Materiais e Processos
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Navegando Materiais e Processos por Orientador "Bortolussi, R."
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Dissertação Implementação do modelo unificado de comportamento mecânico para a simulação do creep age forming(2016) Oliveira, M. C.A conformação por fluência com envelhecimento (CFE) foi desenvolvida para atender as novas demandas do mercado aeronáutico, tornando o produto mais competitivo por causar redução nos custos de fabricação e principalmente por gerar um componente com baixa tensão residual. O processo ocorre em ligas de alumínio com a combinação dos processos de conformação e tratamento térmico, em que o tempo da conformação por fluência com envelhecimento é determinado para o material atingir as propriedades mecânicas desejadas. No início da conformação é imposta uma deformação de caráter elástica, que é reduzida durante o processo devido ao aumento da deformação por fluência e ao relaxamento de tensão. No final do processo ao retirar a carga aplicada no componente acontece o retorno elástico devido à parcela de deformação elástica remanescente. O método dos elementos finitos tem sido aplicado no estudo da conformação por fluência com envelhecimento, principalmente para prever o retorno elástico. Contudo para realizar a simulação é necessário definir no programa de elementos finitos o modelo de comportamento mecânico do material durante a conformação. Sendo assim, este trabalho visa implementar um modelo de comportamento mecânico da conformação por fluência com envelhecimento, através de uma sub-rotina inserida no programa MSC. Marc ®. As simulações foram realizadas em matrizes com uma curvatura e de dupla curvatura, e o material do blank foi a liga AA2124. Nas simulações observou-se a relaxação de tensão, deformação por fluência, tensões principais e o retorno elástico. Comparando os resultados experimentais da deformação por fluência publicados por Zhang et al. (2013) e os resultados computacionais, foi observado que o modelo da conformação por fluência com envelhecimento não apresentou um bom ajuste. O retorno elástico determinado para as duas geometrias foi elevado e teve influência dos dados de entrada do modelo da CFE na sub-rotina. A partir dos resultados, conclui-se que a sub-rotina realizou corretamente a simulação da conformação por fluência com envelhecimento e pode ser aplicada no estudo da conformação.Dissertação Simulação do processo de conformação por fluência e envelhecimento aplicado a chapas de alumínio curvas com e sem reforço longitudinal(2012) Silva, Wallas Weiner daO processo de conformação de chapas de alumínio por fluência e envelhecimento, também conhecido como creep age forming - CAF tem sido utilizado na indústria aeroespacial para a fabricação de componentes de painéis com geometria complexa, principalmente painéis das asas de aeronaves. Através deste processo, é possível envelhecer e conformar o alumínio simultaneamente, melhorando as características mecânicas do material, especialmente do ponto de vista de fadiga, e reduzindo significativamente os custos de fabricação. O CAF baseia-se na complexa combinação de relaxação da tensão por fluência e endurecimento por envelhecimento. Uma das características deste processo é que os valores do retorno elástico costumam ser altos, e isso representa um grande desafio para a fabricação dos painéis. Portanto, faz-se necessário desenvolver métodos para se prever qual o valor total deste retorno elástico, para que se possa saber o formato da ferramenta que ao final do processo de fabricação forneça um produto com a geometria desejada. Neste trabalho busca-se desenvolver um modelo de elementos finitos para que se possa prever o retorno elástico e estudar o campo de tensões residuais na chapa. Foram criados dois modelos de elementos finitos - um com reforçador logitudinal e outro sem - para se investigar o efeito da geometria no valor do retorno elástico. Por fim, os resultados obtidos através da simulação numérica foram comparados com os resultados experimentais obtidos, e a validade deste método foi discutida criticamente. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios para a previsão do retorno elástico.Dissertação Simulação do processo de conformação superplástica pelo método dos elementos finitos(2010) Solosando, Sandro GuilhermeA superplasticidade é a capacidade que alguns materiais possuem de sofrer grandes deformações de maneira homogênea. É obtida em materiais de granulação fina e sob determinadas condições de processamento. As condições de processamento para se obter a superplasticidade são basicamente: baixas taxas de deformação e temperaturas superiores a metade da temperatura absoluta de fusão do material. Este trabalho tem como objetivo simular o processo de conformação superplástica pelo método dos elementos finitos. As simulações de superplasticidade foram realizadas em blanks de geometria circular e retangular e o material destes blanks foi a liga de alumínio 5083. Os blanks circulares foram utilizados tanto para a simulação de expansão livre quanto para a conformação de uma peça cônica; já o blank retangular foi utilizado para a obtenção de uma bandeja retangular. Dos modelos simulados foram obtidos os seguintes resultados: curva de pressão x tempo de conformação, redução da espessura da chapa, deformação plástica na espessura e força de fechamento das matrizes. Nas simulações de expansão livre e de conformação da peça cônica observou-se que as máximas pressão de conformação e força de fechamento das matrizes sofreram uma variação de 3,5% e 12%, nas simulações de expansão livre, e de 13,5% e 10,5%, nas simulações de conformação da peça cônica, quando a malha de elementos finitos foi refinada. Também observou-se que a variação da espessura não foi influenciada quando o refinamento da malha foi realizado nestes modelos. Além disso, notou-se que os valores de redução da espessura, obtidos na simulação de conformação da bandeja retangular, apresentaram uma diferença de até 59% quando comparados com dados experimentais propostos por Luckey, Friedman e Weinmann (2007)Dissertação Simulação do processo de solda por fricção e mistura (FSW) utilizando o método dos volumes finitos(2021) Corteze, Matheus RodriguesEste trabalho traz a simulação do processo de soldagem FSW para validação de análise computacional de dados. Os processos de soldagem auxiliam na fabricação de qualquer componente, independente do tamanho e tipo de estrutura final. Dentre esses processos, tem-se a Soldagem por Atrito e Mistura Linear, que foi desenvolvida na Inglaterra pelo TWI, em 1991. Esse processo consiste na união de juntas em seu estado sólido, sendo largamente utilizado na indústria aeronáutica, para substituição de rebites da fuselagem. Já que as ligas de alumínio apresentam melhor desempenho para esta indústria, utilizou-se neste trabalho as ligas de alumínio da serie AA7050-T7451, em placas de 8 mm de espessura para realização dos ensaios que serviram de base de dados para preenchimento do software SIMCENTER STAR-CCM+. Na simulação computacional as geometrias foram modeladas e foi criada uma malha numérica, atraves da análise de volumes finitos, fiel aos modelos físicos do experimento, calibrando o modelo. Com o objetivo de capturar todos os detalhes dimensionais dos componentes utilizou-se malha do tipo poliédrica para as geometrias de análise. Ao final da simulação, foram coletados os dados de temperatura e analisado a discrepância entre os dados experimentais e os computacionais. Os valores encontrados virtualmente para a quantidade de calor gerado e as temperaturas das peças durante o processo de soldagem foram validados e apresentaram uma excelente precisão, já que o erro para os valores obtidos pelo equacionamento é menor que 0,1% quando comparados aos obtidos pela simulação. Portanto, foi possível encontrar uma relação entre as variáveis de processo (rotação e avanço), tendo sua relação equacionada com uma ótima precisão, sendo possível estimar a quantidade de calor gerado para outros valores destes parâmetros de processo sem necessariamente realizar um ensaio físico; permitindo o entendimento dos fenômenos físicos e auxiliando no desenvolvimento de novas tecnologias, identificando, isolando e testando variações virtualmente com baixo custo e tempo, resultando em parâmetros precisos para otimização do processo.Dissertação Simulação pelo método dos elementos finitos do processo de conformação por fluência com envelhecimento(2013) Brandão, F. M.A indústria aeroespacial busca sempre a melhoria contínua de seus produtos visando alcançar a menor relação entre peso e resistência mecânica, e isso acarreta no surgimento de inúmeros processos de fabricação, dentre os quais se destaca a conformação por fluência com envelhecimento, do inglês Creep Age Forming (CAF), também conhecido como Creep Forming ou Age Forming. Este processo é empregado na fabricação de painéis de asa e nele atuam simultaneamente três fenômenos: fluência, relaxação e envelhecimento artificial. Temperatura e tempo de processo são definidos para que a fluência não atinja o estágio terciário e para que a peça final atinja as propriedades mecânicas de interesse através do envelhecimento. Com isso o mecanismo de fluência é interrompido, fazendo com que haja o fenômeno de retorno elástico. O retorno elástico deve ser previsto e seu efeito ser compensado no ferramental. Neste trabalho caracterizaram-se as propriedades mecânicas da liga Al 7050 e obteve-se experimentalmente o modelo de fluência que caracteriza o CAF. Com isso, utilizando o método dos elementos finitos simulou-se 2 geometrias propostas, determinando-se assim o retorno elástico, o campo de tensões atuantes e as tensões residuais após o processo.Dissertação Soldagem a ponto por fricção e mistura mecânica de um aço ABNT 1006:processo e propriedades(2013) Silva, Alexandre Pinho daA necessidade de veículos mais leves e seguros induz a indústria automobilística a desenvolver ou aperfeiçoar projetos utilizando novos conceitos que confiram ao produto soluções com desempenho melhor ou equivalente. A Solda ponto por fricção e mistura mecânica (SPFMM), é um processo de união no estado sólido variante da solda por fricção e mistura (SFMM), que tem mostrado ser bastante eficiente na substituição da solda ponto por resistência elétrica (SPRE) principalmente em alumínio e suas ligas, que devido a elevada condução elétrica e térmica, desenvolve grande gradiente térmico e alto consumo energético. As vantagens da SPFMM, não estão ligadas somente à resistência mecânica que é melhor ou equivalente a SPRE, mas também no menor investimento em equipamentos e menor consumo energético. Motivado pelas vantagens técnicas e econômicas e também pela carência em publicações, este trabalho teve como objetivo estudar a influencia das variáveis de processo: rotação e tempo de mistura na resistência em ensaio de tração em juntas sobrepostas de um aço baixo carbono ABNT 1006 laminado a frio através da SPFMM. A ferramenta rotativa utilizada na produção das juntas foi construída em aço rápido e sua geometria foi desenvolvida através de trabalhos já publicados e interações feitas durante essa pesquisa. As juntas foram produzidas com rotações de 800, 1200 e 1600 rpm com tempo de mistura de 1, 3 e 5 s. As juntas realizadas com rotação de 1200 rpm e tempo de mistura de 5 s apresentaram os melhores resultados médios em ensaio de tração e 88% de todos os espécimes produzidos atingiram a resistência mínima recomendada para SPRE.