Submitted by Dilene Paulo (dilene.fatima@ufcg.edu.br) on 2018-01-24T13:34:29Z No. of bitstreams: 1 ADRIANA LEMOS PORTO – TESE PPGEP 2015.pdf: 5478904 bytes, checksum: 538eff3a93037a4df0264df4891930d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-24T13:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADRIANA LEMOS PORTO – TESE PPGEP 2015.pdf: 5478904 bytes, checksum: 538eff3a93037a4df0264df4891930d1 (MD5) Previous issue date: 2015-08-25 / CNPq / Uma técnica inovadora atualmente em desenvolvimento é a construção de modelos digitais a partir de um conjunto de imagens de tomografia de raios-X de alta resolução adquiridas em amostras de rocha. Essa técnica permite definir a geometria 3D do espaço poroso e dos grãos minerais, bem como o reconhecimento dos minerais presentes na rocha. O objetivo desta pesquisa é estimar as propriedades petrofísicas (distribuição granulométrica, composição mineral, porosidade, permeabilidade e velocidade de propagação da onda P) de rochas sedimentares a partir de imagens de microtomografia de raios-X. Neste trabalho são analisadas cinco amostras de arenito (A4, A7, A9, AM10H e AM14V), uma de folhelho (F9), uma de calcário (carbonato Rosário) e duas de Tufa carbonática (Tufa CR e Tufa FG). Quantificou-se a proporção de finos presentes nas amostras, cuja precisão foi dependente da resolução das imagens analisadas. Neste trabalho propõe-se um novo método para a análise da composição mineral a partir de imagens microtomográficas. Os resultados alcançados para a simulação da composição mineral indicam que as amostras de arenito possuem aproximadamente a mesma composição mineral, a amostra de folhelho apresenta uma composição essencialmente silto-argilosa, e que as amostras carbonáticas são formadas essencialmente por calcita e dolomita. De um modo geral, os resultados de DRX confirmaram a composição mineral indicada pela microtomografia. Verificou-se uma relação aproximadamente linear entre os valores de porosidade medidos nos plugues e aqueles determinados por simulação das imagens microtomográficas. A permeabilidade estimada apresentou valores compatíveis com as permeabilidades medidas em laboratório, exceto para a amostra de folhelho e para a amostra de Tufa CR. Para o caso de amostras que possuem uma composição aproximadamente monominerálica, a simulação da onda acústica apresentou excelentes resultados quando comparados com as velocidades fisicamente medidas. Já para o caso das amostras de rocha que apresentam composição multiminerálica, a geração do modelo não considerou as diferentes fases que compõem a matriz mineral, resultando em velocidades simuladas muito acima das velocidades medidas. / An innovative technique currently under development is the construction of digital templates from a set of X-ray tomography, high-resolution images acquired in rock samples. This technique allows to define the 3D geometry of the pore space and mineral grains, as well as recognition of the minerals present in the rock. The objective of this research is to estimate the petrophysical properties (grain size distribution, mineral composition, porosity, permeability and P wave velocity) of sedimentary rocks from microtomography X-ray images. This work analyzed five samples of sandstone (A4, A7, A9, AM10H and AM14V), one of shale (F9), another of limestone (Carbonato Rosário) and two samples of carbonatic Tufa (Tufa CR and Tufa FG). Regarding the particle size distribution is possible to quantify the proportion of fines present in the samples, but such concentrations may be changed according to the resolution of the images analyzed. In this work we propose a new method for the analysis of mineral composition from microCT images. The results obtained for the simulations indicate that the mineral composition of the sandstone samples have approximately the same mineral composition, with different proportions of quartz and clay. Shale sample has an essentially clay composition and the carbonate samples are essentially formed by calcite and dolomite. DRX analyses have proved the mineral composition indicated by microCT analysis. In general, it is observed an approximately linear relationship between porosity values measured in the plugs and those determined by simulation of microCT images. The numerical simulation resulted in values of permeability compatible with permeabilities measured in the laboratory, except for the shale sample and for the Tufa CR sample. For the case of samples having an approximately monomineralic composition, acoustic velocity simulations showed excellent results compared with the physically measured velocities. But for the case of multimineralic rock samples the model generation not considered the different phases making up the mineral matrix, which resulted in simulated velocities far above the measured velocities.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:25:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caroline Zanini Bressan.pdf: 4091231 bytes, checksum: 0de27c28e4c845db49e9a2081c0c7b93 (MD5) Previous issue date: 2015-06-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Numerical methods have received a substantial attention from Engineering Professionals especially due their capacity to provide solutions for a wide range of problems in many areas. In the last years, numerical simulation has become increasingly common and has turned into a key factor for solving numerous engineering problems in the industry as well in academia. This, however, requires the development of suitable methodological strategies to determinate constitutive law able to best describe the material behavior in the simulation. The present work is inserted within the context of metal forming, aiming to simulate 2D and 3D geometrical models of the simple tensile test and three-point bending test of a notched plate, both using the material properties of an Interstitial Free Steel, IF. For both cases, it was used a modified Gurson model available in the ABAQUS ® software, which is based on the finite elements method. Numerical modelling of the elasto-plastic process used to simulate the three-point bending and simple tensile test was discretised using structured meshes with an appropriate refinement. The experimental results for tensile tests used smooth cylindrical specimens with dimensions defined according to ASTM E 8M-01. The three point bending test was qualitatively compared with the results reported by Mashayeshi, et al (MASHAYEKHI, ZIAEI-RAD, et al., 2005). The strain hardening law used in this work was the Holomon or modified Swift law coupled with the damage evolution of the Gurson s model. The geometrical models for the tensile specimens account for axisymmetry, so that only one-quarter part of the 2D and 3D specimens was modelled. An appropriate mesh refinement in the necking region was also adopted. The numerical simulation was able to predict with success the stress-strain curve behaviour of the IF steel comparing with the experimental results. Both 2D and 3D simulation results of the simple tensile test were very similar. The prediction of porosity evolution with the applied displacement was analysed and the results indicated that the necking region in the central zone of the specimen presented the largest micro-void concentration, as expected. For the three-point bending test of a notched plate, the simulation provided a good qualitative agreement with the Mashayekhi´s numerical results, which have shown that the largest concentration of micro-voids was in the central region of the notch where the crack initiation occurs. / Métodos numéricos tem recebido uma grande atenção dos profissionais da área da engenharia em especial principalmente pelo seu caráter facilitador na solução de problemas em diversas áreas. Nos últimos tempos, a simulação numérica está se tornando cada vez mais comum e se transformando em uma peça chave para a resolução de inúmeros problemas de engenharia encontrados tanto nas indústrias quanto nas linhas de pesquisa científica das universidades. Isso, porém, exige desenvolvimento de estratégias de metodologias científicas adequadas o suficiente para determinar as leis que descrevam melhor o comportamento dos materiais a serem simulados. O presente trabalho está inserido no contexto da conformação de metais, tendo por objetivo simular, com malhas tipo 2D e 3D, os ensaios de tração simples e de flexão de três pontos de uma placa com entalhe de um aço livre de interstícios, aço IF (interstitial free steel), utilizando o modelo de Gurson modificado no programa ABAQUS ®, que utiliza o Método dos Elementos Finitos. Para o modelamento numérico do processo de deformação elasto-plástica dos ensaios de tração simples e flexão foi utilizada a lei de Gurson modificado de materiais porosos e uma malha com refinamento adequado. Os corpos de prova ensaiados experimentalmente em tração simples foram de aço IF cilíndricos preparados de acordo com a norma ASTM E 8M-01. Já o ensaio de flexão de três pontos foi simulado com o intuito de fazer uma comparação qualitativa com o resultado apresentado por Mashayekhi, Ziaei-Rad, et al. (MASHAYEKHI, ZIAEI-RAD, et al., 2005). A lei de encruamento plástico utilizada neste trabalho foi a Lei de Holomon ou Swift modificado acoplado com o modelo de evolução do dano de Gurson modificado. Após a escolha da geometria de somente quarta parte do corpo de prova, devido à simetria axissimétrica e do refinamento adequado da malha na região da estricção local, a simulação numérica foi capaz de prever com sucesso o comportamento da curva de tensãodeformação do aço IF comparando-se com os resultados experimentais. Os resultados da simulação 2D e 3D do ensaio de tração simples foram iguais. Portanto, a simulação 2D do ensaio de tração simples é mais conveniente pois é mais rápida e igualmente precisa que a simulação 3D para o presente caso de material dúctil e isotrópico. A previsão da evolução da porosidade com a deformação e a região de maior concentração de vazios foi analisada: ocorreu na região da estricção local e na zona central do corpo de prova como esperado. No caso do ensaio de flexão da placa com entalhe central, os resultados da simulação numérica mostraram uma boa concordância com os resultados de Mashayekhi, Ziaei-Rad et al. (2005), que apresentaram a maior concentração de vazios na região central do entalhe onde ocorrerá o aparecimento de trincas.

[pt] O presente trabalho tem por objetivo obter e reunir informações de dentro e do entorno da Lagoa de Jacarepaguá, Rio de Janeiro, e realizar modelagens para auxiliar na gestão governamental da área, muito propendida em função do seu crescimento populacional e sua visibilidade devido aos eventos esportivos que ocorrerão no local, em especial, os Jogos Olímpicos de 2016. Foram realizadas duas modelagens, uma batimétrica e uma geológica, que obedeceram à mesma metodologia de trabalho: coleta de dados, desenvolvimento e validação do modelo através de sondagens geofísicas utilizando o georradar. Para a primeira modelagem foi realizada a batimetria na Lagoa, adquirindo-se profundidades georreferenciadas em campo para elaboração de modelos 3D e 2D das profundidades, identificando assim, cavas provenientes de dragagens para aterros de empreendimentos às suas margens. Por fim, foram realizadas sondagens GPR no interior da Lagoa com o intuito de se comparar com seções pré-determinadas do modelo. No entanto os radargramas não apresentaram bons resultados devido à condutividade elétrica da água, ainda salina apesar da distância do mar. Já a segunda modelagem foi desenvolvida a partir de dados obtidos de sondagens pré-existentes na área que resultaram em modelos 3D, Litológicos e Cronoestratigráficos, donde foram traçadas seções transversais para obter uma visualização espacial melhor. A validação deste modelo, a partir da comparação de seções GPR com seções extraídas do modelo, obteve resultados satisfatórios, ratificando assim o modelo geológico processado. A partir deste modelo geológico foram identificadas camadas em profundidades específicas, localizando assim zonas com concentrações de solos moles na área de estudo. / [en] The present work has the goal of obtaining and gathering pieces of information from the inside and surrounding of Jacarepaguá Lagoon, Rio de Janeiro, and to make models to help in the governmental management of the area, that is so featured because of its population growth and its visibility due to sporting events that will take place in this location, specially the 2016 Olympic Games. Two models have been made, bathymetric and geological ones, which followed the same work methodology: data collection, development and validation of the model through geophysical survey using georadar. For the first model a bathymetry was done in Lagoon getting georeferrenced depths on field to elaborate 3D and 2D models of depths, in order to identify ditches originated from dredging of embankments of actions on its borders. Finally, GPR (Ground Penetration Radar) surveys were made on the inside of Lagoon with the purpose to compare the predetermined sections of the model. Although the radargrams did not show good results due to the water electric conductivity, the water was still saline despite the distance of the ocean. The second model was developed based on data from pre-existing surveys of the area that achieved 3D models, lithological and cronostratigraphic, where transverse sections were done so that it could be possible to obtain a better space visualization. The validation of this model from the comparison of GPR sections with sections extracted from the model, obtained satisfactory results, complementing the geological processed model interpretation. From this geological model, layers were identified in specific depths, locating concentrated zones of soft soils on the studying area.

A necessidade cada vez maior do uso de produtos poliméricos sintéticos, como para produção de embalagens, partes de eletrodomésticos, eletroeletrônicos, automóveis, etc., tem levado a indústria de polímeros a buscar cada vez mais a diminuição do desperdício e aumento da qualidade dos produtos. Para isso tem-se buscado entender melhor como as propriedades reológicas dos polímeros afetam seu processamento e a qualidade final dos produtos. Com o intuito de se obter resultados mais rápidos e com menor custo recorre-se cada vez mais a estudos de modelagem e simulação de processos de transformação de polímeros. Neste trabalho é apresentada uma nova ferramenta de CFD para simulações de escoamentos envolvendo fluidos viscoelásticos, o viscoelasticFluidFoam solver. A implementação do módulo foi feita no pacote de CFD OpenFOAM devido principalmente às vantagens oferecidas por esse software, como por exemplo, possibilidade de uso de geometrias complexas, malhas não-estruturadas, técnicas multigrid e paralelização do processamento de dados, além de ser um software gratuito e de código aberto. Foi feita a implementação do modelo de Maxwell, UCM, Oldroyd-B, Giesekus, FENE-P, FENE-CR, PTT na forma linear e exponencial, e DCPP, todos na forma multimodo. Dentre as várias metodologias disponíveis para resolver o problema da obtenção de soluções estáveis a altos valores deWeissenberg foi escolhida a DEVSS devido a sua estabilidade e aplicação a modelos complexos. Para se fazer a validação do solver desenvolvido foi feito a comparação com resultados numéricos e experimentais obtidos da literatura. É mostrada uma comparação entre vários modelos para obtenção da velocidade e diferença de tensões normais para um escoamento em uma contração plana abrupta 4:1. Os resultados obtidos foram satisfatórios sendo possível dar credibilidade ao solver implementado e garantir a disponibilidade de uma boa ferramenta para estudo de fluidos viscoelásticos para ser usada tanto no meio acadêmico como no setor industrial. / Synthetic polymer products are of great importance in several industrial sectors, such as for production of packaging, parts of appliances, electronics, and cars. Due to the increasing demand for this kind of material, reduction of waste and increase of quality has become a key issue in polymer industry. In this sense modeling and simulation of processing operations appears as a fundamental tool, leading to better understanding of how the rheological properties of polymers affect their processability and final product quality, and reducing time and costs related to the development of processes and products. This work presents a new Computational Fluid Dynamics (CFD) tool for the simulation of viscoelastic fluid flows, called viscoelasticFluidFoam solver, which consists of a viscoelastic fluid module to be used OpenFOAM CFD package. The advantages of using OpenFOAM as development platform include its characteristics with relation to flexibility to deal with complex geometries, unstructured and non orthogonal meshes, moving meshes, large variety of interpolation schemes and solvers for the linear discretized system, and the possibility of data processing parallelization. Linear Maxwell, Oldroyd-B, Giesekus, Phan-Thien-Tanner (PTT), the Finitely Extensible Nonlinear Elastic (FENE-P and FENE-CR), and DCPP constitutive equations have been implemented, in single and the multimode form. Among the various available methodologies to solve the problem of obtaining stable solutions to high Weissenberg values, the DEVSS was chosen due to its stability and application to complex models. The viscoelasticFluidFoam solver was tested by comparing its predictions with experimental and numerical data from literature for the analysis of a planar 4:1 contraction flow. These tests have shown the great potential of this solver for application both in academia and in industry.

A necessidade cada vez maior do uso de produtos poliméricos sintéticos, como para produção de embalagens, partes de eletrodomésticos, eletroeletrônicos, automóveis, etc., tem levado a indústria de polímeros a buscar cada vez mais a diminuição do desperdício e aumento da qualidade dos produtos. Para isso tem-se buscado entender melhor como as propriedades reológicas dos polímeros afetam seu processamento e a qualidade final dos produtos. Com o intuito de se obter resultados mais rápidos e com menor custo recorre-se cada vez mais a estudos de modelagem e simulação de processos de transformação de polímeros. Neste trabalho é apresentada uma nova ferramenta de CFD para simulações de escoamentos envolvendo fluidos viscoelásticos, o viscoelasticFluidFoam solver. A implementação do módulo foi feita no pacote de CFD OpenFOAM devido principalmente às vantagens oferecidas por esse software, como por exemplo, possibilidade de uso de geometrias complexas, malhas não-estruturadas, técnicas multigrid e paralelização do processamento de dados, além de ser um software gratuito e de código aberto. Foi feita a implementação do modelo de Maxwell, UCM, Oldroyd-B, Giesekus, FENE-P, FENE-CR, PTT na forma linear e exponencial, e DCPP, todos na forma multimodo. Dentre as várias metodologias disponíveis para resolver o problema da obtenção de soluções estáveis a altos valores deWeissenberg foi escolhida a DEVSS devido a sua estabilidade e aplicação a modelos complexos. Para se fazer a validação do solver desenvolvido foi feito a comparação com resultados numéricos e experimentais obtidos da literatura. É mostrada uma comparação entre vários modelos para obtenção da velocidade e diferença de tensões normais para um escoamento em uma contração plana abrupta 4:1. Os resultados obtidos foram satisfatórios sendo possível dar credibilidade ao solver implementado e garantir a disponibilidade de uma boa ferramenta para estudo de fluidos viscoelásticos para ser usada tanto no meio acadêmico como no setor industrial. / Synthetic polymer products are of great importance in several industrial sectors, such as for production of packaging, parts of appliances, electronics, and cars. Due to the increasing demand for this kind of material, reduction of waste and increase of quality has become a key issue in polymer industry. In this sense modeling and simulation of processing operations appears as a fundamental tool, leading to better understanding of how the rheological properties of polymers affect their processability and final product quality, and reducing time and costs related to the development of processes and products. This work presents a new Computational Fluid Dynamics (CFD) tool for the simulation of viscoelastic fluid flows, called viscoelasticFluidFoam solver, which consists of a viscoelastic fluid module to be used OpenFOAM CFD package. The advantages of using OpenFOAM as development platform include its characteristics with relation to flexibility to deal with complex geometries, unstructured and non orthogonal meshes, moving meshes, large variety of interpolation schemes and solvers for the linear discretized system, and the possibility of data processing parallelization. Linear Maxwell, Oldroyd-B, Giesekus, Phan-Thien-Tanner (PTT), the Finitely Extensible Nonlinear Elastic (FENE-P and FENE-CR), and DCPP constitutive equations have been implemented, in single and the multimode form. Among the various available methodologies to solve the problem of obtaining stable solutions to high Weissenberg values, the DEVSS was chosen due to its stability and application to complex models. The viscoelasticFluidFoam solver was tested by comparing its predictions with experimental and numerical data from literature for the analysis of a planar 4:1 contraction flow. These tests have shown the great potential of this solver for application both in academia and in industry.

A necessidade cada vez maior do uso de produtos poliméricos sintéticos, como para produção de embalagens, partes de eletrodomésticos, eletroeletrônicos, automóveis, etc., tem levado a indústria de polímeros a buscar cada vez mais a diminuição do desperdício e aumento da qualidade dos produtos. Para isso tem-se buscado entender melhor como as propriedades reológicas dos polímeros afetam seu processamento e a qualidade final dos produtos. Com o intuito de se obter resultados mais rápidos e com menor custo recorre-se cada vez mais a estudos de modelagem e simulação de processos de transformação de polímeros. Neste trabalho é apresentada uma nova ferramenta de CFD para simulações de escoamentos envolvendo fluidos viscoelásticos, o viscoelasticFluidFoam solver. A implementação do módulo foi feita no pacote de CFD OpenFOAM devido principalmente às vantagens oferecidas por esse software, como por exemplo, possibilidade de uso de geometrias complexas, malhas não-estruturadas, técnicas multigrid e paralelização do processamento de dados, além de ser um software gratuito e de código aberto. Foi feita a implementação do modelo de Maxwell, UCM, Oldroyd-B, Giesekus, FENE-P, FENE-CR, PTT na forma linear e exponencial, e DCPP, todos na forma multimodo. Dentre as várias metodologias disponíveis para resolver o problema da obtenção de soluções estáveis a altos valores deWeissenberg foi escolhida a DEVSS devido a sua estabilidade e aplicação a modelos complexos. Para se fazer a validação do solver desenvolvido foi feito a comparação com resultados numéricos e experimentais obtidos da literatura. É mostrada uma comparação entre vários modelos para obtenção da velocidade e diferença de tensões normais para um escoamento em uma contração plana abrupta 4:1. Os resultados obtidos foram satisfatórios sendo possível dar credibilidade ao solver implementado e garantir a disponibilidade de uma boa ferramenta para estudo de fluidos viscoelásticos para ser usada tanto no meio acadêmico como no setor industrial. / Synthetic polymer products are of great importance in several industrial sectors, such as for production of packaging, parts of appliances, electronics, and cars. Due to the increasing demand for this kind of material, reduction of waste and increase of quality has become a key issue in polymer industry. In this sense modeling and simulation of processing operations appears as a fundamental tool, leading to better understanding of how the rheological properties of polymers affect their processability and final product quality, and reducing time and costs related to the development of processes and products. This work presents a new Computational Fluid Dynamics (CFD) tool for the simulation of viscoelastic fluid flows, called viscoelasticFluidFoam solver, which consists of a viscoelastic fluid module to be used OpenFOAM CFD package. The advantages of using OpenFOAM as development platform include its characteristics with relation to flexibility to deal with complex geometries, unstructured and non orthogonal meshes, moving meshes, large variety of interpolation schemes and solvers for the linear discretized system, and the possibility of data processing parallelization. Linear Maxwell, Oldroyd-B, Giesekus, Phan-Thien-Tanner (PTT), the Finitely Extensible Nonlinear Elastic (FENE-P and FENE-CR), and DCPP constitutive equations have been implemented, in single and the multimode form. Among the various available methodologies to solve the problem of obtaining stable solutions to high Weissenberg values, the DEVSS was chosen due to its stability and application to complex models. The viscoelasticFluidFoam solver was tested by comparing its predictions with experimental and numerical data from literature for the analysis of a planar 4:1 contraction flow. These tests have shown the great potential of this solver for application both in academia and in industry.

This thesis deals with influence of ceramic filters on metal streaming in running systems. The purpose of this thesis is to investigate the influence of porosity, thickness of ceramic filters and also viscocity of molten metal on mold filling. Hydraulic resistance of ceramic filters and possibility of its use in numeric simulation is also tested. At the beginning of the thesis there is theoretic analysis of filtration which inlcudes inclusions in cast irons, filtration matters, gatting systems design, hydraulic resistance and numeric simulation. The second experimental part of this thesis is focused on measuring shedding of molten grey cast iron and ductile iron through gatting systems with filters which are labelled VUKOPOR S. The experimental part then deals with evaluation of experiments results, calculation of hydraulic resistance and numeric simulation with the use of measured data.

The numeric simulation of magnetic field of selected samples is made and resuled is compared with MRI measurement.

Numeric simulation welding of the turbine vane and rotor - master’s thesis is ordered by the Siemens Industrial Turbomachinery ltd. company. Simulation welding is done in program SYSWELD. Used welding materials are X22CrMoV12-1 (turbine vane), 30CrMoNiV5-11 (rotor), TOPCORE 838 B (additional material). These are temperature-resistant and fire-resistant welding materials. The SYSWELD program works on the principle of finite elements method. By SYSWELD is done the evaluation of temperature and stress fields and material structure after welding. Here is a part , which deals with computations of welding crevices.

The master´s diploma thesis elaborated as the master's degree M-STG Manufacturing Technology solves surfacing problems in the simulations of surfacing turbine rotors pinot pins. The work was seen as a preparatory work before the real surfacing. Topic commissioned by Siemens Industrial Turbomachinery Ltd. For welding plates test has been used the method of SAW and the base material was identical to turbine rotor material, X22CrMoV 12-1. Additional material was Fluxocord 42. Simulations were carried out in programs SYSWELD and Visual - WELD. The output of the simulation software are temperature and stress fields, material structures and creations of the CCT diagrams at the base material, filler material, and mixed area.