PPEMM: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e Tecnologia de Materiais
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DEFESA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Título:
SISTEMA DE ISOLAMENTO TÉRMICO AJUSTÁVEL PARA DUTOS OFFSHORE ATUADO POR COMPÓSITOS HÍBRIDOS DE LIGAS COM MEMÓRIA DE FORMA
Discente: Rodrigo Mendes Assunção
Resumo
O escoamento em sistemas de produção de petróleo em águas profundas apresenta desafios críticos devido às condições extremas de temperatura e pressão. A baixa temperatura do leito marinho induz a cristalização de macrocristais de parafina no petróleo bruto, resultando na deposição de camadas sólidas nas paredes internas dos dutos. Esse fenômeno reduz a seção útil de escoamento e pode levar ao bloqueio total da linha, gerando severas perdas operacionais. Neste contexto, este trabalho foca no desenvolvimento de um atuador inteligente para dutos submarinos, visando mitigar a deposição de parafinas através de controle térmico e mecânico ativo. O dispositivo proposto consiste em uma manta de material compósito híbrido (SMAHC - Shape Memory Alloy Hybrid Composite), composta por uma matriz de poliuretano termoplástico (TPU) e fios de Ligas com Memória de Forma (SMAs). As SMAs são materiais inteligentes capazes de gerar deformações recuperáveis elevadas através de um processo de transformação de fase martensítica. A metodologia envolveu a fabricação da matriz por manufatura aditiva (FDM - Fused Deposition Modeling) com preenchimento tipo colmeia de 15%. Um modelo numérico baseado no método de elementos finitos foi desenvolvido através do pacote computacional Ansys® para avaliar o comportamento do dispositivo, considerando não linearidades geométricas e constitutivas presentes. O modelo permite analisar as principais variáveis envolvidas como: tensão, deslocamento e fração volumétrica da fase martensítica nos fios. O comportamento da matriz de TPU foi representado pelo modelo hiperelástico de Mooney-Rivlin, cujos parâmetros foram obtidos via ensaios de tração uniaxial em corpos de prova impressos, enquanto os fios de NiTi foram modelados conforme a formulação de Auricchio (Auricchio e Taylor, 1997). Um protótipo foi construído para avaliar o comportamento do dispositivo proposto. Os resultados numéricos e experimentais indicam a viabilidade da atuação termo induzida, mostrando que o sistema é promissor para instalação remota.
Palavras-chave: Ligas com Memória de Forma; Compósitos Híbridos; Método de Elementos Finitos; Dutos; Atuadores
Banca Examinadora:
Prof. Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco (CEFET/RJ PPEMM) - Orientador / Presidente
Prof. Paulo Cesar da Camara Monteiro Júnior (CEFET/RJ) - Orientador
Prof. Ricardo Alexandre Amar de Aguiar (CEFET/RJ - PPEMM)
Prof. Arthur Adeodato (UERJ-IPRJ)
Data: 11 de setembro de 2026
Horário: 08:00h
Defesa na modalidade Online
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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E TECNOLOGIA DE MATERIAIS - PPEMM
A Coordenação do PPEMM tem a satisfação de convidá-lo para assistir à
DEFESA DE TESE DE DOUTORADO
AVALIAÇÃO DA ADESÃO DE REVESTIMENTOS OBTIDOS ATRAVÉS DA TÉCNICA DE ASPERSÃO TÉRMICA PELO MÉTODO DE INDENTAÇÃO INTERFACIAL
Fernando José Antunes
Este trabalho avaliou a adesão interfacial entre um substrato de aço carbono SAE 1020 e três revestimentos produzidos por aspersão térmica por arco elétrico (FeCoCrNi, FeCr e FeCoCr). A metodologia empregou o modelo de Chicot et al. aplicado ao ensaio de indentação Vickers interfacial para estimar a tenacidade interfacial. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS), incluindo processamento de imagens para avaliação de porosidade e óxidos e análise do alinhamento e da morfologia das trincas. As tensões residuais foram avaliadas por difração de raios X (DRX) nas regiões de revestimento, interface e substrato. A dureza (H) foi estimada por microdureza Vickers (HV), enquanto o módulo de Young (E) foi obtido por nanoindentação. Os valores de H e E alimentaram a razão (E/H)I do modelo de Chicot/Lesage. A microestrutura apresentou baixa porosidade e reduzido teor de óxidos. A tenacidade interfacial aparente (K), estimada pelo modelo de Chicot/Lesage, foi de 1,05; 1,10; e 1,17 MPa·m¹ᐟ² para FeCoCrNi, FeCr e FeCoCr, respectivamente, com a liga FeCoCr exibindo maior resistência à propagação de trincas. A microdureza variou de 808 a 978 HV, e o módulo de Young de 129 a 183 GPa. As tensões residuais compressivas de até −240 MPa na interface favoreceram a adesão, corroborando os dados de dureza. Os resultados experimentais confirmaram os dados numéricos obtidos por simulação pelo método de elementos finitos (MEF) no ANSYS, com desvios entre 1% e 11%, validando o método de indentação interfacial como ferramenta robusta e, neste caso, mais representativa que o ensaio ASTM C633 (tração direta), demonstrando-se como alternativa viável, simples e econômica ao ensaio normatizado.
Palavras-chave: Aspersão térmica; Arco elétrico; Indentação interfacial; Adesão.
Banca Examinadora:
Ricardo Alexandre Amar de Aguiar, D.Sc. (CEFET/RJ) (Orientador)
Hector Reynaldo Meneses Costa, D.Sc. (CEFET/RJ) (Coorientador)
Felipe do Carmo Amorim, D.Sc. (CEFET/RJ)
Humberto Nogueira Farneze, D.Sc. (CEFET/RJ)
Maria da Penha Cindra Fonseca, D.Sc. (UFF)
Gerônimo Perez, D.Sc. (UFF)
Data: 20 de março de 2026
Horário: 14h00min
Local: Plataforma MS teams
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COORDENADORIA DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E TECNOLOGIA DE MATERIAIS - PPEMM
A Coordenadoria do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e Tecnologia de Materiais tem a satisfação de convidá-lo para assistir à
DEFESA DE TESE DE DOUTORADO
COMPORTAMENTO MICROESTRUTURAL E MECÂNICO DA ZONA TERMICAMENTE AFETADA DE AÇOS API 5L X80S E X100 SOLDADOS PELO PROCESSO GMAW COM ELETRODO ROTATIVO
Gilmar Zacca Batista
Este trabalho investiga o efeito da soldagem com o processo GMAW com eletrodo rotativo (GMAW-RE) no comportamento microestrutural e mecânico da zona termicamente afetada de aços API 5L X80S e X100. O trabalho foi organizado em três etapas distintas: a primeira etapa com deposição de cordão sobre tubo para avaliar o comportamento microestrutural da ZTA desses materiais em função de diferentes níveis de aporte térmico e variações na frequência de rotação, bem como definir parâmetros iniciais para as etapas seguintes; a segunda etapa comparando o efeito geométrico dos processos GMAW e GMAW-RE na junta soldada em chanfro estreito; e a terceira etapa analisando o efeito do processo rotativo na microestrutura e propriedades mecânicas desses aços. A ZTA foi analisada através de microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados, ensaio de impacto Charpy-V, tração e microdureza. Os resultados revelaram que os aços X80S e X100 são mais sensíveis às variações de aporte térmico do que às alterações na frequência de rotação. Observou-se que o aço X80S foi mais impactado pelo processo rotativo do que o aço X100, resultando em juntas soldadas com características geométricas mais favoráveis à redução da falta de fusão lateral. Além disso, verificou-se que ambos os aços podem ser soldados em uma ampla faixa de velocidades de rotação, sem prejuízo das propriedades mecânicas na ZTA.
Palavras-chave: GMAW-RE; API 5L X80; API 5L X100; Chanfro estreito; propriedades mecânicas; microestrutura; EBSD.
Banca Examinadora:
Jorge Carlos Ferreira Jorge, D.Sc. (CEFET/RJ) (Orientador)
Luís Felipe Guimarães de Souza, D.Sc. (CEFET/RJ) (Coorientador)
Matheus Campolina Mendes, D.Sc. (CEFET/RJ)
Tatiane de Campos Chuvas, D.Sc. (CEFET/RJ)
Leonardo Sales Araújo, D.Sc. (UFRJ)
Rafaella Martins Ribeiro, D.Sc. (UFRJ)
Jeferson Frederico Monteiro Costa, D.Sc. (Consultor Independente)
Data: 19 de março de 2026
Horário: 10h00min
Local: Sala E-522
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DEFESA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Título:
AVALIAÇÃO DIMENSIONAL DE PEÇAS FABRICADAS POR MANUFATURA ADITIVA EMBARCADAS EM VÉICULO SUBMARINO AUTÔNOMO
Discente: Filipe Pereira Berardi
Resumo:
A Manufatura Aditiva (MA) tem se consolidado como uma tecnologia estratégica na produção de peças com geometrias complexas, oferecendo vantagens como personalização, redução de peso, flexibilidade no design, baixo custo de produção, rapidez na fabricação, entre outros benefícios. Vale destacar que apesar dos inúmeros benefícios proporcionados pela MA, ainda existe uma carência de pesquisas focadas em análises dimensionais. A complexidade geométrica das peças fabricadas por MA demanda estudos aprofundados sobre tolerâncias dimensionais, deformações durante o processo e a repetibilidade dos resultados. A ausência de padrões consolidados e metodologias específicas para o controle dimensional pode limitar a aplicação da tecnologia em setores que exigem alto rigor técnico, como o aeroespacial, o biomédico e o subaquático. Assim sendo, tendo em vista o crescimento da produção de peças fabricadas por manufatura aditiva a serem utilizadas como produto final, é preciso que pesquisas relacionadas ao controle dimensional da produção acompanhe esse avanço tecnológico. Portanto, ampliar as pesquisas nessa área é essencial para garantir maior confiabilidade e desempenho das peças produzidas. Neste sentido, a avaliação dimensional de peças fabricadas por impressão 3D contribui para atestar essa credibilidade, utilizando o processo de Fused Deposition Modeling (FDM), para aplicações em Veículos Não Tripulados (VNTs), com ênfase em Veículo Submarino Autônomo (VSA), atendendo aos requisitos de tolerância dimensional estabelecidos pela Norma ISO 2768. Com objetivo de identificar os fatores que podem influenciar a precisão dimensional das peças produzidas na pesquisa, foram analisados materiais PLA e ABS, e também os parâmetros de impressão relacionados ao preenchimento, tais como a variação do tipo da geometria e da densidade de preenchimento. Durante os experimentos, também foram observadas discrepâncias entre os modelos CAD e as peças impressas, as quais foram mapeadas e ajustadas para maximizar a conformidade com as faixas de tolerância especificadas pela norma. As análises confirmaram que a escolha adequada de material, a otimização dos parâmetros de impressão e a configuração do preenchimento foram importantes para alcançar resultados esperados. Os resultados ratificam que é possível fabricar peças 3D com baixo custo utilizando o processo FDM que atendam às exigências dimensionais da NBR ISO 2768 e, consequentemente, que sejam aplicáveis em VSAs, garantindo funcionalidade, desempenho e segurança.
Palavras-chave: Manufatura Aditiva (MA); Fused Deposition Modeling (FDM); Veículo Submarino Autônomo (VSA); Tolerância dimensional; NBR-ISO 2768; Parâmetros de impressão.
Banca Examinadora:
Professora Dra. Doina Mariana Banea (CEFET/RJ - PPEMM) - Orientadora/Presidente
Professor Dr. Ricardo Alexandre Amar de Aguiar (CEFET/RJ - PPEMM)
Dr. Daniel Kioshi Kawasaki Cavalcanti (University of Malta)
Data: 9 de dezembro de 2025
Horário: 10:00h
Defesa na modalidade Online
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DEFESA DE TESE DE DOUTORADO
Título:
NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF STRESS AND STRAIN CONCENTRATION IN PSEUDOELASTIC SHAPE MEMORY ALLOYS THIN SHEETS
Discente: Bruno Felippe Silva
Abstract
Shape memory alloys (SMA – Shape Memory Alloys) are materials that have a strong thermomechanical coupling associated with phase transformation processes. These alloys have special characteristics in terms of their stress-strain-temperature behavior, making them attractive for use in several applications of interest in engineering, such as actuators, intelligent structures and mechanical vibration absorbers. SMAs, when subjected to thermomechanical loads, present a complex non-linear behavior and require the use of specific tools and methodologies to assess their performance and integrity. The traditional design of mechanical components with complex geometries, involving geometric discontinuities such as notches and holes, has been treated through simplified mechanical design approaches involving stress concentration factors, both for monotonic and cyclic mechanical and/or thermal loadings. The presence of plastic strains increases the complexity of the analysis due to stress redistribution and non-linearities present, and mechanical design approaches involving elastoplastic stress concentration factors have also been used. Similarly, strains associated with the phase transformation process in shape memory alloys promote a stress field redistribution effect. This thesis aims to investigate, both experimentally and numerically, the stress concentration effect in pseudoelastic thin NiTi sheets, considering phase transformation and plasticity. Initially, the study includes training and heat treatment procedures established to stabilize and improve pseudoelastic behavior. Subsequently, Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis and standard ASTM E8 tensile tests are developed to characterize the pseudoelastic response and the coupling between stress-induced phase transformation and plastic deformation. In the next stage, thin NiTi plates containing holes of different diameters are tested to study the stress concentration effect. The strain fields around the holes are evaluated through the Digital Image Correlation (DIC) method, while temperature evolution is simultaneously monitored using infrared thermography, providing insight into the thermomechanical coupling mechanisms. A finite element numerical study is then developed and calibrated using the experimental data obtained from both the standard tensile specimens and the plates with holes. The results show good agreement between the simulations and experimental observations. Finally, a numerical study is performed to analyze stress and strain concentration under load levels considering different training and heat treatment conditions. The proposed methodology provides a promising framework for studying stress concentration effects in pseudoelastic SMAs, contributing to the design of SMA-based components and to the broader understanding of their coupled thermomechanical behavior.
Keywords: Shape memory alloys, pseudoelasticity; Stress concentration factor; Finite element method
Banca Examinadora:
Prof. Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco (CEFET/RJ PPEMM) - Orientador / Presidente
Prof. Ricardo Alexandre Amar de Aguiar (CEFET/RJ - PPEMM) - Orientador
Profa. Luciana Loureiro da Silva Monteiro (CEFET/RJ - PPEMM)
Prof. Marcelo Amorim Savi (UFRJ - PPEMM)
Profa. Aline Souza de Paula (UnB)
Prof. Carlos José de Araújo (UFCG)
Prof. Arthur Adeodato (UERJ-IPRJ - suplente)
Data: 12 de dezembro de 2025
Horário: 09:30h
Defesa na modalidade Híbrida
- Local: Auditório 5 (5o andar do Bloco E - campus Maracanã)
- Online (MS Teams): Banca de Doutorado (Bruno Felippe - PPEMM) | Ingresso na Reunião | Microsoft Teams