Implementação e análise de um modelo matemático baseado na técnica de autômato celular para previsão da estrutura bruta de solidificação (2004)
- Authors:
- Autor USP: BISCUOLA, VINICIUS BERTOLAZZI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMT
- Subjects: MODELOS MATEMÁTICOS; SOLIDIFICAÇÃO
- Language: Português
- Abstract: O objetivo do presente trabalho é a implementação e análise de um modelo matemático estocástico bidimensional para prever a macroestrutura bruta de solidificação em ligas metálicas binárias. o modelo implementado é capaz de prever a fração de sólido local, o tamanho e forma dos grãos, a transição colunar-equiaxial (CET) e a transferência de calor durante a solidificação. Durante a implementação, o modelo foi dividido em dois submodelos: um submodelo macroscópico, que soluciona a equação diferencial de condução de calor através do método dos volumes finitos, e um submodelo microscópico, utilizado para prever o crescimento dos grãos através da técnica autômato celular. A estrutura de grãos e as curvas de resfriamento obtidas pelo modelo para uma determinada situação experimental foram comparadas com dados disponíveis na literatura. Os resultados calculados apresentaram uma boa aderência aos resultados experimentais, validando o modelo implementado. O modelo foi, então, utilizado para simular o efeito de algumas variáveis de processamento importantes no processo de fundição de ligas do sistema AI-Si. Os resultados mostram que: (1) um aumento no coeficiente de transferência de calor entre o metal e o molde aumenta o tamanho da zona colunar e diminui o tamanho médio dos grãos equiaxiais; (2) o aumento do superaquecimento inicial do metal líquido aumenta o tamanho da zona colunar e não altera significativamente o tamanho médio de grão equiaxial e (3) o aumento do teor de soluto médio da liga diminui o tamanho da zona colunar e também diminui o tamanho médio dos grãos equiaxiais. Os resultados também foram analisados criticamente frente ao comportamento físico esperado. Observa-se a presença de um líquido super-resfriado adjacente à frente de crescimento colunar, como mostrado em outros modelosda literatura. Entretanto, existem diversas inconsistências em relação ao perfil de fração de sólido calculado. Nota-se que estas inconsistências são resultantes do processo de acoplamento entre os submodelos micro e macroscópicos e que uma pequena modificação pode afetá-las.
- Imprenta:
- Premiações recebidas: Prêmio CREA-SP de Formação Profissional 2004 - melhor aluno do curso de Engenharia de Materiais; Prêmio Lavoisier 2004 - melhor aluno do curso de Engenharia de Materiais
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ABNT
BISCUOLA, Vinicius Bertolazzi. Implementação e análise de um modelo matemático baseado na técnica de autômato celular para previsão da estrutura bruta de solidificação. 2004. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – EPUSP, São Paulo, 2004. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/23c237cd-abf0-4a45-b796-168a25d32133/ViniciusBertolazziBiscuola%20TF%20PMT.pdf. Acesso em: 18 mar. 2025. -
APA
Biscuola, V. B. (2004). Implementação e análise de um modelo matemático baseado na técnica de autômato celular para previsão da estrutura bruta de solidificação (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). EPUSP, São Paulo. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/23c237cd-abf0-4a45-b796-168a25d32133/ViniciusBertolazziBiscuola%20TF%20PMT.pdf -
NLM
Biscuola VB. Implementação e análise de um modelo matemático baseado na técnica de autômato celular para previsão da estrutura bruta de solidificação [Internet]. 2004 ;[citado 2025 mar. 18 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/23c237cd-abf0-4a45-b796-168a25d32133/ViniciusBertolazziBiscuola%20TF%20PMT.pdf -
Vancouver
Biscuola VB. Implementação e análise de um modelo matemático baseado na técnica de autômato celular para previsão da estrutura bruta de solidificação [Internet]. 2004 ;[citado 2025 mar. 18 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/23c237cd-abf0-4a45-b796-168a25d32133/ViniciusBertolazziBiscuola%20TF%20PMT.pdf
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