Please use this identifier to cite or link to this item:
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14793| Document type: | Tese |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: aplicação em problemas de usinagem |
| Alternate title (s): | Three-dimensional modeling of inverse heat conduction problems: application in machining problems |
| Author: | Lima, Frederico Romagnoli Silveira |
| First Advisor: | Guimarães, Gilmar |
| First member of the Committee: | Machado, álisson Rocha |
| Second member of the Committee: | Orlande, Helcio Rangel Barreto |
| Third member of the Committee: | Moura, Luís Mauro |
| Fourth member of the Committee: | Rego, Orosimbo Andrade de Almeida |
| Summary: | 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 |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA |
| Language: | por |
| Country: | BR |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Institution Acronym: | UFU |
| Department: | Engenharias |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Quote: | 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 |
| Date of defense: | 15-Mar-2001 |
| Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| FRomanoliDT_PR.pdf | 2.2 MB | Adobe PDF |  View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.