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SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE TENSÕES RESIDUAIS

TÉRMICAS EM CILINDROS

SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE TENSÕES RESIDUAIS

TÉRMICAS EM CILINDROS

Eleir Mundim Bortoleto

Cristiano Fernandes Lagatta

Roberto Martins de Souza

GERAÇÃO DE TENSÕES RESIDUAISGERAÇÃO DE TENSÕES RESIDUAIS

1. Gradiente de temperatura:

Após o aquecimento do cilindro,a superfície se resfria mais rápido que o núcleo,contraindo-se e comprimindo o mesmo.

GERAÇÃO DE TENSÕES RESIDUAISGERAÇÃO DE TENSÕES RESIDUAIS

2. Mudança de Fase:

A uma certa temperatura, o material muda de Austenita para Martensita. Mas isso não ocorre em todo o cilindro.

AustenitaMartensita

OBJETIVOS DO PROJETOOBJETIVOS DO PROJETO

Simular tensões residuais originadas no processo de tratamento térmico de cilindros, bem como estudar a influência da transformação de fase, utilizando o software ABAQUS.

TRATAMENTO TÉRMICOTRATAMENTO TÉRMICO

TH: “Through Hardening”

O cilindro, a uma temperatura homogênea de 850ºC (1120K), é resfriado em líquido a 20ºC (293K) por 150 segundos.

Temperatura na superfície em função do tempo

MODELAGEMMODELAGEM

• Método de Elementos Finitos

• Software ABAQUS

• Malha radial

• Propriedades do aço SAE 4140H

MODELO MATEMÁTICOMODELO MATEMÁTICOMalha:

360 elementos Estado Plano de tensões

Diâmetro: 45mm

MODELO MATEMÁTICO MODELO MATEMÁTICO

(SAE 4140H)(SAE 4140H)

Equações das propriedades do Aço SAE 4140H em função da temperatura

MODELO MATEMÁTICOMODELO MATEMÁTICO

Condições de contorno:

Foi imposta como condição de contorno, a curva de

resfriamento do processo TH nos nós da superfície.

Temperatura na superfície em função do tempo

RESULTADOSRESULTADOSDistribuição da temperatura em função do tempo

A – Simulação B - Artigo

RESULTADOSRESULTADOSDistribuição das tensões em função do raio no

instante final do processo.

A – Simulação B - Artigo

HIPÓTESESHIPÓTESES

• Erro na definição das propriedades.

• Software não reconhece a mudança de fase para uma dada região, mas sim para o cilindro todo.

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

O cálculo da distribuição térmica pelo método dos elementos finitos mostrou resultados muito próximos aos apresentados pelo artigo.

O cálculo das tensões residuais pelo método dos elementos finitos mostrou resultados diferentes.

PRÓXIMOS PASSOSPRÓXIMOS PASSOS

• Rever as propriedades mecânicas do modelo

• Analisar as regiões onde ocorre mudança de fase e impor ao software essa mudança.