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Dissertações |
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LIZIE ALMEIDA SALES
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Análise da tensão residual em soldagem de revestimento em um aço Cr-Mo através do método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DPC)
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Orientador : SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
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MEMBROS DA BANCA :
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CEZAR HENRIQUE GONZALEZ
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SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
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FLAVIO JOSE DA SILVA
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ROMILDO ALVES BERENGUER
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Data: 19/01/2024
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Este estudo avaliou a qualidade do revestimento de aço inoxidável AISI 347L em substrato de aço Cr-Mo produzido pelo processo GMAW, levando em consideração a influência dos parâmetros de soldagem e dos tratamentos térmicos de alívio de tensão. Para a análise de tensão residual, foi utilizado o método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DCP). Foram confeccionados 3 corpos de prova com dimensões de 300 x 150 x 12,7 mm, variando a composição do gás de proteção (100% Ar, 98% Ar + 2%CO2 e 96% Ar + 4% CO2), e realizados tratamentos térmicos pós-soldagem em conformidade com a norma ASME VIII. Para avaliar a microestrutura do revestimento, foram realizadas análises de microscopia óptica, ensaio macrográfico e ensaio de dureza. Os resultados obtidos indicam que a adição de CO2 na mistura com Argônio influência nas tensões resíduas após tratamento térmico de alivio de tensão, a amostra soldada com 4% de CO2 apresentou os maiores níveis de tensão residual as tensões residuais são predominantemente compressivas, melhorando a resistência do material a falhas por fadiga. As tensões no material de base são menores que no revestimento. A análise de microscopia óptica revelou uma microestrutura homogênea e sem apresentar trincas ou porosidades significativas, indicando uma boa execução da soldagem dos revestimentos pelo processo GMAW. Os resultados indicam que o método DPC revelou-se uma alternativa econômica e com relativa precisão, sendo de fácil implementação em comparação aos métodos existentes, consolidando sua utilidade para análises de tensão residual em revestimentos soldados.
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Este estudo avaliou a qualidade do revestimento de aço inoxidável AISI 347L em substrato de aço Cr-Mo produzido pelo processo GMAW, levando em consideração a influência dos parâmetros de soldagem e dos tratamentos térmicos de alívio de tensão. Para a análise de tensão residual, foi utilizado o método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DCP). Foram confeccionados 3 corpos de prova com dimensões de 300 x 150 x 12,7 mm, variando a composição do gás de proteção (100% Ar, 98% Ar + 2%CO2 e 96% Ar + 4% CO2), e realizados tratamentos térmicos pós-soldagem em conformidade com a norma ASME VIII. Para avaliar a microestrutura do revestimento, foram realizadas análises de microscopia óptica, ensaio macrográfico e ensaio de dureza. Os resultados obtidos indicam que a adição de CO2 na mistura com Argônio influência nas tensões resíduas após tratamento térmico de alivio de tensão, a amostra soldada com 4% de CO2 apresentou os maiores níveis de tensão residual as tensões residuais são predominantemente compressivas, melhorando a resistência do material a falhas por fadiga. As tensões no material de base são menores que no revestimento. A análise de microscopia óptica revelou uma microestrutura homogênea e sem apresentar trincas ou porosidades significativas, indicando uma boa execução da soldagem dos revestimentos pelo processo GMAW. Os resultados indicam que o método DPC revelou-se uma alternativa econômica e com relativa precisão, sendo de fácil implementação em comparação aos métodos existentes, consolidando sua utilidade para análises de tensão residual em revestimentos soldados.
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JEDAÍAS JANUÁRIO DA SILVA
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Desenvolvimento de revestimentos super-hidrofóbicos eletrodepositados de níquel sobre liga de alumínio aeronáutico para aumento da resistência à corrosão e ao desgaste
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Orientador : SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
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MEMBROS DA BANCA :
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SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
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TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
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MAGDA ROSANGELA SANTOS VIEIRA
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FERNANDO COTTING
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Data: 25/01/2024
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Uma superfície metálica pode apresentar baixa molhabilidade através da formação de uma estrutura rugosa com dimensões micro-nanométricas combinada com um agente redutor de energia de superfície. Quando o ângulo de contato e de deslizamento são ≥ 150° e ≤ 10°, respectivamente, a superfície é classificada como super-hidrofóbica (SHF). Por repelirem fortemente a água, essas superfícies vêm apresentando diversas potencialidades de aplicação tecnológicas industriais, destacando-se para o setor aeroespacial as propriedades anticorrosivas e anticongelamento. A liga de alumínio aeronáutico AA7050 é bastante utilizada na indústria aeroespacial, devido à sua baixa densidade, boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Contudo, quando exposta a meios corrosivos agressivos associados a solicitações mecânicas, pode apresentar redução do tempo de vida útil e consequentemente, promover o aumento do custo de manutenção e reposição de peças, além de agravar o risco associado a possíveis acidentes. Dentre as alternativas de proteção anticorrosiva, os revestimentos super-hidrofóbicos via processo de eletrodeposição surgem com uma alternativa promissora para a produção de nanocompósitos que simultaneamente atuem no aumento da resistência à corrosão e ao desgaste de materiais aplicados à indústria aeronáutica. Neste trabalho, foram desenvolvidos revestimentos super- hidrofóbicos à base de níquel reforçados com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) associados ou não a ácido esteárico como agente redutor de energia de superfície, sobre a liga AA7050, via processo de eletrodeposição, a partir da combinação de diferentes composições de banhos eletrolíticos e camadas depositadas. Foram estudadas 7 condições de revestimento, sendo uma delas níquel puro, e as demais revestimentos de Ni contendo NTCPM e/ou ácido esteárico. As amostras foram caracterizadas através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho (FTIR). O comportamento super-hidrofóbico foi avaliado por meio da medição de ângulo de contato e deslizamento. A resistência à corrosão foi analisada através dos ensaios de potencial de circuito aberto (ECA), Polarização Linear (PL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Também foram realizados ensaios de desgaste visando avaliar a influência na molhabilidade e durabilidade da propriedade super- hidrofóbica alcançada. Os revestimentos reforçados com NTCPM apresentaram os maiores ângulos de contato, chegando a valores de até 158,35° e menores ângulos de deslizamento de aproximadamente 1°, evidenciando o comportamento super-hidrofóbico e autolimpante das superfícies. As análises por MEV confirmaram a presença de uma estrutura de rugosidade hierárquica micro-nanométrica semelhante a um couve-flor. As análises de DRX e FTIR comprovaram a presença de fases de níquel nos revestimentos, e o grupo funcional carboxilato do agente redutor de energia de superfície utilizado durante o processo de eletrodeposição, respectivamente. A condição de revestimento contendo NTCPM, apresentou melhor durabilidade, preservando a super-hidrofobicidade por até cinco vezes mais ciclos que as demais condições. Os ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica linear indicaram menores valores de densidade de corrente corrosão e maiores valores de potencial de corrosão para o revestimento contendo NTCPM e ácido esteárico aplicados diretamente sobre a liga de alumínio.
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Uma superfície metálica pode apresentar baixa molhabilidade através da formação de uma estrutura rugosa com dimensões micro-nanométricas combinada com um agente redutor de energia de superfície. Quando o ângulo de contato e de deslizamento são ≥ 150° e ≤ 10°, respectivamente, a superfície é classificada como super-hidrofóbica (SHF). Por repelirem fortemente a água, essas superfícies vêm apresentando diversas potencialidades de aplicação tecnológicas industriais, destacando-se para o setor aeroespacial as propriedades anticorrosivas e anticongelamento. A liga de alumínio aeronáutico AA7050 é bastante utilizada na indústria aeroespacial, devido à sua baixa densidade, boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Contudo, quando exposta a meios corrosivos agressivos associados a solicitações mecânicas, pode apresentar redução do tempo de vida útil e consequentemente, promover o aumento do custo de manutenção e reposição de peças, além de agravar o risco associado a possíveis acidentes. Dentre as alternativas de proteção anticorrosiva, os revestimentos super-hidrofóbicos via processo de eletrodeposição surgem com uma alternativa promissora para a produção de nanocompósitos que simultaneamente atuem no aumento da resistência à corrosão e ao desgaste de materiais aplicados à indústria aeronáutica. Neste trabalho, foram desenvolvidos revestimentos super- hidrofóbicos à base de níquel reforçados com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) associados ou não a ácido esteárico como agente redutor de energia de superfície, sobre a liga AA7050, via processo de eletrodeposição, a partir da combinação de diferentes composições de banhos eletrolíticos e camadas depositadas. Foram estudadas 7 condições de revestimento, sendo uma delas níquel puro, e as demais revestimentos de Ni contendo NTCPM e/ou ácido esteárico. As amostras foram caracterizadas através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho (FTIR). O comportamento super-hidrofóbico foi avaliado por meio da medição de ângulo de contato e deslizamento. A resistência à corrosão foi analisada através dos ensaios de potencial de circuito aberto (ECA), Polarização Linear (PL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Também foram realizados ensaios de desgaste visando avaliar a influência na molhabilidade e durabilidade da propriedade super- hidrofóbica alcançada. Os revestimentos reforçados com NTCPM apresentaram os maiores ângulos de contato, chegando a valores de até 158,35° e menores ângulos de deslizamento de aproximadamente 1°, evidenciando o comportamento super-hidrofóbico e autolimpante das superfícies. As análises por MEV confirmaram a presença de uma estrutura de rugosidade hierárquica micro-nanométrica semelhante a um couve-flor. As análises de DRX e FTIR comprovaram a presença de fases de níquel nos revestimentos, e o grupo funcional carboxilato do agente redutor de energia de superfície utilizado durante o processo de eletrodeposição, respectivamente. A condição de revestimento contendo NTCPM, apresentou melhor durabilidade, preservando a super-hidrofobicidade por até cinco vezes mais ciclos que as demais condições. Os ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica linear indicaram menores valores de densidade de corrente corrosão e maiores valores de potencial de corrosão para o revestimento contendo NTCPM e ácido esteárico aplicados diretamente sobre a liga de alumínio.
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ANDRÉ LUÍS SIMÕES ANDRADE
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Avaliação da Frangibilidade de Conexões Aeronáuticas Produzidas por Impressão 3D
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Orientador : TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
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MEMBROS DA BANCA :
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TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
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OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
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MARCOS PEREIRA
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ROMILDO ALVES BERENGUER
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Data: 01/02/2024
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O desenvolvimento tecnológico de dispositivos empregados na aviação é uma atividade onerosa e complexa visto que, para a aplicabilidade desses in loco, se faz necessário a realização de processos de certificação, homologação e autorização, pautadas em normativa internacionais e nacionais. Além disso, para atender esse fluxo, a indústria nacional precisa realizar ensaios comprobatórios específicos (em triplicata) em laboratórios certificados fora do país, gerando uma dependência e onerando todo o processo. A possibilidade de realizar esses ensaios em solo nacional, atendendo as normativas vigentes, poderia vir a contribuir de forma significativa para o crescimento tecnológico no segmento aeronáutico com o desenvolvimento de produtos nacionalizados. Com o objetivo de contribuir com essa demanda, nessa pesquisa, conexões frangíveis de equipamentos, instalados nas áreas de segurança das pistas de pouso e decolagem dos aeroportos, foram modeladas e confeccionados por impressão 3D empregando o copolímero acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e o poliácido láctico (PLA). Corpos de prova produzidos com ambos os polímeros foram impressos, empregando 30 e 100% de preenchimento, e caracterizados visualmente quanto às suas dimensões, por análise dinâmico mecânica (DMA) e simulação mecânica visando avaliar o caráter de frangibilidade. De acordo com os resultados, a inspeção visual das conexões obtidas demonstrou o atendimento aos parâmetros dimensionais necessários para aplicação no segmento aeronáutico. O desempenho mecânico, das amostras, de ABS e PLA, obtidas com 30% de preenchimento foram compatíveis com os obtidos a 100% de preenchimento, o que sugere um ganho em termos de matéria prima sem perdas de propriedades. Isso foi corroborado nas simulações, evidenciando desta forma que produtos aeronáuticos a exemplo de conexões frangíveis obtidos por impressão 3D podem ser produzidas por essa tecnologia, atendendo às normativas do segmento aeronáutico, com viabilidade tecnológica e redução de insumos, custos produtivos e impactos ao meio-ambiente. Esses resultados são relevantes pois, mostram que as certificações poderão ser realizadas em laboratórios nacionais certificados, estimulando a competitividade e possibilitando o desenvolvimento de novos produtos para atender ao segmento aeronáutico nacional e internacional.
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The technological development of devices used in aviation is a costly and complex activity since, for the applicability of these in loco, it is necessary to conduct certification, homologation, and authorization processes, based on international and national regulations. In addition, to meet this flow, the Brazilian industry needs to perform specific evidentiary tests (in triplicate) in certified laboratories outside the country, generating a dependence and burdening the entire process. The possibility of conducting these tests in Brazilian laboratories, meeting the current regulations, could contribute significantly to the technological growth in the aeronautical segment with the development of local products. To contribute to this demand, in this research, frangible connections of components, installed in the security areas of the airport runways, were modeled and made by 3D printing using the copolymer acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polylactic acid (PLA). Specimens produced with both polymers were printed, using 30 and 100% filling, and visual inspection, mechanical dynamic analysis (DMA) characterizations and mechanical simulation were performed to evaluate the frankness. Based on the results, the visual inspection of the connections obtained showed compliance with the dimensional parameters necessary for application in the aircraft segment. The mechanical performance of ABS and PLA samples were performed and a 30% of filling were compatible with those obtained at 100% of filling, which suggests a gain in terms of raw material without loss of properties. Those results were corroborated in the simulations, thus evidencing those aeronautical products such as frangible connections obtained by 3D printing can be produced by this technique, meeting the regulations of the aeronautical segment, with technological feasibility and reduction of inputs, production costs and impacts on the environment. These results are relevant because they show that the analyses may soon be carried out in certified Brazilian laboratories, stimulating competitiveness and enabling the development of new products to meet the national and international aeronautical segment.
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ADSON FERREIRA RÉGIS DA SILVA
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ESTUDO SOBRE VIABILIDADE DO CONCRETO CELULAR PARA UTILIZAÇÃO EM EMAS PARA AEROPORTOS DE PISTA CURTA
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Orientador : KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
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MEMBROS DA BANCA :
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KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
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LEONARDO BARBOSA TORRES DOS SANTOS
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RICARDO HENRIQUE DE LIRA SILVA
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Data: 07/08/2024
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Na aviação comercial não é incomum acontecerem incidentes de avanço de pista, em que a aeronave ultrapassa a área segura da pista e necessita mudar a direção para uma pista de escape, impedindo acidentes graves ou até colisões com outras aeronaves. Com a evolução tecnológica e de mercado as aeronaves se tornaram maiores, necessitando de pistas mais extensas, porém muitos aeroportos não podem aumentar a extensão de suas pistas por se localizarem em centros urbanos densamente povoados. Para suprir essa dificuldade de expansão de pista e trazer mais segurança a passageiros e aeronaves foi desenvolvido o EMAS (Engineered Material Arresting ), sistema de segurança que utiliza concreto celular aerado como material destrutivo em pistas de escape para realizar a desaceleração segura da aeronave utilizando espaços menores. Desta forma desde o desenvolvimento inicial do EMAS, pela empresa Zodiac®, de forma eficaz pesquisas foram realizadas para avaliar materiais e sistemas semelhantes para aumentar a segurança em aeroportos. Infelizmente restrita a poucas empresas e países a pesquisa deste equipamento ainda é pouco conhecida no mundo e poucas empresas detém tecnologia para construí-lo. Desta forma a necessidade de estudo do material cimentício, que é de amplo uso e manuseio no Brasil, para este fins buscando as características necessárias para a parada de emergência de uma aeronave mostra-se de extrema importância. Entre os materiais utilizados foi escolhido o concreto celular espumoso, que já possui alguns usos no país em alvenarias de vedação com bom desempenho térmico, acústico e mecânico; material utilizado no sistema inicial do primeiro EMAS e atualmente utilizado na China. A análise de outros materiais como glassfoam e arenito sintético não serão consideradas aqui, pois além da fabricação ser algo patenteado e pouco conhecido não existe normatização ou análises dinâmicas suficientes para elaborar análises. Neste trabalho será estudado a fabricação do material, suas aplicações e normas existentes, bem como a caracterização do material e suas aplicações.
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Na aviação comercial não é incomum acontecerem incidentes de avanço de pista, em que a aeronave ultrapassa a área segura da pista e necessita mudar a direção para uma pista de escape, impedindo acidentes graves ou até colisões com outras aeronaves. Com a evolução tecnológica e de mercado as aeronaves se tornaram maiores, necessitando de pistas mais extensas, porém muitos aeroportos não podem aumentar a extensão de suas pistas por se localizarem em centros urbanos densamente povoados. Para suprir essa dificuldade de expansão de pista e trazer mais segurança a passageiros e aeronaves foi desenvolvido o EMAS (Engineered Material Arresting ), sistema de segurança que utiliza concreto celular aerado como material destrutivo em pistas de escape para realizar a desaceleração segura da aeronave utilizando espaços menores. Desta forma desde o desenvolvimento inicial do EMAS, pela empresa Zodiac®, de forma eficaz pesquisas foram realizadas para avaliar materiais e sistemas semelhantes para aumentar a segurança em aeroportos. Infelizmente restrita a poucas empresas e países a pesquisa deste equipamento ainda é pouco conhecida no mundo e poucas empresas detém tecnologia para construí-lo. Desta forma a necessidade de estudo do material cimentício, que é de amplo uso e manuseio no Brasil, para este fins buscando as características necessárias para a parada de emergência de uma aeronave mostra-se de extrema importância. Entre os materiais utilizados foi escolhido o concreto celular espumoso, que já possui alguns usos no país em alvenarias de vedação com bom desempenho térmico, acústico e mecânico; material utilizado no sistema inicial do primeiro EMAS e atualmente utilizado na China. A análise de outros materiais como glassfoam e arenito sintético não serão consideradas aqui, pois além da fabricação ser algo patenteado e pouco conhecido não existe normatização ou análises dinâmicas suficientes para elaborar análises. Neste trabalho será estudado a fabricação do material, suas aplicações e normas existentes, bem como a caracterização do material e suas aplicações.
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BARBARA STEFANY LIMA DA SILVA
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CATALISADORES NANOESTRUTURADOS DE REDES METALORGÂNICAS MN-BDC E MN/CO-BDC PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DE BOROHIDRETO DE SÓDIO
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Orientador : JOANNA ELZBIETA KULESZA BARROS
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MEMBROS DA BANCA :
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JOANNA ELZBIETA KULESZA BARROS
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KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
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OLÍMPIO JOSÉ DA SILVA JÚNIOR
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Data: 29/08/2024
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Os combustíveis usados na indústria aeroespacial são atualmente matérias-primas petrolíferas de base fóssil. O combustível que pode ser usado na indústria da aviação deve apresentar uma combinação de diferentes propriedades, como alta densidade de energia, excelentes características de queima, baixa viscosidade e baixo impacto para o meio ambiente. Por este motivo, o hidrogênio tem grande potencial para ser usado como fonte de energia para essa aplicação. No entanto, há grandes problemas com relação ao transporte e armazenamento de hidrogênio. Visando isso, o armazenamento químico de hidrogênio na forma de compostos simples e sua liberação sob demanda, destaca-se como uma alternativa segura e promissora de uso do hidrogênio como combustível. Para que a liberação de hidrogênio via hidrólise de compostos químicos, como por exemplo, borohidreto de sódio seja eficiente, o uso de um catalisador é indispensável. Neste trabalho, foram utilizados dois catalisadores heterogêneos à base de redes metalorgânicas monometálica Mn-BDC e bimetálica MnCo-BDC. Esses materiais foram testados como catalisadores na produção de hidrogênio via desidrogenação do NaBH4, utilizando o sistema de medição do volume do gás liberado por método de deslocamento de água. A eficiência do processo foi avaliada variando a temperatura de reação e a concentração do NaOH. A presença de cobalto na estrutura resultou no melhor desempenho catalítico da rede metalorgânica MnCo-BDC comparando com a rede monometálica de Mn-BDC (taxa de produção de hidrogênio HGR = 295,1 mL min-1 g cat-1 vs. 41,3 mL min-1 g cat-1, para MnCo-BDC e Mn-BDC, respectivamente). O catalisador bimetálico também proporcionou menor energia de ativação para a reação de hidrólise do NaBH4. A temperatura teve um impacto positivo na atividade catalítica para ambas as amostras. A adição do NaOH no sistema, apesar de não modificar a eficiência geral da reação, levou ao aumento significativo do HGR (3,5 vezes maior que a reação sem presença do NaOH). O catalisador mais promissor, MnCo-BDC foi avaliado em função da vida útil, apresentando mesma eficiência de geração de hidrogênio após 5 ciclos, e com baixa redução no valor de HGR, sendo um promissor catalisador para geração de hidrogênio via hidrólise do NaBH4.
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The fuels used in the aerospace industry are currently fossil-based petroleum raw materials. The fuel that can be used in the aviation industry must present a combination of different properties, such as high energy density, excellent combustion characteristics, low viscosity and low impact on the environment. For this reason, hydrogen has great potential to be used as an energy source for this application. However, there are major problems regarding the transportation and storage of hydrogen. Aiming at this, the chemical storage of hydrogen in the form of simple compounds and its release on demand stands out as a safe and promising alternative for the use of hydrogen as a fuel. For the release of hydrogen via hydrolysis of chemical compounds, such as sodium borohydride, to be efficient, the use of a catalyst is indispensable. In this work, two heterogeneous catalysts based on monometallic Mn-BDC and bimetallic MnCo-BDC Metal-Organic Frameworks were used. These materials were tested as catalysts in the production of hydrogen via dehydrogenation of NaBH4, using a system for measuring the volume of gas evolved by the water displacement method. The efficiency of the process was evaluated by varying the reaction temperature and the NaOH concentration. The presence of cobalt in the structure resulted in better catalytic performance of the MnCo-BDC Metal-Organic Framework compared to the Mn-BDC monometallic material (hydrogen production rate HGR = 295.1 mL min-1 g cat-1 vs. 41.3 mL min-1 g cat-1, for MnCo-BDC and Mn-BDC, respectively). The bimetallic catalyst also provided lower activation energy for the NaBH4 hydrolysis reaction. Temperature had a positive impact on the catalytic activity for both samples. The addition of NaOH to the system, despite not modifying the overall efficiency of the reaction, led to a significant increase in HGR (3.5 times higher than the reaction without the presence of NaOH). The most promising catalyst, MnCo-BDC, was evaluated based on its lifetime, presenting the same hydrogen generation efficiency after 5 cycles, and with a low reduction in the HGR value, being a promising catalyst for hydrogen generation via NaBH4 hydrolysis.
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VINICIUS DE SOUZA FERRAZ OLIVEIRA
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DESIGN DE NOVAS ESTRUTURAS TRIBUMECANOLUMINESCENTES UTILIZANDO ANÁLISE COMPUTACIONAL PARA APLICAÇÃO NO SETOR AEROESPACIAL
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Orientador : CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
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KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
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ROGERIO PONTES DE ARAUJO
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Data: 18/12/2024
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A presente dissertação propõe uma análise teórica sobre estruturas Piezomecanoluminescentes (triboluminescentes e fotoluminescentes) com novas propostas teóricas e novos resultados teóricos para melhoramento e aplicação em um sistema de sensores e hardwares detectores de falhas estruturais embarcado, inicialmente, em aeronaves com grande possibilidade de atuação na construção Civil, Naval, aérea e aeroespacial, entre outras. O sistema geral é composto por dispositivos embarcados somados ao material de recobrimento (verniz) sintetizado com propriedades específicas PZT. Tal sistema, a princípio, será aplicado no ramo aeroespacial, mais precisamente sobre a fuselagem de materiais de composição das aeronaves, a fim de promover o monitoramento da saúde estrutural da fuselagem das mesmas. A estrutura cristalina base usada para obter resultados teóricos foi [Eu(hfa)3(dpf)]n, a partir da mesma propôs-se uma análise fatorial 31 substituindo ramificações por grupos NH2, CH3CH2 e CH3, e assim realizando análises computacionais. Como resultado foram obtidos os valores de energia dos estados tripletos para cada uma das propostas, onde a substituição por CH3CH2 tem indícios de possuir melhores resultados de rendimento quântico, conforme estudos realizados anteriores, localizando-se na banda de transmissão 5L8 para compostos Eu(III), isso não descarta a possibilidade das demais substituições promoverem bons resultados experimentais, por serem fortes receptores/ doadores.
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A presente dissertação propõe uma análise teórica sobre estruturas Piezomecanoluminescentes (triboluminescentes e fotoluminescentes) com novas propostas teóricas e novos resultados teóricos para melhoramento e aplicação em um sistema de sensores e hardwares detectores de falhas estruturais embarcado, inicialmente, em aeronaves com grande possibilidade de atuação na construção Civil, Naval, aérea e aeroespacial, entre outras. O sistema geral é composto por dispositivos embarcados somados ao material de recobrimento (verniz) sintetizado com propriedades específicas PZT. Tal sistema, a princípio, será aplicado no ramo aeroespacial, mais precisamente sobre a fuselagem de materiais de composição das aeronaves, a fim de promover o monitoramento da saúde estrutural da fuselagem das mesmas. A estrutura cristalina base usada para obter resultados teóricos foi [Eu(hfa)3(dpf)]n, a partir da mesma propôs-se uma análise fatorial 31 substituindo ramificações por grupos NH2, CH3CH2 e CH3, e assim realizando análises computacionais. Como resultado foram obtidos os valores de energia dos estados tripletos para cada uma das propostas, onde a substituição por CH3CH2 tem indícios de possuir melhores resultados de rendimento quântico, conforme estudos realizados anteriores, localizando-se na banda de transmissão 5L8 para compostos Eu(III), isso não descarta a possibilidade das demais substituições promoverem bons resultados experimentais, por serem fortes receptores/ doadores.
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RAMIRES NOGUEIRA DA SILVA
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SIMULAÇÃO DA INTERAÇÃO FLUIDO-ESTRUTURA (FSI) DE ATUADORES TiNi COM MEMÓRIA DE FORMA APLICADOS NO ACIONAMENTO DE FLAPS DE AERONAVES
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Orientador : CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
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OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
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JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
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Data: 23/12/2024
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O presente trabalho aborda a simulação da interação fluido-estrutura (FSI) de atuadores de Ti-Ni com memória de forma aplicados em flaps de aeronaves. A indústria aeroespacial é um setor estratégico que impulsiona tecnologias para aviação comercial e exploração espacial. Com a crescente demanda por eficiência energética e sustentabilidade, inovações em materiais, como ligas com memória de forma (Ti-Ni), se destacam por melhorarem o desempenho aerodinâmico e a eficiência operacional. A simulação de interação fluido-estrutura (FSI) é crucial para otimizar projetos e garantir a segurança das aplicações com o objetivo de realizar uma análise de elementos finitos em um atuador para funcionar como elemento de acionamento de flaps de aeromodelo. A metodologia se baseia em simulações no ANSYS, complementadas pela caracterização do material com base na literatura consultada. Os resultados da análise CFD da asa de um aeromodelo em túnel de vento revelaram áreas de alta pressão na parte inferior do perfil, onde o fluxo de ar é mais lento e baixa pressão na parte superior devido ao aumento da velocidade do ar, resultando em uma maior sustentação. Além de uma pressão distribuída na asa cujo ponto crítico é justamente no centro do flap. Esses dados foram utilizados para a análise estática, resultando em uma força de reação no flap, que serviu como condição de contorno para a análise numérica do atuador. Os resultados de validação do modelo do atuador demonstraram o comportamento da liga escolhida em conformidade com o modelo constitutivo escolhido e o sistema proposto composto por fios Ti-Ni termicamente ativados para a configuração onde um fio 1 está a 22º, fase austenitica e o fio 2 está a 100° C, tendo sua transformação de fase induzida para a martensítica, mostrou que ao acionar um flap com deflexão de 6º, o fio 2 tem uma deformação total maior que o fio 1 e a relação da força com a deformação é maior. Conclui-se portanto que o comprimento indeformado dos fios de liga Ti-Ni, bem como a deformação inicial dos mesmos e os parâmetros geométricos do sistema são de grande importância para o projeto do atuador feitos de liga NiTi, pois estes influenciam diretamente na tensão e força geradas pelo sistema e no movimento que este desenvolve no acionamento dos fios.
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O presente trabalho aborda a simulação da interação fluido-estrutura (FSI) de atuadores de Ti-Ni com memória de forma aplicados em flaps de aeronaves. A indústria aeroespacial é um setor estratégico que impulsiona tecnologias para aviação comercial e exploração espacial. Com a crescente demanda por eficiência energética e sustentabilidade, inovações em materiais, como ligas com memória de forma (Ti-Ni), se destacam por melhorarem o desempenho aerodinâmico e a eficiência operacional. A simulação de interação fluido-estrutura (FSI) é crucial para otimizar projetos e garantir a segurança das aplicações com o objetivo de realizar uma análise de elementos finitos em um atuador para funcionar como elemento de acionamento de flaps de aeromodelo. A metodologia se baseia em simulações no ANSYS, complementadas pela caracterização do material com base na literatura consultada. Os resultados da análise CFD da asa de um aeromodelo em túnel de vento revelaram áreas de alta pressão na parte inferior do perfil, onde o fluxo de ar é mais lento e baixa pressão na parte superior devido ao aumento da velocidade do ar, resultando em uma maior sustentação. Além de uma pressão distribuída na asa cujo ponto crítico é justamente no centro do flap. Esses dados foram utilizados para a análise estática, resultando em uma força de reação no flap, que serviu como condição de contorno para a análise numérica do atuador. Os resultados de validação do modelo do atuador demonstraram o comportamento da liga escolhida em conformidade com o modelo constitutivo escolhido e o sistema proposto composto por fios Ti-Ni termicamente ativados para a configuração onde um fio 1 está a 22º, fase austenitica e o fio 2 está a 100° C, tendo sua transformação de fase induzida para a martensítica, mostrou que ao acionar um flap com deflexão de 6º, o fio 2 tem uma deformação total maior que o fio 1 e a relação da força com a deformação é maior. Conclui-se portanto que o comprimento indeformado dos fios de liga Ti-Ni, bem como a deformação inicial dos mesmos e os parâmetros geométricos do sistema são de grande importância para o projeto do atuador feitos de liga NiTi, pois estes influenciam diretamente na tensão e força geradas pelo sistema e no movimento que este desenvolve no acionamento dos fios.
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