Simulação de materiais granulares: uma abordagem tridimensional

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dc.contributor.advisorFaria, Allbens Atman Picardi
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4216801992845696
dc.contributor.authorCardoso, Denise Lemos
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0898344589205850
dc.contributor.refereeFaria, Allbens Atman Picardi
dc.contributor.refereeMagalhães, Felipe Galvão Rafael
dc.contributor.refereeGalvão, Breno Rodrigues Lamaghere
dc.date.accessioned2026-10-29T15:36:55Z
dc.date.available2026-10-29T15:36:55Z
dc.date.issued2023-02-10
dc.description.abstractA partir do aumento da capacidade de processamento computacional e do desenvolvimento de programas de modelagem e renderização tridimensional, aliados aos conceitos físicos e matemáticos relacionados a materiais granulares, melhorias em ferramentas de simulação estão alavancando conhecimento nesta área. Neste trabalho, é executado um processo de simulação tridimensional de materiais granulares utilizando o programa Blender™ com um código adicional de cálculos para interação entre grãos (chamado Molecular Script Addon) e consequente análise de resultados. Foi desenvolvido um código em Python agregado ao programa para a montagem inicial dos experimentos, visualização da simulação e extração dos resultados, baseado no Método dos Elementos Discretos. Na simulação executada, inicialmente 2000 grãos são depositados em um funil; em seguida, os grãos fluem através da abertura inferior e, por fim, são depositados em uma superfície plana. Foi testada a sensibilidade dos resultados em relação à variação dos seguintes parâmetros: ângulo de inclinação das paredes do funil, atrito entre os grãos e posição de acomodação inicial dos grãos no funil (para verificar a repetibilidade das amostras). Para avaliação dos resultados, foram medidas características físicas e estruturais, tais como o tempo de escoamento total em função do ângulo de inclinação das paredes do funil e do atrito entre grãos, o ângulo de repouso da pilha formada, a forma da pilha em vista superior e o mapa de velocidade do fluxo de grãos em função do tempo. Como resultado, foi possível verificar a funcionalidade e a repetibilidade das simulações utilizando o Blender™. O resultado dos experimentos apresentou uma correlação direta entre o tempo total de fluxo dos grãos, o coeficiente de atrito e o ângulo de inclinação das paredes do funil.
dc.description.abstractotherBased on the increased computational processing capacity and the development of three-dimensional modeling and rendering programs, coupled with physical and mathematical concepts related to granular materials, advancements in simulation tools are driving progress in this field. This study aims to validate and compare the three-dimensional simulation process of granular materials using the open-source software Blender™, along with an additional calculation code for grain interaction known as the Molecular Script Addon, and subsequent result analysis. A Python code was developed and integrated into the software to facilitate initial experiment setup, simulation visualization, and result extraction, all based on the Discrete Element Method. In the simulation performed, initially 2000 grains are deposited in a hopper; then, the grains flow through the lower opening and, finally, are deposited on a flat surface. The sensitivity of the results was tested in relation to the variation of the following parameters: angle of inclination of the hopper walls, friction between the grains, and initial position of the grains in the hopper (to verify the repeatability of the samples). To evaluate the results, some physical and structural characteristics were measured, such as the total flow time as a function of the angle of inclination of the hopper walls and friction between grains, the angle of repose of the pile formed, the shape of the pile in top view, and the velocity map of the grain flow as a function of time. As a result, it was possible to verify the functionality and repeatability of the simulations using Blender™. The results of the experiments showed a correlation between the total flow time of the grains, the coefficient of friction, and the angle of inclination of the hopper.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/3185
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e Computacional
dc.subjectMateriais granulares – Simulação – Teses
dc.subjectBlender (Programa de computador) – Teses
dc.subjectEstrutura molecular – Teses
dc.subjectMétodos de elementos discretos – Teses
dc.titleSimulação de materiais granulares: uma abordagem tridimensional
dc.typeDissertação

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