Uma das mais recentes abordagens propostas na literatura para tratar o problema do alto número de Weissenberg (We) é a Formulação Log-Conformação (FLC). Nesta formulação, a equação constitutiva viscoelástica utilizada é reescrita em termos de uma variável Ψ, que é o logaritmo do tensor conformação. Apesar do potencial de aplicação da FLC, pouca atenção tem sido dirigida para análise da acurácia da solução obtida para o campo de tensões quando se utiliza esta formulação. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar a acurácia da solução obtida pela FLC na análise de escoamentos de fluidos viscoelásticos usando duas geometrias padrão de estudo: placas paralelas e cavidade quadrada com tampa móvel. Primeiramente, a FLC foi implementada no pacote de CFD OpenFOAM. Em seguida foram verificados os limites do número de Weissenberg na formulação numérica padrão (Welim,P), onde para a geometria de placas paralelas foi encontrado Welim,P = 0,3 e para a geometria da cavidade quadrada com tampa móvel foi encontrado Welim,P = 0,8. Depois o código implementado foi aplicado em ambas as geometrias, comparando-se a solução obtida pela FLC com aquela da formulação padrão na faixa de We < Welim,P. Os resultados obtidos na geometria de placas paralelas apresentaram boa concordância com a solução padrão e solução analítica. Para a geometria da cavidade quadrada com tampa móvel, que não possui solução analítica, boa concordância dos resultados também foi observada em comparação com a solução padrão. Posteriormente foram comparados os resultados obtidos pela FLC na faixa de We > Welim,P. Na geometria de placas paralelas, além da boa concordância com a solução analítica, obteve-se convergência em todos os casos estudados neste trabalho, com o maior número de Weissenberg utilizado sendo igual a 8 Os resultados da geometria da cavidade quadrada com tampa móvel também apresentaram boa concordância em comparação com dados da literatura, porém a convergência foi obtida até para We = 2. Com respeito à comparação das formulações numéricas com a solução analítica, feita apenas na geometria de placas paralelas, foi observado um erro máximo de 7,57% na solução padrão e de 12,33% na FLC. Em relação à análise da qualidade das tensões usando os resíduos da equação constitutiva viscoelástica como critério de acurácia, foi verificado nas duas geometrias que os valores de tensão obtidos usando a FLC são menos acurados que aqueles obtidos pela formulação explícita no tensor das tensões nos casos em que esta última converge. Também foi observado que a acurácia diminui com o aumento do We. Esse efeito pôde ser melhor notado na geometria de placas paralelas. Uma razão para a perda de acurácia da tensão provavelmente ocorre devido à natureza matemática da transformação algébrica inversa de Ψxx para τxx. O novo solver implementado neste trabalho apresentou convergência e soluções corretas para as duas geometrias, logo foi implementado corretamente. Ele também potencializa o solver de partida viscoelastiFluidFoam ao estender simulações para uma faixa maior do número de Weissenberg. / A recent approach proposed in the literature to deal with the High Weissenberg Number Problem is the Log-Conformation formulation (LCF). In this formulation the viscoelastic constitutive equation is rewritten in terms of the logarithm of the conformation tensor Ψ. Despite the great potential application of the LCF, little attention has been given in the literature to the accuracy of the obtained stress fields. The purpose of this work was to study the solution obtained by LCF in the analysis of viscoelastic flows using two benchmark geometries: parallel plates and lid driven cavity. Firstly, the LCF was implemented in the OpenFOAM CFD package. Then, the limits of Weissenberg number for the standard numerical formulation (Welim,P) were verified, obtaining Welim,P = 0.3 for the parallel plates and Welim,P = 0.8 for the lid driven cavity. When comparing the solution obtained by the LCF with that of the standard formulation in a range of We < Welim,P, the results obtained for the parallel plates geometry showed good agreement with the standard solution and the analytical solution. For the lid driven cavity geometry, for which there is not analytical solution, good agreement with the standard solution was also observed. For We > Welim,P in the parallel plates geometry, in addition to the good agreement with the analytical solution, it was possible to obtain convergence in all the cases studied in this work, with the largest number of Weissenberg used being equal to 8 The results of the lid driven cavity geometry also presented good agreement in comparison with literature data, but convergence was obtained up to We = 2. With respect to the comparison of the numerical formulations with the analytical solution for the parallel plates geometry, a maximum error of 7.57% was observed in the standard solution and of 12.33% in the LCF. When using the residues of the viscoelastic constitutive equation as a criterion of accuracy, it was verified that for the two geometries the stress values obtained using the LCF were less accurate than those obtained by the explicit formulation in the stress tensor. It has also been observed that accuracy decreases with increasing of We. One reason for the loss of stress accuracy probably occurs because of the mathematical nature of the inverse algebraic transformation from Ψxx to τxx. The new solver implemented in this work presented convergence and correct solutions for the two geometries, so it was implemented correctly. It also potentiates the viscoelastiFluidFoam starting solver by extending simulations to a larger range of Weissenberg number.

A estimação de parâmetros de equações constitutiva viscoelásticas, tipicamente efetuada através de diferentes tipos de reômetros, pode ser uma tarefa árdua, especialmente no que diz respeito à estimação de parâmetros não lineares. Nas últimas décadas houve grande progresso no desenvolvimento de novas metodologias para caracterização de fluidos viscoelásticos na região de comportamento viscoelástico não linear e na simulação de escoamentos de fluidos viscoelásticos nesta região. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de estimação de parâmetros reológicos de equações constitutivas viscoelásticas baseada na comparação recursiva entre valores originados em experimentos com a modelagem em fluidodinâmica computacional do escoamento de referência. Esta metodologia apresenta como vantagem a possibilidade de estimar parâmetros a partir de dados originados em escoamentos mais representativos dos processos industriais, resultando em parâmetros com maior potencial de representar adequadamente o comportamento viscoelástico de um dado material nas suas condições típicas de aplicação. Dois estudos de caso foram implementados de forma a testar a metodologia: o escoamento de um fluido newtoniano entre placas paralelas e o escoamento de um fluido viscoelástico na saída do capilar. A estimação da viscosidade newtoniana foi baseada na comparação entre valores analíticos e numéricos para o gradiente de pressão ao longo do escoamento. A estimação do parâmetro não linear da equação constitutiva viscoelástica de Phan-Thien-Tanner (PTT) foi baseada na diferença entre os perfis de diâmetro numéricos com relação aos valores experimentais para o fenômeno de inchamento do filete de fluido ao emergir da saída do capilar, conhecido como inchamento do extrusado. O erro final obtido para o valor estimado da viscosidade newtoniana foi de 9 % com relação ao valor de referência. Para o parâmetro não linear do modelo PTT o erro para o valor estimado foi de 0,75 % com relação ao valor de referência obtido pela técnica de reometria rotacional. / The estimation of viscoelastic constitutive equations parameters, typically performed through different types of rheometers, can be an arduous task, especially as regards the estimation of nonlinear parameters. In recent years, there has been great progress in developing new methods for the characterization of viscoelastic fluids beyond the linear region and in the simulation of viscoelastic fluid flows in general. This work aims to present a methodology for estimation of rheological parameters of viscoelastic constitutive equations. The methodology is based on recursive comparison between experimentally measured fields with numerically computed ones by a computational fluid dynamics (CFD) model. This methodology has the advantage of estimating parameters through data coming from more representative flows of industrial processes, resulting in parameters with higher potential to represent the viscoelastic behavior of a given material under its typical conditions of application. Two case studies have been used to test this methodology: a steady state shear flow between two parallel plates of a Newtonian fluid and a viscoelastic fluid flow in a capillary. The estimation of Newtonian viscosity was based on the comparison between analytical and numerical values for the pressure gradient along the flow. The estimation of the nonlinear parameter of the viscoelastic constitutive equation Phan-Thien-Tanner was based on the difference between the experimental and numerical diameter profiles of the swelling of the fluid emerging from the capillary opening, known as extrudate swell. The final error obtained for the estimated value of Newtonian viscosity was 9 % compared to the reference value. For nonlinear parameter of PTT model, the error of the estimated value was 0.75 % compared to the reference value obtained through rotational rheometer technique.

Uma das mais recentes abordagens propostas na literatura para tratar o problema do alto número de Weissenberg (We) é a Formulação Log-Conformação (FLC). Nesta formulação, a equação constitutiva viscoelástica utilizada é reescrita em termos de uma variável Ψ, que é o logaritmo do tensor conformação. Apesar do potencial de aplicação da FLC, pouca atenção tem sido dirigida para análise da acurácia da solução obtida para o campo de tensões quando se utiliza esta formulação. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar a acurácia da solução obtida pela FLC na análise de escoamentos de fluidos viscoelásticos usando duas geometrias padrão de estudo: placas paralelas e cavidade quadrada com tampa móvel. Primeiramente, a FLC foi implementada no pacote de CFD OpenFOAM. Em seguida foram verificados os limites do número de Weissenberg na formulação numérica padrão (Welim,P), onde para a geometria de placas paralelas foi encontrado Welim,P = 0,3 e para a geometria da cavidade quadrada com tampa móvel foi encontrado Welim,P = 0,8. Depois o código implementado foi aplicado em ambas as geometrias, comparando-se a solução obtida pela FLC com aquela da formulação padrão na faixa de We < Welim,P. Os resultados obtidos na geometria de placas paralelas apresentaram boa concordância com a solução padrão e solução analítica. Para a geometria da cavidade quadrada com tampa móvel, que não possui solução analítica, boa concordância dos resultados também foi observada em comparação com a solução padrão. Posteriormente foram comparados os resultados obtidos pela FLC na faixa de We > Welim,P. Na geometria de placas paralelas, além da boa concordância com a solução analítica, obteve-se convergência em todos os casos estudados neste trabalho, com o maior número de Weissenberg utilizado sendo igual a 8 Os resultados da geometria da cavidade quadrada com tampa móvel também apresentaram boa concordância em comparação com dados da literatura, porém a convergência foi obtida até para We = 2. Com respeito à comparação das formulações numéricas com a solução analítica, feita apenas na geometria de placas paralelas, foi observado um erro máximo de 7,57% na solução padrão e de 12,33% na FLC. Em relação à análise da qualidade das tensões usando os resíduos da equação constitutiva viscoelástica como critério de acurácia, foi verificado nas duas geometrias que os valores de tensão obtidos usando a FLC são menos acurados que aqueles obtidos pela formulação explícita no tensor das tensões nos casos em que esta última converge. Também foi observado que a acurácia diminui com o aumento do We. Esse efeito pôde ser melhor notado na geometria de placas paralelas. Uma razão para a perda de acurácia da tensão provavelmente ocorre devido à natureza matemática da transformação algébrica inversa de Ψxx para τxx. O novo solver implementado neste trabalho apresentou convergência e soluções corretas para as duas geometrias, logo foi implementado corretamente. Ele também potencializa o solver de partida viscoelastiFluidFoam ao estender simulações para uma faixa maior do número de Weissenberg. / A recent approach proposed in the literature to deal with the High Weissenberg Number Problem is the Log-Conformation formulation (LCF). In this formulation the viscoelastic constitutive equation is rewritten in terms of the logarithm of the conformation tensor Ψ. Despite the great potential application of the LCF, little attention has been given in the literature to the accuracy of the obtained stress fields. The purpose of this work was to study the solution obtained by LCF in the analysis of viscoelastic flows using two benchmark geometries: parallel plates and lid driven cavity. Firstly, the LCF was implemented in the OpenFOAM CFD package. Then, the limits of Weissenberg number for the standard numerical formulation (Welim,P) were verified, obtaining Welim,P = 0.3 for the parallel plates and Welim,P = 0.8 for the lid driven cavity. When comparing the solution obtained by the LCF with that of the standard formulation in a range of We < Welim,P, the results obtained for the parallel plates geometry showed good agreement with the standard solution and the analytical solution. For the lid driven cavity geometry, for which there is not analytical solution, good agreement with the standard solution was also observed. For We > Welim,P in the parallel plates geometry, in addition to the good agreement with the analytical solution, it was possible to obtain convergence in all the cases studied in this work, with the largest number of Weissenberg used being equal to 8 The results of the lid driven cavity geometry also presented good agreement in comparison with literature data, but convergence was obtained up to We = 2. With respect to the comparison of the numerical formulations with the analytical solution for the parallel plates geometry, a maximum error of 7.57% was observed in the standard solution and of 12.33% in the LCF. When using the residues of the viscoelastic constitutive equation as a criterion of accuracy, it was verified that for the two geometries the stress values obtained using the LCF were less accurate than those obtained by the explicit formulation in the stress tensor. It has also been observed that accuracy decreases with increasing of We. One reason for the loss of stress accuracy probably occurs because of the mathematical nature of the inverse algebraic transformation from Ψxx to τxx. The new solver implemented in this work presented convergence and correct solutions for the two geometries, so it was implemented correctly. It also potentiates the viscoelastiFluidFoam starting solver by extending simulations to a larger range of Weissenberg number.

A estimação de parâmetros de equações constitutiva viscoelásticas, tipicamente efetuada através de diferentes tipos de reômetros, pode ser uma tarefa árdua, especialmente no que diz respeito à estimação de parâmetros não lineares. Nas últimas décadas houve grande progresso no desenvolvimento de novas metodologias para caracterização de fluidos viscoelásticos na região de comportamento viscoelástico não linear e na simulação de escoamentos de fluidos viscoelásticos nesta região. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de estimação de parâmetros reológicos de equações constitutivas viscoelásticas baseada na comparação recursiva entre valores originados em experimentos com a modelagem em fluidodinâmica computacional do escoamento de referência. Esta metodologia apresenta como vantagem a possibilidade de estimar parâmetros a partir de dados originados em escoamentos mais representativos dos processos industriais, resultando em parâmetros com maior potencial de representar adequadamente o comportamento viscoelástico de um dado material nas suas condições típicas de aplicação. Dois estudos de caso foram implementados de forma a testar a metodologia: o escoamento de um fluido newtoniano entre placas paralelas e o escoamento de um fluido viscoelástico na saída do capilar. A estimação da viscosidade newtoniana foi baseada na comparação entre valores analíticos e numéricos para o gradiente de pressão ao longo do escoamento. A estimação do parâmetro não linear da equação constitutiva viscoelástica de Phan-Thien-Tanner (PTT) foi baseada na diferença entre os perfis de diâmetro numéricos com relação aos valores experimentais para o fenômeno de inchamento do filete de fluido ao emergir da saída do capilar, conhecido como inchamento do extrusado. O erro final obtido para o valor estimado da viscosidade newtoniana foi de 9 % com relação ao valor de referência. Para o parâmetro não linear do modelo PTT o erro para o valor estimado foi de 0,75 % com relação ao valor de referência obtido pela técnica de reometria rotacional. / The estimation of viscoelastic constitutive equations parameters, typically performed through different types of rheometers, can be an arduous task, especially as regards the estimation of nonlinear parameters. In recent years, there has been great progress in developing new methods for the characterization of viscoelastic fluids beyond the linear region and in the simulation of viscoelastic fluid flows in general. This work aims to present a methodology for estimation of rheological parameters of viscoelastic constitutive equations. The methodology is based on recursive comparison between experimentally measured fields with numerically computed ones by a computational fluid dynamics (CFD) model. This methodology has the advantage of estimating parameters through data coming from more representative flows of industrial processes, resulting in parameters with higher potential to represent the viscoelastic behavior of a given material under its typical conditions of application. Two case studies have been used to test this methodology: a steady state shear flow between two parallel plates of a Newtonian fluid and a viscoelastic fluid flow in a capillary. The estimation of Newtonian viscosity was based on the comparison between analytical and numerical values for the pressure gradient along the flow. The estimation of the nonlinear parameter of the viscoelastic constitutive equation Phan-Thien-Tanner was based on the difference between the experimental and numerical diameter profiles of the swelling of the fluid emerging from the capillary opening, known as extrudate swell. The final error obtained for the estimated value of Newtonian viscosity was 9 % compared to the reference value. For nonlinear parameter of PTT model, the error of the estimated value was 0.75 % compared to the reference value obtained through rotational rheometer technique.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, 2006. / Submitted by Érika Rayanne Carvalho (carvalho.erika@ymail.com) on 2009-11-28T23:52:13Z No. of bitstreams: 1 2006_Jacilia Fátima Teixeira Pinto.pdf: 1188925 bytes, checksum: 287dfb53f46cae4a7c651a6c697753b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2009-11-30T14:09:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Jacilia Fátima Teixeira Pinto.pdf: 1188925 bytes, checksum: 287dfb53f46cae4a7c651a6c697753b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-30T14:09:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Jacilia Fátima Teixeira Pinto.pdf: 1188925 bytes, checksum: 287dfb53f46cae4a7c651a6c697753b9 (MD5) Previous issue date: 2006-07-28 / OBJETIVO: Comparar os efeitos da utilização do viscoelástico Metilcelulose a 2% e a 4% sobre a Po (pressão intraocular) de pacientes submetidos a cirurgia de catarata. Material e Métodos: Um Estudo Experimental, do tipo Ensaio Clínico Randomizado, onde 40 pacientes foram submetidos a cirurgia de facoemulsificação utilizando a substância viscoelástica metilcelulose a 2% (OD) e 4% em (OE) e aferido a Po, uma hora duas horas, um dia, três dias e 7 dias após a cirurgia. Resultados: Considerou-se que no teste de wilcoxon (bicaldal) o p significativo da metilcelulose a 2% e a 4% seria 0,005 e neste trabalho foi encontrado do préoperatório para o pós-operatório de: 1 hora, p= 0,005; 6 horas, p= 0,041; 1 dia, p= 0,430; 3 dias, p= 0,069 e 7 dias, p= 0,686 e a metilcelulose a 4% pós-operatório de: 1 hora, p= 0,001; 6 horas, p= 0,038; 1 dia, p= 0,041; 3 dias, p= 0,366 e 7 dias, p= 0,004. Nessa amostra observou – se uma perda dessas células 12% no Grupo I e 22% no Grupo II. Tais valores são altos para cirurgia de facoemulsificação comparando com outros autores. Conclusão: Concluiu-se que não houve, estatisticamente, diferenças significativas na utilização da Metilcelulose a 2% e a 4% no grupo pesquisado. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / OBJECTIVE: To compare the effect of the use of the Metilcelulose viscoelastic to 2 and 4% on the IOP (intraocular pressure) of submitted patients the surgery of cataract. Material and Methods: An Experimental Study, of the type Clinical Assay Randomized, where 40 patients had been submitted the surgery of phacoemulsification using the viscoelastic substance metilcelulose 2% in (right eye) and 4% in (left eye) and surveyed the IOP, one hour two hours, one day, three days and 7 days after the surgery. Results: It was considered that in the test of Wilcoxon (bicaldal) the significant p of metilcelulose 2% and would be 0,005 and in this work was found of the daily preoperative for the postoperative one of: 1 hour, p = 0,005; 6 hours, p = 0,041; 1 day, p = 0,430; 3 days, p = 0,069 and 7 days, p = 0,686 and metilcelulose postoperative 4% of: 1 hour, p = 0,001; 6 hours, p = 0,038; 1 day, p = 0,041; 3 days, p = 0,366 and 7 days, p = 0,004. In this observed – a loss of these of these cells 12% in Group I and 22% in Group II. Such values are high for surgery of phacoemulsification comparing with other authors. Conclusion: It was concluded that it did not have, statistically, significant differences in the use of the Metilcelulose 2% and 4% in the searched group.

A estimação de parâmetros de equações constitutiva viscoelásticas, tipicamente efetuada através de diferentes tipos de reômetros, pode ser uma tarefa árdua, especialmente no que diz respeito à estimação de parâmetros não lineares. Nas últimas décadas houve grande progresso no desenvolvimento de novas metodologias para caracterização de fluidos viscoelásticos na região de comportamento viscoelástico não linear e na simulação de escoamentos de fluidos viscoelásticos nesta região. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de estimação de parâmetros reológicos de equações constitutivas viscoelásticas baseada na comparação recursiva entre valores originados em experimentos com a modelagem em fluidodinâmica computacional do escoamento de referência. Esta metodologia apresenta como vantagem a possibilidade de estimar parâmetros a partir de dados originados em escoamentos mais representativos dos processos industriais, resultando em parâmetros com maior potencial de representar adequadamente o comportamento viscoelástico de um dado material nas suas condições típicas de aplicação. Dois estudos de caso foram implementados de forma a testar a metodologia: o escoamento de um fluido newtoniano entre placas paralelas e o escoamento de um fluido viscoelástico na saída do capilar. A estimação da viscosidade newtoniana foi baseada na comparação entre valores analíticos e numéricos para o gradiente de pressão ao longo do escoamento. A estimação do parâmetro não linear da equação constitutiva viscoelástica de Phan-Thien-Tanner (PTT) foi baseada na diferença entre os perfis de diâmetro numéricos com relação aos valores experimentais para o fenômeno de inchamento do filete de fluido ao emergir da saída do capilar, conhecido como inchamento do extrusado. O erro final obtido para o valor estimado da viscosidade newtoniana foi de 9 % com relação ao valor de referência. Para o parâmetro não linear do modelo PTT o erro para o valor estimado foi de 0,75 % com relação ao valor de referência obtido pela técnica de reometria rotacional. / The estimation of viscoelastic constitutive equations parameters, typically performed through different types of rheometers, can be an arduous task, especially as regards the estimation of nonlinear parameters. In recent years, there has been great progress in developing new methods for the characterization of viscoelastic fluids beyond the linear region and in the simulation of viscoelastic fluid flows in general. This work aims to present a methodology for estimation of rheological parameters of viscoelastic constitutive equations. The methodology is based on recursive comparison between experimentally measured fields with numerically computed ones by a computational fluid dynamics (CFD) model. This methodology has the advantage of estimating parameters through data coming from more representative flows of industrial processes, resulting in parameters with higher potential to represent the viscoelastic behavior of a given material under its typical conditions of application. Two case studies have been used to test this methodology: a steady state shear flow between two parallel plates of a Newtonian fluid and a viscoelastic fluid flow in a capillary. The estimation of Newtonian viscosity was based on the comparison between analytical and numerical values for the pressure gradient along the flow. The estimation of the nonlinear parameter of the viscoelastic constitutive equation Phan-Thien-Tanner was based on the difference between the experimental and numerical diameter profiles of the swelling of the fluid emerging from the capillary opening, known as extrudate swell. The final error obtained for the estimated value of Newtonian viscosity was 9 % compared to the reference value. For nonlinear parameter of PTT model, the error of the estimated value was 0.75 % compared to the reference value obtained through rotational rheometer technique.

Dissertação(mestrado)-Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2008. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-24T21:57:46Z No. of bitstreams: 1 Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos.pdf: 4203728 bytes, checksum: 7ceef8d6df53ec7479e4f8c76d03d32c (MD5) / Approved for entry into archive by Gabriela Silva da Rosa(gabrielasilvadarosa@gmail.com) on 2013-07-01T21:40:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos.pdf: 4203728 bytes, checksum: 7ceef8d6df53ec7479e4f8c76d03d32c (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-01T21:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos.pdf: 4203728 bytes, checksum: 7ceef8d6df53ec7479e4f8c76d03d32c (MD5) Previous issue date: 2008 / Atualmente, há muito interesse em estudar e criar novos materiais sintéticos que apresentem alta resistência à ruptura. Um exemplo disto é o avanço na construção de linhas de ancoragem para plataformas em operações offshore, que são preferencialmente constituídas, além de outros componentes, por cabos de fibra sintética, como a de poliéster. O objetivo principal deste trabalho foi efetuar a simulação numérica do comportamento de cabos viscoelásticos submetidos a esforços externos até que ocorra a ruptura. Este trabalho é importante para compreender melhor o comportamento de cabos sintéticos utilizados na ancoragem de plataformas, ajudando assim, a estimar de forma mais adequada a durabilidade dos mesmos. No programa construído, considerou-se que o comportamento do cabo é uma sobreposição dos movimentos dos multifilamentos que o constitui. Um modelo viscoelástico foi usado para representar o comportamento de cada multifio e sua dinâmica foi analisada resolvendo numericamente as equações de movimento. Os parâmetros do modelo foram determinados mediante análise de dados obtidos em ensaios dinâmicos e de tração com multifios de poliéster, realizados no Laboratório de Análises de Tensões - POLICAB. Os resultados numéricos foram comparados aos encontrados na literatura e posteriormente aos resultados experimentais, que permitiram também validar o modelo para a simulação do comportamento de um multifilamento de poliéster até a ocorrência de ruptura. / Currently, there has been much interest in studying and creating new synthetic materials with high breaking strength. The advances in construction of anchorage lines designed for operating offshore platforms are, beyond other components, for synthetic fiber ropes, as of polyester. The main goal of this study was to elaborate the numerical simulation of the behavior of viscoelastics ropes submitted the external efforts until the rupture occurs. This study is important to better understand the behavior of synthetic ropes used in platforms anchorage helping, to estimate more adequate form and durabilities of them. In the elaborated program, it was considered that the behavior of the rope is an overlap of the movements of the multi-wires that constitutes it. A viscoelastic model was used to represent the behavior of each multi-wire and its dynamics was analyzed using the numerical solutions of the motion equations. The parameters of the model had been determined by the analysis of data gotten in dynamic assays and tractive with multi-wires of polyester, carried through in the Laboratory of Analyses of Tensions - POLICAB. The results have been compared with ones in the literature and later with the experimental results, that had also validate the model for the simulation of the behavior of a multi-wire of polyester until the imminence rupture.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-04T10:35:10Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Guilherme de Oliveira Andrade - 2017.pdf: 3342486 bytes, checksum: f35bb27c1451d7b8969dbf1fe3332a30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-04T10:35:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Guilherme de Oliveira Andrade - 2017.pdf: 3342486 bytes, checksum: f35bb27c1451d7b8969dbf1fe3332a30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-04T10:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Guilherme de Oliveira Andrade - 2017.pdf: 3342486 bytes, checksum: f35bb27c1451d7b8969dbf1fe3332a30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / In order to attenuate unwanted vibrations, coming from mechanical systems, are increasing research in developing efficient products in the vibrant energy dissipation, being carried out in this line, full characterization of viscoelastic materials for the identification of its main phenomena and effectiveness check, reliability and security. The non-linear behavior of viscoelastic materials, when subjected to cyclic loading, is due to their microstructural characteristics, where it is possible that an effective vibration attenuation occurs. However, the complexity of the proposed problem suggests the implementation of numerical-computational procedures, the So that the deformation rates can be evaluated through harmonic analysis, so that the temperature variations can be defined and the phenomena associated with the material can be analyzed. With this, based on the dissipative characteristics of the material, the present work aims at the application of the same in the automotive area, being applied on the vehicular structure of utility vehicles aiming at the attenuation of the vibrations that arrive to the passenger compartment. To prove the efficacy of the material, the structural modeling of the viscoelastic was carried out in a computer environment (MatLab®) and then the material was inserted into the vehicle structure in the finite element software (Ansys®), where the structural and modal harmonic analysis , Thus verifying attenuations of the order of 8.746% for the second vibrating mode of the structure. However, due to the safety involved in automotive projects, it was necessary to analyze the computational effectiveness of these materials on the wide range of operational and environmental factors in which utility vehicles are submitted, thus guaranteeing the necessary reliability to the project. / Com o objetivo de atenuar as vibrações indesejadas, oriundas de sistemas mecânicos, são crescentes as pesquisas nas áreas de desenvolvimento de produtos eficientes na dissipação de energia vibrante, sendo realizados nesta linha, a caracterização completa de materiais viscoelásticos visando a identificação de seus principais fenômenos e verificação de eficácia, confiabilidade e segurança. O comportamento não-linear de materiais viscoelásticos, quando submetido a carregamentos cíclicos, é devido a suas características microestruturais, onde é possível que ocorra uma eficaz atenuação de vibrações. Entretanto, a complexidade do problema proposto sugere a implementação de procedimentos numérico-computacionais, a fim de que se avalie as taxas de deformações através de analises harmônicas, para que desta forma possam ser definidos as variações de temperaturas e analisados os fenômenos associados ao material. Com isso, tendo como base as características dissipativas do material, o presente trabalho visa a aplicação do mesmo na área automotiva, sendo aplicado sobre a estrutura veicular de automóveis utilitários objetivando a atenuação das vibrações que chegam até o habitáculo. Para comprovação da eficácia do material, primeiramente foi realizada a modelagem estrutural do viscoelástico em ambiente computacional (MatLab®) e em seguida realizada a inserção do material na estrutura veicular no software de elementos finitos (Ansys®), onde foram realizadas a análise harmônica estrutural e modal, verificando assim atenuações da ordem de 8,746 % para o segundo modo de vibrar da estrutura. Porém, vale ressaltar, que devido a segurança envolvida em projetos automotivos, foi necessário que se analisasse computacionalmente a eficácia destes materiais sobre a ampla faixa de fatores operacionais e ambientais na qual veículos utilitários estão submetidos, garantindo assim a confiabilidade necessária ao projeto.

Este trabalho apresenta um método numérico para simular escoamentos viscoelásticos bidimensionais governados pela equação constitutiva Giesekus [Schleiniger e Weinacht 1991]. As equações governantes são resolvidas pelo método de diferenças finitas numa malha deslocada. A superfície livre do fluido é modelada por partículas marcadoras possibilitando assim a sua visualização e localização. O cálculo da velocidade é efetuado por um método implícito enquanto a pressão é calculada por um método explícito. A equação constitutiva de Giesekus é resolvida pelo método de Euler modificado explícito. O método numérico desenvolvido nesse trabalho é verificado comparando-se a solução numérica com a solução analítica para o escoamento de um fluido Giesekus em um canal. Resultados de convergência são obtidos pelo uso de refinamento de malha. Os resultados alcançados incluem um estudo da aplicação do modelo Giesekus para simular o escoamento numa contração planar 4:1 e o problema de um jato incidindo sobre uma placa rígida, em que o fenômeno jet buckling é simulado. / This work presents a numerical method to simulate two-dimensional viscoelastic flows governed by the Giesekus constitutive equation [Schleiniger e Weinacht 1991]. The governing equations are solved by the finite difference method on a staggered grid. The free surface of the fluid is modeled by tracer particles thus enabling its visualization and location. The calculation of the velocity is performed by an implicit method while pressure is calculated by an explicit method. The Giesekus constitutive equation is resolved by the explicit modified Euler method. The numerical method developed in this work is verified by comparing the numerical solution with the analytical solution for the flow of a Giesekus fluid in a channel. Convergence results are obtained by the use of mesh refinement. Results obtained include a study of the application of the Giesekus model to simulate the flow through a 4:1 contraction and the problem of a jet flowing onto a rigid plate where the phenomenon of jet buckling is simulated.

Este trabalho apresenta um método numérico para simular escoamentos viscoelásticos tridimensionais com superfícies livres governados pela equação constitutiva de Maxwell. O método numérico é uma extensão da técnica newtoniana GENSMAC3D para escoamentos viscoelásticos. As equações governantes para escoamentos incompressíveis cartesianos isotérmicos são apresentadas em detalhes. O tratamento do tensor não-newtoniano em contornos rígidos tridimensionais é apresentado em detalhes, bem como o cálculo da condição de contorno na superfície livre. As equações governantes são resolvidas pelo método de diferenças finitas numa malha deslocada tridimensional. O fluido é modelado pela técnica das partículas marcadoras e tratado como uma superfície linear por partes. O método numérico desenvolvido foi implementado no sistema Freeflow3D, e resultados numéricos obtidos na simulação de escoamentos tridimensionais governados pela equação constitutiva de Maxwell são apresentados. Adicionalmente, apresentamos uma validação mostrando a convergência do método desenvolvido nesse trabalho / This work presents a numerical method for solving three-dimensional viscoelastic flows with free surfaces governed by the Maxwell constitutive equation. The numerical method is an extension of the Newtonian technique GENSMAC3D to viscoelastic flows. The governing equations for Cartesian incompressible isothermic flows are presented in details. The treatment of the non-Newtonian tensor on three-dimensional rigid boundaries is given in details as well as the calculation of the boundary conditions on the free surface. The governing equations are solved by a finite difference method using a three-dimensional staggered grid. The fluid is described by marker particles and is represented by a piecewise linear surface. The numerical method developed in this work was implemented into the Freeflow3D system, and numerical results obtained from the simulation of complex three-dimensional flows are presented. Additionally, we present validation results and demonstrate the convergence of the method by performing mesh refinement