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Addition of poly (ethylene-co-methacrylic acid) (EMAA) as self-healing agent to carbon-epoxy composites
(Elsevier, 2020-10) Nascimento, Allana Azevedo do; Fernandez, Fernando; Silva, Fábio S. da; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Melo, José Daniel Diniz; Barbosa, Ana Paula Cysne
Among several self-healing approaches to improve the durability of polymer-based materials during service, the addition of thermoplastics to a thermoset matrix has emerged as a promising self-healing alternative. In this study, poly (ethylene-co-methacrylic acid) (EMAA) was added to the mid-plane of carbon fiber-epoxy composite laminates to produce a self-healing system. Composite plates were manufactured with the addition of 5 wt%, 10 wt% and 15 wt% of EMAA as related to the matrix weight in the prepreg laminate. Interlaminar shear strength (ILSS) tests, dynamic mechanical analysis (DMA), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and field-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) were employed to evaluate the self-healing effect and composite properties before and after a healing cycle. Storage modulus was found to decrease with increasing content of EMAA in the laminate. Samples with EMAA showed complete recovery of interlaminar shear strength after healing
Adição de poli(etileno-co-ácido-metacrílico) (EMAA) como agente de auto-reparo em compósitos carbono-epóxi
(2017-10-16) Nascimento, Allana Azevedo do; Barbosa, Ana Paula Cysne; Melo, José Daniel Diniz; http://lattes.cnpq.br/6572298923055649; https://orcid.org/0000-0002-9510-4851; http://lattes.cnpq.br/3718650566004689; http://lattes.cnpq.br/7970909407737900; Ferreira, Evans Paiva da Costa; http://lattes.cnpq.br/6994798590609919; Cioffi, Maria Odila Hilário; http://lattes.cnpq.br/6119671014416126; https://orcid.org/0000-0002-4155-4769
As técnicas de auto-reparo em resinas epóxi vêm sendo desenvolvidas buscando aumentar a vida útil e reduzir os custos associados à manutenção desses materiais durante o serviço. A adição de termoplásticos à matriz termofixa produzindo resinas reparáveis aparece como técnica de reparo promissora. Neste trabalho, o termoplástico poli (etileno-co-ácido-metacrílico) (EMAA) foi adicionado no plano médio de laminados compósitos carbono-epóxi para fabricação de um sistema de reparo. Foram fabricadas placas com 5%, 10% e 15% de EMAA em massa de resina do prepreg. Ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS), análise dinâmico mecânica (DMA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (MEV-FEG) foram conduzidos para avaliar o efeito da adição desse termoplástico ao compósito e seu comportamento antes e após o reparo. As amostras reparadas não apresentaram aumento na resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS) após o reparo. Entretanto, para maiores porcentagens de EMAA, houve redução dessa propriedade, além de redução de módulo de elasticidade e da temperatura de transição vítrea (Tg), em relação aos valores apresentados pelo compósito puro. Imagens de MEV confirmaram a forte adesão entre o EMAA e a resina epóxi, formando uma camada adesiva que impediu a formação de delaminações no plano médio do laminado.
Afiação de bits com ênfase no ensino acadêmico remoto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-17) Araujo, Joilson Bezerra de; Souto, Ulisses Borges; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Araújo, Márcio Valério de; Araujo, Marcio
O artigo visa mostrar todos os procedimentos para afiação de bits na afiadora CLARK AF-1, apresentando todas as possibilidades, capacidades e limitações da referida máquina para futuros alunos do curso de Engenharia Mecânica da UFRN. O resultado apresentado será uma explanação na variação de ângulos que a afiadora é capaz de fazer, decorrente de seus pontos de articulação e deslocamento possíveis. A referida máquina faz parte do conjunto de equipamentos presentes no laboratório de manufatura da UFRN e raramente é usada para esse fim, uma vez que, a afiadora não mais possui um manual de operação oferecido pelo fabricante. O artigo tem como objetivo preencher essa lacuna.
Análise comparativa entre dois vasos de pressão cilíndricos: Aço x PRFV
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-06-24) Oliveira, Fernando da Silva; Ferreira, Evans Paiva da Costa; http://lattes.cnpq.br/6994798590609919; Costa Júnior, João Carlos Arantes; Freire Junior, Raimundo Carlos Silverio
Os vasos de pressão são equipamentos que contêm fluidos pressurizados em baixa ou alta pressão. Esses vasos são espaços de armazenamento para as mais variadas aplicações em processos industriais. São equipamentos que demandam responsabilidade técnica especializada para projeto, fabricação, manutenção e inspeção, e seu projeto deve considerar segurança e confiabilidade em suas operações. O objetivo deste trabalho consiste em uma análise comparativa de alguns parâmetros de um vaso de pressão hipotético feito de aço e outro vaso feito de compósito plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV) para ter um diferencial de peso e comparação de custos em condições idênticas impostas aos vasos. Para tanto, foram realizados alguns cálculos inerentes ao vaso de pressão com geometria e dimensões pré-definidas, de acordo com normas literárias possibilitando a obtenção e comparação dos parâmetros desejados entre os dois materiais constituintes.
Análise de degradação do compósito de resina epóxi e fibra de vidro via envelhecimento natural
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-08) Paula, Anderson Damasceno de; Barbosa, Ana Paula Cysne; https://orcid.org/0009-0007-9338-4566; http://lattes.cnpq.br/5608473591819237; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Paskocimas, Carlos Alberto
O presente trabalho analisa a influência das condições climáticas na degradação de compósitos fabricados a partir de pré-impregnados (prepregs) de epóxi e fibra de vidro, focando no contexto climático do Nordeste do Brasil. Umidade e radiação ultravioleta (UV) são agentes degradantes conhecidos para compósitos de matriz polimérica. A exposição prolongada combinada a ambos os agentes potencializa a degradação de materiais compósitos poliméricos pelos mecanismos envolvendo a formação de trincas, a redução da adesão entre matriz e reforço e a modificação de propriedades térmicas e mecânicas, além de alterações químicas do material. A fim de avaliar o grau de degradação dos materiais em questão sob condições de exposição direta e natural de luz solar, atmosfera e chuvas, este estudo aplicou um processo de envelhecimento ao longo de 744 horas. Foram investigadas três amostras não envelhecidas e três amostras envelhecidas para comparar mudanças físicas, químicas e morfológicas por meio de análise dinâmico-mecânica (DMA), análise espectroscópica (FTIRs) e investigação em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados das análises nas amostras envelhecidas revelaram mudanças visuais de amarelamento as quais indicaram a presença de degradação. As imagens em MEV mostraram microtrincas na matriz e descolamento na interface, causadas pela exposição à umidade e radiação UV. Os espectros FTIR sugerem assinaturas químicas da degradação, com indicação de formação de grupos funcionais como amida. Resultados de DMA sugerem um pequeno aumento na temperatura de transição vítrea (Tg) e do pico de tan δ das amostras envelhecidas, possivelmente devido ao aumento da reticulação da resina epóxi.
Análise do comportamento da resistência a flexão em corpos de prova cerâmicos com adição de fibras da folha do coqueiro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-14) Silva Júnior, José Almir da; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Carlos Alberto Paskocimas; Lopes, Luã Figueiredo; Germano, Arthur Oliveira
Esse trabalho compreende a análise da resistência a flexão de corpos de prova cerâmicos com fibras da folha do coqueiro (folíolo e raquís). Com isso, esse estudo tem como objetivo a adição dessas fibras na mistura em substituição parcial da argila e ao mesmo tempo como reforço para evitar queima e viabilizar o uso ecológico. Para o estudo foi aproveitada uma argila utilizada por uma cerâmica localizada na cidade de Parelhas/RN e moldados algumas series de corpos de prova em que as fibras foram adicionadas com porcentagens de 5%, 10% e 15% em relação ao peso da argila. As fibras foram caracterizadas utilizando o método de análise térmica chamado termogravimetria (TG), já à argila foi empregado o método de FRX para verificar os elementos presentes em sua composição e o método por DRX utilizado para determinar os parâmetros cristalográficos e os arranjos atômicos na rede cristalina da argila. Os corpos de prova foram secos em estufa a uma temperatura de aproximadamente 110ºC para avaliar o comportamento das misturas. A análise dos resultados em relação a resistência a flexão indicou a viabilidade do uso das adições de 5%, 10% e 15% das fibras do folíolo, e a de 5% de fibras do raquís para a fabricação de tijolos maciços, sendo a composição de 15% de folíolo a que obteve melhor resultado.
Análise Estrutural por métodos computacionais de um foguete acadêmico Experimental – Andrômeda I
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-23) Maciel, Pietro Giovanni Moura e; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Bezzera, Alexandre Mateus Mendonça; Macedo, Harim Revoredo
A engenharia é uma constante de aperfeiçoamentos e inovações, visando sempre obter o melhor desempenho possível. Explorando os componentes de um foguete acadêmico, a aleta tem um papel fundamental para a estabilização do voo, visto que a peça está submetida às forças de contato tanto do escoamento em seu entorno, quanto da deformação do corpo do foguete. Tendo isso em mente, torna-se imprescindível conhecer os esforços aos quais o conjunto está submetido. Esse trabalho trata-se da análise estática estrutural de três tipos geométricos de modelos de aletas de alumínio, com os reduzidos coeficientes de arrasto, do foguete acadêmico Andromeda I através de simulação computacional. A análise estrutural utilizou-se o software ANSYS, onde foi modelado o escoamento e suas tensões, analisando-as pelo critério de Von Mises. Ao final, constatou-se que em todos os 3 casos as tensões máximas de todos os esforços encontram-se abaixo da tensão limite de escoamento do material. Por fim fica claro que os perfis geométricos analisados podem ser aplicados no desenvolvimento e construção dos próximos foguetes acadêmicos, sem comprometimento de seu desempenho de voo.
Análise numérica da estrutura de trave para fabricação de caçambas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-13) Silva, Gladson Fonthainny Pinheiro da; Costa Júnior, João Carlos Arantes; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Costa, Franciné Alves da
O setor de transportes e de máquinas pesadas tem se apresentado, ao longo da história, como um dos destaques na economia do país. O desenvolvimento desse seguimento tem contribuições tanto do setor de logística, bem como do setor de fabricação. Considerando a alta demanda das empresas presentes na indústria de fabricação de caçambas, bem como seu estado atual de processos de fabricação, que se encontra ainda rudimentar, o presente trabalho apresenta, como proposta, uma máquina de “costelar” caçambas, capaz de proporcionar uma maior qualidade no processo de fabricação, bem como padronização, segurança e produtividade. Para a realização deste trabalho, foi implementado um pórtico, modelado como um conjunto de vigas, de seção tipo “U”, submetido às cargas de atuadores, que posicionam e fixam as costelas à caçamba, para que as partes sejam soldados. Deste modo, tal equipamento, também chamado de “trave”, é o objeto de estudo dessa pesquisa. Em sua avaliação estrutural foram analisados aspectos de sua performance estrutural, tais como distribuição de tensões, comportamento na região de solda, de modo a entender o comportamento mecânico do projeto e seu nível de segurança.
Avaliação da propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting através da implementação de um método semianalítico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-14) Ferreira, Felipe Monte Rocha; Cardoso, Raphael Araújo; Dias, Avelino Manuel da Silva; Ferreira, Evans Paiva da Costa
Este trabalho tem como principal objetivo avaliar a propagação de trincas em contatos cilíndricos sob condições de fadiga por fretting em uma liga de Ti-6Al-4V. Para tal, um método semianalítco baseado no método da distribuição das discordâncias foi implementado com o auxílio da linguagem de programação Python, o que viabilizou o cálculo do fator de intensidade de tensão para o problema em questão. Este, por sua vez, permitiu a aplicação da lei de Paris com o intuito de estimar a vida de propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting. Esses resultados foram então comparados com o número de ciclos até a falha de ensaios laboratoriais extraídos da literatura, onde conseguiu-se então estimar a vida de iniciação de trincas para o problema investigado. A vida de iniciação também foi determinada para ensaios convencionais de fadiga, o que possibilitou avaliar o efeito das cargas de fretting na iniciação de trincas. Ao final, conseguiu-se verificar que a nucleação de trincas ocorre de forma mais rápida em componentes sujeitos à carregamentos de fretting, o que está de acordo com observações de trabalhos anteriores. Ademais, vale salientar que a metodologia para o cálculo do fator de intensidade de tensão implementada nesse trabalho leva em consideração o efeito da espessura finita do corpo de prova nas análises, o que torna a solução mais robusta e próxima da condição real. A mesma também apresenta como vantagem um baixo custo computacional, principalmente quando considera-se abordagens puramente numéricas como o método dos elementos finitos e o método dos elementos de contorno.
Avaliação das propriedades de flamablidade e resistência à flexão de poliéster reforçado com fibra de vidro aditivado com retardante de chama
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-18) Pinheiro, Iago de Souza; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Costa, Maria Carolina Burgos; Fulco, Ana Paula Pereira
O uso do Poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) tem ganhado cada vez mais espaço no mercado nacional e internacional pela qualidade dos produtos fabricados, peso e vasta aplicação. A partir da aditivação de materiais o PRFV podem ganhar melhorias significativas quando falamos em resistência mecânica ao fogo, água ou intemperes ocasionados pela natureza. O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência de retardantes antichamas incorporados no compósito polimérico e avaliar a resistência a flexão desses materiais. Essa ideia surgiu a partir de dificuldades encontradas no ensaio de flexão e no de flamabilidade dos postes e cruzetas de PRFV aditivados na empresa do Rio grande do Norte que fabrica esses produtos. Foram analisados retardantes de chama orgânicos (óxido de decabromodifenila (DBDPO)) e inorgânicos (trióxido de antimônio (Sb2O3)), incorporados na resina de poliéster insaturada reforçada com fibra de vidro. De acordo com a investigação laboratorial feita concluímos que todas as formulações apresentaram resultados mecânicos bastante homogêneos quando analisados com os desvios padrões. E a formulação perfeita foi a única que passou no teste de flamabilidade com a composição de 5% de trióxido de antimônio e 6% de óxido de decabromodifenila.
Avaliação e comparação de diferentes modelos de fadiga na estimativa de vida em metais sujeitos a carregamentos multiaxiais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-14) Almeida, Marcelo Torres Lima de; Cardoso, Raphael Araújo; 0000-0003-1057-4430; http://lattes.cnpq.br/4020351126682611; Dias, Avelino Manuel da Silva; Ferreira, Evans Paiva da Costa; http://lattes.cnpq.br/6994798590609919
O presente trabalho tem como propósito avaliar diferentes modelos de fadiga na estimativa de vida de metais submetidos a carregamentos multiaxiais. Componentes mecânicos geralmente estão sujeitos a cargas dinâmicas, podendo resultar na iniciação de trincas devido ao efeito da fadiga, que é responsável por cerca de 90% de todas as falhas em componentes mecânicos. Nesse sentido, torna-se importante a avaliação e validação de modelos de fadiga capazes de prever essas falhas. Esse trabalho avalia três diferentes modelos de fadiga multiaxial, sendo estes: o modelo de Smith, Watson e Topper (SWT), o Método das Curvas de Wöhler Modificadas (MWCM) e um modelo baseado em tensões equivalentes em conjunto com o critério de Goodman. A fim de avaliar e conduzir uma análise comparativa entre os mesmos, esses foram implementados e os resultados de estimativa de vida foram confrontados com observações experimentais disponíveis na literatura. Nesse caso, foi possível avaliar a resposta de cada modelo em termos dos seguintes parâmetros de carregamento: multiaxialidade, tensão média e diferença de fase. Dentre os modelos implementados, o que forneceu melhores previsões, de forma geral, foi o MWCM. A maioria das suas estimativas de vida ficou dentro de uma região de fator 4 de erro, com uma tendência em ser conservador. O modelo SWT falhou sistematicamente em capturar o efeito da tensão média, levando a estimativas muito otimistas em alguns casos. Já o modelo baseado em tensão equivalente, apesar de sua simplicidade, forneceu bons resultados no geral. Entretanto, esse modelo tende a ser muito conservador quando tem-se tensões médias.
Avaliação tribológica de condicionadores de metais comerciais através do teste pino-disco
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-20) Oliveira, Paulo Roberto de Sá de; Cardoso, Raphael Araújo; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Oliveira, Giorgio André Brito
Lubrificantes têm um papel primordial na redução do atrito e desgaste em aplicações de engenharia. Nesse caso, o desenvolvimento de novos aditivos e condicionadores de metais mostrase fundamental no contexto de uma indústria atual cada vez mais competitiva e engajada ambientalmente. Diante disso, o presente trabalho tem como principal objetivo avaliar o desempenho de dois diferentes condicionadores de metais disponíveis no mercado nacional através de testes pino-disco realizados no aço 1045. Para tal, quatro configurações diferentes de teste foram avaliadas considerando contato a seco, contato lubrificado com óleo automotivo comercial e contato lubrificado com óleo automotivo adicionado de dois diferentes condicionadores de metais. Os resultados obtidos mostram que os condicionadores avaliados melhoraram o desempenho do lubrificante através de uma diminuição considerável do atrito e do desgaste durante os testes.
Caracterização da nanoargila montmorilonita cálcica bruta com adição de silano γ-APTES
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-12-04) Melo Filho, José Roberto de; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Paskocimas, Carlos Alberto; Leite, Maraisa Cristiane de Oliveira
Argilas são utilizadas desde os tempos mais primórdios da humanidade e há algumas décadas transformou-se em uma matéria-prima imprescindível nos setores tanto comercial quanto industrial. Estudos realizados e publicados mostram que a modificação superficial da argila montmorilonita proporciona a interação com materiais inorgânicos, como a matriz epóxi na confecção de nanocompósitos. Neste trabalho foi realizado um breve estudo sobre a modificação superficial da argila montmorilonita cálcica bruta com a adição do 3-aminopropiltrietóxisilano (γ-APTES). A argila foi extraída de jazida natural e submetida aos processos: de separação e seleção por decantação com água deionizada; de lavagem com ácido sulfúrico, ácido nítrico e peróxido de hidrogênio e secagem através da liofilização; e por fim submetendo parte da argila liofilizada ao processo de silanização. Foram utilizadas cinco amostras de argila, sendo denominadas como Bruta, Liofilizada, S2,5, S5,0 e S10, em que as amostras com nomenclatura no formato Sx são as amostras de argila que foram silanizadas com 2,5, 5,0 e 10 ml de silano. Cada amostra representa a argila obtida ao fim de cada um dos três processos. Para caracterização e verificação da silanização, as amostras foram submetidas às análises de difração por raios X (DRX), espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e ao método de BET. Também foram tiradas algumas imagens de MEV-FEG. Através do DRX verificou-se que houve deslocamento do pico na região de baixos ângulos, chegando a ser verificada uma diferença de 1,4° no ângulo 2θ, constatando a esfoliação da argila. Por meio do FT-IR, apesar de bem sutil a diferença, foi possível verificar a presença de ligações características do silano na argila. Com o método de BET, através da técnica de adsorção de gases, percebeu-se a redução da área superficial das nanopartículas das argilas silanizadas, indicando a presença do silano na superfície da argila.
Comparação de desempenho e estudo de elementos finitos em roscas para foguetemodelismo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-23) Queiroz, Leonardo Camara; Ferreira, Evans Paiva da Costa; João Carlos Arantes Costa Júnior
Motores de foguetes precisam ser bem elaborados, sendo responsáveis por manter a combustão limitada ao volume e direcionar os gases oriundos da queima. Assim, cálculos estruturais são considerados visando o desempenho previsto. Este trabalho tem como objetivo principal avaliar perfis de roscas para substituir a utilização de parafusos, já que estes geram problemas de montagens e vazamento. Então, uma comparação analítica e computacional foi feita entre os perfis de roscas trapezoidais de passos finos e grossos, bem como triangulares finas e grossas. Elas foram aplicadas a um motor de foguete acadêmico, de combustão interna com propulsão sólida, validado para missões de 2 quilômetros de apogeu. Assim, primeiramente foram analisadas, analiticamente, as tensões de flexão, axial e de cisalhamento por torção, além da tensão de von Mises. Mais além, foi analisada a tensão de arrancamento de filete de rosca. Na análise computacional foram utilizados elementos finitos para compreender o comportamento da tensão de von Mises na rosca, bem como seu critério de falha por fadiga. Por fim, pôde-se perceber que os resultados de tensão nos casos analítico e computacional são semelhantes. Mais além, os resultados demonstram que a rosca trapezoidal grossa é estruturalmente melhor, superando as propriedades das demais roscas estudadas.
Comportamento em fadiga de laminados double-double de vidro/epóxi
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-10) Vasconcelos, Tomás Barros; Melo, José Daniel Diniz; http://lattes.cnpq.br/6572298923055649; https://orcid.org/0000-0002-4303-8741; http://lattes.cnpq.br/2914636732488571; Cimini Júnior, Carlos Alberto; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Vignoli, Lucas Lisbôa; Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério
A configuração double-double (DD) foi proposta como um novo conceito no qual um conjunto duplo de ângulos de dupla hélice [±ϕ/±ψ]n é empilhado para formar um laminado compósito. Esse conceito promete vantagens significativas em relação aos arranjos convencionais para projeto, otimização e fabricação de compósitos. Este estudo experimental avaliou o desempenho de dois laminados de vidro/epóxi com propriedades elásticas no plano equivalentes, adequados para aplicações em pás de turbinas eólicas: um quadriaxial (Quad) [±45/(0/90)3]s e um double-double (DD) [±15/±75]4T. Ensaios mecânicos foram realizados sob carga cíclica uniaxial de tração-tração usando corpos de prova sem furos e com furos centrais. Delaminação iniciada nas bordas livres resultou em falha prematura dos corpos de prova DD sem furos. Para os corpos de prova com furos centrais, os resultados dos testes de fadiga obtidos em ambas as sequências de empilhamento mostraram desempenho semelhante. Em última análise, o estudo apresentado constitui uma valiosa contribuição para a compreensão do comportamento de fadiga de laminados de vidro/epóxi double-double submetidos a carregamento cíclico de tração.
Comportamento mecânico de compósitos poliméricos híbridos: estudos experimentais, analíticos e numéricos
(2017-06-12) Batista, Ana Cláudia de Melo Caldas; Aquino, Eve Maria Freire de; Nóbrega, Selma Hissae Shimura da; ; http://lattes.cnpq.br/3401274958916898; ; http://lattes.cnpq.br/1196595599227394; ; http://lattes.cnpq.br/1104066454901067; Ferreira, Evans Paiva da Costa; ; http://lattes.cnpq.br/6994798590609919; Costa Júnior, João Carlos Arantes; ; http://lattes.cnpq.br/5028446242533356; Felipe, Raimundo Nonato Barbosa; ; http://lattes.cnpq.br/7520491414631153; Tino, Sérgio Renan Lopes; ; http://lattes.cnpq.br/1420276778914253
Os tecidos híbridos a base de fibras sintéticas vêm sendo desenvolvidos pelo setor industrial como nova alternativa de reforço para compósitos poliméricos. Neste sentido, surge a necessidade do conhecimento das características mecânicas desses compósitos poliméricos com tecidos híbridos, que até o presente momento foram pouco estudados. Em determinadas condições de projetos, três características são significativas: anisotropia, presença de descontinuidades geométricas e forma de hibridização. Esta tese busca contemplar todas essas influências com o estudo de dois laminados compósitos, utilizando dois tecidos: o tecido híbrido de fibras de Carbono/Vidro e o tecido híbrido de fibras de Carbono/Aramida, ambos tendo como matriz a resina epóxi Éster Vinílica. Para obtenção dos laminados foi utilizado o processo de fabricação de laminação manual (Hand-lay-up). Para o estudo proposto foram realizados os ensaios de tração uniaxial nos corpos de provas de forma que todos os diferentes tipos de fibras tivessem sua orientação coincidente com a direção da carga aplicada, além da orientação das fibras a ±45° com o objetivo de conhecer o comportamento ao cisalhamento para ambos os laminados. Os ensaios foram realizados, tanto para a condição original (sem furo) quanto para a condição com a descontinuidade geométrica (caracterizada como um furo central, que para a orientação de fibra de melhor desempenho mecânico teve seu diâmetro variável). Estudos das propriedades de resistência última, rigidez e características da fratura mecânica (macroscópica e microscópica) foram desenvolvidos. Para influência da relação w/D (largura do CP/diâmetro do furo) foi realizado um estudo analítico tendo como base a avaliação do fenômeno da concentração de tensão a partir dos critérios de falhas: Critério da Tensão Pontual (Point Stress Criterion -PSC) e Critério da Tensão Média (Average Stress Criterion - ASC), assim como um estudo numérico utilizando o Método de Elementos Finitos. Nesses estudos o objetivo central foi à determinação do fator de concentração de tensão (K) dos materiais propostos, usando tanto a influência dos módulos elásticos quanto unicamente dos parâmetros geométricos. Os estudos mostraram que o comportamento mecânico e característica da fratura foram fortemente influenciados pela anisotropia e hibridização e a descontinuidade geométrica. Os modelos analíticos e numéricos obtiveram resultados em concordância com os encontrados na literatura. Palavras chaves: Tecidos híbridos, descontinuidade geométrica, anisotropia, hibridização.
Comportamento térmico e mecânico de compósitos cimentícios contendo quitosana para aplicação em poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor
(2019-10-15) Costa, Filipe Johnatan Martins Dantas; Martinelli, Antonio Eduardo; ; ; Ferreira, Evans Paiva da Costa; ; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; Oliveira, Petrus D'Amorim Santa Cruz; ; Souza, Wendell Rossine Medeiros de;
A cimentação de poços de petróleo requer pastas que possuam propriedades mecânicas capazes de evitar o surgimento e a propagação de trincas. Poços submetidos à injeção de vapor são considerados críticos devido à elevada temperatura, capaz de causar alterações nas propriedades químicas e físicas dos produtos hidratados de cimento Portland. Falhas na integridade da bainha de cimento aumentam os riscos de impactos ambientais negativos. Os polímeros são capazes de aumentar a interação entre as fases hidratadas, formando filmes em pastas de cimento. A quitosana é um biopolímero e tem sido estudada como aditivo para argamassas e concretos na indústria da construção, atuando como espessante e retardador de pega, capaz de reduzir o volume de poros. O objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento térmico e mecânico de compósitos cimentícios contendo quitosana para cimentação de poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor. As formulações contendo até 5% em peso de solução de quitosana foram avaliadas no estado fresco e endurecido. As misturas foram curadas por 14 dias sob diferentes condições. As resistências mecânicas à compressão e à tração foram avaliadas por métodos destrutivos. O módulo de elasticidade foi obtido por ultrassom. As propriedades térmicas foram caracterizadas por análise de fluxo de calor, dilatometria e termogravimetria e a microestrutura foi caracterizada por difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Os compósitos contendo quitosana apresentaram resistência à compressão melhorada como resultado do aumento da concentração do biopolímero, sendo capaz de absorver até 50% mais energia até a fratura, em comparação com a pasta de referência sem adição de quitosana. A resistência à tração dos compósitos aumentou depois de submetidos à condição de injeção de vapor. O biopolímero diminuiu a desidratação dos silicatos de cálcio hidratados, diminuindo a retração térmica e atribuindo maior estabilidade termogravimétrica as pastas de cimento. A quitosana apresentou potencial aplicabilidade como bio-aditivo, atuando como reforço disperso na matriz de cimento Portland para melhorar o comportamento à fratura de bainhas de cimento de poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor.
Compósitos poliméricos reforçados por tecidos multiaxiais acoplados: anisotropia, configuração e concentração da deformação
(2017-12-14) Fontes, Raphael Siqueira; Aquino, Eve Maria Freire de; ; ; Ferreira, Evans Paiva da Costa; ; Costa Júnior, João Carlos Arantes; ; Freire Júnior, Raimundo Carlos Silverio; ; Tino, Sérgio Renan Lopes; ; Amorim Júnior, Wanderley Ferreira de;
A proposta desta Tese de Doutorado é determinar a influência na resposta mecânica de laminados compósitos à base de tecidos multiaxiais acoplados de fibras de vidro-E e matriz epóxi éster vinílica, quando em presença de descontinuidade geométrica, aqui caracterizada por um furo circular. Nesse estudo do fenômeno da concentração de tensão é dado ênfase ao comportamento da deformação na vizinhança do furo, tendo em vista a característica do tecido de reforço ter suas camadas básicas acopladas através de fios de costura, tornando-os mais compactos em sua capacidade de suporte de carga. Esse estudo é desenvolvido a partir da medição das deformações na vizinhança do furo, utilizando a técnica de medição por Extensometria, frente aos ensaios de tração uniaxial. Por fim, serão apresentados os resultados em termos quantitativos sobre o efeito da presença da descontinuidade geométrica, mediante os cálculos da Resistência Residual (RS), do Módulo Residual (RM) e dos Fatores de Concentração de Tensão (K, calculados a partir de variados métodos analíticos), além da determinação das distribuições das deformações (obtidas das leituras dos extensômetros) na vizinhança do furo nos laminados em estudo, nas orientações 0°, 90° e 45° dos CPs. Essas distribuições são validadas utilizando a solução analítica proposta por Lekhnitskii (1968) e Konish e Whitney (1975), amplamente utilizada para materiais compósitos ortotrópicos. Ao ser efetuada a comparação entre os valores medidos experimentalmente e as distribuições analíticas das deformações, observou-se pouca interferência dos valores de K adotados para a obtenção das curvas analíticas, resultando numa concordância entre os valores obtidos pelos extensômetros e o modelo analítico.
Concepção de um sistema mecânico para remoção da casca de mandioca
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-07-06) Dantas Bisneto, Antônio Justino; Queiroz, William Fernandes; Queiroz, William Fernandes; Lima, Carlos Magno de; Ferreira, Evans Paiva da Costa
O objetivo principal desse trabalho é desenvolver e criar um sistema mecânico para remoção da casca de mandioca. Inicialmente é feita uma introdução sobre a história da mandioca, as características e os produtos derivado da mandioca. Também é abordado as casas de farinha, sua história e seu funcionamento, o processamento e beneficiamento da mandioca até o produto final (no caso desse trabalho, a farinha de mandioca). Posteriormente é descrito todas as etapas da produção da farinha, em uma casa de farinha as máquinas usadas no processo. Portanto, foi analisado o funcionamento de uma casa de farinha, e foi detectado que um dos maiores problemas enfrentado pelas casas, é o processo de descascamento da mandioca. Em função desse problema, foi sugerido e desenvolvido um projeto para concepção de um sistema mecânico para remoção da casca da mandioca, o sistema mecânica foi desenvolvido e desenhado em 3D no SolidWorks 2017, então, por fim foi realizado a concepção do sistema e desenhado no software, simulando também o seu funcionamento.
Desenvolvimento de compósito reforçado com tecido artesanal e reaproveitamento de colete balístico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-31) Lima, Pedro Thiago de; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Fonseca, Viviane Muniz; https://orcid.org/0000-0002-2153-0858; http://lattes.cnpq.br/1977121411791179; http://lattes.cnpq.br/6994798590609919; https://orcid.org/0009-0006-7765-8187; http://lattes.cnpq.br/5397720882838611; Medeiros, José Ivan de; https://orcid.org/0000-0002-8888-4765; http://lattes.cnpq.br/0875521131771417; Silva, João Batista da; Amorim Júnior, Wanderley Ferreira de
O presente trabalho avaliou a resposta em ensaios balísticos de compósitos de poliéster reforçado com Tecido Não Tecido-TNT unidirecional obtido através do desmantelamento de coletes balísticos, tecido com estrutura de tela comercial e tecidos artesanais com estrutura de sarja, todos os reforços em para aramida. Os ensaios balísticos foram conduzidos com base na Norma NIJ 0108.01 utilizando munição calibre .38 ponta oca. As placas balísticas foram moldadas pelo método de moldagem por compressão em molde de aço gabaritado fechado, com diferentes sequências de laminação. Para tanto, foram avaliadas a influência da composição no desempenho à resistência balística das placas produzidas, através da análise do nível de dano por microscopia ótica dos compósitos produzidos e do perfil de deformação dos projéteis pós impacto. Observou que o fator de cobertura dos tecidos utilizados foi um parâmetro relevante na interpretação dos resultados. Outro fator de grande importância está relacionado ao perfil de entrada do projétil, onde o dano se propaga na direção da estrutura do tecido que reforça o compósito. Os resultados indicam que o tecido com estrutura de tela não é interessante para utilizar como um elemento de reforço para compósitos balísticos. A estrutura reforçada em tela não atuou de forma satisfatória na absorção e dissipação de energia do impacto do projétil, promovendo na amostra perfuração com alto nível de dano, com deformação no diâmetro do projétil muito inferior ao da plastilina. O compósito reforçado com tecido com em estrutura de sarja artesanal específica, demonstrou efetividade na absorção do impacto do projétil, mesmo com baixo teor de reforço (27,3%), sendo este comportamento atribuído ao maior fator de cobertura do tecido. Para os compósitos reforçados com TNT unidirecional os resultados demonstraram a viabilidade do uso deste material para confecção de compósitos para proteção balística. Por fim, a hibridização dos reforços, ou seja, a combinação de reforços com estrutura de sarja e TNT unidirecional foram efetivos apresentando uma excelente performance balística, sem perfuração, encapsulando e fragmentando o projétil no interior da placa.

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