Caracterização numérica e avaliação experimental da fuga térmica em dispositivos amortecedores viscoelásticos sujeitos a carregamentos dinâmicos e pré-cargas estáticas
| Autor: | Luiz Fernando Ferreira Rodovalho |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Borges, Romes Antonio, Lima, Antônio Marcos Gonçalves de, Lépore Neto, Francisco Paulo, Duarte, Marcus Antonio Viana, Nuñez, Israel Jorge Cárdenas, Tita, Volnei |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
Viscoelastic materials
Mechanical Engineering Engenharia mecânica Static preload Pré-carga estática Materiais viscoelásticos Autoaquecimento Termoviscoelasticidade Thermal runaway Self-heating Thermoviscoelasticity ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS [CNPQ] Aquecimento Fuga térmica |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFU Universidade Federal de Uberlândia (UFU) instacron:UFU |
| DOI: | 10.14393/ufu.te.2019.326 |
| Popis: | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho é dedicado ao estudo numérico e verificação experimental do autoaquecimento de materiais viscoelásticos sujeitos a esforços mecânicos cíclicos e pré-cargas estáticas. Ênfase é dada ao fenômeno da fuga térmica em dispositivos amortecedores. Para tanto, a metodologia de modelagem termoviscoelástica por elementos finitos possibilita considerar a influência da temperatura, da pré-carga estática, da amplitude e da frequência do deslocamento cíclico, além da inclusão de insertos metálicos nas camadas viscoelásticas para o controle passivo do fenômeno do autoaquecimento. O método Direto é utilizado em um estudo preliminar na tentativa da caracterização das propriedades de determinado material viscoelástico e da extensão do Princípio da Superposição Frequência-Temperatura para a pré-carga estática. A verificação do modelo com a identificação dos parâmetros termofísicos de rendimento térmico e de transferência de calor por convecção, assumidos arbitrariamente nas simulações, envolve as medições experimentais da evolução do campo de temperatura para uma junta translacional viscoelástica. O procedimento de ajuste de curvas é formulado como um problema inverso de otimização integrando o algoritmo NSGA (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm) para a minimização de uma função custo que representa a diferença entre os valores do campo de temperatura numérico e os correspondentes experimentais para cada instante de tempo. A capacidade de predição e limitações do modelo termomecânico são avaliadas e analisadas em termos das evoluções, no tempo e em função do número de ciclos, da temperatura do material viscoelástico, viabilizando a consolidação das evidências numéricas e a consistência qualitativa dos resultados obtidos com os reportados na literatura para os fenômenos de equilíbrio térmico e da fuga térmica com diferentes abordagens. This work is devoted to the numeric study and experimental assessment of the self-heating phenomenon in viscoelastic materials subjected to cyclic loadings and static preloads. Emphasis is given to the thermal runaway in such devices. Within this context, the proposed methodology to perform the nonlinear thermomechanical problem by using the finite element method enables to investigate the influence of temperature, static preload, amplitude of excitation and forcing frequency on the self-heating phenomenon. Additionally, it is also proposed one strategy to control the self-heating in the viscoelastic material by introducing metallic inserts in its volume. The Direct method is also used herein as a preliminary study with the aim of characterizing the mechanical properties of the viscoelastic material and the extension of the so-called Frequency-Temperature Superposition Principle for the static preload. To verify the thermomechanical model, experiments with a translational viscoelastic mount have been conducted and a curve-fitting procedure was formulated as an inverse optimization problem to identify the thermal conversion factor and the heat transfer by natural convection, assumed arbitrarily in the simulations. It has been used the so-called Non-dominated Sorting Genetic algorithm to minimize an objective function representing the difference between the numerical and measured temperature field at each instant of time. The accuracy and limitations of the proposed methodology are evaluated numerically and experimentally for the temperature evolutions at different points within the volume of the viscoelastic material and for various dynamic and static loading conditions for the self-heating and thermal runway phenomena. Tese (Doutorado) |
| Databáze: | OpenAIRE |
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