O comportamento mecânico do solo sob tráfego é mais diferente em SD que em LC. Existe uma relação direta entre o número de passadas e a profundidade onde se localiza a camada de maior resistência à penetração nos solos sob tratamento com LC.

Estudo do comportamento mecânico de basaltos alternados do Rio Grande do Sul para emprego em pavimentos rodoviários

O trabalho compreende o estudo de basalto alterado, popularmente denominado basalto decomposto, visando a caracterização de seu comportamento mecânico para fins de emprego na estrutura de pavimentos. É investigada a aptidão de ensaios tradicionais em pavimentação para a avaliação de rochas basálticas alteradas. Para tal, foram selecionadas dez jazidas distribuídas sobre os derrames basálticos do Estado do Rio Grande do Sul. Tais jazidas são caracterizadas por seus índices físicos e descrições petrográficas com análise de lâminas delgadas. São utilizados os ensaios já tradicionais na engenharia de pavimentos, tais como ensaio de abrasão Los Angeles, e o ensaio de durabilidade ao sulfato de sódio, além de outros, de uso mais recente, como o ensaio de degradação do Estado de Washington e o de compressão puntiforme. Estes ensaios mostram-se parcialmente eficientes na seleção de rochas basálticas alteradas. A partir do ensaio de compressão puntiforme, é proposto um método para auxiliar na especificação de basaltos alterados para uso como base e sub-base em pavimentação. Este método mostrou-se concordante com os ensaios rotineiros. Baseado nos valores apresentados pelos basaltos estudados, estes aparentemente exibem qualidades que justificam seu uso em camadas de base e sub-base de pavimentos, sendo possível recomendar sua utilização, especialmente em rodovias coletoras com características de tráfego leve, reconhecendo-se que, ao nível atual de conhecimento, necessita-se de mais dados para avalizar o uso mais amplo.

Estudo do comportamento mecânico de solos lateríticos da formação barreiras

Os solos residuais tropicais são solos que tem sido objeto de pesquisa devido às suas peculiaridades em relação aos solos sedimentares. Estes solos sofrem alterações de suas características devido às condições geológicas nas quais são formados e em consequência apresentam uma composição mineralógica diferenciada. O presente trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento mecânico de três solos residuais tropicais pertencentes a jazidas do Estado da Paraíba, no nordeste do Brasil O comportamento mecânico foi avaliado em termos de resistência ao cisalhamento e compressibilidade na condição compactada (não saturada) e após foi realizada uma análise conjunta de tais propriedades com as características químicas e mineralógicas dos solos. O programa experimental constou de ensaios edométricos e ensaios de cisalhamento direto nas condições saturadas e não saturadas. Este trabalho apresenta ainda uma análise dos vazios existentes nas várias condições de compactação, através da técnica de porosimetria por intrusão de mercúrio e microscopia ótica. Os resultados mostraram que o comportamento mecânico não saturado recebe a influência da densidade e do teor de umidade inicial de compactação, bem como da composição química-mineralógica e do tipo de poro presente na estrutura. Foi verificada a influência da sucção nos parâmetros de resistência ao cisalhamento não saturados e nas características de compressibilidade.

Influência da temperatura e da presença de H2S no comportamento mecânico e eletroquímico do aço API 5CT grau P110 em água do mar sintética

o presente trabalho teve por objetivo estudar o comportamento de um aço de alta resistência e baixa liga (com amostras de composição aproximada de 0,4% C, 0,6% Cr e 0,4% Mo), da classe API scr PIlO, utilizado na perfuração de petróleo offshore, frente a processos de fragilização causados pelo meio. Água do mar sintética foi utilizada como meio, com intuito de padronizar, em laboratório, as condições a que o material fica submetido na prática. Buscou-se avaliar e comparar o comportamento mecânico do material pela modificação dos parâmetros: temperatura, potencial aplicado ao material, e o efeito da presença ou ausência de H2S na solução. Para isso, foram realizados ensaios de tração pelo método de baixa taxa de deformação (da ordem de 10-6S-I), obtendo-se as curvas tensão x deformação nas diferentes situações ensaiadas, comparadas com as obtidas em óleo mineral. Análises fratográficas também foram utilizadas como forma de caracterizar os processos de fragilização. Além disso, estudou-se o comportamento eletroquímico do material nas diferentes condições através de ensaios de polarização potenciostáticos. Com isso, pode-se determinar quais as condições mais danosas e de maior risco para a utilização do material e em quais delas o seu uso é seguro. O aço estudado apresentou-se susceptível a processos de fragilização e todos os parâmetros analisados mostraram-se importantes no estudo desses processos.

Estudo em laboratório do comportamento mecânico de misturas betuminosas utilizadas em pistas experimentais

A presente dissertação tem como objetivo caracterizar em laboratório o comportamento mecânico de uma mistura asfática com cimento asfáltico convencional (CAP 20) e de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico modificado por polímero (3% SBS), verificando as propriedades de deformação plástica, deformação elástica, fadiga, desgaste e permeabilidade das misturas. Foram realizados ensaios em corpos de prova moldados no Laboratório de Normas e Pesquisas do DAER-UNP e em corpos de prova extraídos de pistas experimentais implantadas na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS - DAER/RS. Foram determinados o módulo de resistência, a resistência à tração, degaste Cantabro, o comportamento à fadiga, a condutiviadade hidráulica e a deformação permanente. Tendo em vista a provável oxidação do ligante no processo de usinagem, ficou comprometida a avaliação comparativa da mistura com asfalto modificado. A partir de então passou a se estudar o comportamento mecânico de misturas asfálticas que provavelmente sofreram processo de oxidação. De um modo geral, as misturas asfálticas estudadas apresentaram praticamente o mesmo desempenho em relação a módulo de resiliência, resistência à tração e às deformações plásticas. Em relação ao desgaste, à permeabilidade e à fadiga, a mistura asfáltica com cimento asfáltico convencional, por apresentar melhor compacidade e menores volumes vazios, apresentou melhores resultados.

Comportamento mecânico e hidráulico de misturas de solo-cimento-bentonita para a aplicação em barreiras verticais de contenção de contaminantes

O presente trabalho tem como objetivo investigar o comportamento hidráulico e mecânico de misturas de solo-bentonita (SB) e de solo-cimento-bentonita (SCB), bem como analisar a influência da variação do teor de bentonita e cimento com a finalidade de propiciar resultados capazes de auxiliar para um projeto construtivo de barreiras verticais de contaminantes. O programa experimental consistiu na realização de ensaios de compressão não-confinada, ensaios triaxiais convencionais adensados não-drenados (CIU) e ensaios de condutividade hidráulica a fim de se estudar o comportamento das misturas de SB e SCB em termos de tensão-deformação-resistência e permeabilidade. Foram analisados diferentes fatores água-cimento, teores de umidade, tensões confinantes. Também foi avaliado o comportamento desses materiais através da definição de três valores distintos de teor de bentonita nas amostras de SCB. Já para as amostras de SB foram avaliados dois teores de bentonita. Em um primeiro instante, os resultados dos ensaios realizados para cada tipo de mistura foram analisados separadamente. A análise global dos resultados permitiu identificar as alterações provocadas na resistência, deformabilidade e condutividade hidráulica pela variação dos parâmetros. Os resultados dos ensaios de compressão não-confinada demonstraram que a variação do teor de umidade não implicou na variação de resistência ao cisalhamento de pico para amostras com mesmo fator águacimento. Os ensaios CIU indicaram que o aumento do teor de bentonita nas amostras acarretou em um aumento da resistência ao cisalhamento de pico e da rigidez do material. A condutividade hidráulica das misturas de SB apresentaram valores inferiores em relação às misturas de SCB.