O avanço no estudo da simulação numérica somado ao crescimento da capacidade computacional tem possibilitado a solução numérica de problemas de engenharia cada vez mais complexos. Modelos numéricos mais acurados e robustos têm sido desenvolvidos, aproximando os resultados numéricos dos experimentais. Neste caminho, o presente trabalho tem como objetivo a análise numérica comparada a dados experimentais de ondas de pressão na admissão de ar de um motor de combustão interna, se utilizando do método dos volumes finitos. Para isso, utilizou-se a pressão colhida experimentalmente na porta da válvula como condição de contorno e obteve-se a pressão nos pontos de monitoramento ao longo do domínio. Esta situação física trouxe diversos problemas a serem solucionados ao longo da história, sendo então resolvido no presente trabalho se utilizando do esquema de Runge-Kutta para integração explícita no tempo fictício e do esquema Three-Point Backward Difference (BDF2) para integração implícita no tempo físico. Isto é, se utiliza do Dual Time-Stepping (DTS) na integração temporal, pois usa a matriz de pré-condicionamento para condicionar a solução do problema para escoamentos compressíveis e incompressíveis em todas as velocidades, e esta matriz deteriora a acuracidade temporal que é devolvida pelo DTS. O tratamento dos fluxos invíscidos foi baseado no método da separação dos fluxos de Roe, através do pacote computacional Star CCM+. Percebeu-se que o método se encaixa muito bem na situação estudada, modelando o comportamento físico realisticamente. A velocidade de propagação das ondas de pressão e suas amplitudes são muito próximas dos valores experimentais, tendo os gráficos de seu comportamento em todos os pontos de monitoramento, boa concordância com os gráficos gerados experimentalmente. / The advance in the field of numerical simulation added to the growth of computational capability has enabled the numerical solution of engineering problems become more and more complex. More accurate and robust numerical models have been developed, approximating the numerical and experimental results. In this way, this work aims at the numerical analysis compared to experimental data of pressure waves in the air intake of an internal combustion engine, using the Finite Volumes Method. The pressure is experimentally measured in the valve port and inserted as a boundary condition to obtain the pressure in the monitoring points along the domain. This physical situation has brought many problems to be solved throughout history. The present work applied the Runge-Kutta explicit integration in pseudo-time and Three-Point Backward Difference (BDF2) for implicit integration in physical-time. It is used the Dual-Time Stepping (DTS) for temporal integration, and the preconditioning for incompressible and compressible flows at all speeds deteriorates the temporal accuracy which is returned by DTS. The treatment of inviscid flows was based on the Flux Difference Splitting scheme of Roe, through the computational package Star CCM+. The method fits very well the situation under study, modeling the physical behavior realistically. The speed of propagation of pressure waves and their amplitudes are very close to the experimental values, and the graphs of their behavior present at all monitoring points, good agreement with the experimentally generated graphics.

A evolução do uso da energia eólica nas últimas décadas está diretamente relacionada ao de-senvolvimento da tecnologia empregada na conversão e projeto das instalações. Neste contex-to o presente trabalho apresenta um estudo sobre a influência de fatores atmosféricos, tais como a turbulência e a presença de um perfil de velocidades referentes à camada limite at-mosférica, no desenvolvimento da esteira aerodinâmica de uma turbina eólica dimensionada segundo a teoria de Betz. O estudo é realizado utilizando o método dos volumes finitos para a solução das equações de Navier-Stokes com Médias de Reynolds (RANS). O problema de fechamento é contornado com a modelagem da turbulência segundo o modelo SST. A análise é realizada empregando o programa ANSYS-CFX 12.0 com modelagem do escoamento em regime transiente e incompressível. O domínio, discretizado com volumes tetraédricos e pris-máticos, é dividido em uma região em que está inserido o rotor da turbina e outra equivalente ao túnel de vento utilizado no trabalho experimental de referência, com condição de interface conectando os volumes. A análise é focada no estudo da esteira distante do rotor com resulta-dos comparados aos experimentais existentes na literatura. O estudo é dividido em três casos com intensidades de turbulência na entrada do domínio equivalentes a 0,6%, 2% e 6 % res-pectivamente, utilizadas tanto nas simulações com perfil uniforme de velocidades quanto para aquela com perfil logarítmico de velocidades. Os resultados, apresentados de forma adimensi-onal para a velocidade em diferentes distâncias a jusante do rotor, são coerentes com resulta-dos experimentais de outros autores. As simulações realizadas demonstram a importância de considerarem-se os efeitos atmosféricos no dimensionamento de projetos de instalação de sistemas de conversão de energia eólica. / Advances in the study of numerical simulations of turbulent flows, coupled with the increase of computational power, has enabled computational solutions for more complex engineering problems. The evolution in the use of wind energy in recent decades is directly related to the development of technology involving the conversion and project of installations. In this con-text, this work shows a study on the influence of atmospheric factors like turbulence and the existence of a velocity profile related to the atmospheric boundary layer, in the development of the aerodynamic wake of a wind turbine projected following the Betz theory. The study is done using the method of finite volumes to solve the Reynolds Averaged Navier-Stokes equa-tions (RANS), the closure problem is outlined with the SST model. The analysis is done using ANSYS-CFX 12.0 software with modeling of transient and incompressible flow. The domain, discretized with tetrahedral and prismatic volumes, is divided into a region where the tur-bine’s rotor is placed and into another one equivalent to the wind tunnel used in experimental research, with an interface condition connecting both domains. The focus of the analysis is the study of the rotor’s downstream wake, comparing the results to experimental ones from exist-ing literature. The study is divided into three cases with different turbulence intensities in the domain inlet equivalent to 0.6%, 2% and 6% respectively, used both in the uniform velocity profile and in the logarithmic velocity profile simulations. Results, presented in non-dimensional form for the velocity at different downstream distances from the rotor, are con-sistent with the experimental results of other authors. Developed simulations show the impor-tance of considering atmospheric effects on sizing projects of wind energy conversion sys-tems.

Esta tese propõe um modelo para descrever o campo de velocidade do vento originado numa tormenta elétrica. O escoamento descendente que ocorre durante uma tormenta elétrica madura é modelado como um campo de fluxo axial simétrico. A evolução da velocidade do vento com o tempo é considerada por meio de uma função de modulação empírica. As flutuações da velocidade ao redor da velocidade média em evolução são representadas por um processo aleatório do tipo ruído branco em faixa. Todos os parâmetros utilizados no modelo estão relacionados a variáveis meteorológicas, tais como a altura e diâmetro da nuvem cumulonimbus causadora do evento, a diferença de pressão e a distância entre o solo e a base da nuvem. Adicionalmente considera-se que a nuvem é transportada numa direção pré escolhida pelo vento de fundo, que pode ser devido à circulação geral na região ou a um ciclone extra-tropical. O campo de velocidades do vento resulta da superposição de ambos campos. O modelo é validado comparando as velocidades do vento determinadas em eventos simulados, com registros de estações meteorológicas. Adicionalmente, perfis verticais previstos pelo modelo são comparados com vários perfis para tormentas elétricas propostos na literatura. Finalmente, séries de velocidade máximas anuais a altura padrão de 10m foram simuladas para três estações meteorológicas no sul do Brasil, para as quais dados experimentais são conhecidos, em termos do número médio de tormentas elétricas por ano e das funções distribuição de probabilidade que caracterizam o vento de fundo. A comparação com séries de registros máximos existentes é satisfatória, dando credibilidade adicional ao modelo proposto.

A análise do comportamento estrutural sob incêndio constitui uma parte importante da engenharia de proteção contra incêndio, especialmente no caso de estruturas de aço, por sua alta condutividade térmica e relativa esbeltez das seções. As dificuldades econômicas e práticas, associadas à avaliação do comportamento estrutural, por meio de ensaios em escala real, têm estimulado o desenvolvimento e uso de métodos de simulação numérica. Esta tese trata da simulação numérica do comportamento de estruturas de aço sob condições de incêndio e se divide em três partes. As duas primeiras partes foram desenvolvidas na Universidade de Liége, na Bélgica, usando-se o programa SAFIR como ferramenta numérica. A terceira parte foi desenvolvida de forma independente, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Na primeira parte, é feito um estudo comparativo entre o uso de elementos finitos de viga e de casca, na modelagem de vigas simplesmente apoiadas, sujeitas a flambagem lateral por torção. Os esforços de torção, presentes no caso de flambagem lateral, podem levar a uma plastificação da seção transversal e à conseqüente redução da rigidez à torção da seção. Da mesma forma, a degradação das propriedades do material, com o aumento da temperatura, leva à redução da rigidez à torção Havia dúvidas se o modelo com elementos de viga, com uma rigidez à torção constante, poderia fornecer uma resposta aceitável. O estudo mostrou que uma resposta com boa precisão pode ser conseguida, usando-se elementos de viga, desde que o módulo de elasticidade transversal seja ajustado para refletir seu valor correspondente à temperatura de falha. Isso implica um processo iterativo, uma vez que a temperatura de falha não é previamente conhecida. Por outro lado, a degradação da rigidez à torção, por efeitos de plastificação, pode ser ignorada. Na segunda parte, é feita a comparação entre as modelagens bidimensional e tridimensional, de galpões industriais de um andar, sob incêndio. Comumente, a estrutura de galpões industriais é composta por pórticos-tipo, dispostos em paralelo. A análise desses galpões é comumente feita pela simulação no plano do pórtico de aço ou, simplesmente, da treliça da cobertura Na análise bidimensional, importantes efeitos fora do plano são ignorados, como a redistribuição de esforços devido à degradação do material ou à expansão térmica, ou instabilidade lateral dos elementos. A importância desses efeitos e a adequabilidade do modelo 2D para representar o comportamento real são discutidas. Na terceira parte, um modelo numérico para a simulação tridimensional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio é apresentado. O modelo é baseado no conceito de rótulas plásticas generalizadas, com modificações para melhor representar a formação e expansão da plastificação no elemento. A descrição cinemática adotada permite obter bons resultados, mesmo com o uso de poucos elementos. A determinação do vetor de esforços internos no elemento, incluindo os efeitos da temperatura, é detalhada. O procedimento foi validado por comparação com ensaios e com modelos numéricos mais sofisticados, como o programa SAFIR. Os resultados demonstram que o procedimento proposto pode ser usado como uma forma alternativa de análise 3D de estruturas sob incêndio, com precisão razoável e baixo esforço computacional.

No presente estudo, são apresentadas soluções numéricas de problemas de Engenharia, na área de Dinâmica dos Fluidos Computacional, envolvendo fluidos viscosos, em escoamentos incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos, em regime laminar e turbulento, podendo envolver transporte de massa. Os principais objetivos deste trabalho são a formulação e a aplicação de uma estratégia de adaptação automática de malhas e a inclusão de modelos de viscosidade turbulenta, integrados com um algoritmo utilizado para simular escoamentos de fluidos viscosos bi e tridimensionais, no contexto de malhas não estruturadas. O estudo é dirigido no sentido de aumentar o conhecimento a respeito das estruturas de escoamentos turbulentos e de estudar os efeitos físicos no transporte de quantidades escalares propiciando, através de técnicas de adaptação automática de malhas, a obtenção de soluções numéricas precisas a um custo computacional otimizado. As equações de conservação de massa, de balanço de quantidade de movimento e de quantidade escalar filtradas são utilizadas para simular as grandes escalas de escoamentos turbulentos e, para representar as escalas submalha, são utilizados dois modelos de viscosidade turbulenta: o modelo de Smagorinsky clássico e o modelo dinâmico. Para obter soluções numéricas com precisão, é desenvolvida e implementada uma estratégia de adaptação automática de malhas, a qual é realizada simultaneamente e interativamente com a obtenção da solução. O estudo do comportamento da solução numérica é fundamentado em indicadores de erro, com o propósito de mapear as regiões onde certos fenômenos físicos do escoamento ocorrem com maior intensidade e de aplicar nestas regiões um esquema de adaptação de malhas. A adaptação é constituída por processos de refinamento/desrefinamento e por um processo de suavização laplaciana. Os procedimentos para a implementação dos modelos de viscosidade turbulenta e a estratégia de adaptação automática de malhas são incorporados ao código computacional de elementos finitos tridimensionais, o qual utiliza elementos tetraédricos lineares. Aplicações de escoamentos de fluidos viscosos, incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos em regime laminar e turbulento são simuladas e os resultados são apresentados e comparados com os obtidos numérica ou experimentalmente por outros autores.

Submitted by Ranulfo Acir de Oliveira Resende (acir_r@yahoo.com.br) on 2018-07-10T16:42:19Z No. of bitstreams: 1 Tese_Acir.pdf: 2525445 bytes, checksum: 3a47b07dbbf7f67ec6d03ba9b352e27b (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-07-11T13:20:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 resende_rao_dr_bauru.pdf: 2525445 bytes, checksum: 3a47b07dbbf7f67ec6d03ba9b352e27b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-11T13:20:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resende_rao_dr_bauru.pdf: 2525445 bytes, checksum: 3a47b07dbbf7f67ec6d03ba9b352e27b (MD5) Previous issue date: 2018-05-25 / Esta Tese de Doutorado é composta pelo estudo da aplicação de simulações numéricas automatizadas para solucionar problemas de controle ótimo (PCO) não convexos. Um algoritmo para tratar PCOs não convexos é apresentado como a principal contribuição da Tese. Outra contribuição, a estrutura ASAF - Automated Simulation and Analysis Framework, codificada em linguagem Python e baseada em modernas ferramentas de modelagem, simulação, JModelica.org, e otimização, Interior-Point Optimizer (IPOPT), é utilizada como auxílio para aplicação do referido algorítmo. O algoritmo proposto foi testado de forma metodológica com escala métrica e quatro PCOs não convexos com soluções analíticas exatas conhecidas. A viabilidade de aplicação do algoritmo foi verificada por clássicos métodos estatísticos aplicados aos dados das simulações, alcançando-se os resultados esperados e fundamentando-se a possibilidade de se tratar PCOs não convexos de soluções desconhecidas. Assim, esta Tese apresenta uma contribuição relevante para o tratamento de PCOs não convexos, ao propor um algoritmo para, com uso eficaz dos crescentes recursos computacionais de metaprogramação e automatização, obter solução subótima recomendada aceitável. A mediana da efetividade do algoritmo é estimada, a partir de testes estatísticos, em 93%, com significância de 0,05 (95% de confiança). / This doctoral Thesis is comprised by the study of the application of automated numerical simulations to solve nonconvex optimal control problems (OCP). An algorithm to treat nonconvex OCPs is presented as the main contribution of the Thesis. Another contribution of the Thesis, the ASAF-Automated Simulation and Analysis Framework, coded in Python language and based on modern tools of modeling, simulation, JModelica.org, and optimization, Interior-Point Optimizer (IPOPT), is used as an aid in the application of this algorithm. The proposed algorithm was tested by a methodological procedure with a metric scale and four nonconvex OCPs with known exact analytical solutions. The feasibility of using the algorithm was verified by classic statistical methods applied to the simulations data, achieving the expected outcome and grounding the possibility to treat nonconvex OCPs of unknown solutions. Thus, this Thesis presents a relevant contribution to the treatment of nonconvex OCPs, by proposing an algorithm to, upon the effective use of the increasing computer resources of metaprogramming and automation, obtain an acceptable sub-optimal recommended solution. The median of the algorithm effectiveness is estimated, from statistical tests, in 93%, with a significance of 0.05 (95% confidence).

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-17T10:20:54Z No. of bitstreams: 1 JOÃO PAULO PAES DE ARAÚJO SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4486747 bytes, checksum: 6130f70f7b461e429f7b944096577d56 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-17T10:20:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO PAULO PAES DE ARAÚJO SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4486747 bytes, checksum: 6130f70f7b461e429f7b944096577d56 (MD5) Previous issue date: 2016-10-16 / CNPq / Nos últimos anos o ciclone vem sendo utilizado como uma tecnologia de secagem moderna. Neste sentido, nesta pesquisa propõe-se estudar numericamente a secagem do bagaço de cana-de-açúcar usando o ciclone como secador. Adotou-se os modelos Euleriano-Lagrangeano no regime permanente e o de turbulência RNG k-epsilon para a fase gás, e um modelo concentrado transiente de transferência de calor e massa para a fase particulada. Considerou-se a partícula de bagaço de cana-de-açúcar com forma irregular e constituída somente de água. A solução do modelo proposto foi obtida usando o software comercial Ansys CFX 15.0. Resultados do teor de umidade, temperatura, variações dimensionais e trajetória das partículas, e distribuição de velocidade, pressão e temperatura da fase gás no interior do ciclone são apresentadas e analisadas. Verificou-se que o campo de temperatura e pressão, bem como o campo vetorial no interior do ciclone obtidos numericamente apresentaram boa concordância com dados experimentais disponibilizados na literatura e que as cinéticas de secagem, aquecimento, variações dimensionais e tempo de permanência das partículas (bagaço de cana-de-açúcar) são afetadas pelas condições de entrada do gás de secagem. / In recent years, cyclones have been used as a modern drying technology. In this sense, this research proposes a numerical study to describe drying of sugarcane bagasse, using the cyclone as dryer. To this end, it was adopted the RNG-K epsilon model in steady state. The Reynolds stress model was adopted to describe turbulence of the gas phase, while the lumped model in transient state was adopted to describe heat and mass transfer of the particulate phase (sugarcane bagasse). It was considered the particle sugarcane bagasse with irregular shape and consists of water only, in order to simplify the model. The solution of the model was obtained using commercial software Ansys CFX 15.0. Moisture content results, temperature, dimensional variations and trajectory of the particles, and distribution of velocity, pressure and temperature of the gas phase inside the cyclone are presented and analyzed. It was found that the temperature and pressure field and the vector field within the numerically obtained cyclone showed good agreement with experimental data available in the literature and that the kinetics of drying, heating, dimensional variations and particle residence time (sugarcane bagasse) are affected by the inlet condition of the drying gas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3138.pdf: 2797122 bytes, checksum: da6799e838cbdb9cbde4d35e501f2ebd (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / The hot rolling process is a kind of industrial method used in raw material manufacturing for surgical implant pieces. The hot rolling processing has been the subject of many studies and the knowledge of this process is very well established. However, this process requires the control of several parameters such as the geometry of billets and rolling rolls, the initial and finishing deformation temperatures and strain rates, pass schedule, total reduction of rolling process and the capacity of the equipment. The most important feature of the metallurgical processing is the final quality of the produced material, since all parameters described above act upon processing and they can change the material behavior. Therefore, the best would be that all the process parameters were well known and controlled. The aim of this work was to analyze how the rolling processing parameters like temperature, deformation, strain rate and stress level vary during hot rolling of an ASTM F138 alloy billets. This analysis was conducted using a commercial software based on finite elements methods developed for hot work processing simulation. The processing data were attained from an industrial plant and two similar passes of a hot rolling schedule were simulated. The first pass promoted the change of a billet from a square geometry to an oval shape and the second from oval to round shape. The evolution and distribution of strain, strain rate, temperature and stress throughout the billets during hot rolling were determined and analyzed. The results showed that the numerical simulation was efficient to describe parameter evaluations, since the results are similar to those observed in a real rolling processing. The achieved results can be used as a data base for analysis of defects and failures upon processing and also to progressive improvement of the industrial processing. / O processo de laminação a quente é um dos processos utilizados para a fabricação de matéria-prima utilizada em peças de implantes cirúrgicos. A laminação a quente tem sido objeto de muitos estudos e o conhecimento sobre este processo parece ser bem consolidado. Todavia este processo requer o controle de muitos parâmetros, como a geometria dos tarugos e dos cilindros de laminação, a relação entre os cilindros e o tarugo, a temperatura e velocidade de laminação, plano de passes, redução total de laminação, capacidade máxima do equipamento, entre outros. O mais importante do processo acaba se tornando a qualidade final do material produzido, pois todos os parâmetros descritos acima variam, e estas variações não podem impactar negativamente na qualidade do produto final. Assim o ideal seria que todos os parâmetros de processo fossem bem conhecidos e controlados. O objetivo deste trabalho foi analisar como parâmetros do processo de laminação tais como temperatura, deformação, taxa de deformação e tensão aplicada variam durante a laminação de um tarugo da liga ASTM F138 utilizando um software comercial, desenvolvido para análises de processo de conformação com base nos métodos dos elementos finitos. Foram simulados dois passes de laminação semelhantes aos que ocorrem em um processo real, sendo o primeiro passe quadrado-oval e outro oval-redondo. Foi analisada a variação dos parâmetros ao longo do tarugo durante a laminação. Os resultados mostraram que a simulação numérica foi eficiente em avaliar os parâmetros investigados, pois os resultados obtidos são semelhantes aos encontrados em um processo real de laminação. Estes dados encontrados com a ajuda de um software de simulação servirão como base de estudos para análise de defeitos e também da melhoria contínua de processo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5755.pdf: 4520316 bytes, checksum: db7dcee6ce81f884dd44b4af51e4e10b (MD5) Previous issue date: 2013-11-22 / Hot closed die forging is the most used process to produce metal parts used in supporting and fixing cable conductors in transmission lines of electric power. In this forming process, the microstructural quality of the products, in most cases, is dependent on the control of several parameters during processing such as the geometry of dies and the starting material, the number of stages of deformation, operational sequence, temperature, strain, strain rate, and others. Thus, this work aimed to analyze the process parameters such as temperature, strain and strain rate as well as the microstructural evolution during the hot closed die forging of a low carbon steel through the use of commercial software for analysis of forming processes based on finite element method. The numerical simulation of the complete process of hot forging of product ball hook was conducted, in order to reproduce the real industrial process. The results showed that the simulation was efficient to describe parameters evaluations, since the results obtained were consistent with those found in the real process and there was good agreement when comparing simulated average grain size and measured by optical microscopy. / O forjamento a quente em matriz fechada é um dos principais processos de fabricação de peças metálicas utilizadas na sustentação e fixação de cabos condutores em linhas de transmissão de energia elétrica. Neste processo de conformação, a qualidade microestrutural dos produtos, na maioria dos casos, é dependente do controle de vários parâmetros durante o processamento tais como geometria das matrizes e material de partida, número de estágios de deformação, sequência operacional, temperatura, deformação aplicada, taxa de deformação, entre outros. Dessa forma, este trabalho teve como proposta analisar os parâmetros de processo como temperatura, deformação e taxa de deformação bem como a evolução microestrutural durante o forjamento em matriz fechada de um aço baixo carbono comercial através do uso de um software comercial de análises de processos de conformação baseado no método dos elementos finitos. Para isso, foi realizada a simulação numérica do processo completo de forjamento a quente do produto gancho bola, de forma a reproduzir o processamento industrial. Os resultados mostraram que a simulação numérica foi capaz de fornecer dados para avaliar os parâmetros observados, pois os resultados obtidos foram coerentes com os resultados encontrados no processo real e houve boa concordância quando comparado o tamanho de grão simulado e medido por microscopia ótica.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T19:55:14Z No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:40:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:40:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Improving the steel processing is a major focus of the metallurgical industry because the need of materials and products with lower weight and more strength, in addition to increasingly stringent specifications imposed by buyers. The knowledge and kinetic control of the phenomena that occur during hot processing such as recrystallization, precipitation and grain growth are mandatory for the grain size refinement, which is a parameter that determines the properties of semi-finished products. In hot strip rolling the material is subjected to deformation schedules consisting of five to seven passes, with rolling mill arranged one in front of the other, performing a continuous operation. Over the years, several paths have been followed to investigate the industrial processing. One can cite as examples the use of pilot plants, physical simulations, and numerical simulations. The objective of this study was, therefore, to model the process of the hot strip rolling, enabling the analysis of how the process parameters such as temperature, strain, strain rate and austenitic grain size evolve during rolling of the C-Mn steels, using the commercial software DEFORM™ 3D developed for forming processes analysis. Seven rolling passes of an industrial process described were simulated. The results shown a good agreement of the load and temperature levels attained during simulation with the literature values, indicating that the model used to represent the industrial rolling process is suitable. The numerical reconstruction of processing shows clearly the presence of the strain, temperature and strain rate gradients during hot strip rolling mill, generating microstructural gradients. The evolution of rolling process minimizes the gradients, but some ones still remain at the end of rolling process. Thus, this study shows the effectiveness of the model to predict the evolution of the microstructure in a hot rolling process. / Aperfeiçoar o processamento dos aços é um dos principais focos da indústria metalúrgica devido à necessidade de materiais mais resistentes e produtos com menor peso, além das especificações cada vez mais rigorosas impostas pelos compradores. O conhecimento e controle da cinética dos fenômenos que ocorrem durante o processamento mecânico a quente como a recristalização, a precipitação e o crescimento de grão são mandatórios para o refinamento do tamanho dos grãos, o qual é um parâmetro que determina as propriedades dos produtos semiacabados. No processo de laminação de tiras a quente o material é submetido a sequências de deformação constituídas de cinco a sete passes, realizando uma operação contínua. Vários caminhos têm sido seguidos para investigar o processamento industrial, podem-se citar como exemplos a utilização de plantas pilotos, a simulação física e a simulação numérica. O objetivo deste trabalho foi, portanto, modelar o processo de laminação de tiras a quente, possibilitando analisar como os parâmetros do processo tais como temperatura, deformação, taxa de deformação e tamanho de grão austenítico evoluem durante a laminação de aços C-Mn, utilizando o software DEFORM™ 3D, desenvolvido para análises de processos de conformação. Foram simulados sete passes de laminação de um processo industrial descrito na literatura. Os resultados mostraram uma boa concordância entre os valores de carga e temperatura simulados com os valores medidos na planta industrial, indicando que o modelo utilizado para representar o processo é adequado. A reconstrução numérica do processamento mostra claramente a presença de gradientes de deformação, de temperatura e de taxa de deformação durante a laminação de tiras a quente, gerando gradientes microestruturais. A evolução da laminação minimiza os gradientes, todavia alguns ainda permanecem no final da laminação. Esse estudo mostrou a eficácia do modelo em predizer a evolução microestrutural do aço em um processo de laminação a quente.