Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the present work, a methodology for numerical simulation of self-heating phenomenon
in viscoelastic materials has been developed, with the aim of proposing and
validating finite element models that can be applied to predict the thermomechanical
behaviour of structures including viscoelastic materials. The model takes into account
the dependence of the mechanical characteristics of the viscoelastic material with respect
to frequency and temperature and allows to obtain the transient temperature field.
For this purpose, the heat source calculation is computed based on the dissipated
energy obtained from the harmonic response calculation as the structure is submitted
to cyclic loading. The validation of the model and the adjustment of two initially unknown
parameters, namely the film coefficient for natural heat convection and the ratio
of the heat source over the mechanical power dissipated through viscoelastic effects,
were carried out by comparison of the model-predicted responses to experimental results
counterparts, the latter being obtained by the application of a cyclic load to a sample
specimen by means of a universal test machine, and measuring the temperatures
within the viscoelastic material of the dispositive using thermocouples. A curve-fitting
procedure was developed using an optimization routine, in order to identify optimal set
of values of h and b. For each test, the experimental results were compared to those
obtained from the numeric model after the identification, thus allowing the evaluation
of the accuracy and limitations of the proposed model procedure. / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de simulação numérica do fenômeno
de auto-aquecimento, tendo como objetivo a realização e a validação de um
modelo a ser aplicado à predição do comportamento termomecânico de estruturas
incluindo materiais viscoelásticos. O modelo de elementos finitos proposto leva em
conta a dependência das propriedades mecânicas do material viscoelástico com relação
à frequência e temperatura, e permite a obtenção do campo de temperatura em
regime transitório. O cálculo da fonte de calor é baseado na energia de dissipação viscoelástica
obtida por meio da resposta em regime harmônico da estrutura submetida a
um carregamento cíclico. A validação do modelo proposto e o ajuste de dois parâmetros
inicialmente desconhecidos, a saber, o coeficiente de transferência de calor por
convecção natural e a razão da fonte de calor pela energia decorrente da dissipação
viscoelástica, foram efetuados via confrontação com resultados experimentais, estes
sendo obtidos aplicando-se cargas cíclicas sobre um corpo de prova por meio de uma
máquina universal de ensaios e registrando a temperatura no material viscoelástico
do dispositivo com auxílio de termopares. Um procedimento de ajuste de curvas via
uma rotina de otimização foi desenvolvido para a identifição dos parâmetros. Para
cada ensaio, os resultados experimentais e os correspondentes obtidos com o modelo
numérico após a identificação foram comparados, permitindo avaliar a precisão e
as limitações do procedimento de modelagem proposto. / Mestre em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/14874 |
| Date | 19 March 2010 |
| Creators | Cazenove, Jean Antoine de |
| Contributors | Rade, Domingos Alves, Lima, Antônio Marcos Gonçalves de, Carvalho, Solidônio Rodrigues de, Nicoletti, Rodrigo |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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