Navegando por Autor "Farias, Rodrigo Martins"

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Estudo de metodologias para análise numérica do campo de temperatura no processo de soldagem MIG em chapas de aço inoxidável AISI 304L
(2014) Farias, Rodrigo Martins; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Araújo, Douglas Bezerra de
Os processos de soldagem em chapas envolvem fenômenos físicos e químicos muito complexos e, por isso, difíceis de serem modelados matematicamente. Embora os efeitos termo-mecânico-metalúrgico acoplados sejam importantes, na maioria dos casos são encontrados bons resultados considerando modelos numéricos baseados nas equações da transferência de calor e nas que governam o comportamento estrutural das chapas. De modo geral, o campo térmico é independente do estrutural, permitindo que as soluções sejam realizadas em sequência (térmicoestrutural), sem necessidade de acoplamento. As análises mais adequadas dos processos de soldagem com deposição de material usam a técnica denominada de “element birth and death”, a qual considera a ativação dos elementos pertencentes ao cordão de uma malha de elementos finitos a medida que a fonte de calor se movimenta. Neste trabalho, são apresentadas análises numéricas de soldagem de topo multipasse, com chanfro em V, de chapas de aço inoxidável AISI 304L através do processo MIG convencional. As chapas possuem 9,6 mm de espessura, 200 mm de comprimento e 50 mm de largura. As simulações numéricas são realizadas no software Ansys Multiphysics®, considerando os fenômenos de convecção e radiação, e propriedades térmicas do material (condutividade térmica, calor específico e massa específica) como dependentes da temperatura. A fonte de calor móvel é do tipo Gaussiana. Os formatos da poça de fusão, obtidos dos experimentos desenvolvidos no Laboratório de Pesquisa em Engenharia da Soldagem (LAPES – FURG) são comparados com os resultados das simulações numéricas. Um dos inconvenientes na aplicação da técnica element birth and death é o fato de que os elementos pertencentes aos passes intermediários têm suas fronteiras vizinhas aos elementos dos outros passes, sendo impedidos, dessa forma, de contemplar os efeitos de radiação. Assim, comparou-se os resultados de dois códigos: o primeiro que adota o método clássico, onde ocorre o impedimento de radiação para os elementos pertencentes aos passes intermediários, e outro que considera os efeitos de radiação no processo. Observou-se diferenças nos resultados pelo uso dos dois algoritmos, concluindo-se que os efeitos de radiação são muito importantes na região de deposição de material.
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Numerical study of reservoir cooling by means of peltier effect
(2008) Farias, Rodrigo Martins; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André; Rocha, Luiz Alberto Oliveira
The present work studies numerically and experimentally the water cooling process by means of natural convection inside a closed reservoir. The cooling process is performed by Peltier or Thermoelectric effect. The purpose here is to obtain the thermal gradient inside the reservoir and to search for the best point where the coldest water can be extracted from the reservoir, which can be considered a geometric optimization of the device thermal design. The analyzed flow is incompressible, laminar, transient and three-dimensional. The Boussinesq approximation is employed for the treatment of buoyancy forces. For the numerical approach of the flow, the mass, momentum and energy conservation equations are solved by a commercial package based on the finite volume method (FLUENT®). The temperature field as function of time obtained by numerical simulations is confronted with the experimental data. The numerical results estimated satisfactorily the transient thermal behavior predicted by laboratory experiments.
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Simulação numérica do processo de soldagem MIG/MAG multipasse de topo em chapas de aço inoxidável 304L utilizando a técnica element birth and death
(2015) Farias, Rodrigo Martins; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas
Os processos de soldagem envolvem fenômenos físicos e químicos muito complexos e, por isso, difíceis de serem modelados matematicamente. Embora os efeitos térmicos, mecânicos e metalúrgicos acoplados sejam importantes, na maioria dos casos são encontrados bons resultados considerando modelos numéricos baseados nas equações da transferência de calor e nas que governam o comportamento estrutural do material. De modo geral, o campo térmico é independente do estrutural, permitindo que as soluções sejam realizadas em sequência, sem necessidade de acoplamento. As análises mais adequadas dos processos de soldagem com deposição de material utilizam a técnica denominada de element birth and death, a qual considera a ativação dos elementos pertencentes ao cordão de solda em uma malha de elementos finitos a medida que a fonte de calor se movimenta. Neste trabalho, são apresentadas análises numéricas de soldagem de topo multipasse, com chanfro em V, de chapas de aço inoxidável AISI 304L através do processo MIG/MAG convencional. As chapas possuem 9.6 mm de espessura, 200 mm de comprimento e 50 mm de largura. As simulações numéricas foram realizadas no software ANSYS c Multiphysics, considerando as transferências de calor na superfície da poça de fusão, e propriedades do material como dependentes da temperatura, tanto na simulação térmica quanto na mecânica. A fonte de calor móvel é do tipo Gaussiana de área. Os formatos da zona de fusão, ciclos térmicos e distorções finais da peça obtidos dos experimentos desenvolvidos no Laboratório de Pesquisa em Engenharia da Soldagem (LAPES – FURG) são comparados com os resultados das simulações numéricas. Um dos inconvenientes da simulação da soldagem multipasse é o fato de que os elementos pertencentes aos passes intermediários têm suas fronteiras vizinhas aos elementos dos outros passes, sendo impedidos, dessa forma, de contemplar os efeitos de transferência de calor para o ambiente. Assim, comparou-se os resultados de dois algoritmos: o primeiro que adota o método clássico, onde ocorre o impedimento destas transferências para o ambiente nos passes intermediários, e outro que considera estes efeitos na superfície do cordão de cada passe. Observou-se diferenças nos resultados pelo uso dos dois algoritmos, concluindo-se que estes efeitos térmicos são importantes na região de deposição de material. Na etapa mecânica foram simulados os campos de distorções e tensões residuais, sendo as distorções comparadas com os experimentos e as tensões comparadas com os comportamentos típicos esperados para chapas soldadas. Obteve-se razoável aproximação para o campo de distorções e foram encontrados comportamentos trativos e compressivos para as tensões residuais nos locais esperados. Ao final são sugeridos diversos tópicos que merecem destaque para pesquisas futuras sobre as simulações dos processos de soldagem com arco elétrico.