Teses e Dissertações
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Navegando Teses e Dissertações por Orientador "Donato, Gustavo H. B."
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Dissertação Avaliação numérico-experimental do comportamento mecânico de aços API X80 e investigação das variáveis mecânicas e microestruturais envolvidas no crack arrest(2019) Silva, L. N. G.Apesar do usual emprego de aços estruturais modernos de alta tenacidade (classe API) a gasodutos, permanece a necessidade de prever fenômenos de fraturamento dúctil que podem disparar trincas a velocidades próximas de 500 m/s e resultar em prejuízos significativos à sociedade. Neste sentido, e de um ponto de vista de engenharia, alguns modelos para previsão de falha em gasodutos, propostos no passado, deixaram de aderir à fenomenologia ocorrente nos materiais atuais, contribuindo para a perda de similitude entre os corpos de prova (Charpy V-Notch) e estruturas reais. Desta maneira, as pesquisas de Moço (2017) e Pereira (2017) disponibilizaram boas práticas de simulação de corpos de prova de impacto e gasodutos, para compreensão do fenômeno de propagação de trincas em materiais de alta tenacidade sob uma perspectiva da resposta carga-deslocamento e de energia. Contudo, um estudo mais detalhado se faz necessário, além de ensaios experimentais para fins de validação numérica e identificação das variáveis mecânicas e microestruturais que impactam diretamente no crack arrest. Neste cenário se inseriu esta pesquisa, que abordou toda a caracterização experimental por meio de ensaios mecânicos de tração e impacto Charpy instrumentado a partir de chapas de aço API X80, além de testes DWTT preliminares, sendo todos acompanhados por reprodução numérica envolvendo modelo de dano de GTN para compreensão dos fenômenos envolvidos. Assim, apesar do cunho estruturante desta pesquisa, os resultados das análises experimentais apontaram para um norte no que diz respeito às variáveis que impactam na capacidade de frenagem de trincas destes materiais, à exemplo da ocorrência de delaminações em casos onde o arrest não ocorreu. Portanto, este trabalho estabeleceu um alicerce sólido para continuidade das investigações energéticas envolvendo o fenômeno de propagação de trincas em aços de alta tenacidade, partindo das propostas de Leis (2013), Moço (2017) e Pereira (2017), bem como para a identificação das variáveis mecânicas e microestruturais que impactam no crack arrestDissertação Desbalanceamento de resistência mecânica em materiais poliméricos:caracterização experimental e aplicação exploratória para projeto(2011) Bianchi, M.Os critérios de escoamento convencionais para materiais dúcteis, como de Tresca e von Mises, adotam que os materiais apresentam mesmas propriedades mecânicas em tração e compressão (então chamados balanceados) e, consequentemente, que o fenômeno de escoamento independe do nível de tensão hidrostática (ou pressão) atuante. Na prática este tratamento é razoável para materiais metálicos dúcteis e isotrópicos, mas muitas vezes não se mostra realista para alguns materiais poliméricos, cerâmicos e mesmo materiais metálicos frágeis. Polímeros dúcteis de engenharia podem apresentar maiores propriedades mecânicas ao escoamento sob compressão, como resultado do arranjo das macromoléculas e mecanismo de deformação. Tal fato pode conduzir a excesso de conservadorismo ( ou em alguns casos específicos o oposto) se os critérios clássicos são diretamente aplicados, o que abre caminho para potencial aprimoramento estrutural de componentes tirando proveito de tal eventual desbalanceamento de propriedades. Assim, este trabalho apresenta uma investigação sobre as metodologias de projeto mecânico ao escoamento considerando materiais que apresentam propriedades desbalanceadas à tração e à compressão, assim como uma verificação experimental da existência de tal desbalanceamento ao escoamento em polímeros termoplásticos. O objetivo central é caracterizar experimentalmente as propriedades mecânicas de polímeros em tração e compressão, discutindo a eventual existência de dissimilaridade e, de posse dos dados experimentais, conduzir uma aplicação exploratória visando aprimoramento estrutural por meio do uso de critérios de escoamento dependentes do nível de tensão hidrostática. Para que tal objetivo possa ser atingido, é inicialmente apresentado o arcabouço conceitual necessário ao desenvolvimento do trabalho, envolvendo tópicos de elasticidade, plasticidade, critérios de escoamento (tradicionais e incorporando desbalanceamento) e propriedades dos materiais poliméricos. São então descritas as alterações metodológicas necessárias à filosofia de projetos tradicional, a qual é exploratoriamente aplicada ao projeto de clipes poliméricos por meio de procedimentos analíticos e numéricos de cálculo. Os resultados demonstram a existência de desbalanceamento de propriedades mecânicas tanto em relação à rigidez como ao escoamento. No caso específico do escoamento, alguns materiais apresentam desbalanceamento médio de até 39% maior resistência em compressão considerando dados tensão-deformação de engenharia. Uma breve aplicação exploratória dos dados experimentais (combinados aos critérios modificados e algoritmos de otimização) à avaliação da seção transversal de um clipe polimérico demonstra, com a manutenção da segurança e da rigidez, reduções de massa de até 40% para as alternativas avaliadas. Este fato notiva a ampliação futura da base de resultados experimentais e a condução de validações práticas em atividades de projeto