Validação do modelo de elementos finitos 3D/método dos blocos para laminação de produtos planos
| dc.contributor.advisor | Shigaki, Yukio | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/5952970584364630 | |
| dc.contributor.author | Wojciechowski, Renan Bueno | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/7927514846058196 | |
| dc.contributor.referee1 | Shigaki, Yukio | |
| dc.contributor.referee2 | Moreira, Luciano Pessanha | |
| dc.contributor.referee3 | Sade, Wagner | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-07T17:51:44Z | |
| dc.date.available | 2023-06-07T17:51:44Z | |
| dc.date.issued | 2022-06-29 | |
| dc.description.abstract | O avanço da tecnologia atual para laminar produtos planos está ligado, entre outros fatores, à capacidade de se produzir chapas finas sem defeitos de planicidade. Para tornar isso possível é imprescindível utilizar modelos capazes de prever a qualidade do produto e comportamento do laminador. Com eles podem-se obter vários dados que ajudam a viabilizar e otimizar a produção através do melhor controle de parâmetros como a carga de contraflexão, geometria do equipamento, posicionamento dos cilindros, aplicação de tração na chapa, entre outros. Os modelos já existentes permitem obter resultados precisos e diversos, porém demandam muitos recursos computacionais. Essa desvantagem é amenizada pelo uso do modelo de Elementos Finitos 3D/Método dos Blocos (modelo híbrido) que demonstra capacidade de obter resultados confiáveis, mesmo com agravantes como a baixa espessura de 0,288 mm da chapa analisada neste trabalho. Isto o torna especialmente útil quando é necessária a realização de diversas simulações, como ocorre em análises de sensibilidade. Contudo, a sua metodologia inovadora necessita de um estudo mais aprofundado. Ela utiliza o modelo de cálculo de carga de laminação de Bland-Ford com o raio corrigido de Hitchcock para calcular a interação entre cilindro e chapa (carga e arco de contato) e depois aplicá-la em uma simulação estática em Elementos Finitos da cadeira de laminação, com a finalidade de calcular o perfil de espessuras da chapa produzida. Este trabalho propõe testar a validade do modelo híbrido, aplicando-o em uma nova simulação na qual os dados de entrada foram obtidos experimentalmente para uma cadeira de laminação a frio quádruo, que produz uma chapa de aço com espessura de final de 0,288 mm. A precisão, consistência e o baixo tempo computacional requerido são avaliados por dois procedimentos: comparação entre o perfil da chapa calculado e o medido experimentalmente; execução de análises de sensibilidade. As várias considerações envolvidas no método de modelagem utilizado são enumeradas e depois testadas quando admitidas como significativas. Diversos aprimoramentos no algoritmo do modelo híbrido são propostos e implementados para cumprir os objetivos citados, destacando-se a compatibilização com a não simetria no plano da chapa. Os programas desenvolvidos são devidamente registrados em um manual de operação. Para a chapa laminada, a coroa (com 𝑗=40 𝑚𝑚) foi de 10,37 μm para a simulação e 8,16 μm para as medições experimentais. Esta diferença pode ter ocorrido devido à imprecisão da medida da carga de contraflexão e de determinadas hipóteses do modelo. O modelo híbrido apresentou consistência e um baixo tempo de execução (≈1,5 horas), mesmo optando por uma malha altamente refinada. | |
| dc.description.abstractother | Improvements on the flat rolling technology are, among other factors, related to the capability of producing thin strips with no flatness defects. In order to achieve this, it is essential to use models that can reliably predict the product quality and rolling stand behavior. They can provide the data that can be used to make a feasible and optimized production through the control of parameters like roll bending, equipment geometry, rolls positioning, strip traction, etc. The available models are able to deliver several and precise results, but demand heavy computational resources. This disadvantage is eased by utilizing the 3D Finite Element Model/Multi-Slab model (hybrid model), which has shown good results, even for simulating the 0,288 mm thickness strip of this paper. Therefore, this method is useful when several simulations are required, such as in a sensitivity analysis. However, an in-depth study is required. Its applies a tridimensional Bland-Ford with Hitchcock’s radius correction to define the roll-strip contact (both load and arc of contact) which is therefore inserted on static Finite Elements roll stack simulation that aims to calculate the exit strip thickness profile. The presented research proposes to further test the validity of the hybrid model, by applying its methodology to a new cold rolling stand simulation, with the inputs provided by an experiment conducted on a 4-high equipment that produces a steel strip with a 0,288 mm final thickness. The results therefore obtained had its accuracy, consistency and low required computational processing time evaluated by: comparing the measured and calculated strip final thickness profiles; conducting a sensitivity analysis. The hybrid method applied assumptions are enumerated and the ones initially admitted to be significant are tested. Multiple upgrades are proposed and implemented to the hybrid model algorithm in order to achieve the presented objectives, one of them that must be highlighted is the capability to include parameters that are not symmetric on the strip plane. These changes are properly registered on an operating manual. The strip’s crown (using 𝑗=40 𝑚𝑚) are 10,37 μm for the simulation and 8,16 μm for experimental measurements. The error’s potential causes are the imprecision of roll bending measurement and certain model’s hypothesis. The hybrid model shown consistency and low computing time (≈1,5 hours), even opting by a very fine mesh. | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/236 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.subject | Laminação (Metalurgia) | |
| dc.subject | Chapas de aço | |
| dc.subject | Cilindros | |
| dc.subject | Simulação (Computadores) | |
| dc.subject | Método dos elementos finitos | |
| dc.title | Validação do modelo de elementos finitos 3D/método dos blocos para laminação de produtos planos | |
| dc.type | Dissertação | |
| dspace.entity.type |
Arquivos
Pacote Original
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- Validacao do modelo de elementos finitos 3Dmetodo dos blocos para laminação de produtos planos.pdf
- Tamanho:
- 6.7 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format