Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work is dedicated to the development of a strategy for numerical-computational modeling
and experimental verification of the self-heating phenomenon in viscoelastic materials with
emphasis on the thermal runaway phenomenon taking into account the combined effects of
dynamic loads and static preloads. The methodology of modeling by finite element allows us
to consider the influence of frequency, temperature and static preload on the self-heating
phenomenon of the linear viscoelastic materials. For this purpose, modifications are made that
allow thermomechanical analysis of more complex viscoelastic structures, in addition the
evaluation of introducing metal inserts in bulk material for reducing effects of self-heating. The
validation of the proposed model and the identification of the physical parameters of thermal
efficiency and heat transfer by natural convection, initially unknown, are obtained by
comparison of the results of numerical simulations with the corresponding obtained through
experimental tests for a specimen formed by a translational viscoelastic joint. The curve-fitting
procedure is formulated as an inverse optimization problem through use of the Firefly Algorithm
for minimizing the objective function defined as the square difference between the
temperatures obtained from the simulations and the corresponding generated by the tests for
each time instant. The accuracy and limitations of the model are evaluated by comparing the
experimental and simulated temperature profile, allowing to verify the numerical evidence and
the qualitative consistence of the results obtained with reported in the literature for the thermal
runaway phenomenon for simple devices without effect preload. / Este trabalho é dedicado ao desenvolvimento de uma estratégia de modelagem numéricocomputacional
e verificação experimental do fenômeno do autoaquecimento de materiais
viscoelásticos com ênfase no fenômeno da fuga térmica levando-se em conta os efeitos
combinados de cargas dinâmicas e pré-cargas estáticas. A metodologia de modelagem por
elementos finitos permite considerar a influência da frequência, da temperatura e da pré-carga
estática no fenômeno do autoaquecimento de materiais viscoelástico lineares. Para tanto, são
feitas modificações que permitem a análise termomecânica de estruturas viscoelásticas mais
complexas, além da avaliação da introdução de insertos metálicos no volume do material para
a redução dos efeitos do autoaquecimento. A validação do modelo proposto e a identificação
dos parâmetros físicos de rendimento térmico e de transferência de calor por convecção
natural incialmente desconhecidos, são obtidos através da confrontação dos resultados das
simulações numéricas com os correspondentes obtidos via ensaios experimentais para um
corpo de prova formado por uma junta viscoelástica translacional. O procedimento de ajuste
de curvas é formulado como um problema inverso de otimização via emprego da técnica
Colônia de Vagalumes para a minimização da função objetivo definida como sendo a
diferença quadrática entre as temperaturas obtidas das simulações e as correspondentes
geradas pelos ensaios para cada instante de tempo. A precisão e as limitações do modelo
são avaliadas pela comparação dos perfis simulados e experimentais de temperatura,
possibilitando confirmar as evidências numéricas e a consistência qualitativa dos resultados
obtidos com o reportado na literatura para o fenômeno da fuga térmica para dispositivos mais
simples e sem o efeito da pré-carga. / Mestre em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/14968 |
| Date | 05 September 2014 |
| Creators | Rodovalho, Luiz Fernando Ferreira |
| Contributors | Borges, Romes Antonio, Lima, Antônio Marcos Gonçalves de, Steffen Júnior, Valder, Trindade, Marcelo Areias |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| 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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