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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em problemas de usinagem
Other Titles: Three-dimensional modeling of inverse heat conduction problems: application in machining problems
metadata.dc.creator: Lima, Frederico Romagnoli Silveira
metadata.dc.contributor.advisor1: Guimarães, Gilmar
metadata.dc.contributor.referee1: Machado, álisson Rocha
metadata.dc.contributor.referee2: Orlande, Helcio Rangel Barreto
metadata.dc.contributor.referee3: Moura, Luís Mauro
metadata.dc.contributor.referee4: Rego, Orosimbo Andrade de Almeida
metadata.dc.description.resumo: O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a obtenção da distribuição da temperatura na superfície de corte da ferramenta em um processo de usinagem por torneamento. Nesse sentido, o problema térmico de usinagem é caracterizado de maneira bem realista através de uma abordagem tridimensional. Para a obtenção dos campos térmicos na região de corte propõe-se o uso de técnicas de problemas inversos em condução de calor. Assim, a solução do problema térmico é obtida em duas etapas: solução inversa e solução direta. A solução inversa baseia-se no método do gradiente conjugado e da equação adjunta para a estimar o fluxo de calor gerado na região de corte que flui para a ferramenta. Nesse caso, são usados termopares soldados na face oposta da ferramenta que fornecem a informação necessária para que a solução inversa consiga estimar o fluxo de calor. Com a obtenção do fluxo de calor que flui para a ferramenta utiliza-se a solução direta do problema térmico para o cálculo da temperatura na região de corte. A implementação computacional da solução inversa e da solução direta é apresentada sob a forma de um programa de computador intitulado GRAD3D 1.0. Nesse programa, além da solução proposta para o problema térmico de usinagem é possível simular numericamente problemas térmicos correlatos. Testes experimentais unidimensionais e tridimensionais com condições controladas são apresentados para a validação do algoritmo computacional. Nos testes experimentais de usinagem, a aplicabilidade da técnica proposta é avaliada para o processo de usinagem por torneamento de uma barra de ferro fundido cinzento usando-se ferramentas de metal duro (WC) e de cerâmica (Si3N4). Apresenta-se ainda uma análise dos erros que podem estar presentes nos resultados obtidos.
Abstract: This work proposes a methodology to obtain the transient cutting tool temperature. The physical phenomenon is treated by a three-dimensional analysis. The inverse heat conduction technique is proposed to estimate the generated heat flux on the rake face of the tool. This technique is based on conjugate gradient method with adjoint equation. The machining process is instrumented with thermocouples at the bottom face of the tool, opposite to its main rake face. The signals are automatically received and processed using a data acquisition system and a PC-Pentium. The direct solution is numerically solved using finite volumes method with the heat flux estimated. The experimental data are processed using a computational algorithm developed specifically for inverse heat flux estimation in machining processes. Experimental temperatures are obtained during several cutting tests using cemented carbide and ceramic tools. The influence of the cutting parameters on the temperature distribution is verified. An error analysis of the results is also presented.
Keywords: Problemas inversos
Otimização
Gradiente conjugado
Condução de calor tridimensional
Temperatura de corte
Inverse problems
Optimization
Conjugate gradient
Three-dimensional heat conduction
Cutting temperature
Engenharia mecânica
Calor condução
Metais corte
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: LIMA, Frederico Romagnoli Silveira. Three-dimensional modeling of inverse heat conduction problems: application in machining problems. 2001. 195 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2001.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14793
Issue Date: 15-Mar-2001
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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