Teses

Nome do Aluno: York Castillo Santiago

Nome do Orientador: Leandro Alcoforado Sphaier

Resumo:

Este trabalho realiza uma avaliação teórico-experimental de processos de conversão termoquímica utilizando borra de petróleo e biomassa como combustíveis. A parte experimental inclui a análise termocinética da borra de petróleo pelos métodos de Kissinger, Friedman e ASTM D1641-18, além de sua caracterização físico-química. A borra foi gaseificada em reator downdraft reverso com ar, investigando-se o efeito da vazão (30 a 60 L/min) na frente de reação. O char gerado foi caracterizado por sua área superficial. Também foi estudada a pirólise oxidativa do bagaço de cana em planta piloto, com rendimentos de 7,07% para bio-óleo e 35,87% para char. A parte teórica modela a transferência de calor e massa, com foco na zona de pirólise, via simulações no Wolfram Mathematica. Os resultados mostraram que o aumento da vazão de ar elevou a velocidade da frente de chama e a temperatura máxima no leito. O char apresentou predominância de microporos. O modelo indicou constância na velocidade da fase sólida (≈5×10⁻⁴ m/s) entre 300 e 600 °C, com maior formação de gases na zona de pirólise devido ao aumento da reatividade do char.

A integração dos estudos experimentais e computacionais permite definir condições operacionais favoráveis à conversão termoquímica de resíduos, visando à produção de gás de síntese, bio-óleo e char.

LINK: https://www.dropbox.com/scl/fi/d2djn2ojq0qx03kdgtq3p/Tese_York-Castillo-Santiago.pdf?rlkey=2wzi7bbwrckppfj2aejsc2ev6&st=k7d3uhxo&dl=0

Nome do Aluno: Rônei Ferreira Silva

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Este trabalho investiga o comportamento mecânico de poliamidas submetidas a carregamentos cíclicos, destacando a predominância do encruamento cinemático sobre o isotrópico e a ocorrência de deformação plástica mesmo sob tensões positivas. Um modelo elasto-viscoplástico baseado na formulação de Lemaitre-Chaboche é adaptado para polímeros, considerando equações de endurecimento não lineares. Observou-se que, nas poliamidas, alguns parâmetros da lei de endurecimento cinemático variam nos ciclos iniciais. Para lidar com isso, foi proposto um método de “treinamento” do polímero por ciclagem mecânica, que estabiliza esses parâmetros após alguns ciclos carga-descarga além do limite proporcional. Com isso, a modelagem torna-se mais precisa e aplicável a geometrias complexas, permitindo prever fenômenos como ratcheting e shakedown, ampliando o uso das poliamidas em projetos estruturais submetidos a carregamentos cíclicos.

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Nome do Aluno: Raphael José Elino da Silveira

Nome do Orientador: Maria da Penha Cindra Fonseca

Resumo:

Este trabalho investiga o comportamento de tensões residuais em corpos de prova de aço API 5L X80 com diferentes acabamentos superficiais (jateamento e retificação), submetidos a carregamentos monotônicos de tração de até 90% do limite de escoamento. As tensões residuais foram avaliadas por difração de raios X (método sen²ψ), revelando relaxação progressiva das tensões compressivas induzidas por shot peening, que se inverteram para tração nos maiores níveis de carga. Já nos corpos retificados, as tensões iniciais trativas apresentaram pequenas variações mesmo abaixo do limite de escoamento. A análise de variância mostrou que tanto o tipo de acabamento quanto o carregamento uniaxial influenciam significativamente as tensões residuais e a resposta do ruído magnético Barkhausen. Este último apresentou boa sensibilidade às variações de tensão, especialmente com excitação de 50 Hz.

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Nome do Aluno: Paulo Roberto Farias Junior

Nome do Orientador: Luiz Carlos da Silva Nunes

Resumo:

Este estudo experimental analisou a influência das dimensões de corpos de prova de PTFE com duplo entalhe (DENT) na determinação de parâmetros de fratura sob tração uniaxial. Investigou-se o efeito da razão a/b (comprimento de trinca/metade da largura) sobre CTOD, extensão da trinca (Δa) e a integral J. Ensaios foram conduzidos em regime quase-estático a 25 °C, com análise via Correlação de Imagens Digitais (DIC). Os resultados mostraram comportamento semelhante nas curvas Δa x CTOD, indicando independência dimensional desses parâmetros. A integral J foi separada em componentes elástica e plástica; a primeira avaliada por uma formulação bidimensional e a segunda, pelo método de separação de cargas. Uma equação foi proposta para estimar a energia de propagação da trinca no regime elástico. Diferenças significativas em J x Δa foram observadas entre trincas maiores e menores, sendo válidas apenas razões a/b entre 0,5 e 0,7 para estimativas confiáveis de tenacidade à fratura.

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Nome do Aluno: Nelson Rodrigues Braga Junior

Nome do Orientador: Leandro Alcoforado Sphaier

Resumo:

Esta tese apresenta soluções analíticas para o Problema de Graetz Estendido, considerando os efeitos de difusão axial, dissipação viscosa e aquecimento volumétrico (como o efeito Joule), em domínios infinitos com mudança brusca de condição de contorno em x = 0. A formulação cobre tubos circulares e canais de placas paralelas, com condições de contorno de 1º, 2º e 3º tipo.As soluções foram obtidas por meio da Transformada Integral Generalizada, que transformou o problema em sistemas de EDOs lineares resolvidos com exponenciais matriciais. A precisão foi aprimorada com filtragem da solução e métodos de balanço integral para o cálculo do número de Nusselt. A análise mostrou que a presença de descontinuidades e baixos números de Péclet aumentam o erro, enquanto geometrias sem mudanças de condição de contorno apresentam melhor convergência. Os efeitos de difusão axial, aquecimento (Br e S) e condições a montante impactam significativamente o número de Nusselt nas regiões em desenvolvimento e desenvolvida, ressaltando a importância da escolha adequada das condições de contorno na entrada do escoamento.

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Nome do Aluno: Vinícius Vendas Sarmento

Nome do Orientador: Maria Laura Martins Costa

Resumo:

Este trabalho desenvolve uma ferramenta numérica para resolver problemas altamente não-lineares por meio de uma sequência de problemas lineares. A metodologia é aplicada ao caso de transferência de calor com radiação dominante, incluindo irradiação mútua entre aletas, base irradiante e convecção. A técnica proposta é de fácil implementação e pode ser aplicada a uma ampla gama de problemas não-lineares, como equações integro-diferenciais. A convergência do método é garantida a partir de um valor mínimo do parâmetro de interação alpha, embora possa ser obtida empiricamente para valores menores. A metodologia também assegura a convergência dos métodos das Diferenças Finitas (FDM) e dos Volumes Finitos (FVM). A validação foi feita por meio de prova matemática, comparação com resultados da literatura para uma aleta isolada, e com o Método Espectral de Chebyshev-Gauss-Lobatto (CGL), além da estimativa do erro numérico. Dois casos foram analisados: aletas paralelas e aletas em um cilindro giratório, com diferentes condições de contorno (com/sem convecção e com/sem influência da base).

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Nome do Aluno: Sérgio Luiz de Souza Júnior

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Este trabalho tem por objetivo contribuir para a modelagem do comportamento dejuntas dissimilaresmetal/compósito, unidas com o adesivo estrutural Epóxi RenGel SW 404/ Ren HY 404, através de procedimentos experimentais simples de ensaios uniaxiais detração. Os experimentos foram conduzidos sob uma faixa de taxa de carregamento (0.3mm/min até 13 mm/min) e de espessura de adesivo (0.2 mm até 1.8 mm). A espessura influencia de forma significativa a resposta mecânica das juntas, enquanto a taxa decarregamento não apresenta uma influência acentuada. De forma geral, espessuras menores conduzem a um acréscimo nos valores de força de ruptura e rigidez da junta. É proposto um modelo matemático simples que correlaciona força de ruptura com os parâmetros variados, capaz de ser empregado em problemas de engenharia e resolvido analiticamente. Apenas dois testes realizados com distintas espessuras de adesivo são suficientes para caracterizar osparâmetros da junta descrita pelo modelo. Os resultados experimentais são apresentados ecomparados com os previstos pelo modelo e apresentam boa correlação.

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Nome do Aluno: Rodrigo Chales

Nome do Orientador: Juan Manuel Pardal

Resumo:

Este trabalho realiza um estudo comparativo entre os aços inoxidáveis supermartensíticos UNS S41425 (liga “N”) e UNS S41427 (liga “V”), com foco em propriedades mecânicas, microestrutura e fratura, variando a temperatura de revenimento. Ensaios de tração com baixa taxa de deformação (BTD) foram utilizados para obtenção das curvas tensão-deformação, com posterior ajuste aos modelos de Hollomon, Voce e Chaboche via regressão iterativa. A liga “N” demonstrou melhor desempenho mecânico, enquanto ambas as ligas apresentaram alta ductilidade com presença de dimples, e melhor resistência após revenimento em torno de 500 °C. O modelo de Voce obteve os melhores ajustes (R² > 0,95) e foi generalizado para prever o comportamento das ligas em função da temperatura de revenimento. A validação numérica confirmou a acuracidade dos modelos propostos, que se mostraram eficazes para aplicações preditivas em engenharia envolvendo as ligas “N” e “V”.

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Nome do Aluno: Raphael Ponce Gabri

Nome do Orientador: Fabio Toshio Kanizawa

Resumo:

Este trabalho apresenta a modelagem e análise de dissipadores de calor com microcanais paralelos, considerando fenômenos transitórios associados ao crescimento de bolhas confinadas, que podem gerar instabilidades e escoamento reverso durante a ebulição convectiva. O modelo desenvolvido incorpora o crescimento de bolhas parcialmente e totalmente confinadas, além de escoamento monofásico, prevendo perdas de pressão e coeficientes locais de transferência de calor em regime transiente. A modelagem inclui efeitos de entrada e permite simular obstruções na admissão para avaliar a mitigação de instabilidades. O modelo foi validado com dados experimentais e numéricos da literatura, mostrando boa concordância. Análises paramétricas indicaram que o aumento do número de canais, diâmetro hidráulico, fluxo de calor e temperatura de admissão favorece o escoamento reverso, enquanto maior fluxo mássico e obstruções na entrada contribuem para a estabilidade do escoamento.

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Nome do Aluno: Jaguarê Smith Gonzaga Filho

Nome do Orientador: Felipe Bastos de Freitas Rachid

Resumo:

Este trabalho propõe um modelo termomecânico baseado em teoria de microestrutura para descrever o atrito transiente em escoamentos quase-unidimensionais (Q-1D) de fluidos em tubos deformáveis com seção variável. O modelo introduz uma frequência microestrutural como variável adicional, representando a evolução temporal do gradiente de velocidade próximo à parede. As equações são derivadas pelo princípio das potências virtuais, respeitando rigorosamente a primeira e a segunda leis da termodinâmica. A formulação assegura o cumprimento incondicional da desigualdade de Clausius-Duhem, diferentemente de modelos existentes (IAB, WFB, LBB), alguns dos quais violam a segunda lei. O desempenho do modelo foi avaliado em escoamentos laminares e turbulentos, prevendo com precisão a pressão, tensão de cisalhamento e dissipação de energia, com bons resultados em comparação com modelos Q-1D, Q-2D e dados experimentais. Os resultados indicam que o modelo é uma ferramenta promissora para simulação de atrito transiente.

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Nome do Aluno: Guilherme Pereira Mota

Nome do Orientador: Antonio Henrique M. F.T da Silva

Resumo:

Esta pesquisa propõe uma metodologia alternativa à norma do API para monitorar a degradação de dutos flexíveis de poliamida 11 (PA11) envelhecidos. Amostras foram analisadas em regiões internas e externas e comparadas à amostra virgem. Ensaios reológicos oscilatórios em atmosferas oxidativas e inertes permitiram estimar viscosidades (η₀ e η) por meio dos modelos de Cross e power law, sendo utilizadas para calcular massa molar (Mw) e viscosidade inerente corrigida (VIC) via equação de Mark–Houwink. A PA11 apresentou comportamento shear thinning, com aumento de η₀ e módulos dinâmicos com a frequência. O deslocamento dos pontos de crossover indicou correlação com a massa molar e distribuição de peso molecular. Gráficos Cole–Cole mostraram predominância do comportamento elástico. A amostra virgem demonstrou maior homogeneidade e elasticidade, com maiores tempos de relaxação. A microscopia eletrônica de varredura revelou transição dúctil-frágil nas amostras envelhecidas. Ensaios mecânicos determinaram o módulo complexo (E*) em diferentes temperaturas, com uso de modelo de viscoelasticidade linear aplicado a concretos asfálticos.

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Nome do Aluno: Douglas Monteiro Andrade

Nome do Orientador: Felipe Bastos de Freitas Rachid

Resumo:

This doctoral thesis presents a fluid transient model capable of handling the elastic, viscoelastic, and elasto-viscoplastic behavior of the compliant pipe. A quasi-2D flow model for internal flows in compliant pipes is employed as a base, and the anelastic behavior of the pipe is incorporated by considering constitutive equations formulated in a thermodynamically consistent framework of an internal variables theory. Such an approach straightforwardly provides expressions for computing the rates of energy dissipation in the fluid and pipe accurately and separately. This novel feature discerns the local and overall impacts of the energy dissipation on the pressure oscillations caused by each medium (fluid and pipe). The governing equations of the model form a hyperbolic system of partial differential equations whose approximated solutions are obtained by the method of characteristics. Taking as reference pressure signals obtained from experimental installations found in the literature, it is shown that the model predictions are fully consistent. A comparison between the pressure responses of anelastic (viscoelastic or elasto-viscoplastic) and elastic pipes reveals that the anelastic pipe behavior causes a faster attenuation and dispersion of them. It is also shown that the knowledge of the parcels of energy dissipated in the fluid and pipe individually can improve the comprehension of the phenomenon and be utilized for theoretical and applied research in the field. The coupled and uncoupled models are also analyzed and are proven to respond differently due to localized pipe-fluid interface effects and the bulk mechanisms of energy transfer that occur differently in both approaches.

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Nome do Aluno: Brígida Bastos de Almeida

Nome do Orientador: Juan Manuel Pardal

Resumo:

Este trabalho investiga o comportamento da zona termicamente afetada (ZTA) por soldagem em aços inoxidáveis supermartensíticos (AISM) com adições de nitrogênio e/ou vanádio, utilizando simulações térmicas no simulador Gleeble com base no modelo de Rosenthal. Esses aços, promissores para a indústria de óleo e gás, combinam boa resistência à corrosão, soldabilidade e menor custo em comparação aos aços duplex e martensíticos convencionais. Foram avaliadas propriedades mecânicas (microdureza e tenacidade) e resistência à corrosão intergranular por ensaios de polarização eletroquímica (PERC) e análise óptica. Técnicas complementares como difração de raios-X e ruído magnético Barkhausen foram usadas para determinar frações de fases martensítica e austenítica. Os resultados mostraram que, mesmo após tratamentos térmicos, a dureza da ZTA permaneceu elevada, exigindo cuidados adicionais na soldagem. No entanto, taxas de resfriamento mais rápidas não comprometeram a tenacidade, apontando possíveis janelas operacionais favoráveis para juntas soldadas em AISM.

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Nome do Aluno: Bruno Souza Lopes da Costa

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Este trabalho analisa o efeito da espessura do adesivo e da rugosidade superficial nas pressões de falha de juntas híbridas metal/compósito, do tipo placa, por meio de ensaios blister hidrostáticos e análise teórico-experimental. Foram testadas espessuras adesivas de 0,5 mm a 2,0 mm e três níveis de rugosidade em placas de compósito com diferentes preparações superficiais (incluindo Peel Ply e face não moldada). Os corpos de prova foram fabricados com resina epóxi, fibra de vidro bidirecional, aço e adesivo epóxi. As pressões de falha foram obtidas por controle manual em bancada hidrostática, conforme norma ISO TS 24817, e a taxa de liberação de energia (γ) foi determinada para avaliar o desempenho dos reparos. Os resultados demonstram a influência significativa da espessura adesiva e do perfil de rugosidade na integridade das juntas, sendo essenciais para o projeto e a performance de reparos em tubulações com juntas híbridas.

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Nome do Aluno: Leosdan Figueredo Noris

Nome do Orientador: Juan Manuel Pardal

Resumo:

Este trabalho analisa, por meio de estudo teórico-experimental, o efeito da espessura do adesivo e da rugosidade superficial na pressão de falha de juntas híbridas metal/compósito do tipo placa, em ensaios blister hidrostáticos. Foram avaliadas espessuras adesivas entre 0,5 mm e 2,0 mm e três níveis de rugosidade superficial nas placas de compósito, obtidas por diferentes preparações (molde, Peel Ply e face virada). Os corpos de prova foram fabricados com resina epóxi, fibra de vidro bidirecional, aço e adesivo epóxi. Os ensaios de pressão foram realizados com controle manual, e os dados analisados conforme a norma ISO TS 24817, com cálculo da taxa de liberação de energia (γ). Os resultados mostraram que tanto a espessura adesiva quanto a rugosidade do compósito influenciam significativamente a resistência das juntas, sendo fatores críticos para o projeto e desempenho de reparos em tubulações.

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 Nome do Aluno: João Carlos Andrade de Deus Filho

Nome do Orientador: Luiz Carlos da Silva Nunes

Resumo:

This work consists of two complementary aspects: a technological component, in which a low-cost Digital Image Correlation (DIC) system was developed to perform both in-plane and out-of-plane measurements—including hardware assembly and the creation of open-source, Python-based software, named iCorrVision-2D and iCorrVision-3D—and a scientific component, where the mechanical behavior and fracture parameters of a silicone-based soft composite reinforced with unidirectional cotton fibers were investigated using DIC measurements. The total cost of the developed DIC system is significantly lower than comparable systems, and it is noteworthy that no such systems are currently commercially available in Brazil. Validation and verification tests demonstrated the robustness of the iCorrVision software. The results show that the proposed DIC system can measure full-field displacements and strains with satisfactory accuracy and precision. Uniaxial tensile tests were conducted to characterize the mechanical behavior of the composite and its individual components (i.e., mtrix and fibers). The strain energy function proposed by Luo and Chou was used for this characterization, proving effective in describing the behavior of both the isolated components and the composite material. Full-field strain measurements were extracted using iCorrVision-2D, and an optimization algorithm was applied for parameter estimation. The composite was also tested under Mode I loading. One of the major challenges reported in the literature is the accurate estimation of fracture parameters in nonhomogeneous, nonlinear materials subjected to large deformations. Among the commonly used image-based techniques for crack tip detection, traditional methods can produce inaccurate results in fiber-reinforced soft composites. Thus, an alternative DIC-based methodology was proposed to accurately detect the crack tip position in pure shear (planar) specimens made of silicone-based soft composites under Mode I loading. Using the identified crack tip position, key fracture parameters—CTOD, CTOA, and crack growth (∆a)—were determined with consistent and reliable results. Additionally, the equivalent domain J-integral was accurately extracted using DIC data, and its validity was confirmed through an energy release rate approach based on stored energy.

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 Nome do Aluno: Jessica Guimarães Hiller Ferreira

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Este trabalho propõe uma expressão simples para estimar o limite de tensão de relaxação e o comportamento em fluência secundária de uma poliamida 66 reforçada com fibra de vidro curta, à temperatura ambiente. A metodologia baseia-se em apenas três ensaios de tração com diferentes taxas de deformação, que permitem identificar as constantes do modelo, dispensando testes de longa duração normalmente exigidos para fluência e relaxação. A abordagem mostrou boa concordância com resultados experimentais de fluência e relaxação, oferecendo uma alternativa eficiente e de baixo custo para caracterização reológica de polímeros. Além disso, o estudo contribui com a modelagem do comportamento elasto-viscoplástico desses materiais, considerando acoplamentos dissipativos de endurecimento cinemático e isotrópico. O modelo tridimensional proposto é fundamentado na Mecânica dos Meios Contínuos e na Termodinâmica de Processos Irreversíveis. Essa metodologia simplifica significativamente os procedimentos experimentais necessários para caracterizar propriedades inelásticas, viabilizando a análise de novos materiais com menor tempo e custo.

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 Nome do Aluno: Heitor Herculano de Barros

Nome do Orientador: Leonardo Santos de Brito Alves

Resumo:

Este trabalho apresenta a implementação de um código computacional para análise da estabilidade de camadas de mistura plana em regime supercrítico, com foco na modelagem precisa das paredes, essencial para a validação com dados experimentais da literatura. Dois modelos foram considerados: o primeiro utiliza um código bidimensional para baixos números de Mach, com escoamento base obtido por equações de gás real para N₂ e posterior análise de estabilidade linear via Matrix Forming. O segundo, mais simplificado, adota perfis prescritos de velocidade e massa específica, aplicando o Shooting Method para resolver as equações das perturbações. As comparações entre os modelos avaliam a influência da proximidade do ponto crítico, da razão de velocidades entre as camadas e das propriedades supercríticas do fluido na estabilidade da camada de mistura. Os resultados destacam a importância dessas variáveis na previsão precisa da instabilidade em escoamentos supercríticos.

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Nome do Aluno: Fernanda Félix Enne

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Este trabalho trata do reparo de danos transpassantes por corrosão em tubulações metálicas com chapas metálicas colados. O foco é a análise da influência da espessura da chapa metálica sobre a eficácia do reparo. O objetivo é assegurar que a tubulação não vazará uma vez que o reparo esteja concluído. Normalmente, em aplicações práticas, é utilizada uma luva de material compósito combinada coma chapa metálica. O estudo mostra que apenas a chapa metálica colada pode ser suficiente para evitar vazamentos (não é necessária uma luva de compósito), mas a eficácia do reparo depende fortemente da sua espessura. Resultados experimentais mostram que a pressão de falha usando chapas metálicas com a mesma área, mas com espessuras variadas pode ser muito diferente. Foram efetuados testes hidrostáticos até a ruptura do reparo em tubulações teste de aço API 5L grB com um furo de 25 mm reparado com chapas de 100 mm X 100 mm. Dependendo da espessura, a pressão de ruptura pode variar de 70 a 270bar. É proposto um modelo baseado na Mecânica da Fratura Linear estática para obter uma estimativa da pressão de ruptura usando apenas uma equação algébrica. Os resultados experimentais estão em bom acordo com as previsões do modelo

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Nome do Aluno: Eric Martins Menezes

Nome do Orientador: João Marciano Laredo dos Reis

Resumo:

A aplicação de juntas adesivas na indústria do petróleo tem crescido significativamente nos últimos anos em comparação a métodos tradicionais de união, principalmente devido ao potencial para estruturas leves, sistemas de reparo rápidos e aplicações em baixas temperaturas. Entre os principais benefícios destacam-se a flexibilidade de projeto e a capacidade de unir materiais distintos. Nesse contexto, a análise precisa do comportamento mecânico de juntas entre materiais dissimilares torna-se fundamental, uma vez que materiais compósitos são amplamente utilizados em sistemas de reparo de tubulações metálicas com falhas localizadas ou danos que dificultam a manutenção. Foram realizadas análises experimentais em juntas DCB adesivadas com materiais dissimilares, simulando reparos compósitos aplicados em tubulações, com o objetivo de investigar os fatores de projeto que influenciam o desempenho das juntas. Os resultados mostram que a taxa crítica de liberação de energia obtida nesses ensaios pode ser correlacionada com os valores obtidos em testes hidrostáticos realizados em dutos com defeitos reparados por luvas de compósito. Propõe-se, então, um referencial teórico aproximado capaz de estimar os parâmetros críticos de fratura de reparos compósitos por meio de ensaios DCB, que são mais simples e menos dispendiosos que os ensaios hidrostáticos tradicionais.

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Nome do Aluno: Christian Mutombo Tshizubu

Nome do Orientador: José Andrés Santisteban

Resumo:

Este trabalho propõe uma alternativa de baixo custo para a construção de mancais magnéticos ativos, utilizando o estator de um motor de indução trifásico comercial. O objetivo é viabilizar sua aplicação em contextos acadêmicos e industriais, onde o alto custo dos sistemas convencionais limita a realização de estudos experimentais e sua implementação prática. A proposta envolve o uso dos enrolamentos trifásicos do estator em arranjo imbricado, permitindo a geração de quatro fluxos magnéticos concatenados por grupo. Foram realizadas simulações numéricas e testes experimentais para avaliar as intensidades das forças magnéticas no entreferro, acionando um, dois ou três grupos de bobinas. Foram extraídos os coeficientes força-deslocamento (k-xis) e força-corrente (k-i) do modelo linearizado, com o objetivo de identificar a configuração que maximiza a razão entre esses coeficientes (k-i sobre k-xis), fundamental para o projeto do controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID). Os parâmetros do controlador foram definidos por alocação de polos dominantes, e o controle da posição do rotor foi implementado digitalmente com o microcontrolador ATMega2560 (Arduino Mega). Apesar da presença de ruídos elétricos que afetaram os circuitos de controle, o sistema foi capaz de manter o rotor posicionado dentro de um quarto do entreferro, resultado considerado satisfatório para fins experimentais.

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Nome do Aluno: Bruno Moura Miranda

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

O objetivo deste trabalho é analisar o efeito da espessura do adesivo na pressão de falha de juntas híbridas metal/compósito do tipo placa, em ensaios do tipo blister, por meio de um estudo teórico-experimental. Foram investigados dois parâmetros principais: a espessura da camada adesiva (parâmetro geométrico) e o perfil de rugosidade da superfície do substrato compósito (parâmetro de preparação superficial). Os corpos de prova foram fabricados com resina epóxi, reforço de fibra de vidro bidirecional, catalisador, placas de aço e adesivo epóxi. A pressão de falha foi obtida em bancada hidrostática, por meio de testes tipo blister, com controle manual da pressão através de uma válvula hidráulica. Para a análise da espessura adesiva, foram utilizadas camadas de 0,5 milímetro, 1,0 milímetro, 1,5 milímetro e 2,0 milímetros. Quanto à rugosidade superficial do compósito, foram testadas três condições: (1) superfície em contato com o molde, com valor de aspereza média (S-a) igual a 1,62 micrômetro e altura total (S-t) de 13,2 micrômetros; (2) superfície com aplicação de Peel Ply, com S-a de 13,3 micrômetros e S-t de 77,1 micrômetros; (3) superfície virada, que não entrou em contato com o molde, com S-a de 27,3 micrômetros e S-t de 97,6 micrômetros. Com base nesses resultados, foi possível avaliar, de acordo com a norma ISO TS 24817, os valores da taxa de liberação de energia (representada pela letra grega gama). Assim, o trabalho mostrou-se relevante para o entendimento da influência desses fatores no projeto e na performance de reparos em tubulações com juntas adesivadas.

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Nome do Aluno: Silvia Daou Vidal

Nome do Orientador: João Marciano Laredo dos Reis

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A crise do petróleo e a crescente devastação dos recursos do planeta vêm gerando a necessidade de utilizar materiais sustentáveis, que correspondam ao caminhar da sociedade contemporânea, mas preservem o meio ambiente. As fibras naturais ganharam visibilidade na busca destes materiais, pois possuem propriedades desejáveis, são encontradas em abundância, podem ser manuseadas in natura (evitando etapas industriais) e são biodegradáveis. Compósitos de polímeros podem ser reforçados com fibras naturais em substituição às sintéticas que, além de causarem impactos ao ambiente na sua produção, não são de fácil degradação, levando a um descarte de material e acúmulo de lixo. A fibra vegetal Curauá é um destaque entre as fibras naturais, pois se tratado aproveitamento de um material descartado durante a colheita da plantação, possui qualidades mecânicas acima das demais fibras e ajuda na economia local da região da Amazônia. As fibras naturais possuem uma superfície hidrofílica que dificulta a ade-são com a matriz epóxi do compósito. Um tratamento superficial, como os alcalinos por NaOH, melhoram essa aderência. Através de ensaios de tração, flexão e de análise dinâmica mecânica, diferentes tipos de corpos de prova do compósito foram avaliados quanto quantidade de fibra ideal, concentração de solução alcalina para tratamento superficial das fibras e tempo de tratamento. Os compósitos com tratamento nas fibras mostraram uma melhora de até 30% na resistência em relação ao compósito sem tratamento. O compósito com 50% de fibra no peso total, cujas fibras forma tratadas com 3% à 5% de solução de NaOH por 72h, mostraram considerável melhora na rigidez do epóxi. Um modelo matemático é proposto com precisão de 98% para prever os valores dos parâmetros do material.

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Nome do Aluno: Sarah Silveira Mendes

Nome do Orientador: João Marciano Laredo dos Reis

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Este trabalho investigou atuadores termomecânicos feitos com monofilamentos espiralados de poliamida (MEPs), materiais de baixo custo e alta eficiência. Foram realizadas quatro etapas: caracterização térmica e estrutural da poliamida (TGA, DSC, DRX e FTIR); determinação do módulo de elasticidade em diferentes temperaturas; obtenção do coeficiente de expansão térmica e da temperatura de transição vítrea com nova metodologia; e fabricação/testes dos MEPs. Utilizou-se poliamida 6/66 (0,8 mm) e correlação de imagens digitais para medições. Um modelo baseado em molas helicoidais foi calibrado para descrever o comportamento dos MEPs. Os resultados confirmaram a dependência do módulo com a temperatura e a variação do coeficiente de expansão térmica na transição vítrea.

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Nome do Aluno: Marcel Freitas de Souza

Nome do Orientador: Maria da Penha Cindra Fonseca

Resumo:

Os aços inoxidáveis constituem uma grande família de aços que são utilizados em diversas aplicações por apresentarem excelente resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas. Poucos estudos abordam o estado de tensões residuais e as propriedades mecânicas dos aços da série 200 ao serem submetidos ao tratamento de shot peening gerando transformação defase induzida pela deformação, uma vez que a literatura se restringe à avaliação da deformação causada pela laminação. O presente trabalho tem como objetivo avaliar as tensões residuais por difração de raios-X e por ruído magnético Barkhausen (RMB) em amostras de aços 201LN e 304L submetidas a shot peening com diferentes tempos de tratamento. Os resultados indicam que o aumento do tempo de jateamento promove o aumento da intensidade das tensões residuais compressivas tanto na matriz austenítica quanto nas fases ferromagnéticas, representadas pela ferrita delta e pela martensita. A técnica de RMB verificou que a nova martensita oriunda do shot peening possui tensões residuais trativas representada por sinais com altos e estreitos picos. Além disso, o shot peening promoveu inicialmente um aumento significativo da dureza superficial em decorrência, sobretudo, do encruamento da austenita. Em contrapartida, para maiores tempos de tratamento é observado um menor aumento da dureza, o que pode ser atribuído ao efeito da transformação da austenita em martensita.

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https://www.dropbox.com/scl/fi/fevounhjrrrld0wk8m7g3/Tese_Marcel-Freitas-de-Souza.pdf?rlkey=wyb2nh6ohiqeddogt4biwlhul&st=d0895rir&dl=0

Nome do Aluno: Luiz Daniel Montenegro Lana

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Na indústria de óleo e gás, reparos com compósitos são amplamente utilizados por sua aplicação versátil e segura, sem necessidade de trabalho a quente. Inicialmente temporários, esses reparos passaram a ser considerados para uso prolongado, visando redução de custos. Este trabalho avalia a integridade de reparos com defeitos de adesão entre compósito e substrato metálico. Três sistemas comerciais foram testados em tubos com furo de 25 mm e diferentes áreas com falha de adesão. A pressão de falha foi obtida experimentalmente e um critério teórico foi proposto para estimar seu valor mínimo. Isso permite avaliar a necessidade de intervenção ao detectar falhas por métodos não destrutivos.

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https://www.dropbox.com/scl/fi/c4vpfenczj6qhzowi59cd/Tese_Luiz-Daniel-Montenegro-Lana.pdf?rlkey=9prgqovnhp0h26snvaxm66go8&st=3y0yinfk&dl=0 

Nome do Aluno: Julia Figueiredo Sathler

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

A qualificação de reparos compósitos em tubulações com defeitos transpassantes exige testes hidrostáticos para determinar a pressão de falha, com base nas normas ISO 24817 e ASME PCC-2, que utilizam a energia crítica de fratura como parâmetro. Este estudo propõe o uso de testes blister como alternativa mais simples aos ensaios hidrostáticos para estimar essa constante. Foram avaliados os testes blister com penetrador e blister pressurizado. Os resultados indicaram que ambos os métodos fornecem estimativas satisfatórias da taxa crítica de liberação de energia, com o teste blister pressurizado sendo mais conservador.

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https://www.dropbox.com/scl/fi/gia62jk8f6iups04y1y4r/Tese-Julia-Figueiredo-Sathler.pdf?rlkey=claqi4trb4pvkzyj4farkoel2&st=9b7qnmwx&dl=0 

Nome do Aluno: Fernando da Silva Araújo

Nome do Orientador: Luiz Carlos da Silva Nunes

Resumo:

Este trabalho investiga, por meio de ensaios experimentais e modelagem teórica, o comportamento das tensões cisalhante e normal em um compósito flexível submetido a cisalhamento simples, incluindo a análise do efeito Poynting. Os corpos de prova foram fabricados com adesivo reforçado por fibras de nylon em diferentes diâmetros e orientações (-45°, 0°, 45°, 90°). As tensões foram obtidas por meio de um aparato desenvolvido e análise por Correlação de Imagens Digitais (DIC). Modelos analíticos foram aplicados para descrever o comportamento do material. Observou-se rigidez maior para fibras a ±45°, efeito Poynting negativo para 90° e 45°, e positivo para -45°, com boa concordância dos modelos em deformações moderadas. Em grandes deformações, ocorreram descolamento e flambagem das fibras.

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https://www.dropbox.com/scl/fi/j19gxckqa12yrrk7xo3mj/Tese_final_Fernando-S-Araujo.pdf?rlkey=bqv3d5efx9myzmk8xi0fx8pgb&st=80pkcjn5&dl=0

Nome do Aluno: Davi Bernhard de Souza

Nome do Orientador: Leonardo Santos de Brito Alves

Resumo:

Esta tese investiga os parâmetros que influenciam a transição para a instabilidade absoluta em jatos transversais, utilizando Análise de Estabilidade Linear unidimensional e bidimensional. Foram aplicados o método do tiro modificado e um método de autovalor generalizado para obter razão crítica de velocidades, frequência, número de onda e taxas de crescimento. Efeitos de curvatura, viscosidade e diferença de densidade entre jato e meio externo foram considerados, permitindo uma analogia entre o jato transversal e o jato livre de baixa densidade, com bons resultados frente aos dados experimentais. A assimetria do jato foi analisada com um código biglobal e, posteriormente, com uma aproximação axissimétrica simplificada, que também apresentou coerência com experimentos de jato coaxial com sucção parcial.

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https://www.dropbox.com/scl/fi/dr4o13uik9uclli2hcjlk/Tese_Doutorado_Davi-Bernhard-de-Souza.pdf?rlkey=ngjewzzw79zcj380kzo70yadn&st=izqw4yjs&dl=0 

Nome do Aluno: Camila Ranucci de Luca

Nome do Orientador: Heraldo Silva da Costa Mattos

Resumo:

Nos últimos anos, o uso de materiais compósitos em indústrias como a aeronáutica, automobilística e de óleo e gás tem crescido devido à sua versatilidade. Este trabalho, voltado ao aprofundamento do entendimento sobre o comportamento desses materiais, foi dividido em três etapas. A primeira analisou juntas híbridas metal/compósito submetidas ao cisalhamento simples, variando a espessura da camada adesiva e a área colada, com apoio de uma modelagem termodinâmica. A segunda etapa abordou a análise cíclica de tubos reparados com chapas metálicas coladas, comparando seu desempenho com o de juntas metálicas sob o mesmo carregamento. Por fim, a terceira parte avaliou diferentes métodos para obtenção das propriedades mecânicas básicas dos compósitos — Módulo de Elasticidade e de Cisalhamento —, discutindo o impacto desses parâmetros no projeto de reparos, além de investigar a adição de sílica como espessante em adesivo epóxi.

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https://www.dropbox.com/scl/fi/zflzlps684t6jhtogum77/Tese-Camila-Ranucci-de-Luca-Final.pdf?rlkey=kwoh4c54nu7cgvc761qonc9p0&st=og52mffn&dl=0