Modelagem numérica e mecânica de escoamentos elasto-viscoplásticos tixotrópicos : investigações com uma nova função viscoplástica

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Ferreira, Márleson Rôndiner dos Santos
• Orientador(a): Frey, Sérgio Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Escoamento de fluidos; Viscoplasticidade; Análise numérica
• Palavras-chave em Inglês: Elasto-viscoplastic; Viscoplastic Fluids; New Viscosity Function; Stabilized Finite Element Method; Thixotropic
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/183273

Neste trabalho é apresentado a modelagem mecânica e numérica de um escoamento elastoviscoplástico tixotrópico, em termos dos campos de velocidade, pressão, tensão e parâmetro de estrutura. A discretização numérica é feita pelo Método de Elementos Finitos Estabilizado, também conhecido como Galerkin Mínimos Quadrados (GMQ), através de elementos quadrangulares bilineares. O clássico problema da cavidade é utilizado nas simulações, a fim de comparar a formulação e o código utilizados com os resultados conhecidos na literatura. Além disso, apresenta-se o estudo de materiais elasto-viscoplástico tixotrópico em uma contração abrupta na escala 4:1, utilizando a formulação descrita e uma nova função viscosidade para fluidos viscoplásticos, denominada função Viscoplástica Harmônica (VPH). Resultados envolvendo a função VPH são introduzidos e discutidos pela primeira vez nesta tese e apresenta um ótimo ajuste de curva, quando comparada com outras funções disponíveis na literatura. Além da fácil implementação, essa função também apresenta um platô para as altas e baixas viscosidades que são fisicamente realistas, visto que não é possível uma viscosidade infinita ou nula. O menor tempo computacional é também uma característica perceptível nas simulações usando a nova função viscoplástica, isso é um atributo do seu equacionamento que não depende de um termo exponencial, como outros modelos. O estudo de qualidade de malha também é apresentado a fim de garantir a escolha do domínio discreto adequado. Apesar do uso de elementos de ordem inferior, o método GMQ mostrou-se estável na aproximação numérica de todos os problemas dispostos, garantindo até mesmo a análise sobre os efeitos da cinemática, da elasticidade e da tixotropia no escoamento dos fluidos dentro da contração abrupta.