Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2001 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30281 http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2 |
Resumo: | O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a obtenção da distribuição da temperatura na superfície de corte da ferramenta em um processo de usinagem por torneamento. Nesse sentido, o problema térmico de usinagem é caracterizado de maneira bem realista através de uma abordagem tridimensional. Para a obtenção dos campos térmicos na região de corte propõe-se o uso de técnicas de problemas inversos em condução de calor. Assim a solução do problema térmico é obtida em duas etapas: solução inversa e solução direta. A solução inversa baseia-se no método do gradiente conjugado e da equação adjunta para a estimar o fluxo de calor gerado na região de corte que flui para a ferramenta. Nesse caso, são usados termopares soldados na face oposta da ferramenta que fornecem a informação necessária para que a solução inversa consiga estimar o fluxo de calor. Com a obtenção do fluxo de calor que flui para a ferramenta utiliza-se a solução direta do problema térmico para o cálculo da temperatura na região de corte. A implementação computacional da solução inversa e da solução direta é apresentada sob a forma de um programa de computador intitulado GRAD3D 1.0. Nesse programa, além da solução proposta para o problema térmico de usinagem é possível simular numericamente problemas térmicos correlatos. Testes experimentais unidimensionais e tridimensionais com condições controladas são apresentados para a validação do algoritmo computacional. Nos testes experimentais de usinagem, a aplicabilidade da técnica proposta é avaliada para o processo de usinagem por torneamento de uma barra de ferro fundido cinzento usando-se ferramentas de metal duro (WC) e de cerâmica (Si3N4) Apresenta-se ainda uma análise dos erros que podem estar presentes nos resultados obtidos. |
id |
UFU_a0dfff7872cf253d9fb5cb3826a2e28c |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufu.br:123456789/30281 |
network_acronym_str |
UFU |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFU |
repository_id_str |
|
spelling |
2020-11-04T18:27:30Z2020-11-04T18:27:30Z2001LIMA, Frederico Romagnoli da Silveira. Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem. 2001. 172 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30281http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a obtenção da distribuição da temperatura na superfície de corte da ferramenta em um processo de usinagem por torneamento. Nesse sentido, o problema térmico de usinagem é caracterizado de maneira bem realista através de uma abordagem tridimensional. Para a obtenção dos campos térmicos na região de corte propõe-se o uso de técnicas de problemas inversos em condução de calor. Assim a solução do problema térmico é obtida em duas etapas: solução inversa e solução direta. A solução inversa baseia-se no método do gradiente conjugado e da equação adjunta para a estimar o fluxo de calor gerado na região de corte que flui para a ferramenta. Nesse caso, são usados termopares soldados na face oposta da ferramenta que fornecem a informação necessária para que a solução inversa consiga estimar o fluxo de calor. Com a obtenção do fluxo de calor que flui para a ferramenta utiliza-se a solução direta do problema térmico para o cálculo da temperatura na região de corte. A implementação computacional da solução inversa e da solução direta é apresentada sob a forma de um programa de computador intitulado GRAD3D 1.0. Nesse programa, além da solução proposta para o problema térmico de usinagem é possível simular numericamente problemas térmicos correlatos. Testes experimentais unidimensionais e tridimensionais com condições controladas são apresentados para a validação do algoritmo computacional. Nos testes experimentais de usinagem, a aplicabilidade da técnica proposta é avaliada para o processo de usinagem por torneamento de uma barra de ferro fundido cinzento usando-se ferramentas de metal duro (WC) e de cerâmica (Si3N4) Apresenta-se ainda uma análise dos erros que podem estar presentes nos resultados obtidos.This work proposes a methodology to obtain the transient cutting tool temperature. The physical phenomenon is treated by a three-dimensional analysis. The inverse heat conduction technique is proposed to estimate the generated heat flux on the rake face of the tool. This technique is based on conjugate gradient method with adjoint equation. The machining process is instrumented with thermocouples at the bottom face of the tool, opposite to its main rake face. The signals are automatically received and processed using a data acquisition system and a PC-Pentium. The direct solution is numerically solved using finite volumes method with the heat flux estimated. The experimental data are processed using a computational algorithm developed specifically for inverse heat flux estimation in machining processes. Experimental temperaturas are obtained during several cutting tests using cemented Carbide and ceramic tools. The influence of the cutting parameters on the temperatura distribution is verified. An error analysis of the results is also presented.Tese (Doutorado)porUniversidade Federal de UberlândiaPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIASUsinagemCalor - ConduçãoProblemas inversos (Equações diferenciais)Problemas inversosOtimizaçãoGradiente conjugadoCondução de calor tridimensionalTemperatura de corteInverse problemsOptimizationConjugate gradientThree-dimensional heat conductionCutting temperatureModelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagemThree-dimensional modeling of inverse problems in heat conduction: application in machining processesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisGuimarães, Gilmarhttp://lattes.cnpq.br/5446350175411464Lima, Frederico Romagnoli da Silveira172reponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFUORIGINALModelagemTridimensionalProblemas.pdfModelagemTridimensionalProblemas.pdfTeseapplication/pdf7338471https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/1/ModelagemTridimensionalProblemas.pdfb4840252b9d6f0ca6779a99b92d4aa47MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/2/license_rdf9868ccc48a14c8d591352b6eaf7f6239MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81792https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/3/license.txt48ded82ce41b8d2426af12aed6b3cbf3MD53TEXTModelagemTridimensionalProblemas.pdf.txtModelagemTridimensionalProblemas.pdf.txtExtracted texttext/plain196https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/4/ModelagemTridimensionalProblemas.pdf.txt4aa1dd79926bd548cd528457e5508fe7MD54THUMBNAILModelagemTridimensionalProblemas.pdf.jpgModelagemTridimensionalProblemas.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg968https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/5/ModelagemTridimensionalProblemas.pdf.jpg2069e09743b65443d26b8831ffd87eccMD55123456789/302812020-11-05 04:01:58.332oai:repositorio.ufu.br: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Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2020-11-05T07:01:58Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
dc.title.alternative.pt_BR.fl_str_mv |
Three-dimensional modeling of inverse problems in heat conduction: application in machining processes |
title |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
spellingShingle |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem Lima, Frederico Romagnoli da Silveira CNPQ::ENGENHARIAS Problemas inversos Otimização Gradiente conjugado Condução de calor tridimensional Temperatura de corte Inverse problems Optimization Conjugate gradient Three-dimensional heat conduction Cutting temperature Usinagem Calor - Condução Problemas inversos (Equações diferenciais) |
title_short |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
title_full |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
title_fullStr |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
title_full_unstemmed |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
title_sort |
Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem |
author |
Lima, Frederico Romagnoli da Silveira |
author_facet |
Lima, Frederico Romagnoli da Silveira |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Guimarães, Gilmar |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/5446350175411464 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Lima, Frederico Romagnoli da Silveira |
contributor_str_mv |
Guimarães, Gilmar |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::ENGENHARIAS |
topic |
CNPQ::ENGENHARIAS Problemas inversos Otimização Gradiente conjugado Condução de calor tridimensional Temperatura de corte Inverse problems Optimization Conjugate gradient Three-dimensional heat conduction Cutting temperature Usinagem Calor - Condução Problemas inversos (Equações diferenciais) |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Problemas inversos Otimização Gradiente conjugado Condução de calor tridimensional Temperatura de corte Inverse problems Optimization Conjugate gradient Three-dimensional heat conduction Cutting temperature |
dc.subject.autorizado.pt_BR.fl_str_mv |
Usinagem Calor - Condução Problemas inversos (Equações diferenciais) |
description |
O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a obtenção da distribuição da temperatura na superfície de corte da ferramenta em um processo de usinagem por torneamento. Nesse sentido, o problema térmico de usinagem é caracterizado de maneira bem realista através de uma abordagem tridimensional. Para a obtenção dos campos térmicos na região de corte propõe-se o uso de técnicas de problemas inversos em condução de calor. Assim a solução do problema térmico é obtida em duas etapas: solução inversa e solução direta. A solução inversa baseia-se no método do gradiente conjugado e da equação adjunta para a estimar o fluxo de calor gerado na região de corte que flui para a ferramenta. Nesse caso, são usados termopares soldados na face oposta da ferramenta que fornecem a informação necessária para que a solução inversa consiga estimar o fluxo de calor. Com a obtenção do fluxo de calor que flui para a ferramenta utiliza-se a solução direta do problema térmico para o cálculo da temperatura na região de corte. A implementação computacional da solução inversa e da solução direta é apresentada sob a forma de um programa de computador intitulado GRAD3D 1.0. Nesse programa, além da solução proposta para o problema térmico de usinagem é possível simular numericamente problemas térmicos correlatos. Testes experimentais unidimensionais e tridimensionais com condições controladas são apresentados para a validação do algoritmo computacional. Nos testes experimentais de usinagem, a aplicabilidade da técnica proposta é avaliada para o processo de usinagem por torneamento de uma barra de ferro fundido cinzento usando-se ferramentas de metal duro (WC) e de cerâmica (Si3N4) Apresenta-se ainda uma análise dos erros que podem estar presentes nos resultados obtidos. |
publishDate |
2001 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2001 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2020-11-04T18:27:30Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2020-11-04T18:27:30Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
LIMA, Frederico Romagnoli da Silveira. Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem. 2001. 172 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2 |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30281 |
dc.identifier.doi.pt_BR.fl_str_mv |
http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2 |
identifier_str_mv |
LIMA, Frederico Romagnoli da Silveira. Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em processos de usinagem. 2001. 172 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2 |
url |
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30281 http://doi.org/10.14393/ufu.te.2001.2 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Uberlândia |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Uberlândia |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFU instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU) instacron:UFU |
instname_str |
Universidade Federal de Uberlândia (UFU) |
instacron_str |
UFU |
institution |
UFU |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFU |
collection |
Repositório Institucional da UFU |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/1/ModelagemTridimensionalProblemas.pdf https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/2/license_rdf https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/3/license.txt https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/4/ModelagemTridimensionalProblemas.pdf.txt https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/30281/5/ModelagemTridimensionalProblemas.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
b4840252b9d6f0ca6779a99b92d4aa47 9868ccc48a14c8d591352b6eaf7f6239 48ded82ce41b8d2426af12aed6b3cbf3 4aa1dd79926bd548cd528457e5508fe7 2069e09743b65443d26b8831ffd87ecc |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU) |
repository.mail.fl_str_mv |
diinf@dirbi.ufu.br |
_version_ |
1802110307924967424 |