Grupo Comportamento Mecânico e Integridade Estrutural  EEL-USP

ESTUDO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DA LIGA Fe-C-Mn-Si TRATADAS TERMICAMENTE

 

        Este projeto prevê o estudo do desempenho mecânico da liga experimental Fe-C-Mn-Si após tratamento térmico de têmpera e revenimento e austêmpera.

 

 

 

INVESTIGAÇÃO DE PROPAGAÇÃO DE TRINCAS EM REVESTIMENTOS DE AERONAVES

 

          Este projeto consiste em estudo sistêmico da cinética de trincas em conjuntos estrutura reparo externo e em revestimentos com aparentes deformações plásticas ( amassados ), com objetivo de equacionar a taxa de propagação em função de configuração estrutural, para ligas amplamente utilizadas na construção de fuselagens. Metodologia fundamentalmente analítica (integração numérica de equações cinéticas de propagação de trincas; interpolação dos resultados em termos de períodos de propagação em função dos parâmetros de configuração estrutural), com necessária validação experimental. Envolve também cálculos auxiliares pelo método dos elementos finitos.

 

 

 

SOLDAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO CA6NM PELO PROCESSO FCAW: SIMULAÇÃO FÍSICA DA ZTA, TRATAMENTOS PARA ALÍVIO DE TENSÃO RESIDUAL, CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL E MECÂNICA

 

 

 

         Este trabalho de pesquisa tem como objetivo estudar as diferentes microestruturas e propriedades mecânicas resultantes da solda de peças de aço CA6NM. Busca-se fornecer informações detalhadas sobre o metal base, zona termicamente afetada (ZTA) e metal de solda com e sem tratamento térmico para alívio de tensão pós-soldagem, para que se possa comparar os resultados com as propriedades microestruturais e mecânicas do aço soldado, utilizando vibração como método de alívios de tensão residual. Para a obtenção das juntas soldadas, será utilizado o processo FCAW (Flux Cored Arc Welding), ou soldagem com arame tubular e consumível AWS E410NiMoT1-4/-1. Serão realizados três diferentes tratamentos de alivio de tensões residuais: tratamento térmico de alívio de tensões residuais pós-soldagem (Post Weld Heat Treatment - PWHT), soldagem com aplicação de vibração pós-soldagem (Vibratory Stress Relief- VSR) e aplicação de vibração durante a soldagem (Vibratory Weld Conditioning - VWC), uma nova tecnologia de soldagem, que utiliza a vibração mecânica enquanto a peça está sendo soldada.

 

Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP

 

 

MONITORAMENTO DA INTEGRIDADE ESTRUTURAL DE COMPÓSITOS LAMINADOS INTELIGENTES

 

 

 

             Um aspecto que tem mobilizado mundialmente um grande número de pesquisadores é o Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM), utilizado para a detecção e avaliação de falhas em estruturas metálicas e compósitas. No entanto, devido às dificuldades na identificação e localização do dano interno no material compósito, as Transformadas Wavelet (TW), utilizadas tradicionalmente no tratamento de imagem, podem ser empregadas com sucesso para este fim. Para isso, o sinal de voltagem é captado através de pastilhas piezelétricas coladas à estrutura compósita base, dita inteligente, e avaliado por meio das TW que permite se concluir a existência ou não de uma falha na estrutura compósita analisada e sua localização. Qualitativamente as TW fornecem bons indicativos da existência de dano e sua localização no material analisado, porém devem ser complementadas pelo uso de Métricas do Dano que fornecem indicações quantitativas do dano progressivo sofrido pelo material compósito. A modelagem numérica de estruturas compósitas inteligentes - não danificadas e danificadas - é realizada via modelo de elementos finitos (MEF). O MEF inclui o uso de um elemento plano retangular de oito nós, cinco graus de liberdade mecânicos por nó e um grau de liberdade elétrico por elemento finito, variável com o número de camadas da estrutura compósita inteligente. A incorporação do efeito piezelétrico por camada e do comportamento mecânico em uma única camada equivalente dá origem à chamada teoria Mista. Nesta teoria, a teoria das Deformações Cisalhantes de Primeira Ordem (FSDT) é usada na aproximação do campo de deslocamentos mecânicos, enquanto a teoria Layerwise é utilizada na proximação do campo elétrico dos elementos piezelétricos. Já o mecanismo de dano é formulado via princípio da Termodinâmica dos processos irreversível e trata-se de um mecanismo de dano variável no tempo e de origem na matriz do material compósito.

 

Financiador: CNPq

 

 

 

CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS (CDMOP)

 

 

            Os objetivos desse subprojeto estão relacionados com a produção e caracterização de materiais tradicionais e de novos materiais, com a inovação de rotas de sínteses para a produção de materiais nanoestruturados, produção de materiais compósitos e poliméricos, bem como a modelagem dos materiais a fim de conceber novos compostos com propriedades desejadas. Todo processo de concepção poderá ser auxiliado pelas ferramentas de simulação para a otimização de processos, como forma de se obter as combinações ideais de insumos para a obtenção de novos produtos. Na concepção desses novos materiais, destaca-se que a Otimização de Processos será a responsável pela implementação das metodologias estatísticas da qualidade e da Pesquisa Operacional, para o planejamento, a gestão e o controle dos processos. Como metas específicas podemos destacar: i) Compreensão dos processos de pirólise da matriz orgânica e como esses influenciam na formação da matriz inorgânica; ii) Caracterização e controle do processo de cristalização de filmes finos, de modo a favorecer a nucleação na interface substrato/filme; iii) Teste da eficiência eletroquímica de nanoestruturas baseadas em SnO2, TiO2; iv) Desenvolvimento de sensores termoluminescentes; v) Avaliar a propriedades mecânicas, microestrutura e textura de metais em relação aos processos de conformação mecânica e tratamentos térmicos; vi) Desenvolvimento de modelos teóricos para explicar a função dos dopantes sobre os processos de adsorção e de transferência de carga em "clusters" de SnO2 e TiO2; vii) Prever as características intrínsecas, campos de força, freqüências vibracionais, propriedades eletrônicas, dados termoquímicos e parâmetros associados a reações químicas (energias de ativação, estrutura de estados de transição, energias de reação) das nanopartículas de óxidos; viii) Desenvolver nanocompósitos de matriz metálica baseados em nanotubos de carbono e alumínio; ix) Desenvolver copolímeros híbridos de polímeros sintéticos e polímeros naturais, x) Tratamento de efluentes utilizando novos materiais; xi) Utilizar técnicas de polimerização radicalar controlada viva na obtenção de novos materiais poliméricos e preparação de nanopartículas para sua utilização em liberação controlada de fármacos. Baseado nos temas principais de pesquisa é de suma importância a aquisição de equipamentos de ponta tais como: Difratômetro de raios X de alta resolução, Cluster de Computação de Alta Performance, Dilatômetro, Espectrômetro Ultravioleta-Visível, Espectrômetro de Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Microscópio de Força Atômica (AFM). Com a aquisição desses equipamentos será possível executar as pesquisas propostas, promovendo a realização de novas investigações, de alto fator de impacto, que resultarão em inovações tecnológicas e modernização da macro-região de Itabira. A partir dos resultados dessas pesquisas novas empresas de ala tecnologia e de inovação poderão ser atraídas para a referida região. Além disso, essa infraestrutura irá motivar a permanência de pesquisadores e fomentar a criação de programas de pós-graduação em diversos níveis no Campus Itabira, contribuindo para a formação de massa crítica, mão de obra especializada e qualificada.. 

Financiador(es): MCTI/FINEP/CT-INFRA - Auxílio financeiro.

 

 

 

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